Da es in der erstaunlichen Welt der Maschinen und ihrer Konstruktion viel zu lernen gibt, ist das Drehmoment eine wichtige Sache, die Ingenieure sorgfältig durchgehen müssen. Drehmoment ist ein Begriff für die Drehkraft, die jede Maschine antreibt, damit sie ihre ursprüngliche Arbeit effizient verrichtet. In diesem Bereich gibt es zwei verschiedene Arten von Drehmoment: Antriebs- und Reaktionsdrehmoment. Die andere Komponente des Drehmoments, das Reaktionsdrehmoment oder die Reaktionskraft, ist die gleich große und entgegengesetzt gerichtete Vektorsumme aller dieser Drehmomente.
Reaktionsdrehmoment: Die beiden grundlegenden Bereiche, in denen wir Reaktionsdrehmomente betrachten, sind ihre Größe und Richtung. Das Reaktionsdrehmoment und seine Größe geben die Kraft an, die die Maschine auf die Trägerstruktur ausübt, während die Richtung angibt, in welche Richtung die Maschine aufgehängt ist.
In den meisten Fällen ist die Größe des Reaktionsdrehmoments direkt proportional zum Antriebsdrehmoment, das von einer Maschine aufgebracht wird. Eigenschaften wie das Gewicht der Ausrüstung, ihre Konstruktion und die Betriebsbedingungen entscheiden darüber, wie viel Reaktionsdrehmoment sie haben sollte. Eine Maschine erzeugt auch ein gleich großes und entgegengesetztes Reaktionsdrehmoment auf ihrer Montagefläche, wenn sie beispielsweise ein Antriebsdrehmoment von 50 Newtonmetern (Nm) erzeugt.
Da die Maschine rotiert und [daher] eine Kraft ausgeübt wird, lässt sich bestimmen, in welche Richtung das Drehmoment wirkt. Drehmomentvektoren stehen normalerweise senkrecht zur Rotationsachse einer Maschine. Wenn sich eine Maschine also in die eine Richtung und in die andere gegen die andere dreht, erzeugen sie Reaktionsdrehmomente in entgegengesetzte Richtungen. Außerdem hat derselbe Rotor im Uhrzeigersinn betrachtet ein positives Reaktionsdrehmoment in eine Richtung, nicht jedoch gegen den Uhrzeigersinn.
Das Übersetzungsverhältnis ist auch ein wesentlicher Faktor bei der Bestimmung der Amplitude und des Vorzeichens des Reaktionsdrehmoments, das einer Maschine Widerstand entgegensetzt. Höhere Übersetzungsverhältnisse erfordern typischerweise die Übertragung eines höheren Drehmoments von der Antriebswelle auf die angetriebene Welle, was wiederum zu einem höheren Reaktionsdrehmoment führt. Daher müssen Ingenieure die Erhöhung des Reaktionsdrehmoments bei der Maschinenkonstruktion sehr sorgfältig berücksichtigen, wenn sie Übersetzungsverhältnisse verwenden.
Einer der wichtigsten Parameter bei der Maschinenkonstruktion, den kein erfahrener Ingenieur übersehen kann, ist das Reaktionsdrehmoment. Wird das Reaktionsdrehmoment nicht berücksichtigt, kann dies zu einem Ausfall der Anlage und zur Gefährdung der Maschinenbediener führen. Daher ist es bei der Konstruktion sicherer und effizienter Maschinen von entscheidender Bedeutung, sowohl die Größe als auch die Richtung des Reaktionsdrehmoments zu verstehen.
Das Reaktionsdrehmoment ist ein wichtiges Element bei der Einschätzung der Kräfte, denen verschiedene Maschinenkomponenten ausgesetzt sind, und somit bei der Überprüfung der Tragfähigkeit der Stützstruktur. Durch sorgfältige Berücksichtigung des Reaktionsdrehmoments können Ingenieure das Maschinendesign optimieren und den Komponentenverschleiß minimieren und gleichzeitig die Gesamtleistungseffizienz verbessern.
Leistungselektronische Technologien haben in jüngster Zeit zu Entwicklungen bei Kraftübertragungssystemen geführt, wie sie in Elektromotoren und Wechselrichtern zu finden sind. Traditionelle Kraftübertragungssysteme leiten im Vergleich dazu die Antriebsarbeitsquelle ab und leiten sie über einen Riemen- oder Kettenantrieb an die Last weiter. Da sich das Design dieser Systeme unterscheidet, unterscheidet sich auch ihr Reaktionsdrehmoment. Höhere Reaktionsdrehmomentwerte sind charakteristisch für traditionelle Systeme mit hohen Übersetzungsverhältnissen. Auf der anderen Seite haben Systeme mit niedrigeren Übersetzungsverhältnissen in modernen Aufbauten weniger Reaktionsdrehmoment auf die Trägerstruktur.
Tabelle 8-1 Gängige Methoden zur Messung und Berechnung des Reaktionsdrehmoments
Bei Maschinen wird das Reaktionsdrehmoment mit verschiedenen Methoden gemessen und berechnet. Eine gängige Methode hierfür ist die Verwendung eines Drehmomentschlüssels, der eine Drehkraft auf das Gerät ausübt und das resultierende Drehmoment misst. Stattdessen werden Dehnungsmessstreifen häufig verwendet, um das Reaktionsdrehmoment zu messen, indem die Änderung der Verdrehung durch das auf die Stützstruktur einer Maschine ausgeübte Drehmoment erfasst wird.
Schließlich spielte das Reaktionsdrehmoment eine wichtige Rolle bei der Konstruktion und dem Betrieb von Maschinen. Damit solche Maschinen sicher und effizient sind, müssen die Stärke und Richtung jeder Kraft auf ein Maschinenteil sowie die Auswirkungen von Übersetzungsverhältnissen von den Ingenieuren sorgfältig geprüft werden. Ein solides Verständnis der Komplexität des Reaktionsdrehmoments ermöglicht es den Ingenieuren, Maschinenausfälle zu verhindern, die Sicherheit während des Betriebs zu erhöhen und die Gesamtproduktivität zu steigern.
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