গিয়ার মোটর টর্ক কীভাবে গণনা করবেন: ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য একটি ধাপে ধাপে নির্দেশিকা

টর্ক হল গিয়ার মোটর নির্বাচনের মৌলিক স্পেসিফিকেশন, এবং এটি এমন স্পেসিফিকেশন যা প্রায়শই অনুমান করা হয়, নির্বিচারে রাউন্ড আপ করা হয় বা যাচাই ছাড়াই পূর্ববর্তী ডিজাইন থেকে এগিয়ে নেওয়া হয়। একটি আন্ডারসাইজড টর্ক নির্বাচনের ফলাফল হল একটি মোটর যা সম্পূর্ণ লোডের অধীনে স্টার্ট করতে ব্যর্থ হয়, ক্রমাগত তার তাপীয় সীমাতে কাজ করে, বা সময়ের আগেই ব্যর্থ হয়। একটি স্থূলভাবে বড় আকারের টর্ক নির্বাচনের ফলাফল হল একটি মোটর যা প্রয়োজনের চেয়ে বেশি খরচ করে, আংশিক লোডে অতিরিক্ত শক্তি খরচ করে এবং প্রতিক্রিয়া বৈশিষ্ট্যগুলি (কঠিনতা, জড়তা) প্রদান করতে পারে যা নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার নকশাকে জটিল করে তোলে।

স্পেসিফিকেশন পর্যায়ে সঠিক টর্ক পাওয়া ইঞ্জিনিয়ারিং কাজ, অনুমান করা নয়। এই নির্দেশিকাটি পদ্ধতিগতভাবে গণনার মধ্য দিয়ে চলে: আউটপুট শ্যাফটে লোডের প্রয়োজনীয়তা থেকে শুরু করে, গিয়ার হ্রাসের মাধ্যমে, মোটরের রেট করা টর্ক স্পেসিফিকেশন পর্যন্ত — এবং ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে প্রতিটি ধাপ গিয়ার মোটরের ব্যবহারের কার্যকারিতার সাথে সংযোগ করে।

টর্ক বোঝা: মৌলিক বিষয়

টর্ক হল একটি ঘূর্ণনশীল বল — একটি বলের গুণফল এবং ঘূর্ণনের অক্ষ থেকে লম্ব দূরত্ব যেখানে সেই বল কাজ করে। SI ইউনিট হল নিউটন-মিটার (N·m); অন্যান্য সাধারণ ইউনিটগুলির মধ্যে রয়েছে কিলোগ্রাম-ফোর্স সেন্টিমিটার (kgf·cm), পাউন্ড-ফোর্স ফুট (lbf·ft), এবং পাউন্ড-ফোর্স ইঞ্চি (lbf·in)। গিয়ার মোটর স্পেসিফিকেশনে, N·m এবং kgf·cm সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়; 1 N·m = 10.2 kgf·cm = 8.85 lbf·in।

ঘূর্ণন গতির মাধ্যমে টর্ক এবং শক্তি সম্পর্কিত: শক্তি (W) = টর্ক (N·m) × কৌণিক বেগ (rad/s)

বা সমানভাবে: শক্তি (W) = টর্ক (N·m) × 2π × গতি (rpm) / 60

এই সম্পর্কটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ এর অর্থ হল একটি প্রদত্ত পাওয়ার আউটপুটের জন্য, টর্ক এবং গতি বিপরীতভাবে বাণিজ্য বন্ধ করে — গতিকে অর্ধেক করা উপলব্ধ টর্ককে দ্বিগুণ করে, যা একটি গিয়ার হ্রাস করা ঠিক তাই। দ গিয়ার মোটর এর আউটপুট টর্ক মোটরের নিজস্ব টর্কের চেয়ে বেশি কারণ গিয়ারবক্স গতি কমায় এবং গিয়ার অনুপাত দ্বারা টর্ক বাড়ায়।

ধাপ 1: আউটপুট শ্যাফটে প্রয়োজনীয় লোড টর্ক নির্ধারণ করুন

গিয়ার মোটর নির্বাচনের সূচনা বিন্দু হল গিয়ারবক্সের আউটপুট শ্যাফটে প্রয়োজনীয় টর্ক - যে টর্কটি আসলে যান্ত্রিক কাজ করে। এই গণনা করার পদ্ধতি লোড ধরনের উপর নির্ভর করে।

রৈখিক লোড (একটি ভর সরানো)

যদি গিয়ার মোটর এমন একটি প্রক্রিয়া চালায় যা একটি ভরকে রৈখিকভাবে সরাতে পারে — একটি কনভেয়র বেল্ট, একটি সীসা স্ক্রু লিনিয়ার অ্যাকচুয়েটর, একটি র্যাক-এন্ড-পিনিয়ন ড্রাইভ — আউটপুট টর্কের প্রয়োজন হয়:

T_load = F × r

যেখানে F হল লোড সরানোর জন্য প্রয়োজনীয় মোট বল (নিউটনে), এবং r হল ড্রাইভ উপাদানের ব্যাসার্ধ (চাকা, স্প্রোকেট, পিনিয়ন ব্যাসার্ধ) মিটারে।

মোট বল F এর মধ্যে রয়েছে:

ভরকে ত্বরান্বিত করার জন্য চালিকা শক্তি প্রয়োজন (F = m × a, যেখানে m হল মোট চলমান ভর এবং a হল লক্ষ্য ত্বরণ হার), এছাড়াও ঘর্ষণ অতিক্রম করার জন্য প্রয়োজনীয় বল (অনুভূমিক গতির জন্য F = m × g × µ, যেখানে g হল 9.81 m/s² এবং µ হল অতিরিক্ত বল প্রয়োগের সহগ, যেকোনও স্পিকপোস ফোর্স থেকে অতিরিক্ত স্পিডপোস প্রয়োগের সহগ) তরল প্রতিরোধ, আনত গতির জন্য মাধ্যাকর্ষণ উপাদান, ইত্যাদি)।

উদাহরণস্বরূপ: 100 মিমি ব্যাসের পুলি দ্বারা চালিত একটি অনুভূমিক বেল্টে 50 কেজি লোড বহনকারী একটি পরিবাহক, যার ঘর্ষণ সহগ 0.1 এবং লক্ষ্য ত্বরণ 0.5 m/s²:

ত্বরণ বল: 50 × 0.5 = 25 N

ঘর্ষণ বল: 50 × 9.81 × 0.1 = 49 N

মোট F: 74 N

পুলি ব্যাসার্ধ: 0.05 মি

প্রয়োজনীয় আউটপুট টর্ক: 74 × 0.05 = 3.7 N·m

ঘূর্ণমান লোড (একটি ভর বা প্রক্রিয়া ঘোরানো)

সরাসরি ঘূর্ণায়মান লোডের জন্য — একটি ঘূর্ণায়মান ড্রাম, একটি মিক্সিং প্যাডেল, একটি ঘূর্ণমান টেবিল — প্রয়োজনীয় টর্ক হল লোড প্রতিরোধকে অতিক্রম করতে এবং ঘূর্ণমান জড়তাকে ত্বরান্বিত করার জন্য প্রয়োজনীয় টর্কগুলির সমষ্টি:

T_load = T_ঘর্ষণ T_ত্বরণ

যেখানে T_ঘর্ষণ হল স্থির-স্থিতির ঘর্ষণ এবং প্রয়োজনীয় গতিতে লোড প্রতিরোধের ভারবাহী ঘর্ষণ এবং T_acceleration হল প্রয়োজনীয় কৌণিক ত্বরণ অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয় টর্ক: T_acceleration = J × α, যেখানে J হল ঘূর্ণন ব্যবস্থার জড়তার মুহূর্ত (kgαm² এবং iserang) rad/s²)।

ধাপ 2: গিয়ার ট্রেন দক্ষতার জন্য অ্যাকাউন্ট

প্রতিটি গিয়ার পর্যায় গিয়ার দাঁতের মধ্যে জাল ঘর্ষণ মাধ্যমে শক্তি হ্রাস প্রবর্তন করে। ভালো অবস্থায় থাকা একটি গ্রহের গিয়ারবক্সের কার্যক্ষমতা প্রতি স্টেজে প্রায় 95-97% থাকে; একটি কৃমি গিয়ারবক্সের কার্যক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে কম (50-90% কীট সীসা কোণ এবং অনুপাতের উপর নির্ভর করে); স্পার গিয়ার স্টেজ সাধারণত প্রতি স্টেজে 97-99% হয়।

মোটরকে শুধুমাত্র প্রয়োজনীয় আউটপুট টর্ক তৈরি করতেই নয়, গিয়ার ট্রেনের ক্ষতি পূরণের জন্যও যথেষ্ট ইনপুট টর্ক সরবরাহ করতে হবে। প্রয়োজনীয় মোটর টর্ক (গিয়ারবক্সের আগে) হল:

T_motor = T_output / (i × η)

যেখানে i হল গিয়ার রিডাকশন রেশিও (আউটপুট শ্যাফ্ট স্পীড = মোটর স্পিড/i), এবং η হল গিয়ারবক্সের দক্ষতা (দশমিক হিসাবে প্রকাশ করা হয়, যেমন, 95% এর জন্য 0.95)।

95% দক্ষতায় 20:1 প্ল্যানেটারি গিয়ারবক্স সহ উপরের পরিবাহক উদাহরণ ব্যবহার করে:

প্রয়োজনীয় মোটর টর্ক: 3.7 / (20 × 0.95) = 0.195 N·m

এই টর্কটি মোটর নিজেই লোড চালানোর জন্য ক্রমাগত উত্পাদন করতে হবে।

ধাপ 3: সেফটি ফ্যাক্টর প্রয়োগ করুন

গণনা করা লোড টর্ক আদর্শ অবস্থার উপর ভিত্তি করে একটি স্থির-রাষ্ট্র অনুমান। অনুশীলনে, লোডের পরিবর্তনশীলতা রয়েছে: স্টার্টআপ ঘর্ষণ অনেক প্রক্রিয়ার জন্য চলমান ঘর্ষণ থেকে বেশি; লোড বৈচিত্র স্বাভাবিক অপারেশন সময় ঘটে; উত্পাদন সহনশীলতা মানে প্রকৃত ঘর্ষণ এবং জড়তা মান গণনা করা অনুমান থেকে পৃথক; তাপমাত্রার পরিবর্তন লুব্রিকেন্টের সান্দ্রতা এবং ঘর্ষণ সহগকে প্রভাবিত করে। এই অনিশ্চয়তার বিরুদ্ধে এবং স্থির-স্থিতি নকশা পয়েন্টের উপরে মাঝে মাঝে সর্বোচ্চ লোডের বিরুদ্ধে একটি মার্জিন প্রদান করতে গণনা করা টর্কের উপর একটি নিরাপত্তা ফ্যাক্টর প্রয়োগ করা হয়।

গিয়ার মোটর নির্বাচনের জন্য সাধারণ নিরাপত্তা কারণগুলি:

• মসৃণ, ভাল বৈশিষ্ট্যযুক্ত লোড (পরিবাহক, পাখা): 1.25–1.5×
• মাঝারি শক লোড (অন্তরন্ত মেকানিজম ড্রাইভ): 1.5-2.0×
• ভারী শক লোড (প্রেস, চোয়াল ক্রাশার, উচ্চ জড়তা সহ স্টার্ট-স্টপ ড্রাইভ): 2.0–3.0×

একটি 1.5× নিরাপত্তা ফ্যাক্টর সহ পরিবাহক উদাহরণের জন্য:

নির্বাচিত মোটর রেটযুক্ত টর্ক ≥ 0.195 × 1.5 = 0.293 N·m

20:1 গিয়ারবক্সের সাথে মিলিত 0.3 N·m বা তার বেশি রেটযুক্ত একটানা টর্ক সহ একটি মোটর এই অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত নির্বাচন হবে।

ধাপ 4: পিক টর্কের প্রয়োজনীয়তা পরীক্ষা করুন

অনেক গিয়ার মোটরের একটি অবিচ্ছিন্ন রেটযুক্ত টর্ক (যে টর্কটিতে তারা রেট করা তাপমাত্রায় অনির্দিষ্টকালের জন্য কাজ করতে পারে) এবং একটি সর্বোচ্চ বা সর্বোচ্চ টর্ক (সংক্ষিপ্ত সময়ের জন্য উপলব্ধ উচ্চ টর্ক - সাধারণত স্টার্টআপ বা ত্বরণের সময়) উভয়ই থাকে। যদি অ্যাপ্লিকেশানের স্টার্টআপ বা ত্বরণের সময় একটি টর্ক স্পাইকের প্রয়োজন হয় যা ক্রমাগত রেট করা টর্ককে ছাড়িয়ে যায়, তাহলে নির্বাচিত মোটরের পিক টর্ক স্পেসিফিকেশন সর্বোচ্চ চাহিদার জন্য পর্যাপ্ত হতে হবে তা যাচাই করতে হবে।

একটি মোটর ক্রমাগত তার রেট টর্ক অতিক্রম করে অতিরিক্ত উত্তপ্ত হবে — তামার ক্ষতির স্কেল বর্তমানের বর্গ হিসাবে, এবং একটি DC মোটরের জন্য টর্ক সহ বর্তমান স্কেল। একটি মোটর ক্রমাগত তার রেটেড টর্কের 150% উত্পাদন করতে বলা হলে তা 2.25× এর রেটেড তাপীয় ক্ষয়ক্ষতি দূর করবে, যা মোটরের তাপ ক্ষমতাকে ছাড়িয়ে যায় এবং বায়ু নিরোধক অবক্ষয় এবং শেষ পর্যন্ত ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে। একটি মোটর স্টার্টআপের সময় কয়েক সেকেন্ডের জন্য 150% রেটযুক্ত টর্ক তৈরি করতে বলে এবং তারপর ডিউটি ​​চক্রের বাকি অংশের জন্য নীচের রেটযুক্ত টর্কে স্থির হতে পারে যদি শুল্ক চক্র শিখরগুলির মধ্যে পর্যাপ্ত শীতল করার অনুমতি দেয় তবে তা তার তাপীয় ক্ষমতার মধ্যে ভাল হতে পারে।

ধাপ 5: আউটপুট গতি মেলে অ্যাপ্লিকেশন প্রয়োজনীয়তা যাচাই করুন

প্রয়োজনীয় আউটপুট টর্ক এবং প্রয়োজনীয় গিয়ার হ্রাস নির্ধারণ করার পরে, আউটপুট গতি একটি চেক হিসাবে যাচাই করা উচিত। একটি গিয়ার মোটরের আউটপুট শ্যাফ্ট গতি হল:

n_output = n_motor / i

যেখানে n_motor হল মোটরের রেট করা গতি (rpm-এ), এবং i হল গিয়ার রেশিও।

একটি 20:1 গিয়ারবক্স সহ 3,000 rpm-এ রেট করা মোটরের জন্য, আউটপুট গতি হল 150 rpm। যদি অ্যাপ্লিকেশনটির জন্য 100 rpm প্রয়োজন হয়, তাহলে এর পরিবর্তে একটি 30:1 অনুপাত প্রয়োজন; যদি এটি 200 rpm প্রয়োজন হয়, একটি 15:1 অনুপাত প্রয়োজন। যাচাই করুন যে নির্বাচিত গিয়ার অনুপাতটি মোটরের রেট করা অপারেটিং গতি থেকে প্রয়োজনীয় আউটপুট গতি সরবরাহ করে, এমন কোনো ইচ্ছাকৃত গতি থেকে নয় যা মোটরের দক্ষ অপারেটিং পরিসরের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ নয়।

