วิธีคำนวณแรงบิดของเบรกผงแม่เหล็ก

วิธีคำนวณแรงบิดของเบรกผงแม่เหล็ก ใช้โครงสร้างเชิงกลเดียวกับชิ้นส่วนความตึงใดๆ: แรงบิดเบรกที่หน่วยต้องรักษาไว้เท่ากับความตึงของผืนวัสดุที่กระทำต่อม้วน คูณด้วยรัศมีที่ความตึงนั้นกระทำ บนเครื่องคลายม้วน เบรกต้านการดึงของผืนวัสดุเพื่อให้ม้วนจ่ายออกด้วยความตึงที่ควบคุมได้ แทนที่จะหมุนอย่างอิสระ ได้ตัวเลขนี้ถูกต้อง คุณจะเลือกขนาดเบรก ตั้งค่ากระแสกระตุ้น และรักษาความตึงให้เสถียรจากม้วนเต็มจนถึงแกน คู่มือนี้ครอบคลุมสูตร วิธีสี่ขั้น ตัวอย่างการคลายม้วนสองกรณี และข้อควรระวังเรื่องความร้อนจากสลิปที่ตัดสินว่าเบรกจะอยู่รอดในงานต่อเนื่องหรือไม่ หากคุณยังตัดสินใจอยู่เบรกใช้ทำอะไรในสายของคุณ เริ่มจากบทความอธิบายของเราเรื่อง เบรกผงแม่เหล็กใช้ทำอะไร

"แรงบิด" หมายถึงอะไรสำหรับเบรกผงแม่เหล็ก

ใน เบรกอนุภาคแม่เหล็กมาตรฐาน DIN แรงบิดต้านไม่ได้มาจากผ้าเบรกที่คุณหนีบ—มันมาจากสนามแม่เหล็กที่กระทำต่อผงละเอียดที่อยู่ระหว่างชิ้นส่วนอินพุตและเอาต์พุต แรงบิดที่ถ่ายทอดถูกกำหนดโดยกระแสกระตุ้น และตลอดช่วงที่ใช้งานได้มันเพิ่มขึ้นโดยประมาณตามสัดส่วนของกระแสนั้น สำหรับการเลือกขนาด อย่างไรก็ตาม คุณไม่ได้เริ่มจากกระแส คุณเริ่มจากงานเชิงกลที่เบรกต้องทำ ซึ่งคือการรักษาแรงบิดต้านที่ผืนวัสดุ เพื่อไม่ให้ม้วนที่คลายออกเร่งความเร็วได้

สูตรหลัก — แรงบิดเบรกเท่ากับความตึงคูณรัศมี

การคำนวณแรงบิดเบรกทุกครั้งตั้งอยู่บนความสัมพันธ์เดียว:

• T = F × r
• T = แรงบิดเบรกที่ต้องการ (นิวตัน-เมตร, N·m)
• F = ความตึงของผืนวัสดุ (นิวตัน, N)
• r = รัศมีม้วนที่ใช้งานจริง (เมตร, m) ณ จุดที่ความตึงกระทำ

หลักการเดียวกันใช้กับเครื่องคลายม้วน เครื่องม้วนเก็บ และลูกกลิ้งดึง หากความตึงของคุณอยู่ในหน่วย kgf และรัศมีในหน่วย มม. หรือ ซม. ให้แปลงก่อน: 1 N·m ≈ 10.2 kgf·cm และ 1 kgf ≈ 9.81 N การผสมหน่วยคือเหตุผลที่พบบ่อยที่สุดที่ทำให้เบรกมีขนาดเล็กเกินไป

ม้วนจะเล็กลงเมื่อคลายออก รัศมีจึงไม่คงที่ คุณเลือกขนาดเบรกสำหรับรัศมีกรณีเลวร้ายที่สุด ซึ่งสำหรับเครื่องคลายม้วนคือรัศมีที่ใหญ่ที่สุดที่เครื่องจะพบ—ม้วนเต็มที่ต้นรอบการทำงาน

