Transmissionsmekanismer er nøglekomponenter i mekanisk udstyr, der overfører kraft for at opnå mekanisk bevægelse. Ved design af en transmissionsmekanisme er beregningen af ​​belastningsinerti afgørende, da det direkte påvirker transmissionsmekanismens stabilitet og pålidelighed. Følgende er beregningsmetoderne og eksempler på belastningsinerti for almindelige transmissionsmekanismer:

I. Beregningsmetoder for belastningsinerti af fælles transmissionsmekanismer

1. Kugleskruedrevmekanisme

Kugleskruetrækmekanismer er meget udbredt i præcisionspositioneringssystemer. Beregningen af ​​deres belastningsinerti skal tage hensyn til faktorer som belastningsmasse, skrueledning, skruediameter og friktionskoefficient.

Antag at lastmassen er m, skrueledningen er Pb​, skruediameteren er Db​, og lastens bevægelseshastighed er V. Belastningsinertien omregnet til motorakslen kan beregnes ved hjælp af følgende formel:

Belastningsinerti=4×π2×Motorhastighed2m×Pb2​​

Motorhastigheden skal konverteres i henhold til lastens bevægelseshastighed og skrueledningen. Derudover skal selve skruens inerti og friktionstabets indflydelse på systeminertien også tages i betragtning.

2. Drivmekanisme for timingremskive

Timing remskive drivmekanismer er meget udbredt i automatiseringsudstyr på grund af deres fordele ved jævn transmission, lav støj og høj positioneringsnøjagtighed. Deres belastningsinertiberegning inkluderer inertien af ​​timingremskiverne og belastningens inerti.

Antag, at tandremskivens diameter er D, og ​​belastningsmassen er M. Inertien af ​​tandremskiven kan beregnes med følgende formel:

Timing Remskive Inerti=21​×M×D2

Belastningsinertien beregnes i henhold til belastningens masse og form, som derefter lægges til inertien af ​​timingremskiven for at opnåtotal belastningsinerti.

3. Gear Drive Mechanism

Gear drivmekanismer har nøjagtige transmissionsforhold, høj effektivitet og kompakt struktur. Beregningen af ​​deres belastningsinerti skal tage hensyn til gearnavets inerti, gearakslens inerti og de dynamiske effekter under gearindgreb.

Antag, at gearnavets masse er m1​ med en radius på r1​, og at gearakslens masse er m2​ med en radius på r2​. Gearnavets inerti er I1​=m1​×r12​, og inertien af ​​gearakslen er I2​=m2​×r22​. Belastningsinertien beregnes i henhold til belastningens masse og form, som derefter lægges til inertien af ​​gearnavet og gearakslen for at opnåtotal belastningsinerti.

Derudover bør der også tages hensyn til indflydelsen af ​​faktorer som friktionstab, gearslør og elastisk deformation under gearindgreb på systemets inerti.

4. Remtrækmekanisme

Bæltedrevmekanismer har fordelene ved glat transmission, enkel struktur og bekvem vedligeholdelse. Deres beregning af belastningsinerti inkluderer remskivernes inerti og remmens inerti.

Beregningsmetoden for remskivernes inerti svarer til den for tandremskiver, mens remmens inerti skal beregnes ud fra faktorer som remmens materialeparametre, arbejdsforhold og længde. Generelt er remmens inerti relativt lille, men dens indflydelse kan ikke ignoreres i højhastighedstransmissionssystemer.

5. Kædedrevmekanisme

Kædetrækmekanismer er kendetegnet ved høj transmissionseffektivitet, stærk-lastbærende kapacitet og tilpasningsevne til barske miljøer. Deres belastningsinertiberegning inkluderer kædehjulenes inerti og kædens inerti.

Beregningsmetoden for kædehjuls inerti svarer til tandhjulsnav, mens kædens inerti skal beregnes ud fra faktorer som kædens materialeparametre, arbejdsforhold og længde. Sammenlignet med remtræk har kædetræk generelt en større inerti, så dets indflydelse på systemets dynamiske ydeevne skal tages i betragtning fuldt ud i designet.

II. Case Analyse

Tager man kugleskruemekanismen i et servodrevsystem som eksempel, udføres belastningsinertiberegningen og motorvalg som følger:

1. Kendte forhold

• Belastningsmasse m=200 kg, skrueledning Pb​=20 mm, skruediameter Db​=50 mm, skruemasse mb​=40 kg
• Friktionskoefficient μ=0.002, mekanisk effektivitet η=0.9
• Belastningshastighed V=30 m/min, samlet bevægelsestid t=1.4 s
• Acceleration/decelerationstid t1​=t3​=0.2 s, dvæletid t4​=0.3 s

2. Beregningsproces

1. Beregn først belastningsinertien konverteret til motorakslen, inklusive rotationsinertien af ​​den tunge belastning konverteret til motorakslen og skruens rotationsinerti, og få dereftertotal belastningsinerti.
2. Beregn derefter motorhastigheden og det drejningsmoment, der kræves for, at motoren kan drive belastningen, inklusive det drejningsmoment, der kræves for at overvinde friktion, og det drejningsmoment, der kræves til accelerationen af ​​den tunge belastning og skruen, og endelig opnåmaksimalt påkrævet drejningsmoment.

3. Motorvalg

Baseret på beregningsresultaterne erTECO JSDEP-20A serie servomotorer valgt, som har følgende specifikationer, der opfylder designkravene:

Nominel hastighed: 3000 RPM (justerbar til 2500 RPM for drift)

Nominelt drejningsmoment: 12 N·m (opfylder belastningsmomentkravet)

Rotorinerti:(tæt på den påkrævede værdi af, kan tilpasses inden for fejlområdet)

Belastningsinertiforhold: 145/29≈5:1 (opfylder designkriterierne)

III. Konklusioner

1. Ved design af transmissionsmekanismer skal belastningsinertien beregnes nøjagtigt for at sikre transmissionsmekanismens stabilitet og pålidelighed.
2. Beregningen af ​​belastningsinerti skal tage højde for forskellige faktorer, herunder geometriske parametre, materialeparametre og arbejdsforhold.
3. Ved motorvalg skal faktorer som belastningsinerti, motorhastighed og påkrævet drejningsmoment overvejes grundigt for at vælge den bedst egnede motor.

Sammenfattende er beregningsmetoderne og case-analysen af ​​belastningsinerti for gængse transmissionsmekanismer af stor betydning for design af transmissionsmekanismer og motorvalg. Nøjagtig beregning og rationelt valg kan sikre stabiliteten og pålideligheden af ​​transmissionsmekanismer og forbedre ydeevnen af ​​mekanisk udstyr.