در تجهیزات اتوماسیون، ربات‌های متحرک و کاربردهای صنعتی، انتخاب موتور تنها به بررسی این نیست که آیا موتور می‌تواند گشتاور کافی را ارائه دهد یا خیر.

بسیاری از مهندسان برای تعیین اینکه آیا موتور می تواند بار را هدایت کند یا خیر، با محاسبه گشتاور شروع می کنند. با این حال، گشتاور به تنهایی به طور کامل تعیین نمی کند که آیا یک موتور برای کاربرد مناسب است یا خیر.

در پروژه های واقعی، یک ماشین ممکن است به طور معمول شروع به کار کند و بار را با موفقیت جابجا کند، اما پس از رسیدن به سرعت هدف، موتور ممکن است افزایش دما، خروجی مداوم ناکافی یا هشدار اضافه بار را تجربه کند.

دلیل اغلب محاسبه نادرست گشتاور نیست، بلکه تأیید قدرت ناکافی است.

گشتاور تعیین می کند که آیا موتور نیروی کافی برای جابجایی بار دارد یا خیر، در حالی که قدرت تعیین می کند که آیا موتور بتواند به طور مداوم خروجی مورد نیاز را در سرعت هدف ارائه دهد یا خیر.

برای مثال، همان گشتاور 2 نیوتن متری به سطوح قدرت کاملاً متفاوتی در دور 100 و 3000 دور در دقیقه نیاز دارد. بنابراین، پس از محاسبه گشتاور، محاسبه توان موتور نیز لازم است تا بررسی شود که آیا موتور می تواند الزامات عملیاتی واقعی را برآورده کند یا خیر.

1. چرا گشتاور به تنهایی برای انتخاب موتور کافی نیست؟

خروجی موتور را می توان از سه عامل کلیدی درک کرد: گشتاور، سرعت و قدرت.

گشتاور نیروی چرخشی تولید شده توسط موتور را نشان می دهد و تعیین می کند که آیا موتور می تواند بار را هدایت کند یا خیر.

سرعت نشان دهنده سرعت چرخش موتور و تعیین سرعت حرکت تجهیزات است.

قدرت، گشتاور و سرعت را با هم ترکیب می‌کند، که نشان‌دهنده میزان انرژی مکانیکی موتور می‌تواند در یک دوره زمانی معین باشد.

یک دوچرخه یک مثال ساده ارائه می دهد.

هنگام سواری در سربالایی، سوارکار باید نیروی بیشتری به پدال‌ها وارد کند، اما سرعت سواری معمولاً کمتر است. هنگام سواری با سرعت بالا روی زمین صاف، نیروی پدال زدن ممکن است کمتر باشد، اما پاها سریعتر می چرخند و کل انرژی خروجی افزایش می یابد.

اگر به سرعت بالا و توانایی صعود همزمان نیاز باشد، قدرت مورد نیاز بسیار بیشتر می شود.

همین اصل در مورد موتورهای صنعتی نیز صدق می کند.

موتوری با گشتاور کافی لزوماً توانایی کافی برای عملکرد{0}}سرعت بالا را ندارد. تنها با در نظر گرفتن گشتاور و سرعت می توان توانایی خروجی واقعی را ارزیابی کرد.

2. چگونه توان موتور را محاسبه کنیم؟

قدرت مکانیکی توسط گشتاور و سرعت چرخش تعیین می شود.

متداول ترین روش محاسبه مهندسی به شرح زیر است:

قدرت موتور=گشتاور x سرعت / 9550

نتیجه محاسبه قدرت خروجی مکانیکی موتور را نشان می دهد.

این رابطه نشان می دهد که قدرت موتور هم به گشتاور و هم به سرعت بستگی دارد.

گشتاور بالاتر نیاز به قدرت بالاتری دارد.

سرعت بالاتر نیز نیاز به قدرت بالاتری دارد.

بنابراین، هنگام انتخاب یک موتور، مهندسان نه تنها باید بررسی کنند که آیا گشتاور کافی است یا خیر، بلکه باید تأیید کنند که آیا موتور می‌تواند خروجی مورد نیاز را در سرعت هدف حفظ کند یا خیر.

3. چرا سرعت بالاتر در همان گشتاور به قدرت بیشتری نیاز دارد؟

فرض کنید یک موتور گشتاور خروجی یکسانی را تحت سرعت های کاری متفاوت ارائه می دهد.

در سرعت کمتر، موتور به توان نسبتاً کمتری نیاز دارد.

هنگامی که سرعت چرخش به طور قابل توجهی افزایش می یابد، موتور باید انرژی بیشتری را در همان بازه زمانی تحویل دهد، که به این معنی است که توان مورد نیاز متناسب با آن افزایش می یابد.

