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欄目及內容
凸輪分割器選型手冊

曲線特征

凸輪曲線特性速度(Vm)、加速度(Am)、入力扭矩(Qm)對凸輪分割機構的精度、壽命有非常大的影響、選定適當的凸輪曲線,對凸輪機構而言,是一項重要的考慮因素。一般而言,常用凸輪曲線為變形正弦曲線(MS),變形曲(MT),變形等速度曲線(MV)其選用原則如下:
1、速度連續(包括開始及停止)
2、加速度連續(包括開始及停止)
3、最大值Am、Vm及入力驅動扭矩Qm盡量小
4、在高速輕負荷時,選用MS,MT(Am小/Vm大)
5、在低速重負荷時,選用MS,MCV(Am大/Vm?。?br /> 6、對速度及負荷狀況不明時,以選用MS為最適合

凸輪分割器選型計算

選用適當大小及規格的間歇凸輪分割器所需的驅動馬達,依據下列表格進行計算,如下圖一所示的設計計算資料:

1.間歇分割器等份
2.停止時間 0.5秒
3.分割時間 0.25秒
4.轉盤尺寸 Ф400×300
5.夾具重量 4kg/組
6.工件重量 0.5kg/組
7.回轉有效半徑 150mm
8.凸輪曲線 MS(變形正弦曲線)

解答

1-1間歇分割定位等分:S=8
1-2轉位角度θ=360°×0.25/(0.25+0.5)=120°
1-3入力軸之回轉數:N=60/t2×θ/360=60/0.25×120/360=80rpm
1-4凸輪曲線是變形正弦曲線,因此Vm=1.76,Am=5.53,Qm=0.987
1-5負載安全系數fe=1.8
1-6摩擦系數μ=0.2

計算方法

1、慣性扭矩:Ti
(a)轉盤重量:W1,夾具重量:W2,工件重量:W3,則W1=π×202×3×7.85×1/1000=29.59kg;W2=4×8=32kg;W3=0.5×8=4kg
(b)回轉盤慣性矩:I1夾具慣性矩:I2,工具慣性矩:I3,各為
I1=W1R12/2G=29.59×0.22/2×9.8=0.060kgf·m·s2;I2=W2R22/G=32×0.152/9.8=0.0735kgf·m·s2;
I3=W3R32/G=4×0.152/9.8=0.0092kgf·m·s2 (c)總慣性矩:II=I1+I2+I3=0.060+0.0735+0.0092=0.1427kgf·m·s2;因為是單導程,m=I;
Ti=226.2Am×I·N2/S(θ/m)2=226.2×5.53×0.1427×802/8×120=9.916kgf·m
2、摩擦扭矩:Tf=μ·W·R=0.2×(29.59+32+4)×0.15=1.968kgf·m
3、工作扭矩:Tw在間歇分割時沒有作功,因此Tw=0
4、以上總負載扭矩:Tt=Ti+Tf+Tw=9.916+1.968+0=11.884kgf·m
實際負載扭矩:Te=Tt·fe=11.884×1.8=21.391kgf·m
入力軸扭矩:Tc,注:入力軸起動負載扭矩視為0,因此Tca=0;Tc=360/θ·S×Qm×Te=360/(120×8)×0.987×21.391=7.917kgf·m
計算所需之馬力,假設馬達的效率為60%;P=Tc×N×9.8/(9550×0.6)=(7.917×80×9.8)/(9550×0.6)=1.083kw
事實上,以上所計算之值為起動時的最大馬力,而連續傳動所需之馬力Pa=P×1/2=1.083×1/2=0.542kw
5、選擇適用之間歇分割器,根據以上所計算之資料以及入力軸之轉數80rpm來選擇,請參考說明書上所記錄的,凡是出力軸扭矩高于以上所計算之Te值者均可選用。因為Te=21.391kg·m,所以應用RU-110DF。

凸輪分割器選型計算范例-1

1.間歇分割器在傳送帶上的應用
間歇分割器配合出力軸之齒輪裝置應用于傳動輸送帶,而使輸送帶移動之計算如下:

設計資料:
輸送帶輸送間矩:239mm;加轉角度:θ=120°;每行程運轉時間2秒/周期;速度比:r=180/100=(n/m)
凸輪分曲線:變形正弦曲線(MS );摩擦系數μ=0.2;Dc=輸送齒盤之節徑;Pc=輸送帶之橫向節距;R=速度比

計算方法

2-1間歇分割定位等份:NS=π×Dc×r/Pc=3.14×25.4×1.8/23.9=6
2-2設定2秒/周期時入力軸回轉數N=60/2=30rpm
2-3凸輪分曲線是變形正弦曲線,因此Vm=1.76,Am=5.53,Qm=0.987
2-4負載扭矩:Tf
1.靜扭矩(慣性扭矩):Ti
(a)主動齒輪重量:W1=8kg,圓直徑=Ф180 主動齒輪慣性矩:IA;IA=W1R2/2G=8×92/2×980=0.331(kg·cm·s2)
(b)輸送帶慣性矩;從動齒輪慣性矩:I2;I2=W2(R2+r2)/2G=5(52+2.52)/2×980=0.08(kg·cm·s2)。
傳動軸之慣性矩:I3;I3=W3·r2/2G=(4×2.52)/(2×980)×2=0.026(kg·cm·s2)
鏈輪之慣性矩:I4;I4=W4(Re2+r2)/2G=5(12.72+2.52)/(2×980)×4=1.71(kg·cm·s2)。
鏈條之慣性矩:I5;I5=W5Re2/G=10×12.72/980=3.29(kg·cm·s2)
夾具之慣性矩:I6;I6=W6Re2/G=0.7×12.72/980×10=1.15(kg·cm·s2)
工件之慣性矩:I7;I7=W7Re2/G×4=1×12.72/980×4=0.658(kg·cm·s2)
因此輸送帶之總屬性矩:I;IB=I2+I3+I4+I5+I6+I7=0.08+0.026+1.71+3.29+1.15+0.658=6.914(kg·cm·s2)
(c)輸送帶之有效總慣性矩:IBe;IBe=IB(n/m)2=6.914×(180/100)2=22.4(kg·cm·s2)
(d)總慣性矩為(a)+(b)之和I=IA+IBe=0.331+22.4=22.731(kg·cm·s2)
(e)出入軸最大角加速度:α;α=Am2π/S(360/θ×N/60)2=5.53×2×3.14(360/120×30/602=13.03(rad·s2)
(f)靜扭矩(慣性扭矩):TI=I·α=22.731×13.03=296.18(kg·cm)
2-5:摩擦扭矩:Tf
(a)輸送帶上之摩擦扭矩:摩擦負荷應等于滑動面上鏈條和夾具的一半重量和工件全部重量所造成之摩擦力。 Tf=μ·W·R=0.2×(4+0.7×10/2+10×2/2)×12.7=44.45(kg·cm)
(b)輸送帶之有效摩擦扭矩:Tfe;Tfe=Tf(n/m)=44.45×180/100=80(kg·cm)
2-6:工件扭矩;Tw:在間歇分割時沒有作功,因此Tw=0
2-7:負載扭矩;Tt:Tt=Ti+Tfe+Tw=296.18+80+0=376.18(kg·cm)=3.76(kg·m)
2-8:實際負荷之扭矩;Te:安全負荷之因數fe=2;Te=Tf·fc=3.76×2=7.52
2-9:入力軸扭矩Tc;Tc=360/S·1/θ·Qm·Te+Tca=0,注:入力軸起動負載扭矩視為0,因此Tca=0, Tc=360/6×1/120×0.987×7.52+0=3.71
2-10:計算所需之馬力;P,所設馬達的效率η=60%,P=Tc×N/975×η(kw)
以上所計算之值為起動時之最大馬力,面實際運轉所需馬力為計算值之1/2=0.19×=0.095kw.
2-11:選擇所適用之間歇凸輪分割器
根據以上計算資料所得入力軸為30rpm,參考目錄上各種之資料及扭矩來選擇之規格Te=7.52(kg·m);應選RU70DS。

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