Mekanisme transmisi adalah komponen kunci dalam peralatan mekanis yang mengirimkan daya untuk mencapai gerakan mekanis. Saat merancang mekanisme transmisi, perhitungan inersia beban sangat penting, karena secara langsung mempengaruhi stabilitas dan keandalan mekanisme transmisi. Berikut ini adalah metode perhitungan dan contoh inersia beban untuk mekanisme transmisi yang umum:

I. Metode Perhitungan Inersia Beban Mekanisme Transmisi Umum

1. Mekanisme Penggerak Sekrup Bola

Mekanisme penggerak sekrup bola banyak digunakan dalam sistem penentuan posisi presisi. Perhitungan inersia bebannya perlu memperhitungkan faktor-faktor seperti massa beban, ujung sekrup, diameter sekrup, dan koefisien gesekan.

Asumsikan massa beban adalah m, ujung sekrup adalah Pb​, diameter sekrup adalah Db​, dan kecepatan gerak beban adalah V. Inersia beban yang dikonversi ke poros motor dapat dihitung dengan rumus berikut:

Inersia Beban=4×π2×Kecepatan Motor2m×Pb2​​

Kecepatan motor perlu diubah sesuai dengan kecepatan pergerakan beban dan ujung sekrup. Selain itu, inersia sekrup itu sendiri dan pengaruh kehilangan gesekan terhadap inersia sistem juga harus dipertimbangkan.

2. Mekanisme Penggerak Katrol Waktu

Mekanisme penggerak katrol waktu banyak digunakan dalam peralatan otomasi karena keunggulan transmisi yang halus, kebisingan yang rendah, dan akurasi posisi yang tinggi. Perhitungan inersia bebannya mencakup inersia katrol pengatur waktu dan inersia beban.

Asumsikan diameter timing pulley adalah D dan massa beban adalah M. Inersia timing pulley dapat dihitung dengan rumus berikut:

Inersia Katrol Waktu=21​×M×D2

Inersia beban dihitung berdasarkan massa dan bentuk beban, yang kemudian ditambahkan dengan inersia timing pulley untuk memperolehinersia beban total.

3. Mekanisme Penggerak Roda Gigi

Mekanisme penggerak roda gigi memiliki rasio transmisi yang akurat, efisiensi tinggi, dan struktur kompak. Perhitungan inersia bebannya perlu mempertimbangkan inersia hub roda gigi, inersia poros roda gigi dan efek dinamis selama penyatuan roda gigi.

Asumsikan massa hub roda gigi adalah m1​ dengan jari-jari r1​, dan massa poros roda gigi adalah m2​ dengan jari-jari r2​. Inersia hub roda gigi adalah I1​=m1​×r12​, dan inersia poros roda gigi adalah I2​=m2​×r22​. Inersia beban dihitung berdasarkan massa dan bentuk beban, yang kemudian ditambahkan dengan inersia hub roda gigi dan poros roda gigi untuk memperolehinersia beban total.

Selain itu, pengaruh faktor-faktor seperti kehilangan gesekan, reaksi roda gigi, dan deformasi elastis selama penyambungan roda gigi pada inersia sistem juga harus diperhitungkan.

4. Mekanisme Penggerak Sabuk

Mekanisme penggerak sabuk memiliki keunggulan transmisi yang mulus, struktur sederhana, dan perawatan yang mudah. Perhitungan inersia bebannya meliputi inersia puli sabuk dan inersia sabuk.

Cara perhitungan inersia puli sabuk mirip dengan puli timing, sedangkan inersia sabuk perlu dihitung berdasarkan faktor-faktor seperti parameter material sabuk, kondisi kerja, dan panjang. Secara umum, inersia sabuk relatif kecil, namun pengaruhnya tidak dapat diabaikan dalam-sistem transmisi berkecepatan tinggi.

5. Mekanisme Penggerak Rantai

Mekanisme penggerak rantai dicirikan oleh efisiensi transmisi yang tinggi, kapasitas-dukungan beban yang kuat, dan kemampuan beradaptasi terhadap lingkungan yang keras. Perhitungan inersia bebannya mencakup inersia sproket dan inersia rantai.

Metode penghitungan inersia sproket serupa dengan hub roda gigi, sedangkan inersia rantai perlu dihitung berdasarkan faktor-faktor seperti parameter material rantai, kondisi kerja, dan panjang. Dibandingkan dengan penggerak sabuk, penggerak rantai umumnya memiliki inersia yang lebih besar, sehingga pengaruhnya terhadap kinerja dinamis sistem harus dipertimbangkan sepenuhnya dalam desain.

II. Analisis Kasus

Mengambil contoh mekanisme sekrup bola pada sistem penggerak servo, perhitungan inersia beban dan pemilihan motor dilakukan sebagai berikut:

1. Kondisi yang Diketahui

• Massa beban m=200 kg, ujung sekrup Pb​=20 mm, diameter sekrup Db​=50 mm, massa sekrup mb​=40 kg
• Koefisien gesekan μ=0.002, efisiensi mekanik η=0.9
• Kecepatan pergerakan beban V=30 m/mnt, total waktu pergerakan t=1.4 s
• Waktu akselerasi/deselerasi t1​=t3​=0.2 s, waktu tunggu t4​=0.3 s

2. Proses Perhitungan

1. Pertama, hitung inersia beban yang dikonversi ke poros motor, termasuk inersia rotasi beban berat yang dikonversi ke poros motor dan inersia rotasi sekrup, kemudian dapatkaninersia beban total.
2. Selanjutnya, hitung kecepatan motor dan torsi yang diperlukan motor untuk menggerakkan beban, termasuk torsi yang diperlukan untuk mengatasi gesekan dan torsi yang diperlukan untuk percepatan beban berat dan sekrup, dan akhirnya diperolehtorsi maksimum yang diperlukan.

3. Pemilihan Motorik

Berdasarkan hasil perhitungan, makaMotor servo seri TECO JSDEP-20Adipilih, yang memiliki spesifikasi berikut yang memenuhi persyaratan desain:

Kecepatan terukur: 3000 RPM (dapat disesuaikan hingga 2500 RPM untuk pengoperasian)

Torsi terukur: 12 N·m (memenuhi persyaratan torsi beban)

Inersia rotor:(mendekati nilai yang diperlukan, dapat beradaptasi dalam rentang kesalahan)

Rasio inersia beban: 145/29≈5:1 (memenuhi kriteria desain)

AKU AKU AKU. Kesimpulan

1. Dalam perancangan mekanisme transmisi, inersia beban harus dihitung secara akurat untuk menjamin stabilitas dan keandalan mekanisme transmisi.
2. Perhitungan inersia beban perlu mempertimbangkan berbagai faktor, antara lain parameter geometri, parameter material, dan kondisi kerja.
3. Untuk pemilihan motor, faktor-faktor seperti inersia beban, kecepatan motor dan torsi yang dibutuhkan harus dipertimbangkan secara komprehensif untuk memilih motor yang paling sesuai.

Singkatnya, metode perhitungan dan analisis kasus inersia beban untuk mekanisme transmisi umum sangat penting untuk desain mekanisme transmisi dan pemilihan motor. Perhitungan yang akurat dan pemilihan yang rasional dapat menjamin stabilitas dan keandalan mekanisme transmisi serta meningkatkan kinerja peralatan mekanis.