این توضیح می‌دهد که چرا برخی از ماشین‌ها می‌توانند به طور معمول با سرعت پایین کار کنند، اما توانایی خروجی کافی یا گرمایش بیش از حد را هنگام کار کردن سریع‌تر تجربه می‌کنند.

در بسیاری از کاربردها، محدودیت گشتاور ناکافی نیست. مسئله واقعی این است که موتور نمی تواند نیروی مداوم کافی را تحت سرعت عملیات مورد نیاز ارائه دهد.

4. چگونه توان را برای سیستم های حرکت خطی محاسبه کنیم؟

بسیاری از سیستم های اتوماسیون از مکانیسم های حرکت خطی استفاده می کنند، مانند:

محرک های بال اسکرو

ماژول های خطی

مکانیسم های بلند کردن

سیستم های جابجایی مواد

برای این کاربردها، نیازهای برق عمدتاً توسط:

نیروی رانش

سرعت حرکت

راندمان انتقال

رابطه اساسی این است:

قدرت موتور=نیرو x سرعت / کارایی

به عنوان مثال، اگر مکانیزم خطی نیاز به نیروی رانش معینی داشته باشد و با سرعت معینی حرکت کند، توان مکانیکی مورد نیاز را می توان بر اساس شرایط بار و راندمان انتقال محاسبه کرد.

هنگام تبدیل نیاز به شفت موتور، عواملی مانند سرب پیچ، نسبت کاهش و راندمان مکانیکی نیز باید در نظر گرفته شود.

خواه حرکت خطی باشد یا حرکت چرخشی، اصل یکسان است:

قدرت مورد نیاز بستگی به میزان نیروی مورد نیاز و سرعت انجام حرکت دارد.

[تصویر]

5. چرا باید کارایی انتقال در نظر گرفته شود؟

در سیستم های مکانیکی واقعی نمی توان انرژی موتور را با راندمان 100 درصد به بار منتقل کرد.

تلفات انرژی ممکن است از طریق:

اصطکاک بال اسکرو

تلفات کاهنده دنده

تلفات انتقال تسمه

اصطکاک بلبرینگ

مقاومت ریل راهنما

بنابراین، انتخاب موتور باید سیستم انتقال کامل را به جای فقط بار مورد نیاز در نظر بگیرد.

راندمان انتقال کمتر به این معنی است که موتور برای دستیابی به عملکرد بار یکسان نیاز به ارائه توان خروجی بالاتری دارد.

به همین دلیل است که وقتی از ساختارهای مکانیکی مختلف استفاده می شود، یک کاربرد ممکن است به مشخصات موتور متفاوتی نیاز داشته باشد.

6. انتخاب نیروی موتور به گشتاور-تحلیل منحنی سرعت نیاز دارد

توان نامی نشان داده شده در برگه اطلاعات موتور تنها یک پارامتر مرجع است.

برای تعیین اینکه آیا یک موتور مناسب است، مهندسان باید منحنی سرعت گشتاور- را نیز تجزیه و تحلیل کنند.

شرایط کاری مختلف نیازمند توجه به فاکتورهای عملکرد متفاوت است:

عملکرد کم-سرعت:

روی قابلیت گشتاور پیوسته تمرکز کنید.

عملکرد با سرعت بالا-

روی توان خروجی مداوم تمرکز کنید.

شتاب و کاهش سرعت:

روی قابلیت حداکثر گشتاور و عملکرد درایو تمرکز کنید.

عملیات بلند مدت-:

بر افزایش دما و ظرفیت حرارتی تمرکز کنید.

برخی از موتورها گشتاور قوی را در سرعت کم ارائه می دهند اما در سرعت بالاتر توانایی خروجی را از دست می دهند.

برخی از موتورها می توانند عملکرد اوج بالایی را ارائه دهند اما نمی توانند عملکرد مداوم را تحت بار سنگین حفظ کنند.

بنابراین، محاسبه توان موتور صرفاً در مورد انتخاب یک توان بزرگتر نیست. این در مورد تأیید این است که آیا موتور می تواند تحت شرایط کاری واقعی به طور قابل اعتماد کار کند.

[تصویر]

7. محاسبه توان موتور تنها یک بخش از انتخاب موتور است

محاسبه توان یک مرحله مهم است، اما مرحله نهایی در انتخاب موتور نیست.