ขั้นที่ 1 — กำหนดความตึงผืนวัสดุสูงสุดของคุณ

เริ่มจากความตึงที่กระบวนการของคุณต้องการ ชุดควบคุมความตึง หรือโหลดเซลล์ในสายจะรายงานค่าที่ใช้งานจริง หากคุณกำลังออกแบบใหม่ ให้นำความกว้างของวัสดุ คูณกับความตึงที่อนุญาตต่อหน่วยความกว้างสำหรับฟิล์ม กระดาษ ฟอยล์ หรือสิ่งทอของคุณ จดความตึงสูงสุด F_max ในหน่วยนิวตัน—ค่าสูงสุด ไม่ใช่ค่าเฉลี่ย เพราะเบรกต้องรักษาค่าสูงสุดไว้ได้โดยไม่อิ่มตัว

ขั้นที่ 2 — หารัศมีการทำงาน (และทำไมมันถึงลดลง)

วัดรัศมีของแกนและรัศมีม้วนเต็มของม้วนที่กำลังถูกคลายออก สำหรับแกน 3 นิ้ว (76 มม.) r_core ≈ 0.038 m สำหรับม้วนเต็มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 600 มม. r_full ≈ 0.30 m เบรกจะเห็นแรงบิดสูงสุดที่รัศมีใหญ่ที่สุดในงานของมัน บนเครื่องคลายม้วนนั่นคือม้วนเต็มที่ต้นรอบ เพราะม้วนจะใหญ่ที่สุดก่อนที่วัสดุใดๆ จะถูกจ่ายออกไป

ขั้นที่ 3 — คำนวณแรงบิดเบรกที่ต้องการ

คูณความตึงสูงสุดของคุณด้วยรัศมีกรณีเลวร้ายที่สุด:

• T_required = F_max × r_max

หากสายของคุณเดินด้วยความตึงคงที่ ตัวเลขเดียวนี้กำหนดงานของเบรก หากความตึงต่างกันในแต่ละส่วน ให้คำนวณ T สำหรับแต่ละส่วนและใช้ค่าที่สูงที่สุด ระบบควบคุมความตึงผืนวัสดุ จะปรับกระแสกระตุ้นเมื่อรัศมีลดลง เพื่อให้ความตึงเรียบสม่ำเสมอจากม้วนเต็มจนถึงแกน

ขั้นที่ 4 — เพิ่มค่าความปลอดภัยและจับคู่กับแรงบิดพิกัด

อย่าเลือกเบรกที่แรงบิดพิกัดเท่ากับค่าที่คุณคำนวณได้พอดี ใช้ค่าความปลอดภัยโดยทั่วไป 1.2 ถึง 1.5 เท่าของแรงบิดที่คำนวณได้ แล้วเลือกเบรกพิกัดมาตรฐานที่ใกล้ที่สุดจากช่วงของผู้ผลิต XW Machinery มี เบรกอนุภาคแม่เหล็กมาตรฐาน DIN, เบรกอนุภาคแม่เหล็กบางพิเศษ สำหรับการติดตั้งที่พื้นที่จำกัด และ เบรกอนุภาคแม่เหล็กเพลากลวง สำหรับติดตั้งบนเพลาโดยตรง แรงบิดพิกัดและกราฟแรงบิด-กระแสที่แน่นอนของแต่ละรุ่นพิมพ์อยู่บนแผ่นป้ายและกราฟลักษณะเฉพาะ—ใช้ค่าจากสิ่งเหล่านั้น ไม่ใช่ความชันแบบทั่วไป

ตัวอย่างคำนวณ A — การคลายฟิล์ม

สายฟิล์ม BOPP คลายออกด้วยความตึงคงที่ 40 N รัศมีแกนคือ 0.04 m และรัศมีม้วนเต็มคือ 0.30 m

• T_required = 40 N × 0.30 m = 12.0 N·m
• ด้วยค่าความปลอดภัย 1.3×: 12.0 × 1.3 ≈ 15.6 N·m
• เลือกเบรกมาตรฐานรุ่นถัดไปที่มีพิกัดที่หรือสูงกว่า ~16 N·m

