Mekanisme penghantaran adalah komponen utama dalam peralatan mekanikal yang menghantar kuasa untuk mencapai gerakan mekanikal. Apabila mereka bentuk mekanisme penghantaran, pengiraan inersia beban adalah penting, kerana ia secara langsung mempengaruhi kestabilan dan kebolehpercayaan mekanisme penghantaran. Berikut ialah kaedah pengiraan dan contoh inersia beban untuk mekanisme penghantaran biasa:

I. Kaedah Pengiraan untuk Inersia Beban Mekanisme Penghantaran Biasa

1. Mekanisme Pemacu Skru Bola

Mekanisme pemacu skru bebola digunakan secara meluas dalam sistem penentududukan ketepatan. Pengiraan inersia beban mereka perlu mengambil kira faktor seperti jisim beban, plumbum skru, diameter skru dan pekali geseran.

Andaikan jisim beban ialah m, plumbum skru ialah Pb​, diameter skru ialah Db​, dan kelajuan pergerakan beban ialah V. Inersia beban yang ditukar kepada aci motor boleh dikira dengan formula berikut:

Muatkan Inersia=4×π2×Kelajuan Motor2m×Pb2​​

Kelajuan motor perlu ditukar mengikut kelajuan pergerakan beban dan petunjuk skru. Di samping itu, inersia skru itu sendiri dan pengaruh kehilangan geseran pada inersia sistem juga perlu dipertimbangkan.

2. Mekanisme Pandu Takal Masa

Mekanisme pemacu takal pemasa digunakan secara meluas dalam peralatan automasi kerana kelebihan penghantaran yang lancar, bunyi yang rendah dan ketepatan kedudukan yang tinggi. Pengiraan inersia beban mereka termasuk inersia takal pemasaan dan inersia beban.

Andaikan diameter takal pemasaan ialah D dan jisim beban ialah M. Inersia takal pemasaan boleh dikira dengan formula berikut:

Inersia Takal Masa=21​×M×D2

Inersia beban dikira mengikut jisim dan bentuk beban, yang kemudiannya ditambah kepada inersia takal pemasaan untuk mendapatkanjumlah inersia beban.

3. Mekanisme Pemacu Gear

Mekanisme pemacu gear menampilkan nisbah penghantaran yang tepat, kecekapan tinggi dan struktur padat. Pengiraan inersia beban mereka perlu mengambil kira inersia hab gear, inersia aci gear dan kesan dinamik semasa meshing gear.

Andaikan jisim hab gear ialah m1​ dengan jejari r1​, dan jisim aci gear ialah m2​ dengan jejari r2​. Inersia hab gear ialah I1​=m1​×r12​, dan inersia aci gear ialah I2​=m2​×r22​. Inersia beban dikira mengikut jisim dan bentuk beban, yang kemudiannya ditambah kepada inersia hab gear dan aci gear untuk mendapatkanjumlah inersia beban.

Di samping itu, pengaruh faktor seperti kehilangan geseran, tindak balas gear dan ubah bentuk keanjalan semasa gear meshing pada inersia sistem juga perlu diambil kira.

4. Mekanisme Pemacu Tali Pinggang

Mekanisme pemacu tali pinggang mempunyai kelebihan penghantaran yang lancar, struktur mudah dan penyelenggaraan yang mudah. Pengiraan inersia beban mereka termasuk inersia takal tali pinggang dan inersia tali pinggang.

Kaedah pengiraan untuk inersia takal tali pinggang adalah serupa dengan takal pemasaan, manakala inersia tali pinggang perlu dikira berdasarkan faktor seperti parameter bahan tali pinggang, keadaan kerja dan panjang. Secara amnya, inersia tali pinggang adalah agak kecil, tetapi pengaruhnya tidak boleh diabaikan dalam-sistem penghantaran berkelajuan tinggi.

5. Mekanisme Pemacu Berantai

Mekanisme pemacu rantai dicirikan oleh kecekapan penghantaran yang tinggi, kapasiti galas-beban yang kuat dan kebolehsuaian kepada persekitaran yang keras. Pengiraan inersia beban mereka termasuk inersia sprocket dan inersia rantai.

Kaedah pengiraan untuk inersia sproket adalah serupa dengan hab gear, manakala inersia rantai perlu dikira berdasarkan faktor seperti parameter bahan rantai, keadaan kerja dan panjang. Berbanding dengan pemacu tali pinggang, pemacu rantai umumnya mempunyai inersia yang lebih besar, jadi pengaruhnya terhadap prestasi dinamik sistem mesti dipertimbangkan sepenuhnya dalam reka bentuk.

II. Analisis Kes

Mengambil mekanisme skru bola dalam sistem pemacu servo sebagai contoh, pengiraan inersia beban dan pemilihan motor dijalankan seperti berikut:

1. Keadaan Diketahui

• Muatkan jisim m=200 kg, skru plumbum Pb​=20 mm, diameter skru Db​=50 mm, skru jisim mb​=40 kg
• Pekali geseran μ=0.002, kecekapan mekanikal η=0.9
• Muatkan kelajuan bergerak V=30 m/min, jumlah masa bergerak t=1.4 s
• Masa pecutan/nyahpecutan t1​=t3​=0.2 s, masa tinggal t4​=0.3 s

2. Proses Pengiraan

1. Mula-mula, hitung inersia beban yang ditukar kepada aci motor, termasuk inersia putaran beban berat yang ditukar kepada aci motor dan inersia putaran skru, kemudian dapatkanjumlah inersia beban.
2. Seterusnya, hitung kelajuan motor dan tork yang diperlukan untuk motor memacu beban, termasuk tork yang diperlukan untuk mengatasi geseran dan tork yang diperlukan untuk pecutan beban berat dan skru, dan akhirnya mendapatkantork maksimum yang diperlukan.

3. Pemilihan Motor

Berdasarkan keputusan pengiraan,Motor servo siri TECO JSDEP-20Adipilih, yang mempunyai spesifikasi berikut yang memenuhi keperluan reka bentuk:

Kelajuan dinilai: 3000 RPM (boleh laras kepada 2500 RPM untuk operasi)

Tork berkadar: 12 N·m (memenuhi keperluan tork beban)

Inersia pemutar:(berhampiran dengan nilai yang diperlukan bagi, boleh disesuaikan dalam julat ralat)

Nisbah inersia beban: 145/29≈5:1 (mematuhi kriteria reka bentuk)

III. Kesimpulan

1. Dalam reka bentuk mekanisme penghantaran, inersia beban mesti dikira dengan tepat untuk memastikan kestabilan dan kebolehpercayaan mekanisme penghantaran.
2. Pengiraan inersia beban perlu mengambil kira pelbagai faktor, termasuk parameter geometri, parameter bahan dan keadaan kerja.
3. Untuk pemilihan motor, faktor seperti inersia beban, kelajuan motor dan tork yang diperlukan mesti dipertimbangkan secara menyeluruh untuk memilih motor yang paling sesuai.

Secara ringkasnya, kaedah pengiraan dan analisis kes inersia beban untuk mekanisme penghantaran biasa adalah sangat penting untuk reka bentuk mekanisme penghantaran dan pemilihan motor. Pengiraan yang tepat dan pemilihan rasional boleh memastikan kestabilan dan kebolehpercayaan mekanisme penghantaran dan meningkatkan prestasi peralatan mekanikal.