نحوه محاسبه توان ورودی مورد نیاز برای موتورگیربکس

  • ۱۳۹۹/۱۲/۱۰
  • 8

مرحله اول برای به دست آوردن سایز موتور گیربکس صنعتی، تعیین گشتاور و سرعت خروجی است. اما هنگامی که گشتاور و سرعت مشخص شد، باید توان ورودی مورد نیاز برای موتور را بدانید، به ویژه اگر الکتروگیربکس از الکتروموتور AC استفاده کند، که در این‌صورت توان (به طور معمول با واحد اسب بخار) به عنوان یک عامل اصلی در انتخاب سایز محسوب می‌شود. با سام تجهیز همراه باشبد.

محاسبه توان موتورگیربکس

رابطه بین کار و توان

قبل از بررسی نحوه محاسبه توان، اجازه دهید رابطه بین قدرت و کار را بررسی کنیم.

کار به صورت حاصل ضرب نیرو در جابه‌جایی در راستای نیرو یا به صورت جابه‌جایی در نیرو در راستای جابجایی تعریف نیز می‌شود.

فرمول کار

W = کار (J)

F = نیرو (N)

d = فاصله یا جابجایی (m)

توان مکانیکی، نرخ زمانی است که کار در انجام می‌شود، بنابراین توان مکانیکی از تقسیم کار بر زمان حاصل می‌شود:

فرمول توان مکانیکی

P = توان مکانیکی (watt)

W = کار (J)

t = زمان (s)

توان مکانیکی را به صورت زیر نیز می‌توان نوشت:

رابطه توان مکانیکی

توجه داشته باشید که فاصله تقسیم بر زمان (d/t) سرعت است، بنابراین توان را می‌شود به عنوان نیروی ضرب در سرعت نوشت:

فرمول توان بر حسب سرعت

v = سرعت (m/s)

معادلات توان برای الکتروموتورها: واحدهای متریک

موتورهای الکتریکی از طریق حرکت دورانی (به جای فاصله خطی) گشتاور (به جای نیرو) تولید می‌کنند، بنابراین توان برابر است با گشتاور ضرب در سرعت زاویه‌ای:

فرمول توان برای الکتروموتور

P = توان مکانیکی (W)

T = گشتاور (N.m)

ω = سرعت زاویه‌ای (rad/s)

توجه داشته باشید که سرعت زاویه ای دارای واحد رادیان بر ثانیه است. اگر سرعت به صورت چرخش یا دور در دقیقه (rot/min یا rpm) داده می‌شود، مطمئن شوید که چرخش‌ها را در هر دقیقه به رادیان در ثانیه تبدیل می‌کنید:

رابطه تبدیل سرعت زاویه ای

[su_note note_color=”#3b93ce5c” radius=”5″]جهت مشاوره فنی و استعلام قیمت انواع گیربکس و موتورگیربکس صنعتی با کارشناسان سام تجهیز تماس حاصل فرمایید. کارشناسان ما در اسرع وقت پاسخگوی شما خواهند بود.
شماره‌های تماس: ۶۶۲۶۸۹۲۰ – ۶۶۲۷۸۹۰۴[/su_note]

 

تبدیل از وات به اسب بخار

اگرچه واحد توان در سیستم SI وات است، اما در بحث در مورد توان موتور، در بسیاری موارد واحد اسب بخار استفاده می شود. همین مشخصه توان موتور، می‌تواند عامل تعیین کننده در افزایش یا کاهش قیمت گیربکس صنعتی، محسوب شود.

در دهه 1780، جیمز وات و متیو بولتون 1 اسب بخار (hp) را 33000 فوت بر پوند در دقیقه (ft-lb/min) تعریف کردند، که برابر با 44742 نیوتن متر در دقیقه (Nm/min) است.

شماتیک تعریف اسب بخار

تبدیل واحد از Nm/min به Nm/s به ما 746 Nm/s یا 746 وات می‌دهد. بنابراین،برای تبدیل نیرو از وات به اسب بخار، توان وات را بر 746 تقسیم کنید.

فرمول تبدیل وات به اسب بخار

 

معادلات توان برای الکتروموتورها: واحدهای بریتانیایی

در  هنگام خرید الکتروموتور، مهندس تجهیزات صنعتی از شما می‌خواهد تا توان مورد نیازتان را بگویید تا محاسبات دستگاه را برای شما انجام دهد. در کاربردهای الکتروگیربکس، گشتاور و سرعت هنوز هم غالباً در واحدهای اندازه‌گیری بریتانیایی داده می شود. در این موارد، با استفاده از یک ضریب تبدیل می‌توان مستقیماً اسب بخار را محاسبه کرد:

هنگامی که واحد گشتاور lb-ft و سرعت rpm داده می‌شود:

فرمول توان بر حسب پوند فوت

P = توان مکانیکی (W)

T = گشتاور (N.m)

ω = سرعت زاویه‌ای (rad/s)

5252 = 33,0000 ft-lb/min ÷ 2π rad/rot

هنگامی که واحد گشتاور lb-in و سرعت rpm داده می‌شود:

فرمول توان بر حسب پوند اینچ

63,025 = 33,000 ft-lb/min * 12 in/ft ÷ 2π rad/rot

 

محاسبه توان ورودی برای الکتروگیربکس

معادلات توان مکانیکی که در بالا آورده شده است، می توانند هنگام انتخاب سایز موتورگیربکس و بسته به اینکه از چه واحد گشتاور و سرعتی استفاده می شود، اعمال شود.

