مکانیزم های انتقال اجزای کلیدی در تجهیزات مکانیکی هستند که نیرو را برای دستیابی به حرکت مکانیکی انتقال می دهند. هنگام طراحی مکانیزم انتقال، محاسبه اینرسی بار بسیار مهم است، زیرا به طور مستقیم بر پایداری و قابلیت اطمینان مکانیسم انتقال تأثیر می گذارد. در زیر روش‌های محاسبه و نمونه‌هایی از اینرسی بار برای مکانیسم‌های رایج انتقال آورده شده است:

I. روش های محاسبه برای اینرسی بار مکانیزم های انتقال مشترک

1. مکانیزم بال اسکرو درایو

مکانیزم های بال اسکرو درایو به طور گسترده در سیستم های موقعیت یابی دقیق استفاده می شود. برای محاسبه اینرسی بار آنها باید عواملی مانند جرم بار، سرب پیچ، قطر پیچ و ضریب اصطکاک در نظر گرفته شود.

فرض کنید جرم بار m، سرب پیچ Pb، قطر پیچ Db، و سرعت حرکت بار V است. اینرسی بار تبدیل شده به شفت موتور را می توان با فرمول زیر محاسبه کرد:

اینرسی بارگذاری=4×π2×سرعت موتور2m×Pb2​​

سرعت موتور باید با توجه به سرعت حرکت بار و سرب پیچ تبدیل شود. علاوه بر این، اینرسی خود پیچ ​​و تأثیر تلفات اصطکاک بر اینرسی سیستم نیز باید در نظر گرفته شود.

2. مکانیزم درایو قرقره زمان بندی

مکانیزم های درایو قرقره تایمینگ به دلیل مزایای انتقال صاف، صدای کم و دقت موقعیت یابی بالا به طور گسترده در تجهیزات اتوماسیون استفاده می شوند. محاسبه اینرسی بار آنها شامل اینرسی قرقره های زمان بندی و اینرسی بار است.

فرض کنید قطر قرقره زمان بندی D و جرم بار M است. اینرسی قرقره زمان بندی را می توان با فرمول زیر محاسبه کرد:

اینرسی قرقره زمان بندی=21​×M×D2

اینرسی بار با توجه به جرم و شکل بار محاسبه می شود و سپس به اینرسی قرقره زمان بندی اضافه می شود تااینرسی بار کل.

3. مکانیزم درایو دنده

مکانیزم های دنده درایو دارای نسبت انتقال دقیق، راندمان بالا و ساختار فشرده هستند. محاسبه اینرسی بار آنها نیاز به در نظر گرفتن اینرسی توپی دنده، اینرسی شفت چرخ دنده و اثرات دینامیکی در حین مش بندی دنده دارد.

فرض کنید جرم توپی دنده m1 با شعاع r1 و جرم شافت دنده m2 با شعاع r2 باشد. اینرسی توپی دنده I1​=m1​×r12​، و اینرسی شافت دنده I2​=m2​×r22​ است. اینرسی بار با توجه به جرم و شکل بار محاسبه می شود که سپس به اینرسی توپی دنده و شفت دنده اضافه می شود تااینرسی بار کل.

علاوه بر این، تأثیر عواملی مانند افت اصطکاک، برگشت دنده و تغییر شکل الاستیک در حین مش بندی دنده بر اینرسی سیستم نیز باید در نظر گرفته شود.

4. مکانیزم محرک تسمه

مکانیسم های محرک تسمه دارای مزایای انتقال صاف، ساختار ساده و نگهداری راحت هستند. محاسبه اینرسی بار آنها شامل اینرسی قرقره های تسمه و اینرسی تسمه است.

روش محاسبه برای اینرسی قرقره های تسمه مشابه روش قرقره های زمان بندی است، در حالی که اینرسی تسمه باید بر اساس عواملی مانند پارامترهای مواد، شرایط کار و طول تسمه محاسبه شود. به طور کلی، اینرسی تسمه نسبتاً کم است، اما نمی توان تأثیر آن را در سیستم‌های انتقال سریع- نادیده گرفت.

5. مکانیزم محرک زنجیر

مکانیسم‌های درایو زنجیره‌ای با راندمان انتقال بالا، ظرفیت تحمل بار قوی-و سازگاری با محیط‌های خشن مشخص می‌شوند. محاسبه اینرسی بار آنها شامل اینرسی چرخ دنده ها و اینرسی زنجیره است.

روش محاسبه برای اینرسی چرخ دنده ها شبیه به توپی چرخ دنده است، در حالی که اینرسی زنجیر باید بر اساس عواملی مانند پارامترهای مواد زنجیر، شرایط کار و طول محاسبه شود. در مقایسه با درایو تسمه، درایو زنجیره ای به طور کلی دارای اینرسی بزرگتر است، بنابراین تأثیر آن بر عملکرد دینامیکی سیستم باید به طور کامل در طراحی در نظر گرفته شود.

II. تجزیه و تحلیل مورد

با در نظر گرفتن مکانیزم بال اسکرو در یک سیستم درایو سروو به عنوان مثال، محاسبه اینرسی بار و انتخاب موتور به صورت زیر انجام می شود:

1. شرایط شناخته شده

• جرم بار m=200 kg، سرب پیچ Pb​=20 mm، قطر پیچ Db​=50 mm، جرم پیچ mb​=40 کیلوگرم
• ضریب اصطکاک μ=0.002، راندمان مکانیکی η=0.9
• سرعت حرکت بار V=30 m/min، کل زمان حرکت t=1.4 ثانیه
• زمان شتاب/کاهش سرعت t1​=t3​=0.2 ثانیه، زمان ماندن t4​=0.3 ثانیه

2. فرآیند محاسبه

1. ابتدا اینرسی بار تبدیل شده به شفت موتور شامل اینرسی دورانی بار سنگین تبدیل شده به شفت موتور و اینرسی چرخشی پیچ را محاسبه کنید، سپس عدد را بدست آورید.اینرسی بار کل.
2. در مرحله بعد، سرعت موتور و گشتاور مورد نیاز موتور برای به حرکت درآوردن بار، شامل گشتاور لازم برای غلبه بر اصطکاک و گشتاور لازم برای شتاب دادن به بار سنگین و پیچ را محاسبه کرده و در نهایتحداکثر گشتاور مورد نیاز.

3. انتخاب موتور

بر اساس نتایج محاسباتی،سروو موتور سری TECO JSDEP-20Aانتخاب شده است که دارای مشخصات زیر است که الزامات طراحی را برآورده می کند:

سرعت نامی: 3000 RPM (قابل تنظیم تا 2500 RPM برای کار)

گشتاور نامی: 12 نیوتن متر (نیاز به گشتاور بار را برآورده می کند)

اینرسی روتور:(نزدیک به مقدار مورد نیاز، قابل تطبیق در محدوده خطا)

نسبت اینرسی بار: 145/29≈5:1 (با معیارهای طراحی مطابقت دارد)

III. نتیجه گیری

1. در طراحی مکانیزم های انتقال، اینرسی بار باید به طور دقیق محاسبه شود تا از پایداری و قابلیت اطمینان مکانیزم انتقال اطمینان حاصل شود.
2. محاسبه اینرسی بار نیاز به در نظر گرفتن عوامل مختلفی از جمله پارامترهای هندسی، پارامترهای مواد و شرایط کاری دارد.
3. برای انتخاب موتور، عواملی مانند اینرسی بار، سرعت موتور و گشتاور مورد نیاز باید به طور جامع در نظر گرفته شود تا مناسب ترین موتور انتخاب شود.

به طور خلاصه، روش‌های محاسبه و تحلیل موردی اینرسی بار برای مکانیسم‌های انتقال رایج برای طراحی مکانیسم‌های انتقال و انتخاب موتور از اهمیت بالایی برخوردار است. محاسبه دقیق و انتخاب منطقی می تواند ثبات و قابلیت اطمینان مکانیسم های انتقال را تضمین کند و عملکرد تجهیزات مکانیکی را بهبود بخشد.