Ajuda com escalonamento de torque e forças?

Question

No momento, estou projetando uma broca de escavação terrestre, que espero que seja aceita por uma entidade comercial. Atualmente, estou trabalhando no projeto preliminar do robô e espero passar para a fase de modelagem em breve, no entanto, estou um pouco preso em meus cálculos de torque. Alguém pode confirmar se meus cálculos abaixo estão corretos?

Fundo:

A broca será relativamente automática, pequena e simples. Esta broca de escavação autônoma, será um modelo atualizado de um modelo semelhante maior, que estou usando para o meu processo de design, que requer 2 motores para operar a broca: um para girar a cabeça de perfuração e um para empurrar a cabeça de perfuração para o material.

Informações

O desenho maior da broca tem um diâmetro 2x maior do que o novo desenho (25cm e 12,5cm respectivamente) e ambos têm perfis simples de cone direito. Para dimensionar e selecionar o motor apropriado para esta broca atualizada, preciso utilizar o projeto original para fazer novas estimativas.

Dados:

A broca grande tem um requisito de torque de 1000-1200Nm. Como o diâmetro da minha broca é ½ da broca original, eu acredito que minha broca terá uma exigência de torque de 500 - 600Nm baseado em T = Pe .

A broca grande requer 750 - 1000N para empurrar para o material. Para esta estimativa de força, pensei que deveria usar P = F / A (onde A é a superfície do cone (sem a base)) já que ambas as brocas devem aplicar a mesma pressão no material.

Eu entendo que o requisito de força para minha broca é 187,5 - 250N.

Alguém pode confirmar se isso parece correto?

Só preciso saber se estou no caminho certo aqui.

Obrigado por ler

Answer 1

Grosso modo, ignorando os pregos ou qualquer torção no ângulo da lâmina, se seus cones de corte forem apenas duas ou três lâminas que cortam a sujeira agindo basicamente como facas anguladas, então o torque necessário é dispensado em todo o comprimento do ângulo.

Na realidade, o ângulo de ataque das lâminas é de torção e as lâminas são em forma de espiral, o que facilita o corte.

Para qualquer ponto ao longo do comprimento da lâmina, o torque é $$\tau= R*dr*\sigma\tau$$

e para todo o exercício

Então $$\tau=\Sigma (\frac{RdR*t}{2})=R^2/2 *\tau$$

Portanto, para metade R, você precisa de 1/4 de torque.

Para a força vertical, sua suposição está correta.