Transcript Přednáška 7

Rotační pohyb – kinematika a dynamika
Výkon pro rotaci
P = Mk . ω
úhlová rychlost ω = π . n / 30
frekvence otáčení
n [ min-1 ]
výkon
pro stanovení krouticího momentu
kinetická energie rotujících částí
hmotový osový moment setrvačnosti
[ s-1 ]
P [W]
Mk = 9550 . P / n
P [ kW ]
n [ min-1]
Mk [ N . m ]
Ek = 0,5 . J . ω2
J = m . rstř2
rstř je střední průměr prstence
pro kotouč bez otvoru
R
rozběh konstantním krouticím momentem (podobně brždění)
při konstantním zrychlení
vložená kinetická energie při rozběhu (konst. zrychlení)
analogicky uvolněná energie při brždění
J = 0,5 . m . R2
je vnější průměr kotouče
Mk = J . ω / t
Ek = 0,5 . Mk . ω . t
při brždění se energie mění v teplo rozptýlené do okolí – nutnost zajistit chlazení třecích brzd
Funkce setrvačníku v pohonu
kinetická energie setrvačníku doplňuje energii při změnách hnacího nebo odebíraného krouticího
momentu
J . ( ω1 – ω2 ) = ΔMk . t
Motory
Motory slouží jako pohonné jednotky pro mechanismy. Charakteristika motoru udává závislost krouticího
momentu Mk na frekvenci otáčení n. Tato závislost je podle typu motoru strmá, plochá apod. S ohledem
na charakter odebíraného krouticího momentu musí být pohon vybaven např. spojkou, převodem aj.
Motory pohonů
• elektromotory
• spalovací motory
• rotační hydromotory
momentová
charakteristika
Elektromotory (nejčastější)
 indukční (asynchronní)
 stejnosměrné sériové
asynchronní motor
Charakteristika rotačního hydromotoru
krouticí moment a tlak
účinnost
výkon
průtočné množství
závislost krouticího momentu Mk [ N . m ] na frekvenci otáčení n [ min-1 ]
Motory
Charakteristika (momentová) je závislost krouticího momentu na frekvenci otáčení
Charakteristika sériového elektromotoru
Charakteristika spalovacího motoru
Charakteristiky motorů v provozní oblasti Mk, n




asynchronní – strmá (malý pokles otáček pro zvětšení odporu Mk)
sériový elektromotor – plochá (velký pokles otáček pro zvětšení odporu Mk)
spalovací motor – plochá (velký pokles otáček pro zvětšení odporu Mk)
rotační hydromotor – naprosto plochá (jiný způsob regulace Mk změnou tlaku p)
Hřídelové spojky
Spojení souosých hřídelů – s nepřesnostmi (různoběžnost, mimoběžnost podle možností
výroby a montáže)
Spojky podle možností trvalého
nebo přerušovaného spojení
• pevné
• výsuvné
• pojistné (omezující)
Spojky dávající trvalé spojení




pevné
pružné
poddajné
klouby
Spojky podle možnosti vzájemného natočení ve
směru rotace hřídelů
 nulové zkroucení
 zkroucení podle zatížení Mk
Spojky výsuvné




