為了確定離合器或制動(dòng)器的合適尺寸,首先必須確定需要哪些操作規(guī)格。這些規(guī)格包括時(shí)間,轉(zhuǎn)速,慣性負(fù)載,驅(qū)動(dòng)裝置,從動(dòng)元件和循環(huán)速率。這些操作規(guī)范通過(guò)使用一系列方程式進(jìn)行評(píng)估。 通常,這些方程式的結(jié)果將導(dǎo)致不同的離合器/制動(dòng)器選擇值。例如,離合器可能能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供足夠的扭矩處理能力,但是循環(huán)速率所產(chǎn)生的熱負(fù)荷高于設(shè)備所能散發(fā)的熱量,在這種情況下,必須在應(yīng)用中使用更大的離合器。此外,還有一些外部環(huán)境變量可能會(huì)影響選擇標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備是否在可能會(huì)產(chǎn)生熱量的封閉區(qū)域中?離合器或制動(dòng)器是空轉(zhuǎn)還是在油中運(yùn)轉(zhuǎn)?對(duì)于正在設(shè)計(jì)的特定應(yīng)用,可以使用哪些摩擦材料? 在最終選擇設(shè)備之前,必須仔細(xì)評(píng)估所有這些變量。如果知道驅(qū)動(dòng)設(shè)備(例如電動(dòng)機(jī))的尺寸,則可以使用以下公式計(jì)算所需的動(dòng)態(tài)扭矩:
舉栗: HP電機(jī)的扭矩輸出為1,800 RPM,離合器直接連接到電機(jī)軸:
請(qǐng)注意,以上計(jì)算未解決從動(dòng)元件的類(lèi)型或制動(dòng)器或離合器在操作中將看到的環(huán)境。 例子中使用的安全系數(shù)(K 1)為1.0,適用于標(biāo)準(zhǔn)交流電動(dòng)機(jī)。然而,離合器輸出上的其他振蕩或脈沖負(fù)載或離合器輸入上的固有扭轉(zhuǎn)負(fù)載將需要不同的因數(shù)。如果您知道系統(tǒng)的慣性負(fù)載,離合器或制動(dòng)器的運(yùn)行速度以及將負(fù)載從零加速到全速所需的時(shí)間(或者對(duì)于制動(dòng)器,則應(yīng)從全速停止負(fù)載)速度),則可以使用以下公式確定所需的扭矩:
舉栗:在0.5秒內(nèi)將5磅英尺的慣性負(fù)載從靜止加速到1,800 RPM所需的扭矩: 首先,使用公式((5*1800)/(308)/.5))=58.44 lb ft對(duì)動(dòng)態(tài)扭矩進(jìn)行粗略的近似計(jì)算。 最后,必須對(duì)上述示例針對(duì)所選設(shè)備的熱負(fù)載能力進(jìn)行測(cè)試。無(wú)論離合器或制動(dòng)器的扭矩要求如何,都必須檢查其熱容量,以確保其不會(huì)過(guò)熱。離合器或制動(dòng)器的熱負(fù)荷是慣性,速度和循環(huán)(開(kāi)/關(guān))速率的直接結(jié)果。 這些將進(jìn)一步受到驅(qū)動(dòng)類(lèi)型(電氣,機(jī)械,液壓或氣動(dòng)),所用摩擦元件的類(lèi)型(鋼、青銅、合成芳綸等)以及離合器或制動(dòng)器的物理尺寸的影響。 可以使用以下公式計(jì)算熱負(fù)荷: 舉栗:使用第2.1節(jié)中的數(shù)據(jù),以每分鐘4個(gè)接合的循環(huán)速率確定熱負(fù)荷: 以電動(dòng)離合器為例,由此產(chǎn)生的13.5 BTU /分鐘的散熱速率不足以實(shí)現(xiàn)此應(yīng)用。如果需要電動(dòng)EMA型離合器,則此應(yīng)用將需要具有20.5 BTU /分鐘的散熱速率的離合器。 離合器或制動(dòng)器的熱容量還有其他外部考慮因素。外部環(huán)境,操作條件和致動(dòng)方法都將發(fā)揮作用。 安裝時(shí),驅(qū)動(dòng)杯和離合器或制動(dòng)器主體必須保持在0.005 TIR之內(nèi)。一種確保這種同心度的設(shè)計(jì)方法是使用調(diào)心軸承。 應(yīng)用文獻(xiàn)中顯示了各型號(hào)的軸向位置公差。 如果不使用調(diào)心軸承,則在設(shè)計(jì)過(guò)程中必須注意保持杯到外殼的尺寸以及同心度和角位移。
公式1:電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算(基于馬力和轉(zhuǎn)速)
公式2:旋轉(zhuǎn)物體的馬力
公式3:直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的馬力
公式4:桿,軸或盤(pán)的慣性(Reflected Inertia)
各種材料的每英寸重量系數(shù)(磅) 要計(jì)算空心圓柱體的每英寸長(zhǎng)度的慣量,請(qǐng)執(zhí)行以下操作: 用于確定離合器或制動(dòng)器合適尺寸的慣性計(jì)算必須考慮到離合器速度(以RPM為單位)與系統(tǒng)中其他元件的速度(以RPM為單位)之比。雖然整個(gè)系統(tǒng)的馬力基本沒(méi)有變化,但慣性相對(duì)于鋼
橡膠
尼龍
鋁
青銅
鑄鐵f = .890
f = .108
f = .161
f = .310
f = 1.010
f = .821
從OD的WR2中減去ID的WR2公式5:反射慣性
反射慣性(旋轉(zhuǎn)裝置)
用于確定離合器或制動(dòng)器合適尺寸的慣性計(jì)算必須考慮到來(lái)自任何被驅(qū)動(dòng)的線(xiàn)性設(shè)備(例如傳送帶)對(duì)離合器施加的負(fù)載??梢允褂靡韵鹿綄⒃撠?fù)載減小到等效的慣性值。必須確定的關(guān)鍵信息是 (1)負(fù)載的重量; (2)主動(dòng)輪,鏈輪,齒輪或滾筒的直徑。反射慣性(線(xiàn)性設(shè)備)
使用上面的旋轉(zhuǎn)設(shè)備公式,可以計(jì)算出離合器的慣性: