Rotační pohyb kinematika a dynamika

Transkript

1 Rotační pohyb kinematika a dynamika Výkon pro rotaci P = M k. ω úhlová rychlost ω = π. n / 30 [ s -1 ] frekvence otáčení n [ min -1 ] výkon P [ W ] pro stanovení krouticího momentu M k = P / n P [ kw ] n [ min -1 ] M k [ N. m ] kinetická energie rotujících částí E k = 0,5. J. ω 2 hmotový osový moment setrvačnosti J = m. r stř 2 pro kotouč bez otvoru J = 0,5. m. R 2 r stř je střední průměr prstence R je vnější průměr kotouče rozběh konstantním krouticím momentem (podobně brždění) při konstantním zrychlení vložená kinetická energie při rozběhu (konst. zrychlení) analogicky uvolněná energie při brždění M k = J. ω / t E k = 0,5. M k. 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. ( ω 1 ω 2 ) = ΔM k. t

2 Motory Motory slouží jako pohonné jednotky pro mechanismy. Charakteristika motoru udává závislost krouticího momentu M k 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 n syn s je skluz, tj. s = n / n syn n syn jsou synchronní otáčky často je skluz s vyjadřován v % indukční elektromotor n

3 Charakteristika rotačního hydromotoru krouticí moment a tlak účinnost výkon průtočné množství závislost krouticího momentu M k [ N. m ] na frekvenci otáčení n [ min -1 ] je velmi plochá krouticí moment se nemění s otáčkami, což je výhodné

4 Motory Charakteristika (momentová) je závislost krouticího momentu na frekvenci otáčení Charakteristika sériového elektromotoru Charakteristika spalovacího motoru Charakteristiky motorů v provozní oblasti M k, n - porovnání asynchronní strmá (malý pokles otáček pro zvětšení odporu M k ) sériový elektromotor plochá (velký pokles otáček pro zvětšení odporu M k ) spalovací motor plochá (velký pokles otáček pro zvětšení odporu M k ) rotační hydromotor naprosto plochá (jiný způsob regulace M k změnou tlaku p)

5 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 M k 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

6 Pružné spojky hydrodynamická spojka

7 Spojky pružné a poddajné Pružné spojky dovolují vzájemné pootočení hřídelů podle jejich osy rotace (pružné deformace) vyrovnávají skoky hodnoty přenášeného krouticího momentu M k Poddajné spojky dovolují spojení hřídelů s osami různoběžnými a mimoběžnými (vyrovnávací s.). Klouby jsou určeny pro velké rozdíly v polohách os hřídelů. Pružné spojky často fungují i jako poddajné (vyrovnávací). Pružné spojky (tlumící) s čepy a silentbloky Hardy spojka spojky s vlnovcem Poddajné spojky (vyrovnávací) Oldhamova spojka spojky zubové klouby a kloubové hřídele Pružné elementy pružných a poddajných spojek jsou z pružinové oceli, pryžové nebo kombinované. Pružná Hardy spojka

8 S p o j k a Spojka zubová radiální Spojka Oldhamova O l d h a m o v a Spojka vlnovcová Spojka s pryžovou obručí Periflex

9 Homokinetické klouby přední náhon řiditelných kol automobilu

10 Hookův kloub nerovnoměrná rychlost otáčení výstupu proto se používá ve dvojici (zrcadlové uspořádání), rychlost se vyrovnává H. kloub s kameny 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

11 kuličkové homokinetické klouby

12 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 M k 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 suché mokré (s mazivem) Spojky výsuvné třecí M k = N. f. R spojky elektromagnetické kroužkové bezkroužkové spojky výsuvné zubové Lamelová spojka Ortlinghaus Elektromagnetická spojka Zubová elektromagnetická spojka

13 Lamely jsou tzv. vnější hnací a vnitřní hnané (vnější spojené drážkováním se setrvačníkem, vnitřní drážkováním s nábojem) motocyklová spojka tzv. mokrá třecí plochy v olejové lázni 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.

14 Automobilní suchá třecí jednolamelová spojka 1 kryt 2 obložení lamely 3 přítlačný talíř 4 opření pružiny 5 uchycení pružiny 6 pružina - jazýčky přítlačný kotouč lamela talířová pružina kryt (rám) spojený se setrvačníkem spojkové ložisko

15 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. ω 2 = N M k = N. f. d / 2 zubová spojka hydrodynamické spojky

16 Brzdy Brzdy podle principu mechanické třecí hydrodynamické elektrické indukční Materiál třecích ploch obložení obsahující asbest obložení neobsahující asbest litina, ocel Mechanické brzdy třecí (dle plochy) čelisťové bubnové vnější čelisťové bubnové vnitřní kuželové kotoučové lamelové pásové Třecí a hydrodynamické brzdy mění pohybovou energii v teplo, které se rozptyluje do okolí Elektrické brzdy umožňují rekuperaci (návrat) elektrické energie do sítě

17 Schéma jeřábové brzdy čelisťové se 2 vnějšími čelistmi M k = F n. f. R F n = F 2.b. c / ( a. d ) F 2 = F. l / e hřídel bubnu není zatěžován radiálními silami v klidu zabržděno silou pružiny buben kovový, čelisti s obložením

18 Konstrukční řešení jeřábové brzdy čelisťové se 2 vnějšími čelistmi, ovládání elektrohydraulické

19 Kotoučová brzda vozidla ovládání brzdy hydraulické třecí plochy rovinné kotouč kovový, čelist s obložením při brždění působí na ložiska kotouče radiální síla

20 Brzdný účinek (moment) záleží na smyslu otáčení bubnu 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

21 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). klínová zdrž třecí západka pružina tlačí západku do kontaktu při tahu v lanech aretována západka

22 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

23 Volnoběhy