Grundlegende mechanische Begriffe, die in Laufwerksanwendungen verwendet werden

Arthritis / Arthrose - Teil 1 - Rheumatologie: Gelenkaufbau und Begriffe (Juni 2019).

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Mechanische Grundbegriffe für Antriebe (Foto: Rotorbandagiermaschine für DC-Antriebe)

DC-Laufwerksbetrieb

Die folgenden Begriffe sind die grundlegenden mechanischen Begriffe, die mit der Funktionsweise des DC-Antriebs verbunden sind. Viele dieser Begriffe sind uns in einem anderen Kontext vertraut.

  1. Macht
  2. Nettokraft
  3. Drehmoment
  4. Geschwindigkeit
  5. Lineare Geschwindigkeit
  6. Eckige (Rotations-) Geschwindigkeit
  7. Beschleunigung
  8. Trägheitsgesetz
  9. Reibung
  10. Arbeit
  11. Leistung
  12. Pferdestärken

Macht

In einfachen Worten, eine Kraft ist ein Stoß oder ein Zug . Die Kraft kann durch Elektromagnetismus, Schwerkraft oder eine Kombination physikalischer Mittel verursacht werden. Die englische Maßeinheit für Kraft ist Pfund (lb) .

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Nettokraft

Die Nettokraft ist die Vektorsumme aller Kräfte, die auf ein Objekt wirken, einschließlich Reibung und Schwerkraft. Wenn Kräfte in die gleiche Richtung wirken, werden sie hinzugefügt. Wenn beispielsweise zwei 10-Pfund-Kräfte in der gleichen Richtung ausgeübt würden, wäre die Nettokraft 20 Pfund.

Wenn 10 lb Kraft in einer Richtung und 5 lb Kraft in der entgegengesetzten Richtung angelegt würden, wäre die Nettokraft 5 lb und das Objekt würde sich in Richtung der grßeren Kraft bewegen.

Wenn 10 lb Kraft gleichmäßig in beide Richtungen ausgeübt würden, wäre die Nettokraft Null und das Objekt würde sich nicht bewegen.

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Drehmoment

Das Drehmoment ist eine Dreh- oder Drehkraft, die dazu führt, dass sich ein Objekt dreht . Eine auf das Ende eines Hebels ausgeübte Kraft bewirkt beispielsweise einen Wendeeffekt oder ein Drehmoment am Drehpunkt.

Das Drehmoment (tau) ist das Produkt aus Kraft und Radius (Hebelabstand).

Drehmoment (tau) = Kraft x Radius

In dem englischen System wird das Drehmoment in Pfund-Fuß (lb-ft) oder Pfund-Inch (lb-in) gemessen. Wenn beispielsweise eine Kraft von 10 lbs auf einen 1 Fuß langen Hebel aufgebracht würde, würde ein Drehmoment von 10 lb-ft vorliegen.

Eine Erhöhung der Kraft oder des Radius würde zu einem entsprechenden Anstieg des Drehmoments führen. Wird der Radius beispielsweise auf 2 Fuß erhöht, ergibt sich ein Drehmoment von 20 lb-ft.

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Geschwindigkeit

Ein Objekt in Bewegung bewegt sich in einer bestimmten Zeit über eine bestimmte Entfernung. Geschwindigkeit ist das Verhältnis der zurückgelegten Entfernung zu der Zeit, die benötigt wird, um die Entfernung zurückzulegen.

Geschwindigkeit = Entfernung / Zeit

Lineare Geschwindigkeit

Die lineare Geschwindigkeit eines Objekts ist ein Maß dafür, wie lange es dauert, bis das Objekt von Punkt A nach Punkt B gelangt. Die lineare Geschwindigkeit wird normalerweise in Form von Fuß pro Sekunde (f / s) angegeben .

Wenn beispielsweise der Abstand zwischen Punkt A und Punkt B 10 Fuß beträgt und die Entfernung 2 Sekunden beträgt, beträgt die Geschwindigkeit 5 f / s.

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Eckige (Rotations-) Geschwindigkeit

Die Winkelgeschwindigkeit eines rotierenden Objekts ist ein Maß dafür, wie lange ein bestimmter Punkt auf dem Objekt benötigt wird, um eine vollständige Umdrehung von seinem Ausgangspunkt zu machen. Die Winkelgeschwindigkeit wird im Allgemeinen in Umdrehungen pro Minute (RPM) angegeben.

Ein Objekt, das beispielsweise in einer Minute zehn vollständige Umdrehungen macht, hat eine Geschwindigkeit von 10 U / min.

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Beschleunigung

Ein Objekt kann die Geschwindigkeit ändern. Eine Erhöhung der Geschwindigkeit wird als Beschleunigung bezeichnet . Beschleunigung tritt auf, wenn sich die auf das Objekt einwirkende Kraft ändert. Ein Objekt kann auch von einer höheren zu einer niedrigeren Geschwindigkeit wechseln.

