Hoe sterk van 'n lineêre aktuator het ek nodig?

Waarna soek ek?

Die sterkte van 'n Lineêre aktuator is die hoeveelheid krag wat dit kan lewer. Dit word tipies gesien in terme van Newtons (N) vir metrieke eenhede en pond (lbs) vir keiserlike eenhede. Daar is twee soorte kragspesifikasies wat lineêre aktuatorvervaardigers sal bied: dinamies en staties.

Dinamiese krag (of dinamiese las) is die maksimum krag wat die aktuator kan toepas om 'n voorwerp te skuif.

Statiese krag (of statiese las) is die maksimum gewig wat die aktuator kan hou as dit nie beweeg nie.

Hierdie kragspesifikasies is oor die algemeen sleutelfaktore om te bepaal watter lineêre aktuator u vir u projek benodig. As u nie weet watter ander faktore u wil oorweeg wanneer u 'n lineêre aktuator kies nie, gaan kyk gerus hieroor hier.  

As u 'n voorwerp met 'n lineêre aktuator probeer skuif, moet u bepaal wat die minimum dinamiese krag is wat u lineêre aktuator kan hê. Hierdie krag sal afhang van meer as net die hoeveelheid gewig wat u probeer beweeg, maar ook die aantal aktuators en die fisiese meetkunde van u ontwerp. Om die presiese kragvereiste in enige aansoek te bepaal, moet u Newton se eerste bewegingswet toepas. Hierdie wet bepaal dat 'n voorwerp in rus geneig is om in rus te bly, tensy 'n onbalansmag opgetree word. Vir ons beteken dit dat die krag van ons lineêre aktuator groter moet wees as die som van alle magte wat optree teen ons gewenste bewegingsrigting. Hierdie gids sal u deurloop hoe u die betrokke kragte kan bereken met behulp van 'n paar basiese voorbeelde.

Vinnig eenkant: Gratis liggaamsdiagramme is vereenvoudigde diagramme van voorwerpe wat gebruik word om die kragte wat daarop toegepas word, te visualiseer. Die gebruik van hierdie diagramme is goeie praktyk om al die betrokke kragte en hul oriëntasie te visualiseer.

Eendimensionele beweging

Die eenvoudigste geval van die gebruik van 'n lineêre aktuator om beweging te gee, is om een ​​aktuator te gebruik om 'n voorwerp langs een as te skuif. Soos aangetoon in die vrye liggaamsdiagram langs hierdie paragraaf, is die krag wat deur die lineêre aktuator toegepas word, etiket as f en die gewig van die voorwerp is etiket as W. Om die dinamiese krag wat van die lineêre aktuator benodig word, te bepaal, trek u eenvoudig die som af van die kragte in die negatiewe rigtings van die som van die kragte in die positiewe rigting, wat groter as nul moet wees om tot motio \ n te lei. Vir hierdie voorbeeld word dit f - w> 0. dan moet u oplos vir F, wat F> W.  Dit beteken dat dinamiese kragvereiste van die lineêre aktuator groter moet wees as die gewig van die voorwerp.     

In 'n geval waar u meer as een lineêre aktuator gebruik, soos in die vrye liggaam Diagram hier getoon, volg u dieselfde proses as hierbo. Vir hierdie voorbeeld word die opsomming van kragte f + f - w> 0 of 2*f - w> 0. dan oplos vir f f> ½*w. Dit beteken dat die krag wat deur een aktuator toegepas word, minder kan wees as die gewig van die voorwerp, maar die totale krag van albei moet groter wees.

Wrywing

Bogenoemde gevalle het wrywing in hul Force Balance -berekeninge geïgnoreer, wat in u aansoek al dan nie die geval mag wees nie. Die hoeveelheid wrywingskrag (F) is gelyk aan die koëffisiënt van wrywing (U) keer 'n normale krag (n). Die wrywingskoëffisiënt is tipies tussen 0 en 1 (alhoewel dit groter as 1 kan wees) en sal afhang van watter materiale mekaar skuif, sowel as of smeer gebruik word of nie.
Die koëffisiënt van wrywing sal ook verander sodra 'n voorwerp in beweging is en dikwels as statiese en dinamiese waardes gegee word. Die statiese waarde sal altyd groter wees as die dinamiese waarde (as gevolg van die eerste wet van Newton), en aangesien ons 'n voorwerp probeer skuif, sal u die statiese waarde van die wrywingskoëffisiënt wil gebruik. Die normale krag is die resulterende krag wat gebruik word om 'n voorwerp op 'n ander voorwerp of oppervlak te ondersteun. Byvoorbeeld, as u op 'n vloer in u huis staan, sal u vloer u ondersteun deur 'n opwaartse krag op u gelyk aan u gewig toe te pas, dit is 'n normale krag. Die normale krag sal altyd loodreg op die wrywingmag optree en die wrywingskrag sal altyd teen die gewenste bewegingsrigting optree.

In situasies, soos hierbo, waar die voorwerp wat u beweeg nie op 'n oppervlak gly nie, kan wrywing geïgnoreer word. Terwyl dit tegnies is, die komponente wat u voorwerp ondersteun, of dit lineêre bewegingsondersteuning is soos Skyf relings Of die lineêre aktuator self, sal 'n mate van interne wrywing hê wat u moet oorkom om te begin beweeg, maar dit sal relatief klein wees.

As u 'n voorwerp langs 'n oppervlak beweeg, moet wrywing in u kragberekeninge oorweeg word. Die vrye liggaamsdiagram hierbo toon 'n voorbeeld van 'n laai wat deur 'n lineêre aktuator gestoot word. Elke Laai gly sal 'n merkbare hoeveelheid wrywing hê, aangesien dit 'n loodregte las (W) ondersteun. Aangesien daar twee laai -skyfies is, sal die normale krag (n) wat deur een van die laai -skyfies aangebring word, gelyk wees aan die helfte van die las (W). Die opsomming van die kragte en die oplossing van F in hierdie voorbeeld sal lei tot:

F> u*(0.5*w) + u*(0.5*w) = u*w

Die krag wat u van die lineêre aktuator benodig, moet dus groter wees as die totale wrywingskrag. Die moeilike deel in hierdie gevalle is om die koëffisiënt van wrywing te bepaal. As u die presiese wrywingskoëffisiënt in u toepassing kan bepaal, kan u die bogenoemde formule eenvoudig gebruik om op te los vir u minimum dinamiese krag. As u nie wrywingskoëffisiënt kan bepaal nie, kan u aanvaar dat dit gelyk is aan 1. Dit sal waarskynlik groter wees as die werklike wrywingskoëffisiënt, dus is dit 'n veilige aanname om te gebruik om die hoeveelheid krag wat u benodig uit u lineêre aktuator te bepaal .

Tweedimensionele beweging

Tot dusver het ons net gekyk na die skuif van 'n voorwerp langs een as, maar u kan beweging in twee-as of in 'n hoek benodig. In hierdie gevalle kan u steeds die opsomming van krag gebruik om die dinamiese krag wat benodig word, te bepaal, maar ons moet veelvuldige asse oorweeg en van trigonometrie gebruik maak. In die voorbeeld hieronder van 'n voorwerp op 'n oprit, is die bewegingsrigting in 'n hoek (theta). Om ons berekeninge te vereenvoudig, kan u kies om die een as parallel met die bewegingsrigting te wees, en die ander as sal dan loodreg wees, soos aangetoon.

Noudat die asse verskuif word, moet u die gewig van die voorwerp in twee kragkomponente verdeel deur trigonometrie en die helling van die oprit (theta) te gebruik. Een van hierdie magte sal teen ons bewegingsrigting optree en een loodreg op die oppervlak van die oprit sal optree. Die normale krag, wat gebruik word om die wrywingskrag te bepaal, sal gelyk wees aan die loodregte komponent van die gewig van die voorwerp. Die oplossing van die opsomming van kragte om F te bepaal, sal lei tot:

F> w*sin (theta) + u*n = w*sin (theta) + u*w*cos (theta)

Rotasiebeweging

Alhoewel lineêre aktuators lineêre beweging bied, kan dit ook gebruik word om rotasie in toepassings soos 'n deksel of luik oop te maak. Die dinamiese krag wat nodig is om rotasie te bied, sal tot 'n ongebalanseerde wringkrag moet lei, eerder as 'n ongebalanseerde krag. 'N Wringkrag is 'n keerkrag wat rotasie veroorsaak en gelyk is aan die krag wat toegepas word, die loodregte afstand tot die rotasiepunt. Dus, om rotasie te veroorsaak, moet 'n lineêre aktuator 'n wringkrag groter bied as die som van al die wringkragte wat teen die rigting van die gewenste rotasie werk.

Die hoeveelheid wringkrag wat u lineêre aktuator van toepassing is, sal afhang van twee faktore, die krag wat toegepas word en die afstand vanaf die rotasiepunt. In die voorbeelde hierbo lyk die opsomming van wringkragte dieselfde:

F*y*cos (alfa) - w*x*cos (alfa)> 0

Die afstand vanaf die rotasiepunt na die krag van die lineêre aktuator is y, en die afstand van die draaipunt na die swaartepunt van die luik is x. Aangesien die luik in 'n hoek (alfa) is, kan ons die loodregte afstand tot elke krag bepaal deur die afstand deur die kosinus van die hoek te bepaal. Oplossing vir die dinamiese krag van die lineêre aktuator, F, lei tot:

F> (w*x)/y

In die geval links, kan die dinamiese krag van die lineêre aktuator, F, minder of gelyk wees aan die gewig van die luik, W, omdat dit verder werk vanaf die rotasiepunt (y> x). Alhoewel F in die geval aan die regterkant is, sal F groter moet wees as W omdat F nader aan die rotasiepunt optree, (y

In sommige toepassings moet die krag wat deur die lineêre aktuator toegepas word, in 'n hoek wees soos op die foto hierbo. Dit maak die berekeninge 'n bietjie ingewikkelder, aangesien die krag wat deur die lineêre aktuator toegepas word, in vertikale en horisontale komponente opgebreek moet word. Die vrye liggaamsdiagram vir die foto hierbo word hieronder getoon:

Die opsomming van wringkragte vir hierdie voorbeeld is:

((F*cos (beta))*(l*sin (alfa))) + (f*sin (beta))*(l*cos (alfa)) - w*(x*cos (alfa)> 0

Aangesien die krag van die lineêre aktuator (f) in 'n hoek (beta) toegepas word, moet dit opgebreek word in vertikale komponent (F*sin (beta)) en horisontale komponent (F*cos (beta)), soos getoon In die oprit voorbeeld hierbo. Die vertikale komponent van die krag veroorsaak 'n wringkrag om die skarnier, aangesien daar 'n horisontale afstand tussen die krag en die skarnier is; Net so veroorsaak die horisontale komponent van die krag ook 'n wringkrag om die skarnier, aangesien daar 'n vertikale afstand tussen die krag en die skarnier is. U kan hierdie afstande bepaal op grond van die lengte van die luik (L) en die hoek van die luik (alfa), soos getoon in die vorige luik -voorbeeld. Om die dinamiese krag wat benodig word, te bepaal, moet u bogenoemde vergelyking vir F. oplos. Ongelukkig sal die krag van die lineêre aktuator (F) 'n funksie wees wat afhang van die hoek van die luik (alfa). Aangesien hierdie hoek sal verander namate u die luik oopmaak, sal die minimum krag wat van die lineêre aktuator benodig word, ook verander. Dit beteken dat u bogenoemde vergelyking oor verskillende hoeke moet oplos om die hoogste minimum krag te vind wat benodig word om te gebruik vir u dinamiese kragspesifikasie. Dit kan nog moeiliker wees as die hoek waarop die krag toegepas word (beta) ook verander namate die luik oopmaak, wat ook sal beteken dat dit 'n funksie van die luikhoek (alfa) sal wees. As u u wiskunde goed ken, kan u die presiese dinamiese kragvereiste wat u benodig van u lineêre aktuator bepaal. Maar indien nie, kan u ons handig gebruik Lineêre aktuatorrekenaar, wat net vir hierdie moeilike situasies ontwerp is.

Statiese situasies

In 'n statiese situasie sal die opsomming van kragte en die opsomming van wringkragte gelyk wees aan nul, aangesien daar geen ongebalanseerde krag of wringkrag is wat beweging veroorsaak nie. As u wil verseker dat u ontwerp stabiel is vir 'n gegewe vrag of verseker dat u lineêre aktuator 'n gegewe las sal hou, kan u steeds bogenoemde tegnieke gebruik om te verseker dat alle kragte en wringkragte gebalanseerd is. As u statiese situasies nagaan, gebruik u die statiese kragspesifikasie vir u lineêre aktuator in plaas van die dinamiese kragspesifikasie.

Noudat u weet hoe om te bepaal hoe sterk u lineêre aktuator moet wees, kan u die regte een vind vir u behoeftes in ons seleksie teen Firgelli Outomatisering.