В оборудването за автоматизация, мобилните роботи и промишлените приложения изборът на двигател не е само проверка дали двигателят може да осигури достатъчен въртящ момент.

Много инженери започват с изчисляване на въртящия момент, за да определят дали двигателят може да управлява товара. Въпреки това, въртящият момент сам по себе си не определя напълно дали даден двигател е подходящ за приложението.

В реални проекти машината може да започне нормално и да премести товара успешно, но след достигане на целевата скорост двигателят може да получи прекомерно повишаване на температурата, недостатъчна непрекъсната мощност или аларми за претоварване.

Причината често не е неправилно изчисляване на въртящия момент, а недостатъчна проверка на мощността.

Въртящият момент определя дали двигателят има достатъчно сила, за да премести товара, докато мощността определя дали двигателят може непрекъснато да доставя необходимата мощност при целевата скорост.

Например, същият 2N.m въртящ момент изисква напълно различни нива на мощност при 100rpm и 3000rpm. Следователно, след изчисляване на въртящия момент, е необходимо и изчисляване на мощността на двигателя, за да се провери дали двигателят може да отговори на действителните работни изисквания.

1. Защо само въртящият момент не е достатъчен за избор на двигател

Мощността на двигателя може да бъде разбрана от три ключови фактора: въртящ момент, скорост и мощност.

Въртящият момент представлява силата на въртене, генерирана от двигателя, и определя дали двигателят може да задвижва товара.

Скоростта показва колко бързо се върти моторът и определя скоростта на движение на оборудването.

Мощността съчетава въртящ момент и скорост, представяйки колко механична енергия може да достави двигателят за определен период от време.

Един велосипед дава прост пример.

Когато карате нагоре, ездачът трябва да приложи по-голяма сила върху педалите, но скоростта на каране обикновено е по-ниска. Когато карате с висока скорост на равна повърхност, силата на въртене на педалите може да е по-ниска, но краката се въртят по-бързо и общата мощност се увеличава.

Ако едновременно са необходими висока скорост и способност за катерене, необходимата мощност става много по-висока.

Същият принцип важи и за индустриалните двигатели.

Двигател с достатъчен въртящ момент не е задължително да има достатъчна способност за високо{0}}работа. Само като се вземат предвид въртящият момент и скоростта, може да се оцени действителната изходна способност.

2. Как да изчислим мощността на двигателя?

Механичната мощност се определя от въртящия момент и скоростта на въртене.

Често използваният инженерен метод за изчисление е:

Мощност на двигателя=Въртящ момент x Скорост / 9550

Резултатът от изчислението представлява механичната изходна мощност на двигателя.

Тази връзка показва, че мощността на двигателя зависи както от въртящия момент, така и от скоростта.

По-високият въртящ момент изисква по-висока мощност.

По-високата скорост изисква и по-висока мощност.

Следователно, когато избират двигател, инженерите трябва не само да проверят дали въртящият момент е достатъчен, но и да потвърдят дали двигателят може да поддържа необходимата мощност при целевата скорост.

3. Защо по-високата скорост изисква повече мощност при същия въртящ момент?

Да приемем, че един двигател осигурява еднакъв изходен въртящ момент при различни работни скорости.

При по-ниска скорост двигателят изисква относително по-малко мощност.

Когато скоростта на въртене се увеличи значително, двигателят трябва да достави повече енергия за същия период от време, което означава, че необходимата мощност се увеличава съответно.

Това обяснява защо някои машини могат да работят нормално при ниска скорост, но изпитват недостатъчна мощност или прекомерно нагряване, когато работят по-бързо.

В много приложения ограничението не е недостатъчен въртящ момент. Действителният проблем е, че моторът не може да осигури достатъчно непрекъсната мощност при необходимата работна скорост.

4. Как да изчислим мощността за системи за линейно движение?

Много системи за автоматизация използват механизми за линейно движение, като например:

Сачмено-винтови задвижки

Линейни модули

Повдигащи механизми

Системи за обработка на материали

За тези приложения изискванията за мощност се определят главно от:

Сила на тягата

Скорост на движение

Ефективност на предаване

Основната връзка е:

Мощност на двигателя=сила x скорост / ефективност

Например, ако линеен механизъм изисква определена сила на натиск и се движи с определена скорост, необходимата механична мощност може да бъде изчислена въз основа на състоянието на натоварване и ефективността на предаване.

Когато преобразувате изискването към вала на двигателя, фактори като ход на винта, коефициент на намаляване и механична ефективност също трябва да се вземат предвид.

Независимо дали приложението е линейно движение или въртеливо движение, принципът остава същият:

Необходимата мощност зависи от това колко сила е необходима и колко бързо трябва да се извърши движението.

[Изображение]

5. Защо трябва да се има предвид ефективността на трансмисията?

В реалните механични системи енергията на двигателя не може да бъде прехвърлена към товара със 100 процента ефективност.

Загубите на енергия могат да възникнат чрез:

Триене на сачмен винт

Загуби на редуктор

Загуби при ремъчно предаване

Триене на лагери

Съпротивление на направляваща релса

Следователно изборът на двигател трябва да вземе предвид цялата трансмисионна система, а не само изискването за натоварване.

По-ниската ефективност на трансмисията означава, че двигателят трябва да осигури по-висока изходна мощност, за да постигне същото натоварване.

