Để tính toán lực cần thiết của động cơ tác dụng lên cần barrie ta đưa về bài toán đòn bảy như hình vẽ.
Nguyên lý hoạt động: Lực của động cơ tác động thông qua cánh tay đòn a có độ lớn là Fk2. Thanh l1 và l2 đồng chục được gắn cố định nhưng khác nhau về chiều dài. Khi Fk2 tác động vào vào l1 có độ lớn là Fk2 một góc 90º thì l2 cũng quay theo một góc 90º.
18
Hình 3-3 Các lực tác dụng lên thanh chắn barrie
Theo như lựa chọn ban đầu thanh chắn barrie dài 1m x 0.02x0,04 và giả sử khối lượng < 0.5kg
Thanh chắn là thanh kim loại đồng chất => trọng tâm thanh chắn đặt tại trung điểm G của đoạn thẳng AB
Ta có trọng trọng lượng thanh chắn tại G là:
P = m.g= 0,5.9,8= 4.9 (N) (3-1)
Lực tác dụng tại A theo phương vuông góc với thanh chắn là F Để tại A lực F có thể nâng thanh chắn lên thì:
F. AB= P.𝐴𝐵 2 (3-2) Mặt khác ta có: l1= 0,10 (m) Áp dụng công thức cánh tay đòn có: 𝐹 𝑙2 = 𝐹𝑘 𝑙1 2,45 1 = 𝐹𝑘 0.1 (3-3) Fk = 24.5(N)
Trong đó: l2 =AB là chiều dài thanh chắn L1: chiều dài tay đòn 1
F.1= 4,9. 1
19
Hình 3-4 Lực tác dụng lên đầu thanh kéo
Momen trên trục thanh kéo là:
T = Fk2.a (3-4)
= Fk2. 0,1 (với a = 0.1m) Trong đó: Fk2 lực tác dụng lên đầu thanh kéo (N) T: Momen xoắn của động cơ (N.m)
a: chiều dài thanh kéo (m)
Mặt khác ta có: 𝐹𝑘2 𝐹𝑘= 𝑙1
𝑎 𝐹𝑘2
24.5 = 0,1
0,1 => fk2 = 24.5 (N)
Momen trên trục thanh kéo là: T = Fk2. 0,1 =24,5. 0,1 = 2.45(N/m) Công suất cần thiết trên trục thanh kéo là:
𝑃𝑐𝑡 = 𝐹𝑘2. 𝑣= Fk2.𝑆
𝑡 = Fk2.𝑙2.𝜔
𝑡 = 24,5.1.𝜋/2
2 ≈ 19,24(𝑊) (3-5) Công suất cần thiết cửa động cơ là:
Pdc= 𝑃𝑐𝑡
ɳ = 19.24
20 Chọn động cơ:
Chọn động cơ phải thỏa mãn điều kiện: 𝑃đ𝑐 > 𝑃𝑐𝑡, 𝑛đ𝑐 ≈ 𝑛
Chọn số vòng quay đồng bộ của động cơ 𝑛đ𝑐 = 60 (𝑣/𝑝ℎ) Ta chọn được động cơ với thông số chi tiết như sau:
Hình 3-5 Động cơ 12v, 50 W
+ Điện áp định mức 12V + Tốc độ không tải 180 v/ph + Momen xoắn định mức 18Nm + Chịu tải 4A, 50W, nặng 800g
+ Trục động cơ D=6.35mm hoặc D=8mm, rãnh then
+ Kích thước động cơ: Mặt bích 59mmx59mm, chiều dài thân 80mm + Trục Chiều dài: 2.5 "(63.5mm)
+ Góc quét: 40- 110 (Độ)