在設計應用時,預期磨擦力是一個須要考慮的重要尺寸。磨擦力直接決定了馬達必須克服多少力能夠達到預期的運動參數,如加速度。磨擦被定義為與馬達形成的速率方向相反的力。為此,了解馬達在運動曲線的那個階段會碰到多大的磨擦至關重要。
在間接驅動系統中,磨擦是由皮帶、鏈條、齒輪蝸桿、齒輪箱等機械曲軸以及軸承系統造成的。直接驅動的一個優點是磨擦更小,直接且更容易控制有效荷載。由于有效荷載和馬達之間不須要機械聯接。
通過的在線選型工具,你可以即時輸入和更新磨擦力數值。選型工具將按照新的數值手動并即時更新應用數據。你可以輸入適用于所有運動曲線的通常水平的磨擦力,也可以輸入僅適用于特定運動曲線的磨擦力。磨擦力與曲線相關的一個反例是當馬達聯通以拾取負載,之后隨負載向后聯通時。
本文將提供一種估算干磨擦力的方式,并解釋與磨擦力有關的各類影響,便于在選型工具中輸入更確切的數值。這將有助于為您的應用選擇最適宜的馬達。
關于磨擦力的解釋
當表面接觸并相對運動時,存在干磨擦,亦稱為庫侖磨擦。干磨擦力施加在與表面平行的兩個表面上,與聯通表面的凈斥力方向相反。這些磨擦將功轉化為熱。干磨擦可以分為兩種情況,即靜態磨擦和動態磨擦。對于大多數應用而言,只估算動態磨擦力就足以得出實際的磨擦力數值。此外,還有一種稱為黏性磨擦的類型,它是指兩個表面之間通過流體介質互相運動時形成的磨擦,其大小取決于運動速率。本文只涉及庫侖磨擦。
相同的概念也適用于旋轉運動。在這些情況下,通過將力除以力所作用的直徑,可以使勁矩來交換。這在第一個公式中得到展示,并可以應用于所有后續的公式,其中力是一個術語。
當物體聯通時,磨擦力與法向力(N)成反比。磨擦力(F)的方向垂直于法向力。磨擦力不依賴于接觸面積。作用在物體上的法向力等于質量除以重力加速度,再加上線圈單元與吸鐵石之間的吸引力除以所處角度的正切。為此,在普通水平物體的情況下,力等于質量除以重力加速度。
磨擦系數是兩個物體之間的磨擦力與它們之間的壓力之比。它用符號μ表示,是一個無量綱標量。當一個物體靜止時,磨擦系數等于靜磨擦系數。當一個物體運動時,磨擦系數等于動磨擦系數。靜磨擦系數略小于動磨擦系數,這在圖3中通過動磨擦的較低水平進行了說明。庫侖磨擦等于:
磨擦系數是一個系統屬性,它取決于許多參數。它是一個難以估算的值,只能通過經驗檢測來獲取。磨擦力是通過軸承傳遞的,典型的磨擦系數可以從軸承制造商處獲取。
干磨擦
圖3展示了一個典型的干磨擦示例。在最初的短暫階段,沒有施加任何力,物體也沒有發生位移。隨即步入了靜磨擦區,磨擦力與施加的力成比列降低。隨著施加的力的降低,物體開始運動并步入了動磨擦區,動磨擦力一般高于靜磨擦力。須要注意的是,在大多數情況下,動磨擦力會主導靜磨擦力摩擦力符號怎么打出來,因而可以忽視靜磨擦力。除非是特別迅速且短距離的運動,這些情況下靜磨擦力的影響會顯得十分明顯。
動態磨擦力
如前所述,兩個表面之間互相滑動的磨擦力稱為動態磨擦力,可以通過以下方法估算:
在線選型工具中提及的磨擦力被視為動態磨擦力。總法向磨擦力由兩個部份組成,即負載造成的磨擦力和吸鐵石板與馬達之間的吸引力。在無鐵芯馬達中,因為沒有鐵被吸鐵石吸引,因而不存在由吸引力造成的磨擦力。
馬達的吸引力可以在目錄中查看。需注意,正弦項不包括在上述負載等式中,由于模擬選型工具在輸入傾斜角度時手動考慮了這一點。吸引力的磨擦多項式有一個傾斜角度的項,由于模擬選型工具沒有考慮到這一點,它必需要自動估算。不僅因為荷載和吸引力形成的磨擦力之外,線纜也提供了額外的磨擦力,因而總的磨擦力將弄成:
線纜磨擦力的大小一般是按照經驗推斷的。在大多數情況下,它的大小取決于馬達類型、應用、電纜(鏈條)類型和厚度,一般在幾牛頓到幾十牛頓之間變化。
靜磨擦力
當兩個表面相對靜止時,它們之間的磨擦被稱為靜磨擦。一個反例是斜面上的物體不會滑動出來。在開始滑動并步入動態磨擦范圍之前,磨擦的最大值如下所示:
這意味著在達到最大力之前,物體所遭到的任何力在大小上還會與磨擦力相等且方向相反。
仿真選型工具不直接考慮靜磨擦,對于大多數應拿來說都不須要。并且對個別應用,它可能是很重要的。當應用程序常常啟動和停止,比它的聯通更頻繁時,平均總磨擦力可能低于單獨的動態磨擦力。通過為物體經歷靜磨擦的零件制做運動曲線,并添加等于平均靜磨擦的額外荷載摩擦力符號怎么打出來,可以將此療效輸入到模擬工具中。因為這些磨擦僅存在于運動的特定部份,因而難以輸入適用于所有運動曲線的應用磨擦力場。右圖給出了負荷輸入數組的位置。