Jak vypočítat požadavky na krouticí moment závěsu | Vzorec + příklady

Specifikace momentového závěsu začíná jedním číslem: krouticím momentem, který vaše aplikace potřebuje. Pokud jej stanovíte správně, panel zůstane přesně tam, kde jej uživatel zanechal, po celou dobu životnosti výrobku. Pokud ho zadáte špatně, panel se buď pod vlastní vahou snese, nebo se s ním bude pohybovat ztuha a nepohodlně. Tato příručka vám ukáže, jak vypočítat potřebný krouticí moment v pěti krocích, se třemi praktickými příklady a bezpečnostními faktory, které zkušení inženýři používají.

Tento článek je součástí našeho kompletního průvodce momentovým závěsem. Pokud si potřebujete osvěžit informace o tom, co jsou to momentové závěsy a jak fungují, začněte naším přehledem. co je to momentový závěs.

Fyzika: Proč točivý moment, ne jen hmotnost

Častou chybou je dimenzování závěsu pouze podle hmotnosti panelu. Na hmotnosti záleží, ale to, čemu závěs skutečně odolává, je točivý moment - rotační síla, kterou toto závaží působí ve vzdálenosti od čepu. Lehký panel namontovaný daleko od osy závěsu může vyžadovat větší točivý moment než těžký panel namontovaný v jeho blízkosti.

Točivý moment je součinem síly a vzdálenosti. Síla je hmotnost panelu působící prostřednictvím gravitace. Vzdálenost - nazývaná rameno momentu - se měří od osy otáčení závěsu k těžišti panelu, měřeno vodorovně, když je panel v nejhorší poloze. Čím dále je těžiště od osy, tím většímu krouticímu momentu musí závěs odolávat, aby udržel polohu.

Jednotky: N-m a kgf-cm

Točivý moment se nejčastěji udává v newtonmetrech (N-m). V některých katalozích se používají kilogramové silové centimetry (kgf-cm), zejména v Asii. Přepočet je jednoduchý: 1 N-m se rovná přibližně 10,2 kgf-cm. Katalogové hodnoty krouticího momentu HSP jsou uváděny v N-m, přičemž jsou k dispozici modely od 0,1 N-m pro mini závěsy až po 25 N-m pro závěsy s nastavitelným krouticím momentem pro velké zatížení.

Vzorec, krok za krokem

Zde je uveden celý postup výpočtu. Projděte si jej jednou s vlastními čísly a volba točivého momentu se stane opakovatelným a obhajitelným technickým rozhodnutím, nikoli odhadem.

1. Změřte hmotnost panelu (W). Zvažte panel, víko nebo obrazovku, kterou bude závěs nést, včetně všeho, co je na něm připevněno - displej, kabely, příslušenství nebo kryt. Použijte nejtěžší reálnou konfiguraci. Výsledek v kilogramech.
2. Zjistěte vzdálenost těžiště (d). Změřte vodorovně od osy otáčení závěsu k těžišti panelu v poloze, kde gravitace vytváří největší točivý moment. U rovnoměrného plochého panelu je těžiště v jeho geometrickém středu. Výsledek v metrech.
3. Vypočítejte statický přídržný moment (T). Násobit: T = W × 9,81 × d. 9,81 převádí hmotnost na gravitační sílu. Výsledek v newtonmetrech.
4. Použijte bezpečnostní faktor. Statický točivý moment vynásobte koeficientem 1,5 pro běžné aplikace nebo koeficientem 2 pro aplikace s vysokým počtem cyklů, vysokými vibracemi nebo kritickými bezpečnostními podmínkami. Tím se zohlední ztráta zachování krouticího momentu v průběhu životnosti závěsu a kolísání reálného zatížení.
5. V případě použití rozdělte na více závěsů. Pokud panel používá dva závěsy, každý z nich nese zhruba polovinu zatížení. Vydělte celkový požadovaný točivý moment počtem závěsů a odhadněte požadovaný točivý moment na jeden závěs.

Tři fungující příklady

Vzorec je nejjasnější, když se aplikuje na skutečné případy. Zde jsou tři příklady z různých rozsahů zatížení a průmyslových odvětví.

Příklad 1 - Obrazovka notebooku nebo tabletu (nízká zátěž)

Skládací obrazovka váží 0,4 kg a její těžiště je v otevřeném stavu vzdáleno 150 mm (0,15 m) od osy závěsu.

• Statický točivý moment: 0.4 × 9.81 × 0.15 = 0,59 N-m
• S bezpečnostním faktorem 1,5×: 0,59 × 1,5 = 0,88 N-m
• Přes dva závěsy: zhruba 0,45 N-m na závěs
• Výběr: mini závěs nebo závěs s konstantním krouticím momentem v rozsahu 0,5-1,0 N-m na závěs. To je v souladu s požadavky společnosti HSP řada závěsů mini torque, který nabízí rozlišení až 0,1 N-m.

