خطوة الحزام والبكرة، طول الحزام والمسافة بين مركزيه.

تُعدّ أحزمة التوقيت المصنوعة من اليوريثان المُقوّى مثاليةً لتطبيقات الحركة الخطية والنقل عالية الدقة، نظرًا لمقاومتها العالية للتمدد، وعدم انزلاقها أو تحركها، وصلابتها الفائقة مقارنةً بالنيوبرين، مما يُقلّل من انحراف أسنانها. مع ذلك، في تطبيقات تحديد المواقع الخطية، تتعرض الأحزمة لأنماط تحميل مختلفة تمامًا عن تلك المستخدمة في تطبيقات نقل الطاقة التقليدية والحركة الدورانية. ولتقييم العوامل المؤثرة على الأداء في هذه التطبيقات بدقة، لا بد من تحليل بعض العوامل التي لم تكن تُؤخذ في الحسبان سابقًا.

تبدأ هذه السلسلة المكونة من أربعة أجزاء بهندسة نظام نقل الحركة بالحزام، والتي تنطبق على أي تطبيق. وستتناول الأجزاء اللاحقة مختلف القوى والانحرافات المؤثرة داخل النظام، بالإضافة إلى أخطاء الموضع الخطي تحت الحمل.

خطوة الحزام والبكرة

درجة الحزامpهي المسافة بين محوري الأسنان المتجاورة. ويتم قياس درجة الميل على طولخط تباعد الحزاموهذا يتوافق مع كل من مركز موضع حبال التقوية ومحور الانحناء المحايد للحزام. (المحور المحايد هو مستوى الانحناء المحايد من الحافة. ​​عند الانحناء، تبقى الخيوط المحورية على طول مستوى الانحناء المحايد خالية من الإجهاد، بينما تنضغط الخيوط على جانب واحد وتتمدد تلك الموجودة على الجانب الآخر).

خطوة البكرة (أو خطوة العجلة المسننة) هي، بالمثل، طول القوس بين مركزي أخاديد البكرة، مقاسًا على طول دائرة خطوة البكرة. تتطابق دائرة الخطوة مع خط خطوة الحزام المتشابك، ومن هنا يأتي قطر الخطوة.dقطر بكرة الحزام المتزامن أكبر من القطر الخارجي الفعلي للبكرةd_o; يمثل هذا القطر الخارجي مصدر قلق لأنواع معينة من الأحزمة، كما سنرى المعايير الهندسية ذات الصلة في تكوينات شبكة الحزام والبكرة المختلفة.

يرتبط قطر الخطوة بخطوة الحزام وعدد أسنان البكرةz_pحسب الصيغة.

يرتبط قطر البكرة الخارجي بفرق الخطوة، وخطوة الحزام، وعدد أسنان البكرة على النحو التالي.

أما أحزمة سلسلة AT المترية، من ناحية أخرى، فهي مصممة لتلامس الحواف السفلية لأخاديد البكرة مع أسنان الحزام. ونتيجة لذلك، تقل الأخطاء في قطر جذر البكرة.d_rسيؤدي ذلك إلى عدم تطابق بين خطوة الحزام وخطوة البكرة. ويُعطى قطر جذر البكرة بالعلاقة التالية.

أينu_rهي المسافة القطرية بين قطر دائرة الخطوة وقطر جذر البكرة.u_rيحتوي على قيم قياسية لأقسام حزام سلسلة AT المحددة.

طول الحزام والمسافة المركزية

يجب أن يتناسب طول الحزام مع حجم البكرات والمسافة بينها، بحيث يلتف بإحكام فوقها. كما يجب، في حالة الأحزمة المسننة، أن يكون عدد الأسنان الصحيح ذو الخطوة المناسبة ممكنًا مع تكوين البكرات المحدد. (لتبسيط الأمر، ستستخدم سلسلة "مراجعة الدورة" هذه باستمرار ترتيبًا لبكرتين لتوضيح المفاهيم التي يمكن تطبيقها بسهولة على أنظمة أكثر تعقيدًا).

يتم قياس طول الحزام L على طول خط الملعب ويتم حسابه على النحو التالي.

أينz_bيمثل عدد أسنان الحزام. تحتوي معظم المحركات الخطية والناقلات على بكرتين متساويتين في القطر. في هذه الحالة، يرتبط طول الحزام بالمسافة بين مركزيهما.Cوقطر الخطوةdحسب المعادلة.

عندما لا يكون للبكرتين أقطار متساوية، فأنت تحتاج أولاً إلى زاوية الالتفاف حول كل بكرة. زاوية الالتفاف للبكرة الصغيرةθ₁يتم حسابها على النحو التالي.

أينd₁وd₂يمثلان (على التوالي) قطري البكرة الصغيرة والكبيرة. زاوية الالتفافθ₂يتم تحديد المسافة حول البكرة الكبيرة على النحو التالي.

طول الامتدادL_Sيشير إلى جزء من الحزام لا يلامس البكرة - يوجد طول امتداد في كل من الجانبين المرتخي والمشدود.

يمكن الآن كتابة الطول الإجمالي للحزام للبكرات ذات الأقطار غير المتساوية.

لاحظ زاوية التفاف البكرة الصغيرةθ₁هي دالة للمسافة المركزيةCوكذلك طول الحزام الإجمالي. لذا، فإن معادلتنا الأخيرة ليست صيغة مغلقة. مع ذلك، يمكن حساب المسافة المركزية باستخدام الطرق العددية؛ وقد يكفي إجراء بضع عمليات تكرار. أو يمكن الحصول على قيمة تقريبية تحليليًا.