ในกรณีนี้ เบรกอนุภาคแม่เหล็กบางพิเศษ ในช่วงต่ำถึงปานกลางเหมาะสม และ ชุดควบคุมความตึงขนาดจิ๋ว สามารถลดกระแสกระตุ้นลงได้เมื่อม้วนเล็กลงสู่แกน

ตัวอย่างคำนวณ B — การคลายกระดาษ

เครื่องคลายกระดาษทำงานที่ความตึง 180 N รัศมีม้วนที่ใหญ่ที่สุดที่ต้นรอบคือ 0.45 m

• T_required = 180 N × 0.45 m = 81.0 N·m
• ด้วยค่าความปลอดภัย 1.3×: 81.0 × 1.3 ≈ 105.3 N·m
• เลือกเบรกที่มีพิกัดที่หรือสูงกว่า ~105 N·m

สำหรับงานนี้ หน่วยที่มีพิกัดสูงกว่าจาก กลุ่มคลัตช์และเบรกผงแม่เหล็ก ที่เลือกขนาดไปทางบนของช่วงจะเหมาะสม โดยจับคู่กับตัวควบคุมปิดวงจรที่ตามรัศมีที่ลดลงมา

จากแรงบิดสู่กระแสกระตุ้น (บริเวณสลิปเชิงเส้น)

เมื่อคุณทราบแรงบิดที่ต้องการแล้ว คุณตั้งค่ามันด้วยกระแสกระตุ้น เหนือกระแสแม่เหล็กตกค้าง แรงบิดที่ถ่ายทอดจะเพิ่มขึ้นโดยประมาณเป็นเส้นตรงกับกระแสจนถึงค่าพิกัด หลังจากนั้นมันจะถึงจุดอิ่ม การจับคู่ที่แม่นยำอยู่บนกราฟลักษณะเฉพาะของรุ่น—อย่าสมมติว่ากราฟของเบรกหนึ่งใช้กับอีกเบรกหนึ่งได้ หากเบรกไม่สามารถไปถึงแรงบิดที่ต้องการที่กระแสพิกัดได้ แสดงว่าคุณเลือกขนาดเล็กเกินไปและต้องขยับขึ้นหนึ่งขนาดเฟรม คณิตศาสตร์ในเวอร์ชันเบรกนี้คือภาพสะท้อนของ การคำนวณแรงบิดคลัตช์ผงแม่เหล็ก ของเรา โดยเบรกทำหน้าที่ต้านที่ฝั่งคลายแทนที่จะขับที่ฝั่งม้วนเก็บ

อย่าลืมความร้อนจากสลิป — แรงบิดไม่ใช่ทั้งหมด

เบรกผงแม่เหล็กในการควบคุมความตึงทำงานแบบสลิปต่อเนื่อง ความร้อนที่มันต้องระบายเท่ากับแรงบิดคูณความเร็วสลิป:

• P_slip = T × ω_slip (วัตต์ = N·m × rad/s)

บนเครื่องคลายม้วน โรเตอร์ของเบรกอาจหมุนช้าในขณะที่ผืนวัสดุเคลื่อนที่เร็ว ความเร็วสลิปจึงอาจใกล้กับความเร็วผิวของผืนวัสดุ—ซึ่งทำให้ความร้อนสลิปมีค่ามากแม้ที่แรงบิดปานกลาง เบรกที่เพียงพอด้านแรงบิดแต่ไม่เพียงพอด้านความร้อนจะร้อนจัดและสูญเสียแรงบิด นี่คือเหตุผลที่รอบการทำงานและการระบายความร้อนสำคัญเท่ากับตัวเลขสูงสุด อ่านบทความ สาเหตุและวิธีแก้เบรกผงแม่เหล็กร้อนจัด ของเราก่อนสรุปงานที่มีสลิปสูง และยืนยันพิกัดความร้อนกับผู้ผลิต