Dies wird als Verzögerung ( negative Beschleunigung ) bezeichnet.

Ein rotierendes Objekt kann beispielsweise von 10 RPM auf 20 RPM beschleunigen oder von 20 RPM auf 10 RPM verlangsamen.

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Trägheitsgesetz

Mechanische Systeme unterliegen dem Trägheitsgesetz. Das Gesetz der Trägheit besagt, dass ein Objekt dazu neigt, in seinem momentanen Zustand der Ruhe oder Bewegung zu bleiben, wenn es nicht durch eine äußere Kraft beeinflusst wird. Diese Eigenschaft des Widerstandes gegen Beschleunigung / Verzögerung wird als das Trägheitsmoment bezeichnet.

Das englische Maßsystem ist Pfund-Quadratfuß (Ib-ft 2 ).

Wenn wir eine kontinuierliche Papierrolle betrachten, während sie sich abwickelt, wissen wir, dass es beim Anhalten der Rolle ein gewisses Maß an Kraft erfordern würde, die Trägheit der Rolle zu überwinden, um sie zum Rollen zu bringen. Die Kraft, die benötigt wird, um diese Trägheit zu überwinden, kann von einer Energiequelle wie einem Motor kommen.

Nach dem Rollen wird sich das Papier weiter abwickeln, bis eine andere Kraft darauf wirkt, um es zum Stillstand zu bringen.

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Reibung

Ein großer Betrag an Kraft wird aufgebracht, um die Trägheit des Systems in Ruhe zu überwinden, um es zu bewegen. Weil Reibung Energie von einem mechanischen System entfernt, muss eine kontinuierliche Kraft angewendet werden, um ein Objekt in Bewegung zu halten. Das Trägheitsgesetz ist jedoch immer noch gültig, da die aufgebrachte Kraft nur benötigt wird, um die verlorene Energie zu kompensieren.

Sobald das System in Bewegung ist, muss nur die Energie, die benötigt wird, um verschiedene Verluste auszugleichen, angewendet werden, um es in Bewegung zu halten.

In der vorherigen Abbildung zum Beispiel: Diese Verluste beinhalten:

  • Reibung in Lagern von Motoren und angetriebenen Geräten
  • Seitenwindverluste in den motorischen und angetriebenen Geräten
  • Reibung zwischen Material auf Wickler und Rollen

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Arbeit

Wann immer eine Kraft irgendeine Bewegung verursacht, wird Arbeit geleistet. Zum Beispiel wird Arbeit ausgeführt, wenn ein Objekt auf einem Förderer von einem Punkt zu einem anderen bewegt wird.

Arbeit ist definiert durch das Produkt der angewandten Nettokraft (F) und der bewegten Entfernung (d) . Wenn zweimal die Kraft angewendet wird, ist die doppelte Arbeit erledigt. Wenn sich ein Objekt um die doppelte Entfernung bewegt, wird die doppelte Arbeit ausgeführt.

W = F xd

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Leistung

Macht ist die Rate der Arbeit oder die Arbeit geteilt durch die Zeit.

Leistung = (Kraft x Abstand) / Zeit

Kraft = Arbeit / Zeit

Mit anderen Worten, Leistung ist die Menge an Arbeit, die benötigt wird, um das Paket von einem Punkt zu einem anderen Punkt, geteilt durch die Zeit, zu bewegen.

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Pferdestärken

Leistung kann in Fuß-Pfund pro Sekunde ausgedrückt werden, wird aber oft in PS ausgedrückt. Diese Einheit wurde im 18. Jahrhundert von James Watt definiert . Watt verkaufte Dampfmaschinen und wurde gefragt, wie viele Pferde eine Dampfmaschine ersetzen würde.

Er ließ Pferde um ein Rad laufen, das ein Gewicht heben würde. Er fand heraus, dass jedes Pferd ungefähr 550 Fuß-Pfund Arbeit pro Sekunde ausmachte.

Eine Pferdestärke entspricht 500 Fuß-Pfund pro Sekunde oder 33.000 Fuß-Pfund pro Minute.

Die folgende Formel kann verwendet werden, um die Leistung zu berechnen, wenn das Drehmoment (lb-ft) und die Drehzahl (RPM) bekannt sind.

Es kann aus der Formel ersehen werden, dass ein Anstieg des Drehmoments, der Geschwindigkeit oder beides eine entsprechende Erhöhung der Pferdestärke bewirkt.

HP = (Drehmoment × RPM) / 5250

Die Leistung in einem Stromkreis wird in Watt (W) oder Kilowatt (kW) gemessen.

Frequenzumrichter und Motoren, die in den Vereinigten Staaten hergestellt werden, werden im Allgemeinen in Pferdestärken (HP) bewertet; Es wird jedoch üblich, Geräte unter Verwendung des Internationalen Einheitensystems (SI-Einheiten) von Watt und Kilowatt zu bewerten.

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Ressource: Grundlagen der DC-Antriebe - SIEMENS

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