با این وجود، هنگام تعیین توان ورودی مورد نیاز موتور، باید راندمان (بهره‌وری) مجموعه موتورگیربکس در انتقال آن نیرو به بار را در نظر گرفت. بنابراین، صرف نظر از اینکه از کدام معادله فوق برای محاسبه توان خروجی مورد نیاز استفاده می‌شود، توان ورودی مورد نیاز در موتور به صورت زیر محاسبه می شود:

فرمول توان ورودی برای موتورگیربکس

η = راندمان موتورگیربکس

توجه داشته باشید که بازده می‌تواند بسته به نوع موتور، نوع دنده و نسبت دنده بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، موتورگیربکس‌هایی که از چرخ‌دنده هیپوئید (پینیون کرانویل) استفاده می‌کنند می‌توانند بازدهی بیش از 90% داشته باشند، در حالی که استفاده از چرخ‌دنده های حلزونی، بازدهی کمتر از 40% تا حدود 80% دارد.

 

نحوه محاسبه گشتاورخروجی گیربکس

در گیربکس‌های صنعتی، موتور نیروی چرخشی خود را به گیربکس منتقل می‌کند. گیربکس این نیروی چرخشی را با افزایش یا کاهش آن، به دستگاه مورد نظر منتقل می‌کند.

برای محاسبه نیروی چرخشی (گشتاور) خروجی گیربکس، از فرمول زیر استفاده می‌شود:

گشتاور خروجی = گشتاور ورودی × نسبت تبدیل

در این فرمول، گشتاور ورودی، نیروی چرخشی است که از موتور به گیربکس منتقل می‌شود. این گشتاور توسط موتور تولید می‌شود و با توجه به مشخصات فنی موتور قابل محاسبه است.

نسبت تبدیل، نشان‌دهنده این است که شفت خروجی گیربکس چند دور باید بچرخد تا شفت ورودی یک دور بچرخد. نسبت تبدیل معمولاً یک عدد بزرگ‌تر از ۱ است.

به عنوان مثال، اگر گشتاور ورودی یک گیربکس ۱۰۰ نیوتن-متر و نسبت تبدیل آن ۳ باشد، گشتاور خروجی گیربکس برابر با ۳۰۰ نیوتن-متر خواهد بود.

در زبان ساده، می‌توان گفت که گشتاور خروجی گیربکس، چند برابر گشتاور ورودی است. این چند برابری، با نسبت تبدیل گیربکس مشخص می‌شود.

برای مثال، اگر نسبت تبدیل یک گیربکس ۳ باشد، گشتاور خروجی گیربکس سه برابر گشتاور ورودی خواهد بود.

در سایت صنعتی شما، می‌توانید از این فرمول برای محاسبه گشتاور خروجی گیربکس‌های صنعتی استفاده کنید. همچنین، می‌توانید از یک جدول نسبت تبدیل گیربکس‌های صنعتی برای تعیین نسبت تبدیل مورد نیاز استفاده کنید.

سخن آخر

با مطالعه این مقاله به دید کاملی نسبت به توان ورودی و خارجی گیربکس رسیده اید. سعی شده در این مقاله به ساده ترین شکبل ممکن این موارد توضیح داده شود.

 

نظرات کاربران

  • avatar
    مهدی
    ۱۴۰۳/۰۲/۰۶

    با سلام
    بسیار خلاصه و کاربردی و مفید بود .
    خوش به حال کسایی که بی هیچ چشم داشتی می بخشند
    چه از اموالشان و چه از علمشون.

  • avatar
    pedram
    ۱۴۰۰/۱۰/۱۸

    بسیار مفید و کاربردی. تشکر از شما.

    • avatar
      امیر
      ۱۴۰۲/۰۳/۰۶

      بسیار خوب و کاربردی
      تشکر فراوان

  • avatar
    قاسم
    ۱۴۰۰/۰۸/۰۷

    سلام بسیار عالی بود با زبان ساده و در عین حال گویا و کاربردی که هم برای متخصصان و هم برای عموم مفید و کاربردی بود که مشکل بزرگ منو برای انتخاب گشتاورو توان موتور رو حل کرد. با تشکر

  • avatar
    غفوری
    ۱۴۰۰/۰۷/۰۱

    این مطلب و مشاوره و قیمت خوب واسه خرید گیربکس واقعا بهم کمک کرد. ممنون

    • avatar
      سام تجهیز
      ۱۴۰۰/۰۷/۰۱

      از دیدگاه و نظر مثبت شما سپاسگزاریم.

  • avatar
    بهرور
    ۱۴۰۰/۰۶/۰۳

    مفید و کاملا کاربردی
    ممنون

  • avatar
    مطهری
    ۱۴۰۰/۰۱/۲۱

    سلام مطلب مفیدی بود. ممنون