گشتاور در کاهنده های سرعت ربات

گشتاور در کاهنده های سرعت ربات

در زمینه مهندسی مکانیک رباتیک، انتخاب یک درایو می تواند عمیقاً بر عملکرد، کارایی و طول عمر سیستم تأثیر بگذارد. سیستم انتقال نقشی محوری در تضمین عملیات روان و کارآمد دارد. راه اندازی، اسمی، اوج و حداکثر گشتاور مفاهیم اساسی هستند که مهندسان باید آنها را درک کنند. در اینجا یک توضیح ساده برای هر اصطلاح وجود دارد:

 گشتاور راه اندازی نیروی لازم برای به حرکت در آوردن خروجی از حالت سکون است.

 گشتاور اسمی (مستقیم نامی/متوسط/میانگین) گشتاور متوسطی است که توسط درایو در طول کار با سرعت اسمی مشخص شده اعمال می شود.

 گشتاور پیک (معروف به شتاب/ ترمز) نیرویی است که می تواند تنها برای مدت کوتاهی ایجاد شود، معمولاً برای شتاب یا کاهش سرعت یا برای غلبه بر اصطکاک بیش از حد.

 حداکثر گشتاور نیرویی است که درایو بالاتر از آن شکست بحرانی را تحمل می کند.

گشتاور بیش از حد (همچنین به آن اضافه بار یا بار ضربه ای نیز گفته می شود) یک مسئله حیاتی است که مهندسان باید با آن دست و پنجه نرم کنند، زیرا می تواند منجر به آسیب شدید به سیستم انتقال و اختلال در عملکرد کلی ربات شود. این مقاله به مفهوم بارگذاری بیش از حد، پیامدهای آن بر انواع مختلف درایوها می دهد، می پردازد.

درک Overtorque

اضافه گشتاور به شرایطی اطلاق می شود که گشتاور اعمال شده از حد طراحی شده سیستم انتقال فراتر رود. این می تواند به دلیل تغییرات بار ناگهانی، عملیات راه اندازی یا خاموش شدن، سایش شدید قطعات مکانیکی یا خطاهای مکانیکی رخ دهد. تورک بیش از حد یک نگرانی مهم است زیرا می تواند منجر به خرابی های فاجعه بار مانند شکستگی دندان شود که می تواند منجر به تعمیرات پرهزینه و خرابی شود.

یک مطالعه نشان داد که در خطوط تولید خودکار ربات، تقریباً نیمی از خرابی‌های ربات به دلیل خطای موقعیت و یک چهارم به دلیل خرابی درایو است. در مقیاس صنعتی که تبدیل به منابع عظیمی در حال هدر رفتن می شود.

عواقب عمومی گشتاور اضافه

گشتاور بیش از حد می تواند منجر به سایش و فرسودگی بیش از حد در ربات ها، به ویژه گیربکس ربات های صنعتی شود و باعث از کار افتادن زودرس آنها شود. این می تواند منجر به خرابی قابل توجهی در تولید شود زیرا ربات نیاز به تعمیر یا تعویض دارد. برخورد تصادفی با دیگر ربات‌ها، انسان‌ها یا اشیاء دیگر یا شرایط رانندگی ناخواسته می‌تواند باعث ایجاد موقعیت‌های اضافه گشتاور شود که می‌تواند بر توانایی ربات برای عملکرد یا تکرارپذیری آنها تأثیر بگذارد.

 این می تواند تأثیر منفی قابل توجهی بر بهره وری و هزینه های نگهداری داشته باشد. در اینجا برخی از اثرات منفی موقعیت های گشتاور بر طول عمر سیستم های مکانیکی و مکاترونیک آورده شده است:

 آسیب اجزاء: فشار بیش از حد بر اجزای مکانیکی منجر به سایش و پارگی زودرس، تغییر شکل یا حتی خرابی کامل می شود.

 گرمای بیش از حد سیستم: گشتاور بیش از حد اغلب منجر به افزایش تولید گرما می شود. اگر سیستم برای تحمل این گرمای اضافی طراحی نشده باشد، می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد شود که می تواند به قطعات الکترونیکی آسیب برساند و طول عمر سیستم را کاهش دهد.

 کاهش عملکرد: گشتاور بیش از حد می تواند باعث شود سیستم خارج از محدوده بهینه خود عمل کند و منجر به کاهش عملکرد شود. این می تواند به صورت زمان پاسخ آهسته تر، کاهش دقت، یا کیفیت خروجی پایین تر ظاهر شود.

 افزایش مصرف انرژی: هنگامی که یک سیستم دچار اضافه گشتاور می شود، اغلب برای انجام همان وظایف به انرژی بیشتری نیاز دارد که منجر به افزایش مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی بالاتر می شود.

 خطرات ایمنی: در موارد شدید، گشتاور بیش از حد می تواند منجر به خرابی سیستم فاجعه آمیز شود، که می تواند خطرات ایمنی را به همراه داشته باشد، به ویژه در سیستم هایی که مستقیماً با افراد در تعامل هستند یا در محیط های خطرناک کار می کنند.

 ناپایداری سیستم: گشتاور بیش از حد می تواند باعث بی ثباتی در سیستم شود که منجر به رفتار غیرقابل پیش بینی یا نامنظم می شود که تشخیص و اصلاح آن دشوار است.

گشتاور اضافه در گیربکس های سنتی

چرخ دنده های موجی

چرخ دنده های موج کرنش نسبت دنده بالا، اندازه فشرده و دقت موقعیت عالی را ارائه می دهند. با این حال، آنها می توانند به مرور زمان از واکنش و سایش رنج ببرند که منجر به کاهش عملکرد می شود. در صورت بارگذاری بیش از حد، ممکن است از سایش و پارگی بیش از حد، افزایش تولید گرما و ارتعاشات، کاهش راندمان و کاهش طول عمر رنج ببرند.

درایوهای سیاره ای دقیق

درایوهای سیاره ای دقیق به دلیل چگالی توان بالا، دینامیک و دقت خود شناخته شده اند. آنها دارای عکس العمل کم، سفتی پیچشی بالا و راندمان بالا هستند. با این حال، عملکرد آنها می تواند تحت تأثیر بارهای گشتاور بالا قرار گیرد که منجر به آسیب یا شکست بالقوه شود. بارگذاری بیش از حد می تواند باعث آسیب به دندانه های چرخ دنده مانند ترک خوردن یا شکستن، افزایش تولید گرما و کاهش راندمان شود.

درایوهای سیکلوئیدی

درایوهای سیکلوئیدی نسبت کاهش سرعت بالا و ظرفیت گشتاور بالا را در اندازه های فشرده ارائه می دهند. آنها کارآمد هستند و می توانند کمترین عکس العمل را داشته باشند. با این حال، اگر به درستی متعادل نباشند، می‌توانند ارتعاش ایجاد کنند که منجر به افزایش سایش دندان‌های بیرونی دیسک سیکلوئیدی و یاتاقان‌های اجزا می‌شود. سناریوهای گشتاور بیش از حد می تواند منجر به آسیب به قطعات، افزایش حرارت و عدم دقت، کاهش راندمان و طول عمر کوتاه تر شود.

درایو ارشمیدس

ارشمیدس درایو ترکیبی منحصر به فرد از عملکرد بالا، دقت، نویز کم و کارایی را ارائه می دهد که آن را برای تجهیزات اتوماسیون کارخانه ایده آل می کند. شفافیت مکانیکی ذاتی آن منجر به کنترل پذیری صاف می شود و فرصت های طراحی جدیدی را برای بسیاری از کاربردها باز می کند. علاوه بر این، حفاظت از گشتاور منحصر به فرد آن تضمین می کند که درایو در هنگام بارگذاری بیش از حد دچار آسیب جدی نمی شود، طول عمر درایو (و در نتیجه کل سیستم) را افزایش می دهد و هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش می دهد.

ریز لغزش در درایو ارشمیدس

درایو ارشمیدس یک مکانیسم ذاتی ایمن دارد: وجود میکرولغز. ریز لغزش به لغزش خفیفی اطلاق می شود که بین سطوح تماس اجزای محرک (حلقه ورودی، غلتک های کششی مرکب و حلق خروجی) در حین کار رخ می دهد. به طور سنتی، ریز لغزش مطلوب نیست زیرا باعث عدم دقت می شود، اما در این مورد به ارشمیدس درایو اجازه می دهد تا به عنوان یک ترمز عمل کند و در هنگام بارگذاری بیش از حد دچار شکست جدی نشود. به دلیل این ویژگی لغزش، درایو به یک رمزگذار خروجی نیاز دارد تا اطمینان حاصل شود که غلتک‌های کششی رانش نمی‌کنند، اما ترکیبی از تماس ثابت کششی و استفاده از انکودرها با حذف کامل عکس‌العمل و همچنین خطر خرابی بحرانی، دقت فوق‌العاده‌ای را فراهم می‌کند. از طریق اجازه دادن مقدار کمی از لغزش کنترل شده، درایو می تواند نیروی اضافی را به اجزای درایو جذب و دفع کند. این ویژگی بارگذاری اضافه یا بار ضربه ای بسیار انعطاف پذیر و قابل اعتماد می کند.

حالت شکست برای عملکرد عادی خستگی ناشی از تنش زیرسطحی است که بسیار شبیه به حالت خرابی یاتاقان‌ها است. به طور معمول، این را می توان با عملکرد ضعیف در انواع منابع داده به راحتی قابل اندازه گیری تشخیص داد. در صورت اضافه گشتاور، درایو به جای حالت “چرخ آزاد” در حالت “جمد” قرار می گیرد. این یک نکته مهم برای موارد ایمنی است. در صورت خرابی منجر به یک وضعیت “گیر کردن”، درایو بلافاصله به عنوان یک ترمز اصطکاکی عمل می کند. درایو یک گشتاور پیک ثابت (یا ترمز) برابر با Tslip اعمال می کند – گشتاوری که در آن لغزش کامل رخ می دهد.

چگونه از آسیب بیش از حد گشتاور جلوگیری کنیم

چندین روش را می توان برای جلوگیری از آسیب های جدی استفاده کرد، مانند استفاده از محدود کننده های گشتاور، نصب کلاچ اضافه بار، یا اجرای سیستم های کنترل الکترونیکی. با این حال، هر یک از این روش ها دارای معایبی هستند. محدود کننده‌های گشتاور و کلاچ‌های اضافه بار می‌توانند گران باشند و نیاز به تعمیر و نگهداری منظم داشته باشند، در حالی که سیستم‌های کنترل الکترونیکی ممکن است برای جلوگیری از آسیب در موقعیت‌های گشتاور ناگهانی سریع پاسخ ندهند.

در خاتمه، ارشمیدس درایو راه حلی منحصر به فرد برای موقعیت های اضافه گشتاور ارائه می دهد که از نظر عملکرد، کارایی و طول عمر بهتر از سایر درایوها عمل می کند. برای مهندسان مکانیک روباتیک که به دنبال یک درایو قابل اعتماد، کارآمد و بادوام هستند، ارشمیدس درایو یک انتخاب عالی است. حفاظت از گشتاور ذاتی آن نه تنها ایمنی محیط های تولیدی را افزایش می دهد، بلکه زمان توقف بالقوه در تولید را کاهش می دهد و در نهایت باعث افزایش طول عمر و کاهش مصرف انرژی ربات های صنعتی می شود.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *