Предавателните механизми са ключови компоненти в механичното оборудване, които предават мощност за постигане на механично движение. При проектирането на трансмисионен механизъм изчисляването на инерцията на натоварването е от решаващо значение, тъй като пряко влияе върху стабилността и надеждността на трансмисионния механизъм. По-долу са методите за изчисление и примери за инерция на товара за обичайните трансмисионни механизми:

I. Методи за изчисляване на инерцията на товара на общи трансмисионни механизми

1. Задвижващ механизъм със сачмен винт

Задвижващите механизми със сачмен винт се използват широко в системи за прецизно позициониране. Изчисляването на тяхната инерция при натоварване трябва да вземе предвид фактори като маса на товара, ход на винта, диаметър на винта и коефициент на триене.

Да приемем, че масата на товара е m, ходът на винта е Pb​, диаметърът на винта е Db​, а скоростта на движение на товара е V. Инерцията на товара, преобразувана към вала на двигателя, може да се изчисли по следната формула:

Инерция на товара=4×π2×Скорост на двигателя2m×Pb2​​

Скоростта на двигателя трябва да се преобразува според скоростта на движение на товара и хода на винта. Освен това трябва да се вземе предвид инерцията на самия винт и влиянието на загубата на триене върху инерцията на системата.

2. Задвижващ механизъм на синхронизиращата ролка

Задвижващите механизми на синхронизиращата ролка се използват широко в оборудването за автоматизация поради техните предимства на плавно предаване, нисък шум и висока точност на позициониране. Тяхното изчисление на инерцията на товара включва инерцията на синхронизиращите ролки и инерцията на товара.

Да приемем, че диаметърът на синхронизиращата ролка е D и масата на товара е M. Инерцията на синхронизиращата ролка може да се изчисли по следната формула:

Инерция на синхронизиращата ролка=21​×M×D2

Инерцията на товара се изчислява според масата и формата на товара, който след това се добавя към инерцията на синхронизиращата шайба, за да се получиобща инерция на товара.

3. Механизъм за задвижване на предавките

Зъбните задвижващи механизми се отличават с точно предавателно отношение, висока ефективност и компактна структура. Изчисляването на тяхната инерция при натоварване трябва да вземе предвид инерцията на зъбната главина, инерцията на зъбния вал и динамичните ефекти по време на зацепването на зъбното колело.

Да приемем, че масата на зъбната главина е m1 с радиус r1, а масата на зъбния вал е m2 с радиус r2. Инерцията на зъбната главина е I1​=m1​×r12​, а инерцията на зъбния вал е I2​=m2​×r22​. Инерцията на товара се изчислява според масата и формата на товара, който след това се добавя към инерцията на зъбната главина и зъбния вал, за да се получиобща инерция на товара.

Освен това трябва да се вземе предвид влиянието на фактори като загуба на триене, хлабина на предавките и еластична деформация по време на зацепване на зъбни колела върху инерцията на системата.

4. Ремъчен задвижващ механизъм

Ремъчните задвижващи механизми имат предимствата на плавно предаване, проста структура и удобна поддръжка. Тяхното изчисление на инерцията на натоварване включва инерцията на ремъчните шайби и инерцията на ремъка.

Методът за изчисляване на инерцията на ремъчните ролки е подобен на този на синхронизиращите ролки, докато инерцията на ремъка трябва да се изчисли въз основа на фактори като параметрите на материала на ремъка, условията на работа и дължината. Като цяло инерцията на ремъка е сравнително малка, но нейното влияние не може да бъде пренебрегнато при високо-скоростни трансмисионни системи.

5. Верижен задвижващ механизъм

Верижните задвижващи механизми се характеризират с висока ефективност на трансмисията, голяма товароносимост-капацитет и адаптивност към тежки условия. Тяхното изчисление на инерцията при натоварване включва инерцията на зъбните колела и инерцията на веригата.

Методът за изчисляване на инерцията на зъбните колела е подобен на този на зъбните главини, докато инерцията на веригата трябва да се изчисли въз основа на фактори като параметри на материала на веригата, работни условия и дължина. В сравнение с ремъчното задвижване, верижното задвижване обикновено има по-голяма инерция, така че влиянието му върху динамичните характеристики на системата трябва да бъде напълно взето предвид при проектирането.

II. Анализ на случай

Като вземем за пример сферично-винтовия механизъм в система за серво задвижване, изчисляването на инерцията на товара и изборът на мотор се извършват, както следва:

1. Известни условия

• Маса на товара m=200 kg, кабел на винта Pb​=20 mm, диаметър на винта Db​=50 mm, маса на винта mb​=40 kg
• Коефициент на триене μ=0.002, механична ефективност η=0.9
• Скорост на движение на товара V=30 m/min, общо време на движение t=1.4 s
• Време за ускоряване/забавяне t1​=t3​=0.2 s, време на задържане t4​=0.3 s

2. Процес на изчисление

1. Първо изчислете инерцията на товара, преобразувана към вала на двигателя, включително инерцията на въртене на тежкия товар, преобразуван към вала на двигателя, и инерцията на въртене на винта, след което получетеобща инерция на товара.
2. След това изчислете скоростта на двигателя и въртящия момент, необходим на двигателя, за да задвижи товара, включително въртящия момент, необходим за преодоляване на триенето и въртящия момент, необходим за ускоряване на тежкия товар и винта, и накрая получетемаксимален необходим въртящ момент.

3. Избор на мотор

Въз основа на резултатите от изчислението,Серво мотор TECO JSDEP-20Aе избрано, което има следните спецификации, които отговарят на проектните изисквания:

Номинална скорост: 3000 RPM (регулируема до 2500 RPM за работа)

Номинален въртящ момент: 12 N·m (удовлетворява изискването за въртящ момент на натоварване)

Инерция на ротора:(близо до необходимата стойност на, адаптивни в обхвата на грешката)

Коефициент на инерция на товара: 145/29≈5:1 (съответства на критериите за проектиране)

III. Изводи

1. При проектирането на трансмисионни механизми, инерцията на товара трябва да се изчисли точно, за да се гарантира стабилността и надеждността на трансмисионния механизъм.
2. Изчисляването на инерцията на товара трябва да вземе предвид различни фактори, включително геометрични параметри, параметри на материала и работни условия.
3. При избора на двигател фактори като инерция на товара, скорост на двигателя и необходимия въртящ момент трябва да бъдат взети под внимание цялостно, за да се избере най-подходящият двигател.

В обобщение, методите за изчисляване и анализът на случая на инерцията на товара за общи трансмисионни механизми са от голямо значение за проектирането на трансмисионни механизми и избора на двигател. Точното изчисление и рационалният избор могат да осигурят стабилността и надеждността на трансмисионните механизми и да подобрят работата на механичното оборудване.