ข้อผิดพลาดการคำนวณที่พบบ่อยที่ต้องหลีกเลี่ยง

• ใช้ความตึงเฉลี่ยแทนความตึงสูงสุดเมื่อเลือกขนาด
• ลืมว่ารัศมีเปลี่ยนไปตลอดรอบ ใช้รัศมีกรณีเลวร้ายที่สุด (ใหญ่ที่สุด) สำหรับเครื่องคลายม้วนเสมอ
• ผสมหน่วย—เก็บทุกอย่างเป็น N และ m หรือแปลงให้สะอาด
• เลือกขนาดเฉพาะด้านแรงบิดแล้วละเลยความร้อนสลิปในสายที่ทำงานต่อเนื่อง
• ถือว่ากราฟแรงบิด-กระแสของรุ่นหนึ่งเป็นแบบสากล

เบรก vs คลัตช์ — ทำไมการคำนวณจึงต่างกัน

คลัตช์และเบรกใช้สูตร T = F × r ร่วมกัน แต่มันอยู่คนละฝั่งของผืนวัสดุ คลัตช์ขับหรือรั้งที่ฝั่งม้วนเก็บ เบรกต้านที่ฝั่งคลาย เพราะม้วนของเครื่องคลายเริ่มใหญ่แล้วเล็กลง แรงบิดสูงสุดของเบรกจึงเกิดที่ต้นรอบ ขณะที่แรงบิดสูงสุดของคลัตช์ม้วนเก็บเกิดที่ปลายรอบ เลือกขนาดแต่ละตัวสำหรับรัศมีกรณีเลวร้ายที่สุดของตัวเอง และจับคู่กันผ่าน ระบบควบคุมความตึงผืนวัสดุ ที่ใช้ร่วมกัน เพื่อให้ความตึงตรงกันตลอดทั้งเครื่อง

คำถามที่พบบ่อย

ฉันสามารถเลือกขนาดเบรกจากความตึงอย่างเดียวโดยไม่ใช้รัศมีได้หรือไม่?

ไม่ได้ แรงบิดคือความตึงคูณรัศมี หากไม่มีรัศมีของม้วน ตัวเลขจะไม่มีความหมาย แม้แต่อะแดปเตอร์แกนแบบคงที่ก็ยังเปลี่ยนรัศมีที่ใช้งานจริงได้ และคุณควรยืนยันมันเทียบกับวิธีการเลือกเบรกสำหรับการติดตั้งของคุณ

หากความตึงของฉันเปลี่ยนระหว่างรอบล่ะ?

คำนวณแรงบิดที่ชุดค่าความตึงสูงสุดและรัศมีใหญ่ที่สุดที่กระบวนการของคุณไปถึง แล้วค่อยใช้ค่าความปลอดภัย ตัวควบคุมปิดวงจรจะจัดการความแปรผันระหว่างขีดจำกัดเหล่านั้นด้วยการปรับกระแสเมื่อม้วนคลายออก

ฉันจะทราบแรงบิดพิกัดของเบรกเฉพาะรุ่นได้อย่างไร?

อ่านแผ่นป้ายชื่อหรือกราฟลักษณะเฉพาะที่ให้มากับหน่วย XW Machinery ระบุช่วงแรงบิดพิกัดไว้ในทุก หน้าสินค้าเบรกอนุภาคแม่เหล็ก

สรุป

การคำนวณแรงบิดของเบรกผงแม่เหล็กเป็นเรื่องตรงไปตรงมาเมื่อคุณยึด T = F × r ไว้ ใช้รัศมีกรณีเลวร้ายที่สุด (ใหญ่ที่สุด) สำหรับเครื่องคลายม้วน ใส่ค่าความปลอดภัย และเคารพข้อจำกัดของความร้อนสลิป จับคู่คณิตศาสตร์กับเบรกและตัวควบคุมที่ถูกต้อง แล้วคุณจะได้ความตึงที่เสถียรจากม้วนเต็มจนถึงแกน สำหรับความช่วยเหลือในการเลือกขนาดเบรกให้ตรงกับผืนวัสดุ วัสดุ และรอบการทำงานของคุณ ติดต่อ XW Machinery และวิศวกรของเราจะแนะนำแรงบิดพิกัดและรุ่นจาก กลุ่มคลัตช์และเบรกผงแม่เหล็ก

หมวดหมู่ที่เกี่ยวข้อง

• เบรกผงแม่เหล็ก