কী গিয়ার মোটর টর্ক স্পেসিফিকেশন ব্যাখ্যা করা হয়েছে

এড়ানোর জন্য সাধারণ গণনা ভুল

ত্বরণ টর্ক অন্তর্ভুক্ত করতে ভুলে যাওয়া সবচেয়ে ঘন ঘন ত্রুটিগুলির মধ্যে একটি। স্থির অবস্থায়, প্রয়োজনীয় টর্ক পরিমিত হতে পারে; বিশ্রাম থেকে অপারেটিং গতি পর্যন্ত ত্বরণ পর্বের সময়, প্রক্রিয়াটির জড়তাকে ত্বরান্বিত করার জন্য প্রয়োজনীয় টর্কটি স্থির-স্থিতির মানের কয়েকগুণ হতে পারে। উল্লেখযোগ্য ঘূর্ণন জড়তা সহ প্রক্রিয়াগুলির জন্য — বড় ফ্লাইহুইল, ভারী ঘূর্ণায়মান ড্রাম, উচ্চ-জড়তা পরিবাহক সিস্টেম — ত্বরণ টর্কটি স্পষ্টভাবে গণনা করা উচিত এবং মোটরের সর্বোচ্চ টর্ক ক্ষমতার সাথে তুলনা করা উচিত।

গিয়ারবক্স প্রকারের জন্য ভুল দক্ষতা অনুমান ব্যবহার করা আরেকটি সাধারণ ত্রুটি। ধরন নির্বিশেষে সমস্ত গিয়ারবক্সের জন্য 95% কার্যকারিতা কৃমি গিয়ারবক্সের জন্য উল্লেখযোগ্যভাবে ভুল ফলাফল দেয়, যার কার্যকারিতা উচ্চ হ্রাস অনুপাতের 50-60% পর্যন্ত কম হতে পারে। 50% দক্ষতায় একটি ওয়ার্ম গিয়ারবক্সের জন্য প্রদত্ত আউটপুট টর্কের জন্য 95% দক্ষতায় একই অনুপাতের একটি গ্রহীয় গিয়ারবক্সের তুলনায় দ্বিগুণ মোটর টর্ক প্রয়োজন — মোটর আকারের পার্থক্য উল্লেখযোগ্য।

অ্যাপ্লিকেশনের শুল্ক চক্রকে উপেক্ষা করলে তা ওভারসাইজ বা কম আকারের তাপীয় রেটিং বাড়ে। ক্রমাগত পিক টর্কের জন্য একটি মোটর সাইজ করা হবে একটি বিরতিহীন ডিউটি ​​অ্যাপ্লিকেশনের জন্য যেখানে গড় লোড শিখর থেকে বেশ কম। বিপরীতভাবে, প্রতিটি চক্রের শুরুতে পিক টর্ক ঘটলে একটি বিরতিমূলক শুল্ক প্রয়োগে গড় টর্কের জন্য একটি মোটর পর্যাপ্ত নাও হতে পারে, কারণ বারবার পিক লোডের সময় মোটরের তাপীয় সঞ্চয় তার তাপীয় সীমা অতিক্রম করতে পারে যদিও গড় লোড গ্রহণযোগ্য হয়।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

গিয়ার মোটরের রেট করা টর্ক এবং গিয়ারবক্সের অনুমতিযোগ্য টর্কের মধ্যে পার্থক্য কী?

একটি গিয়ার মোটর স্পেসিফিকেশনের মধ্যে দুটি টর্কের সীমা রয়েছে যা উভয়কেই অবশ্যই সম্মান করতে হবে: মোটরের রেট করা অবিচ্ছিন্ন টর্ক (মোটরের তাপ এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্ষমতা দ্বারা সীমিত) এবং গিয়ারবক্সের অনুমতিযোগ্য আউটপুট টর্ক (গিয়ার দাঁত, শ্যাফ্ট এবং জি-এর বিয়ারিং-এর যান্ত্রিক শক্তি দ্বারা সীমিত)। বেশিরভাগ ইন্টিগ্রেটেড গিয়ার মোটর ডিজাইনে, এই দুটি সীমা মিলে যায় — গিয়ারবক্সটি মোটর তার রেট করা আউটপুটে যে টর্ক তৈরি করতে পারে তা পরিচালনা করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। যাইহোক, মডুলার সিস্টেমে যেখানে একটি মোটর একটি পৃথকভাবে নির্দিষ্ট গিয়ারবক্সের সাথে যুক্ত থাকে, গিয়ারবক্সের অনুমতিযোগ্য টর্কটি স্বাধীনভাবে যাচাই করা আবশ্যক। একটি মোটরের সাথে যুক্ত একটি গিয়ারবক্স যা গিয়ারবক্সের অনুমতিযোগ্য রেটিং থেকে উচ্চতর পিক টর্ক তৈরি করতে পারে তা শেষ পর্যন্ত গিয়ারবক্সের ব্যর্থতার কারণ হবে, এমনকি মোটরের তাপীয় রেটিং কখনই অতিক্রম না করলেও৷