پس از تعیین توان مورد نیاز، مهندسان هنوز باید تأیید کنند:

آیا حداکثر گشتاور مطابق با الزامات شتاب است یا خیر

آیا عملکرد مداوم باعث گرمایش بیش از حد می شود یا خیر

آیا راندمان انتقال در نظر گرفته شده است یا خیر

خواه بارهای عمودی نیاز به نگه داشتن گشتاور یا ترمز داشته باشند

اینکه آیا چرخه‌های شروع مکرر-توقف وجود داشته باشد

یک فرآیند انتخاب موتور قابل اعتماد باید عوامل متعددی از جمله ویژگی های بار، اینرسی، گشتاور مورد نیاز، تقاضای توان و شرایط عملیاتی واقعی را در نظر بگیرد.

8. سه مرحله برای محاسبه توان موتور

در پروژه های مهندسی عملی، محاسبه توان موتور را می توان طی سه مرحله تکمیل کرد.

مرحله 1: تعیین بار مورد نیاز

تحلیل کنید:

نیروی بار

گشتاور مورد نیاز

سرعت عمل

چرخه کاری

مرحله 2: نیازها را به پارامترهای موتور تبدیل کنید

در نظر بگیرید:

نسبت دنده

سرب پیچ

راندمان انتقال

سپس تعیین کنید:

گشتاور خروجی موتور

سرعت کار موتور

مرحله 3: بررسی عملکرد موتور

بررسی کنید:

قدرت نامی

گشتاور پیوسته

حداکثر گشتاور

حداکثر سرعت

افزایش دما

تنها پس از تأیید این پارامترها می توان موتور مناسب برای کاربرد را تأیید کرد.

9. پنج اشتباه رایج در محاسبه توان موتور

اشتباه 1: نگاه کردن فقط به قدرت و نادیده گرفتن گشتاور

موتورهایی با قدرت یکسان ممکن است گشتاور خروجی متفاوتی را تحت شرایط کاری متفاوت ارائه دهند. برنامه‌های کاربردی بار سنگین-سرعت پایین- را نمی‌توان تنها بر اساس قدرت انتخاب کرد.

اشتباه 2: نگاه کردن فقط به گشتاور و نادیده گرفتن سرعت

یک موتور ممکن است دارای گشتاور کافی برای جابجایی بار باشد اما باز هم نتواند به سرعت عملیاتی مورد نیاز دست یابد.

اشتباه 3: نادیده گرفتن راندمان انتقال

توان مورد نیاز بار با نیاز واقعی خروجی موتور برابر نیست. تلفات مکانیکی باید در نظر گرفته شود.

اشتباه 4: در نظر گرفتن قدرت اوج به عنوان قدرت مستمر

اوج عملکرد فقط نشان دهنده قابلیت کوتاه مدت-است. عملکرد بلند مدت-به عملکرد نامی و ظرفیت حرارتی بستگی دارد.

اشتباه 5: بررسی فقط مقادیر برگه داده بدون منحنی های عملکرد

یک موتور باید براساس ویژگی‌های سرعت گشتاور کامل آن ارزیابی شود، نه فقط یک پارامتر نامی.

خلاصه: منطق اصلی محاسبه توان موتور

محاسبه توان موتور بخش ضروری انتخاب موتور قابل اعتماد است.

اصل اساسی این است:

گشتاور تعیین می کند که آیا موتور می تواند بار را جابجا کند یا خیر.

سرعت تعیین می کند که تجهیزات با چه سرعتی می توانند کار کنند.

توان تعیین می کند که آیا موتور می تواند به طور مداوم خروجی مورد نیاز را در سرعت هدف ارائه دهد یا خیر.

یک فرآیند کامل انتخاب موتور باید شامل موارد زیر باشد:

تحلیل بار

محاسبه گشتاور

تایید قدرت

تجزیه و تحلیل منحنی عملکرد

ارزیابی شرایط کاری

Plutools برای برنامه‌های ربات سیار، از جمله چرخ‌های محرک AGV، سیستم‌های درایو AMR، و راه‌حل‌های درایو سروو ولتاژ پایین-به جای انتخاب اجزا بر اساس یک پارامتر واحد، بر تطابق کامل سیستم درایو تمرکز می‌کند.

از طریق تجزیه و تحلیل مهندسی حرفه ای و تأیید سیستم، Plutools به مشتریان کمک می کند تا به راندمان بالاتر، قابلیت اطمینان بهبود یافته و عمر طولانی تر برای تجهیزات تلفن همراه هوشمند دست یابند.

قانون مهندسی مهندسی:

سرعت کم: روی گشتاور تمرکز کنید.

سرعت بالا: روی قدرت تمرکز کنید.

عملکرد مداوم: بر تولید گرما تمرکز کنید.

انتخاب نهایی موتور همیشه باید بر اساس شرایط کار کامل و تأیید عملکرد موتور باشد.