rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_kon_i_7.pdf ·...
TRANSCRIPT
![Page 1: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/1.jpg)
Rotační pohyb – kinematika a dynamika
Výkon pro rotaci P = Mk . ω úhlová rychlost ω = π . n / 30 [ s-1 ]
frekvence otáčení n [ min-1 ]
výkon P [ W ]
pro stanovení krouticího momentu Mk = 9550 . P / n P [ kW ] n [ min-1] Mk [ N . m ]
kinetická energie rotujících částí Ek = 0,5 . J . ω2
hmotový osový moment setrvačnosti J = m . rstř2 pro kotouč bez otvoru J = 0,5 . m . R2
R je vnější průměr kotouče rstř je střední průměr prstence
rozběh konstantním krouticím momentem (podobně brždění)
při konstantním zrychlení
Mk = J . ω / t
vložená kinetická energie při rozběhu (konst. zrychlení)
analogicky uvolněná energie při brždění
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
![Page 2: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/2.jpg)
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
Elektromotory (nejčastější)
indukční (asynchronní)
stejnosměrné sériové
momentová
charakteristika
asynchronní motor
indukční elektromotor
s je skluz, tj. s = n / nsyn
nsyn jsou synchronní otáčky
často je skluz s vyjadřován v %
nsyn
n
![Page 3: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/3.jpg)
Charakteristika rotačního hydromotoru
závislost krouticího momentu Mk [ N . m ] na frekvenci otáčení n [ min-1 ]
je velmi plochá – krouticí moment se nemění s otáčkami, což je výhodné
průtočné množství
výkon
účinnost
krouticí moment a tlak
![Page 4: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/4.jpg)
Motory
Charakteristika spalovacího motoru Charakteristika sériového elektromotoru
Charakteristiky motorů v provozní oblasti Mk, n - porovnání
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)
Charakteristika (momentová) je závislost krouticího momentu na frekvenci otáčení
![Page 5: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/5.jpg)
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 podle možnosti vzájemného natočení ve
směru rotace hřídelů
nulové zkroucení
zkroucení podle zatížení Mk
Spojky dávající trvalé spojení
pevné
pružné
poddajné
klouby
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
![Page 6: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/6.jpg)
Pružné spojky
hydrodynamická spojka
![Page 7: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/7.jpg)
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 (vyrovnávací s.).
Klouby jsou určeny pro velké rozdíly v polohách os
hřídelů.
Pružné elementy pružných a poddajných spojek jsou z pružinové oceli, pryžové nebo kombinované.
Pružná Hardy spojka
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).
![Page 8: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/8.jpg)
S
p
o
j
k
a
O
l
d
h
a
m
o
v
a
Spojka Oldhamova
Spojka zubová radiální
Spojka vlnovcová
Spojka s pryžovou
obručí Periflex
![Page 9: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/9.jpg)
Homokinetické klouby
přední náhon řiditelných kol automobilu
![Page 10: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/10.jpg)
Hookův kloub – nerovnoměrná rychlost otáčení výstupu
proto se používá ve dvojici (zrcadlové uspořádání), rychlost se vyrovnává
Homokinetické klouby (stejnoběžné) se rozšířily s používáním předního náhonu u osobních automobilů
Homokinetický kloub s kuličkami
princip stejnoběžných kloubů
opření v rovině souměrnosti
homokinet. kloub Aero
(2x Hookův zrcadlově)
čepy uložené v jehlových ložiskách, použití tzv. „kamenů“
H. kloub s kameny
![Page 11: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/11.jpg)
kuličkové homokinetické klouby
![Page 12: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/12.jpg)
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).
Mk = N . f . R
Lamelová spojka Ortlinghaus Elektromagnetická spojka Zubová elektromagnetická spojka
Spojky výsuvné třecí spojky výsuvné zubové
Třecí spojky
• suché
• mokré (s mazivem)
spojky elektromagnetické kroužkové
bezkroužkové
![Page 13: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/13.jpg)
motocyklová spojka – tzv. mokrá – třecí plochy
v olejové lázni
Lamely jsou tzv. vnější hnací a vnitřní hnané
(vnější spojené drážkováním se setrvačníkem,
vnitřní drážkováním s nábojem)
Pružiny jsou trvale stlačeny a uvolňují se působením hydr.
válce s pístem (ovládán pedálem) přes spojkové ložisko.
Motocykl. spojka – pružiny šroubově vinuté tlačné, osobní
automobil – pružiny talířové.
![Page 14: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/14.jpg)
Automobilní suchá
třecí jednolamelová
spojka
přítlačný kotouč
lamela
talířová pružina
kryt (rám) spojený se setr-
vačníkem
spojkové ložisko
1 – kryt
2 – obložení lamely
3 – přítlačný talíř
4 – opření pružiny
5 – uchycení pružiny
6 – pružina - jazýčky
![Page 15: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/15.jpg)
hydrodynamické spojky
zubová 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
![Page 16: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/16.jpg)
Brzdy
Brzdy podle principu
• mechanické třecí
• hydrodynamické
• elektrické indukční
Mechanické brzdy třecí (dle plochy)
• čelisťové bubnové vnější
• čelisťové bubnové vnitřní
• kuželové
• kotoučové
• lamelové
• pásové
Materiál třecích ploch
obložení obsahující asbest
obložení neobsahující asbest
litina, ocel
Elektrické brzdy
umožňují rekuperaci (návrat)
elektrické energie do sítě
Třecí a hydrodynamické brzdy
mění pohybovou energii v teplo,
které se rozptyluje do okolí
![Page 17: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/17.jpg)
Schéma jeřábové brzdy čelisťové se 2 vnějšími čelistmi
hřídel bubnu není zatěžován
radiálními silami
v klidu zabržděno silou
pružiny
buben kovový, čelisti
s obložením
Mk = Fn . f . R
Fn = F2 .b . c / ( a . d )
F2 = F . l / e
![Page 18: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/18.jpg)
Konstrukční řešení jeřábové brzdy čelisťové se 2 vnějšími čelistmi, ovládání elektrohydraulické
![Page 19: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/19.jpg)
ovládání brzdy hydraulické
třecí plochy rovinné
kotouč kovový, čelist s obložením
při brždění působí na ložiska
kotouče radiální síla
Kotoučová brzda vozidla
![Page 20: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/20.jpg)
Pásová brzda
G
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
Brzdný účinek (moment)
záleží na smyslu otáčení bubnu
![Page 21: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/21.jpg)
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.
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).
Výtahová zdrž
třecí západka
klínová zdrž
pružina tlačí západku do kontaktu
při tahu v lanech aretována západka
![Page 22: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/22.jpg)
Volnoběžné spojky (volnoběžky)
Přenos krouticího momentu je možný jen pro jeden směr otáčení.
Hnaný hřídel může předbíhat hnací hřídel.
• kuličky
• západky
• válečky a jehly
• třecí západky
• šroubové třecí
axiální
radiální
Volnoběh :
![Page 23: Rotační pohyb – kinematika a dynamikausers.fs.cvut.cz/~beckajan/predn_design_KON_I_7.pdf · zubová spojka Spojky rozběhové automaticky spojí hřídele po dosažení určité](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022050717/5e161e4f5a7418793a4dd0cd/html5/thumbnails/23.jpg)
Volnoběhy