একটি গিয়ার মোটর দ্বারা চালিত একটি লিড স্ক্রু লিনিয়ার অ্যাকুয়েটরের জন্য আমি কীভাবে প্রয়োজনীয় টর্ক গণনা করব?

একটি সীসা স্ক্রু ড্রাইভের জন্য, সীসা স্ক্রু নাটে আউটপুট টর্কের প্রয়োজন হয়: T = F × L / (2π × η_screw), যেখানে F হল সীসা স্ক্রুতে অক্ষীয় বল (লোড ফোর্স প্লাস স্ক্রুতে নাট থেকে ঘর্ষণ বল), L হল স্ক্রুটির সীসা (দূরত্ব ভ্রমন করা), স্ক্রু মিটারে এবং স্ক্রু-এ সীসা। যান্ত্রিক দক্ষতা। সীসা স্ক্রু কার্যকারিতা সীসা কোণ এবং ঘর্ষণ সহগের উপর নির্ভর করে, সাধারণত নন-বল স্ক্রুগুলির জন্য 20-70% এবং বল স্ক্রুগুলির জন্য 85-95%। গিয়ার মোটরকে অবশ্যই তার আউটপুট শ্যাফ্টে পর্যাপ্ত টর্ক তৈরি করতে হবে যাতে গণনাকৃত টর্কের প্রয়োজনে সীসা স্ক্রু চালাতে হয়। সুনির্দিষ্ট লিনিয়ার পজিশনিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, গিয়ার মোটর এবং লিড স্ক্রু উভয়ের ব্যাকল্যাশ স্পেসিফিকেশনকে টর্কের পাশাপাশি বিবেচনা করতে হবে, কারণ ব্যাকল্যাশ পজিশনিং নির্ভুলতা নির্ধারণ করে।

আমি কি টর্ক গণনা না করে একটি গিয়ার মোটর নির্বাচন করতে একা পাওয়ার রেটিং ব্যবহার করতে পারি?

নির্ভরযোগ্য নয়। পাওয়ার রেটিং একাই নির্ধারণ করে না যে মোটরটি অ্যাপ্লিকেশনটির আসলে প্রয়োজনীয় গতি এবং টর্ক সমন্বয়ে তার শক্তি উত্পাদন করে কিনা। একই পাওয়ার রেটিং সহ দুটি মোটরের খুব আলাদা টর্ক আউটপুট থাকতে পারে — 1,000 rpm-এ একটি 100W মোটর 0.95 N·m আউটপুট টর্ক উৎপন্ন করে; 100 rpm-এ একই 100W মোটর 9.5 N·m উৎপন্ন করে। যদি আপনার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য 120 rpm-এ 8 N·m প্রয়োজন হয়, প্রথম মোটরটি পাওয়ার রেটিং থাকা সত্ত্বেও অপর্যাপ্ত, যখন দ্বিতীয়টি উপযুক্ত। সর্বদা প্রয়োজনীয় টর্ক এবং প্রয়োজনীয় গতি উভয় নির্দিষ্ট করুন; পাওয়ার রেটিং এই দুটি মানের একটি প্রাপ্ত ফলাফল, একটি স্বাধীন স্পেসিফিকেশন নয় যা তাদের জন্য বিকল্প হতে পারে।

প্ল্যানেটারি গিয়ার মোটরস | ব্রাশবিহীন ডিসি গিয়ার মোটর | ব্রাশড ডিসি গিয়ার মোটর | মাইক্রো এসি গিয়ার মোটর | যথার্থ প্ল্যানেটারি গিয়ারবক্স | আমাদের সাথে যোগাযোগ করুন