Ето защо едно и също приложение може да изисква различни спецификации на двигателя, когато се използват различни механични структури.

6. Изборът на мощност на двигателя изисква анализ на кривата на въртящия момент-на скоростта

Номиналната мощност, показана в листа с данни на двигателя, е само един референтен параметър.

За да определят дали даден двигател е подходящ, инженерите трябва да анализират и кривата на въртящия момент-скорост.

Различните работни условия изискват внимание към различни фактори на ефективност:

Ниска{0}}скорост на работа:

Съсредоточете се върху възможността за непрекъснат въртящ момент.

Високо{0}}скоростна работа:

Съсредоточете се върху постоянната мощност.

Ускоряване и забавяне:

Фокусирайте се върху върховия въртящ момент и производителността на задвижването.

Дългосрочна-операция:

Съсредоточете се върху повишаването на температурата и топлинния капацитет.

Някои двигатели осигуряват силен въртящ момент при ниска скорост, но губят мощност при по-висока скорост.

Някои двигатели могат да осигурят висока пикова производителност, но не могат да поддържат непрекъсната работа при голямо натоварване.

Следователно изчисляването на мощността на двигателя не е просто избор на по-голяма мощност. Става въпрос за потвърждаване дали двигателят може да работи надеждно при реални работни условия.

[Изображение]

7. Изчисляването на мощността на двигателя е само една част от избора на двигател

Изчисляването на мощността е важна стъпка, но не е последната стъпка при избора на двигател.

След като определят необходимата мощност, инженерите все още трябва да проверят:

Дали пиковият въртящ момент отговаря на изискванията за ускорение

Дали непрекъснатата работа причинява прекомерно нагряване

Дали е взета предвид ефективността на предаване

Независимо дали вертикалните натоварвания изискват задържащ въртящ момент или спиране

Дали съществуват чести цикли на старт-стоп

Един надежден процес на избор на двигател трябва да вземе предвид множество фактори, включително характеристики на натоварването, инерция, изисквания за въртящ момент, потребление на мощност и действителни работни условия.

8. Три стъпки за изчисляване на мощността на двигателя

В практически инженерни проекти изчисляването на мощността на двигателя може да бъде извършено чрез три стъпки.

Стъпка 1: Определете изискванията за натоварване

Анализирайте:

Сила на натоварване

Необходим въртящ момент

Скорост на работа

Работен цикъл

Стъпка 2: Преобразуване на изискванията в параметри на двигателя

Помислете за:

Предавателно отношение

Винтов проводник

Ефективност на предаване

След това определете:

Изходен въртящ момент на двигателя

Работна скорост на двигателя

Стъпка 3: Проверете производителността на двигателя

Проверете:

Номинална мощност

Непрекъснат въртящ момент

Пиков въртящ момент

Максимална скорост

повишаване на температурата

Само след проверка на тези параметри може да се потвърди, че двигателят е подходящ за приложението.

9. Пет често срещани грешки при изчисляване на мощността на двигателя

Грешка 1: Гледайте само мощността и пренебрегвайте въртящия момент

Двигатели с една и съща мощност могат да осигурят различен въртящ момент при различни работни условия. Ниско{1}}тежки-натоварени приложения не могат да се избират само въз основа на мощността.

Грешка 2: Гледайте само въртящия момент и пренебрегвайте скоростта

Моторът може да има достатъчен въртящ момент, за да премести товара, но въпреки това да не успява да постигне необходимата работна скорост.

Грешка 3: Пренебрегване на ефективността на трансмисията

Мощността, изисквана от товара, не е равна на действителното изискване за мощност на двигателя. Трябва да се вземат предвид механичните загуби.

Грешка 4: Третиране на пикова мощност като непрекъсната мощност

Пиковата производителност представлява само краткосрочна-способност. Дългосрочната-работа зависи от номиналната производителност и топлинния капацитет.

Грешка 5: Проверка само на стойностите на листа с данни без криви на производителността

Двигателят трябва да се оценява според неговите пълни характеристики на въртящия момент-скорост, а не само един номинален параметър.

Резюме: Основната логика на изчисляване на мощността на двигателя

Изчисляването на мощността на двигателя е съществена част от надеждния избор на двигател.

Основният принцип е:

Въртящият момент определя дали двигателят може да движи товара.

Скоростта определя колко бързо може да работи оборудването.

Мощността определя дали двигателят може непрекъснато да доставя необходимата мощност при целевата скорост.

Пълният процес на избор на двигател трябва да включва:

Анализ на натоварването

Изчисляване на въртящия момент

Проверка на мощността

Анализ на кривата на ефективността

Оценка на работното състояние

За приложения на мобилни роботи, включително AGV задвижващи колела, AMR задвижващи системи и решения за ниско{0}}серво задвижване, Plutools се фокусира върху цялостното съвпадение на задвижващата система, вместо да избира компоненти въз основа на един параметър.

Чрез професионален инженерен анализ и проверка на системата, Plutools помага на клиентите да постигнат по-висока ефективност, подобрена надеждност и по-дълъг експлоатационен живот за интелигентно мобилно оборудване.

Инженерно правило:

Ниска скорост: Съсредоточете се върху въртящия момент.

Висока скорост: Фокусирайте се върху мощността.

Непрекъсната работа: Фокус върху генерирането на топлина.

Окончателният избор на мотор винаги трябва да се основава на пълни работни условия и проверка на работата на двигателя.