Mehanizmi prijenosa su ključne komponente mehaničke opreme koje prenose snagu za postizanje mehaničkog kretanja. Prilikom projektovanja prenosnog mehanizma, proračun inercije opterećenja je ključan, jer direktno utiče na stabilnost i pouzdanost prenosnog mehanizma. Slijede metode proračuna i primjeri inercije opterećenja za uobičajene prijenosne mehanizme:

I. Metode proračuna inercije opterećenja uobičajenih prijenosnih mehanizama

1. Mehanizam pogona kugličnih vijaka

Mehanizmi sa kugličnim zavrtnjem se široko koriste u sistemima za precizno pozicioniranje. Proračun njihove inercije opterećenja treba uzeti u obzir faktore kao što su masa opterećenja, vod vijka, promjer vijka i koeficijent trenja.

Pretpostavimo da je masa opterećenja m, vod vijka je Pb​, prečnik vijka je Db​, a brzina kretanja tereta je V. Inercija opterećenja pretvorena u osovinu motora može se izračunati sljedećom formulom:

Inercija opterećenja=4×π2×Brzina motora2m×Pb2​​

Brzinu motora potrebno je pretvoriti u skladu s brzinom kretanja tereta i vijkom. Osim toga, treba uzeti u obzir inerciju samog vijka i utjecaj gubitka trenja na inerciju sistema.

2. Pogonski mehanizam razvodne remenice

Pogonski mehanizmi razvodne remenice se široko koriste u opremi za automatizaciju zbog svojih prednosti glatkog prijenosa, niske razine buke i visoke preciznosti pozicioniranja. Njihov proračun inercije opterećenja uključuje inerciju razvodnih remenica i inerciju opterećenja.

Pretpostavimo da je prečnik razvodne remenice D, a masa opterećenja M. Inercija razvodne remenice može se izračunati sljedećom formulom:

Inercija razvodne remenice=21​×M×D2

Inercija opterećenja se izračunava prema masi i obliku tereta, koji se zatim dodaje inerciji razvodne remenice kako bi se dobioukupna inercija opterećenja.

3. Mehanizam zupčanika

Mehanizmi zupčanika imaju precizan prenosni odnos, visoku efikasnost i kompaktnu strukturu. Pri proračunu njihove inercije opterećenja potrebno je uzeti u obzir inerciju glavčine zupčanika, inerciju osovine zupčanika i dinamičke efekte tokom spajanja zupčanika.

Pretpostavimo da je masa glavčine zupčanika m1​ sa poluprečnikom r1​, a masa osovine zupčanika je m2​ sa poluprečnikom od r2​. Inercija glavčine zupčanika je I1​=m1​×r12​, a inercija osovine zupčanika je I2​=m2​×r22​. Inercija opterećenja se izračunava prema masi i obliku tereta, koji se zatim dodaje inerciji glavčine zupčanika i osovine zupčanika kako bi se dobioukupna inercija opterećenja.

Osim toga, treba uzeti u obzir i utjecaj faktora kao što su gubitak trenja, zazor zupčanika i elastična deformacija prilikom zakapanja zupčanika na inerciju sistema.

4. Mehanizam remenskog pogona

Mehanizmi sa remenskim pogonom imaju prednosti glatkog prijenosa, jednostavne strukture i praktičnog održavanja. Njihov proračun inercije opterećenja uključuje inerciju remenica i inerciju remena.

Metoda izračunavanja inercije remenica je slična onoj kod razvodnih remenica, dok inerciju remena treba izračunati na osnovu faktora kao što su parametri materijala remena, radni uslovi i dužina. Općenito, inercija kaiša je relativno mala, ali se njen utjecaj ne može zanemariti u sistemima prijenosa velikih{1}}brzina.

5. Mehanizam lančanog pogona

Mehanizmi lančanog pogona karakteriziraju visoka efikasnost prijenosa, jaka{0}}nosivost i prilagodljivost teškim okruženjima. Njihov proračun inercije opterećenja uključuje inerciju lančanika i inerciju lanca.

Metoda izračunavanja inercije lančanika je slična onoj za glavčine zupčanika, dok inerciju lanca treba izračunati na osnovu faktora kao što su parametri materijala lanca, radni uslovi i dužina. U poređenju sa remenskim pogonom, lančani pogon generalno ima veću inerciju, tako da se njegov uticaj na dinamičke performanse sistema mora u potpunosti uzeti u obzir pri projektovanju.

II. Analiza slučaja

Uzimajući za primjer mehanizam kugličnog vijka u sistemu servo pogona, proračun inercije opterećenja i odabir motora se izvode na sljedeći način:

1. Poznati uslovi

• Masa opterećenja m=200 kg, olovni vijak Pb​=20 mm, prečnik vijka Db​=50 mm, masa vijka mb​=40 kg
• Koeficijent trenja μ=0.002, mehanička efikasnost η=0.9
• Brzina kretanja tereta V=30 m/min, ukupno vrijeme kretanja t=1.4 s
• Vrijeme ubrzanja/usporavanja t1​=t3​=0.2 s, vrijeme zadržavanja t4​=0.3 s

2. Proces izračunavanja

1. Prvo izračunajte inerciju opterećenja pretvorenu u osovinu motora, uključujući inerciju rotacije teškog opterećenja pretvorenog u osovinu motora i inerciju rotacije vijka, a zatim dobijeteukupna inercija opterećenja.
2. Zatim izračunajte brzinu motora i moment potreban da motor pokreće opterećenje, uključujući moment potreban za savladavanje trenja i moment potreban za ubrzanje teškog opterećenja i vijka, i konačno dobijetemaksimalni potrebni obrtni moment.

3. Izbor motora

Na osnovu rezultata proračuna, vServo motor serije TECO JSDEP-20Aje odabrano, koje ima sljedeće specifikacije koje zadovoljavaju zahtjeve dizajna:

Nazivna brzina: 3000 RPM (podesivo na 2500 RPM za rad)

Nazivni obrtni moment: 12 N·m (zadovoljava zahtjev za momentom opterećenja)

Inercija rotora:(blizu tražene vrijednosti od, prilagodljiv unutar raspona greške)

Omjer inercije opterećenja: 145/29≈5:1 (u skladu sa projektnim kriterijima)

III. Zaključci

1. U dizajnu prijenosnih mehanizama, inercija opterećenja mora biti precizno izračunata kako bi se osigurala stabilnost i pouzdanost prijenosnog mehanizma.
2. Proračun inercije opterećenja treba da uzme u obzir različite faktore, uključujući geometrijske parametre, parametre materijala i radne uslove.
3. Za odabir motora, faktori kao što su inercija opterećenja, brzina motora i potrebni obrtni moment moraju se sveobuhvatno razmotriti kako bi se izabrao najprikladniji motor.

Ukratko, metode proračuna i analiza slučaja inercije opterećenja za uobičajene prijenosne mehanizme su od velikog značaja za dizajn prijenosnih mehanizama i odabir motora. Precizan proračun i racionalan odabir mogu osigurati stabilnost i pouzdanost mehanizama prijenosa i poboljšati performanse mehaničke opreme.