Определение размеров поворотных приводов вращающий момент и инерция

В линейных пневматических цилиндрах для смягчения удара в момент подхода поршня к крышке устанавливается демпфер. Эффективность работы демпфера определяется величиной кинетической энергии, которую он может погасить. Эта энергия равняется mv²/2. Важно, чтобы нагрузка приводилась во вращение с малым трением и большой скоростью.

При разработке поворотного исполнительного устройства очень важно понять динамику процесса. Непосредственная остановка вращающейся массы без демпфирования или с перегрузкой создает опасность повреждения шестерни или лопасти.

При использовании таких исполнительных механизмов необходимо иметь в виду величину допустимой кинетической энергии, указываемую производителем.

Для определения этой энергии необходимо знать величину момента инерции вращающейся массы, которую можно представить как некое тело, состоящее из отдельных мелких элементов. Сумма масс всех элементов, помноженная на квадрат расстояния от соответствующего элемента до оси вращения, составляет общий момент инерции массы.

Базовым элементом является цилиндр. Его момент инерции равен его массе, помноженной на квадрат радиуса:

Инерция тел более сложных форм должна рассчитываться с помощью специальных формул. На рис. 19 приведены формулы для расчета моментов инерции целого ряда типовых форм.

Вращающаяся конструкция разбивается на базовые элементы, а затем моменты инерции каждого элемента складываются в итоговую величину. Например, момент инерции зажимного патрона, закрепленного на рычаге, как изображено на рис. 19, суммируется с моментом инерции плеча, получаемого в свою очередь умножением массы плеча на квадрат расстояния между его центром тяжести и осью вращения.

По мере возможности для остановки вращающейся массы должны быть предусмотрены механические упоры, предпочтительно с демпфером. Их следует устанавливать как можно дальше от оси, как показано на рис. 20а. Если расположить их ближе к центру, то на оси вращения возникает реактивная сила (рис. 20b).

Если невозможно установить наружный упор непосредственно под рычагом, его можно обеспечить за счет установки стопорного рычага на противоположном конце вала, который в этом случае должен иметь квадратное сечение (рис. 20с). В таком варианте возникают большие реактивные силы, поэтому это конструктивное решение возможно только с одобрения производителя.

Инерция вращающихся деталей аналогична инерции движущейся массы при прямолинейном движении. Энергия движущейся массы определяется ее скоростью. Для вращательного движения скорость определяется угловой скоростью ω. Эта скорость измеряется в радианах в секунду. Рис. 21 служит иллюстрацией к сказанному.Как и при определении гасящей способности демпфера для прямолинейного движения, для расчета максимально допустимой энергии, которую требуется погасить при работе поворотного исполнительного устройства, необходимо принимать во внимание конечную скорость.

Ускорение, развиваемое под давлением сжатого воздуха, если оно не ограничивается стабилизирующим противодавлением, может считаться практически постоянной величиной. Движение начинается при нулевой скорости и доходит приблизительно до удвоенной средней скорости (длина хода, деленная на время) в конечной фазе хода.

Для обеспечения быстрого перемещения пневматических исполнительных устройств расчеты должны строиться исходя из удвоенной средней скорости, как показано на рис. 22.