zubové axiální a radiální
třecí (s plochou rovina, válec, kužel)
rozběhové třecí rozběhové a hydrodynamické
volnoběžky
pružné spojky umožňují zkroucení hřídelů navzájem, poddajné větší úchylky vzájemné polohy
Pružné spojky
hydrodynamická spojka
Spojky pružné a poddajné
Pružné spojky dovolují vzájemné pootočení hřídelů
podle jejich osy rotace (pružné deformace)
vyrovnávají skoky hodnoty přenášeného krouticího
momentu Mk
Poddajné spojky dovolují spojení hřídelů s osami
různoběžnými a mimoběžnými.
Klouby jsou určeny pro velké rozdíly v polohách os
hřídelů.
Pružné spojky (tlumící)
• s čepy a silentbloky
• Hardy spojka
• spojky s vlnovcem
Poddajné spojky (vyrovnávací)
 Oldhamova spojka
 spojky zubové
 klouby a kloubové hřídele
Pružné spojky často fungují i jako poddajné (vyrovnávací).
Pružné elementy pružných a poddajných spojek jsou z pružinové oceli, pryžové nebo kombinované.
Pružná Hardy spojka
Spojka Oldhamova
S
p
o
j
k
a
O
l
d
h
a
m
o
v
a
Spojka zubová radiální
Spojka s pryžovou
obručí Periflex
Spojka vlnovcová
Homokinetické klouby
Hookův kloub – nerovnoměrná rychlost otáčení výstupu
proto se používá ve dvojici (zrcadlové uspořádání), rychlost se vyrovnává
čepy uložené v jehlových ložiskách, použití tzv. „kamenů“
Homokinetický kloub s kuličkami
homokinet. kloub Aero
(2x Hookův zrcadlově)
princip stejnoběžných kloubů
opření v rovině souměrnosti
Homokinetické klouby (stejnoběžné) se rozšířily s používáním předního náhonu u osobních automobilů
Výsuvné spojky
Výsuvné spojky jsou zubové (axiální, radiální) nebo třecí (s třecími plochami válec, kužel, rovina).
Krouticí moment přenášejí třením – třecí síla F je dána součinem přítlačné síly N a součinitele tření f.
Krouticí moment spojkou přenášený Mk je součinem třecí síly F a poloměru R, na kterém leží.
Ovládání výsuvných spojek je mechanické, hydraulické, elektromagnetické.
Třecí spojky výsuvné mohou pracovat i jako třecí brzdy nebo jako spojky pojistné (omezující).
Třecí spojky
Mk = N . f . R
• suché
• mokré (s mazivem)
Spojky výsuvné třecí
Lamelová spojka Ortlinghaus
Elektromagnetická spojka
spojky elektromagnetické kroužkové
bezkroužkové
spojky výsuvné zubové
Zubová elektromagnetická spojka
Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité frekvence otáčení – jsou třecí nebo obsahují
tekuté, případně práškové médium, směs apod.
Volnoběh – spojka pro pouze jeden smysl otáčení (třecí nebo západkové).
rozběhová spojka
odstředivá spojka
C = m . r . ω2 = N
Mk = N . f . d / 2
zubová
hydrodynamické spojky
spojka
Brzdy
Brzdy podle principu
• mechanické třecí
• hydrodynamické
• elektrické indukční
Materiál třecích ploch
 obložení obsahující asbest
 obložení neobsahující asbest
 litina, ocel
Třecí a hydrodynamické brzdy
mění pohybovou energii v teplo,
které se rozptyluje do okolí
Elektrické brzdy
umožňují rekuperaci (návrat)
elektrické energie do sítě
Mechanické brzdy třecí
•
•
•
•
•
•
čelisťové bubnové vnější
čelisťové bubnové vnitřní
kuželové
kotoučové
lamelové
pásové
Schéma jeřábové brzdy čelisťové se 2 vnějšími čelistmi
Mk = Fn . f . R
Fn = F2 .b . c / ( a . d )
F2 = F . l / e
hřídel bubnu není zatěžován
radiálními silami
v klidu zabržděno silou
pružiny
buben kovový, čelisti
s obložením
Konstrukční řešení jeřábové brzdy čelisťové se 2 vnějšími čelistmi, ovládání elektrohydraulické
Kotoučová brzda vozidla
ovládání brzdy hydraulické
třecí plochy rovinné
kotouč kovový, čelist s obložením
při brždění působí na ložiska
kotouče radiální síla
Pásová brzda
ocelový pás s přinýtovanými destičkami s obložením (f = 0,35)
litinový brzdový buben
přítlačná síla vyvolána závažím nebo pružinou (síla G)
silou je zatěžován i hřídel bubnu a jeho ložiska
brzdy zvedacích zařízení i vozidel (na hřídeli náhonu)
silný brzdný účinek, až blokování
G
Brzdy výtahů, zdrže, omezovače rychlosti
Zdrže brzdí na přímočarém vedení výtahové kabiny, okamžitý účinek při překročení přípustné rychlosti.
Spojeno se značným rázem – silný třecí účinek (třecí západka, drážkové tření).
Omezovače rychlosti – obdoba odstředivé rozběhové spojky.
Výtahová zdrž
Pokud jsou lana, na kterých je zavěšena kabina výtahu, zatížena, je zdrž uvolněna. V případě uvolnění
lan je zdrž automaticky uvedena v činnost – pružiny tlačí na čelist, která je přitlačena klínem
k přímočarému svislému vedení kabiny (podobně jako v upnutí ploché zkušební tyčky v trhačce).
třecí západka
klínová zdrž
pružina tlačí západku do kontaktu
při tahu v lanech aretována západka
Volnoběžné spojky (volnoběžky)
Přenos krouticího momentu je možný jen pro jeden směr otáčení.
Hnaný hřídel může předbíhat hnací hřídel.
Volnoběh :
 axiální
 radiální
•
•
•
•
•
kuličky
západky
válečky a jehly
třecí západky
šroubové třecí
Volnoběhy