Příklad 2 - Průmyslový ovládací panel HMI (střední zátěž)

Ovládací panel obsluhy váží 3 kg a jeho těžiště je vzdáleno 200 mm (0,2 m) od osy závěsu. Za směnu se otevírá a zavírá mnohokrát, takže se jedná o aplikaci s vysokým cyklem.

• Statický točivý moment: 3 × 9.81 × 0.2 = 5,89 N-m
• S bezpečnostním faktorem 2× pro použití s vysokým počtem cyklů: 5.89 × 2 = 11,8 N-m
• Přes dva závěsy: zhruba 5,9 N-m na závěs
• Výběr: závěs s nastavitelným krouticím momentem s hodnotou přibližně 5-6 N-m na závěs. . nastavitelný momentový závěs je správná volba, protože umožňuje obsluze po instalaci doladit pocit při změně zatížení panelu nebo preferencí.

Příklad 3 - Otočný displej samoobslužného kiosku (větší zatížení)

Sestava kiosku s displejem váží 5 kg a její těžiště je vzdáleno 300 mm (0,3 m) od osy otáčení. Otáčí se za účelem zobrazení zákazníkem a obsluhou a musí držet libovolný úhel.

• Statický točivý moment: 5 × 9.81 × 0.3 = 14,7 N-m
• S bezpečnostním faktorem 1,5×: 14,7 × 1,5 = 22,1 N-m
• Přes dva závěsy: zhruba 11 N-m na závěs
• Výběr: na této úrovni se požadavek blíží horní hranici standardního rozsahu krouticího momentu, takže praktickým řešením je rozdělení zatížení na dva závěsy nebo zadání vlastní jednotky s vysokým krouticím momentem. A otočný momentový závěs vyhovuje rotačnímu pohybu a společnost HSP může pro aplikace na tomto konci rozsahu vyvinout vlastní hodnoty krouticího momentu až do 25 N-m.

Volba správného bezpečnostního faktoru

Bezpečnostním faktorem není vycpávka. Zohledňuje skutečné technické vlivy, které v průběhu času a provozních podmínek snižují přídržný moment. Jeho správná volba je rozdílem mezi závěsem, který drží po celou dobu životnosti výrobku, a závěsem, který se po roce rozsype.

Nejčastější chyby, kterých se vyvarujte

• Určování velikosti podle hmotnosti při zanedbání vzdálenosti. Na momentovém rameni záleží stejně jako na hmotnosti. Lehký panel na dlouhém rameni může potřebovat větší točivý moment než těžký panel namontovaný blízko.
• Zapomínáte na bezpečnostní faktor. Dimenzování na přesný statický točivý moment neponechává žádnou rezervu pro ztrátu točivého momentu, kterou každý třecí závěs během své životnosti zažívá.
• Bez ohledu na přidanou hmotnost. Zátěž zvyšují kabely, těžší revize displeje nebo později přidané příslušenství. Velikost pro nejtěžší reálnou konfiguraci.
• Nadměrně vysoký krouticí moment. Příliš velký přídržný moment způsobuje, že panel je tuhý a těžko se s ním pohybuje, a může namáhat montážní body. Zaměřte se na vypočtenou hodnotu plus bezpečnostní faktor, nikoli na nejvyšší dostupný krouticí moment.
• Za předpokladu, že jeden závěs unese vše. Většina panelů používá dva nebo více závěsů. Rozdělte zatížení, ale zohledněte také nerovnoměrné otevření, vyrovnání a tuhost montáže.

Kontrolní seznam pro výběr momentového závěsu

Před výběrem modelu závěsu si ověřte níže uvedené mechanické a environmentální požadavky. Tento kontrolní seznam pomáhá předcházet nedostatečné velikosti, nadměrné velikosti a nevhodnému výběru závěsu.

• Hmotnost panelu včetně displejů, krytů, kabelů, úchytů a příslušenství
• Vzdálenost od osy závěsu k těžišti
• Nejhorší poloha držení a požadovaný úhel otevření
• Počet závěsů sdílejících zatížení
• Požadovaný bezpečnostní faktor na základě životnosti cyklu, vibrací a teploty
• Materiál a povrchová úprava pro provozní prostředí
• Montážní prostor, rozměr šroubů, tloušťka panelu a tuhost držáku
• Ať už aplikace vyžaduje pevný krouticí moment, nastavitelný krouticí moment, polohování s detentem nebo otočný pohyb o 360°.
• Ať už musí závěs umožňovat nastavení v terénu, vedení kabelů, skrytou montáž nebo vlastní hodnoty krouticího momentu.

Kdy použít více závěsů

Rozložení zatížení na více závěsů je běžné u panelů s hmotností nad zhruba 1-2 kg nebo u panelů širších, než jsou vysoké. Dva závěsy rozdělují nároky na točivý moment a zlepšují stabilitu vyrovnání; u dlouhých nebo těžkých dveří lze použít tři nebo více závěsů. Při použití více závěsů vydělte celkový požadovaný točivý moment počtem závěsů, abyste odhadli jmenovitou hodnotu na jeden závěs, ale počítejte s rezervou pro nerovnoměrné rozdělení zatížení, montážní tolerance a prohnutí panelu.

Často kladené otázky