I automasjonsutstyr, mobile roboter og industrielle applikasjoner handler motorvalg ikke bare om å sjekke om motoren kan gi nok dreiemoment.

Mange ingeniører starter med dreiemomentberegning for å finne ut om motoren kan drive lasten. Men dreiemoment alene avgjør ikke fullt ut om en motor er egnet for applikasjonen.

I virkelige prosjekter kan en maskin starte normalt og flytte lasten med hell, men etter å ha nådd målhastigheten kan motoren oppleve overdreven temperaturøkning, utilstrekkelig kontinuerlig utgang eller overbelastningsalarmer.

Årsaken er ofte ikke feil dreiemomentberegning, men utilstrekkelig effektverifisering.

Dreiemoment bestemmer om motoren har nok kraft til å flytte lasten, mens kraft bestemmer om motoren kontinuerlig kan levere den nødvendige effekten ved målhastigheten.

For eksempel krever det samme 2N.m dreiemomentet helt forskjellige effektnivåer ved 100rpm og 3000rpm. Derfor, etter dreiemomentberegning, er motoreffektberegning også nødvendig for å verifisere om motoren kan oppfylle de faktiske driftskravene.

1. Hvorfor dreiemoment alene ikke er nok for motorvalg

Motoreffekt kan forstås fra tre nøkkelfaktorer: dreiemoment, hastighet og kraft.

Dreiemoment representerer rotasjonskraften som genereres av motoren og bestemmer om motoren kan drive lasten.

Hastighet representerer hvor raskt motoren roterer og bestemmer bevegelseshastigheten til utstyret.

Kraft kombinerer dreiemoment og hastighet, og representerer hvor mye mekanisk energi motoren kan levere innen en viss tidsperiode.

En sykkel gir et enkelt eksempel.

Når du sykler i oppoverbakke, må en rytter bruke større kraft på pedalene, men kjørehastigheten er vanligvis lavere. Når du sykler i høy hastighet på flatt underlag, kan tråkkekraften være lavere, men bena roterer raskere og den totale energiproduksjonen øker.

Hvis høy hastighet og klatreevne kreves samtidig, blir den nødvendige kraften mye høyere.

Det samme prinsippet gjelder for industrimotorer.

En motor med tilstrekkelig dreiemoment har ikke nødvendigvis nok kapasitet for høy-drift. Bare ved å vurdere både dreiemoment og hastighet kan den faktiske utgangsevnen evalueres.

2. Hvordan beregne motoreffekt?

Mekanisk kraft bestemmes av dreiemoment og rotasjonshastighet.

Den mest brukte ingeniørberegningsmetoden er:

Motoreffekt=dreiemoment x hastighet / 9550

Beregningsresultatet representerer den mekaniske utgangseffekten til motoren.

Dette forholdet viser at motoreffekten avhenger av både dreiemoment og hastighet.

Høyere dreiemoment krever høyere effekt.

Høyere hastighet krever også høyere kraft.

Derfor, når de velger en motor, bør ingeniører ikke bare sjekke om dreiemomentet er tilstrekkelig, men også bekrefte om motoren kan opprettholde den nødvendige ytelsen ved målhastigheten.

3. Hvorfor krever høyere hastighet mer kraft med samme dreiemoment?

Anta at en motor gir samme dreiemoment under forskjellige driftshastigheter.

Ved lavere hastighet krever motoren relativt mindre kraft.

Når rotasjonshastigheten øker betydelig, må motoren levere mer energi innen samme tidsperiode, noe som betyr at den nødvendige effekten øker tilsvarende.

Dette forklarer hvorfor noen maskiner kan fungere normalt ved lav hastighet, men opplever utilstrekkelig utgangsevne eller overdreven oppvarming når de kjører fortere.

I mange applikasjoner er ikke begrensningen utilstrekkelig dreiemoment. Det faktiske problemet er at motoren ikke kan gi nok kontinuerlig kraft under den nødvendige driftshastigheten.

4. Hvordan beregne kraft for lineære bevegelsessystemer?

Mange automatiseringssystemer bruker lineære bevegelsesmekanismer, for eksempel:

Kuleskrue aktuatorer

Lineære moduler

Løftemekanismer

Materialhåndteringssystemer

For disse applikasjonene bestemmes strømkrav hovedsakelig av:

Skyvekraft

Bevegelseshastighet

Overføringseffektivitet

Det grunnleggende forholdet er:

Motorkraft=kraft x hastighet / effektivitet

For eksempel, hvis en lineær mekanisme krever en viss skyvekraft og beveger seg med en viss hastighet, kan den nødvendige mekaniske kraften beregnes basert på belastningstilstanden og overføringseffektiviteten.

Ved konvertering av kravet til motorakselen bør faktorer som skrueledning, reduksjonsforhold og mekanisk effektivitet også vurderes.

Enten applikasjonen er lineær bevegelse eller roterende bevegelse, forblir prinsippet det samme:

Den nødvendige kraften avhenger av hvor mye kraft som trengs og hvor raskt bevegelsen må gjennomføres.

[Bilde]

5. Hvorfor må overføringseffektivitet vurderes?

I virkelige mekaniske systemer kan ikke motorenergi overføres til lasten med 100 prosent effektivitet.

Energitap kan oppstå gjennom:

Kuleskruefriksjon

Tap av girreduksjon

Removerføringstap

Lagerfriksjon

Styreskinne motstand

Derfor må motorvalg vurdere hele transmisjonssystemet i stedet for bare belastningskravet.

En lavere overføringseffektivitet betyr at motoren må gi høyere utgangseffekt for å oppnå samme belastningsytelse.

Dette er grunnen til at samme applikasjon kan kreve forskjellige motorspesifikasjoner når forskjellige mekaniske strukturer brukes.

6. Valg av motoreffekt krever dreiemoment-Hastighetskurveanalyse

Merkeeffekten vist i et motordatablad er bare én referanseparameter.

For å finne ut om en motor er egnet, bør ingeniører også analysere dreiemoment-hastighetskurven.

Ulike arbeidsforhold krever oppmerksomhet til ulike ytelsesfaktorer:

Drift med lav-hastighet:

Fokuser på kontinuerlig dreiemoment.

Høy-drift:

Fokuser på kontinuerlig kraftutgang.

Akselerasjon og retardasjon:

Fokuser på maksimal dreiemoment og kjøreytelse.

Langsiktig-drift:

Fokus på temperaturøkning og termisk kapasitet.

Noen motorer gir sterkt dreiemoment ved lav hastighet, men mister utgangsevne ved høyere hastighet.

Noen motorer kan levere høy ytelse, men kan ikke opprettholde kontinuerlig drift under stor belastning.

Derfor handler motoreffektberegning ikke bare om å velge en høyere effekt. Det handler om å bekrefte om motoren kan fungere pålitelig under faktiske arbeidsforhold.

[Bilde]

7. Motoreffektberegning er bare én del av motorvalget

Effektberegning er et viktig trinn, men det er ikke det siste trinnet i motorvalg.

Etter å ha bestemt den nødvendige kraften, må ingeniørene fortsatt bekrefte:

Om maksimalt dreiemoment oppfyller akselerasjonskravene

Hvorvidt kontinuerlig drift forårsaker overdreven oppvarming

Om overføringseffektivitet er vurdert

Om vertikale belastninger krever holdemoment eller bremsing

Hvorvidt det finnes hyppige start-stoppsykluser

En pålitelig motorvalgsprosess bør vurdere flere faktorer, inkludert belastningsegenskaper, treghet, dreiemomentkrav, kraftbehov og faktiske driftsforhold.

8. Tre trinn for beregning av motoreffekt

I praktiske prosjekter kan motoreffektberegning gjennomføres gjennom tre trinn.

Trinn 1: Bestem belastningskrav

Analysere:

Lastekraft

Nødvendig dreiemoment

Driftshastighet

Arbeidssyklus

Trinn 2: Konverter krav til motorparametere

Tenk på:

Girforhold

Skrueledning

Overføringseffektivitet

Bestem deretter:

Motorens utgangsmoment

Motorens driftshastighet

Trinn 3: Bekreft motorytelse

Sjekke:

Nominell effekt

Kontinuerlig dreiemoment

Topp dreiemoment

Maksimal hastighet

Temperaturøkning

Først etter at disse parameterne er verifisert, kan motoren bekreftes egnet for applikasjonen.

9. Fem vanlige feil i motorkraftberegning

Feil 1: Ser bare på kraft og ignorerer dreiemoment

Motorer med samme effekt kan gi forskjellig dreiemoment under forskjellige driftsforhold. Programmer med lav-hastighet og tung-belastning kan ikke velges bare basert på kraft.

Feil 2: Ser bare på dreiemoment og ignorerer hastighet

En motor kan ha nok dreiemoment til å flytte lasten, men likevel ikke oppnå den nødvendige driftshastigheten.

Feil 3: Ignorerer overføringseffektivitet

Effekten som kreves av lasten, er ikke lik det faktiske motoreffektkravet. Mekaniske tap må vurderes.

Feil 4: Behandle toppkraft som kontinuerlig kraft

Toppytelse representerer kun kortsiktig-evne. Lang-drift avhenger av nominell ytelse og termisk kapasitet.

Feil 5: Kontrollerer kun databladverdier uten ytelseskurver

En motor bør evalueres i henhold til dens fullstendige dreiemoment-hastighetskarakteristikk, ikke bare én nominell parameter.

Sammendrag: Kjernelogikken i beregning av motorkraft

Motoreffektberegning er en viktig del av pålitelig motorvalg.

Grunnprinsippet er:

Moment bestemmer om motoren kan flytte lasten.

Hastigheten bestemmer hvor raskt utstyret kan operere.

Effekt avgjør om motoren kontinuerlig kan levere den nødvendige effekten ved målhastigheten.

En fullstendig motorvalgsprosess bør inkludere:

Lastanalyse

Dreiemomentberegning

Kraftverifisering

Ytelseskurveanalyse

Arbeidstilstandsvurdering

For mobile robotapplikasjoner, inkludert AGV-drivhjul, AMR-drivsystemer og lavspente servodrivløsninger, fokuserer Plutools på komplett matching av drivsystem i stedet for å velge komponenter basert på én enkelt parameter.

Gjennom profesjonell ingeniøranalyse og systemverifisering hjelper Plutools kundene med å oppnå høyere effektivitet, forbedret pålitelighet og lengre levetid for intelligent mobilt utstyr.

Teknisk tommelfingerregel:

Lav hastighet: Fokus på dreiemoment.

Høy hastighet: Fokus på kraft.

Kontinuerlig drift: Fokus på varmeutvikling.

Endelig motorvalg bør alltid være basert på fullstendige arbeidsforhold og verifisering av motorytelse.