Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů Katedra ontruování trojů aulta trojní KKS/KVS, KOS Pouvové mechanmy - přílady Zdeně Hudec vere -.0 Tento projet je polufnancován Evropým ocálním fondem a tátním ropočtem Čeé republy
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů Hledáte valtní tudum? Nabííme vám jej na Katedře ontruování trojů Katedra ontruování trojů je jednou e šet ateder aulty trojní na Západočeé unvertě v Pln a patří na faultě největším. aulta trojní je moderní otevřenou vdělávací nttucí unávanou v oblat vědy a výumu uplatňovaného v prax. Katedra ontruování trojů dponuje moderně vybaveným laboratořem počítačovou technou, na teré jou např. tudentům pro tudjní účely neomeeně dpoc nové vere předních CAD (Pro/Engneer, Cata, NX ) a CAE (SC arc, Any) ytémů. Laboratoře atedry jou ve všední dny tudentům plně dpoc např. pro prác na emetrálních, baalářých č dplomových pracích, na dalších projetech v rámc unverty apod. Kvalta výuy na atedře je úce propojena celounvertním ytémem hodnocení valty výuy, na terém e průběžně, ejména po abolvování jednotlvých emetrů, podílejí všchn tudent. V oučané době probíhá na atedře ontruování trojů výnamná omplexní novace výuy, v rámc teré mj. vnají nové valtní učební materály, teré budou v nadcháejících letech využívány pro podporu výuy. Jeden výledů této nahy máte nyní ve vých ruou. V rámc výuy mmo n mají tudent možnot apojt e na atedře taé do polupráce předním trojíreným podny v pleňém regonu mmo něj. Řada tudentů rovněž vyjíždí na tudjní táže a praxe do ahrančí. Nabída tuda na atedře ontruování trojů: Studjní program Zaměření Studjní program Zaměření Baalářé tudum (3roy, ttul Bc.) B30: trojní nženýrtví ( aměřený unvertně ) Stavba výrobních trojů a aříení Dopravní a manpulační techna B34: trojírentví (aměřený profeně ) agteré tudum (roy, ttul Ing.) Degn průmylové techny Dagnota a erv lnčních vodel Serv dravotncé techny N30: Strojní nženýrtví Stavba výrobních trojů a aříení Dopravní a manpulační techna Více nformací nalenete na webech www..cu.c a www.ft.cu.c Západočeá unverta v Pln, 04 ISBN 978-80-6-0388- doc. Ing. Zdeně Hudec, CSc.
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů Předmluva Předládaná publace louží jao text pro tudum předmětů KVS a KOS trojní faulty. Je aměřena na ontruc pouvových mechanmů obráběcích trojů. Text je členěn na 4 aptoly: echanmy doažení přímočarého pohybu. Kaptola ahrnuje atěžovací tavy, návrh a ontrolu oučátí pouvového mechanmu ulčovým šroubem, řešení mechanmů rotačním ervopohony a mechancy nebo eletrcy předepnutým patory na oubeném hřebenu. Dále je popána ontruce lneárním ervopohony. echanmy doažení rotačního pohybu. Kaptola ahrnuje atěžovací tavy, návrh a ontrolu pouvového mechanmu patory předepnutým eletrcy na oubeném věnc. Užtí dferencálu v pouvových mechanmech pro rotační pohyb tělea fréovacího aříení a přímočarý pohyb nože vyvrtávacího aříení Vlatnot pouvového mechanmu ve vtahu technologcým požadavům troje
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů OBSAH echanmy doažení přímočarého pohybu.... unční trutura pouvového mechanmu - bloové chéma.... Charaterta motoru, nematcé a energetcé vtahy....3 Zatěžovací tavy pouvového mechanmu... 6.3. Zatěžovací tavy př obrábění... 8.3. Zatěžovací tavy př rychlopouvu (Obr. 4, Obr. 5)....3.3 Zatěžovací tavy v obou mylech pohybu a př hodných hodnotách ymetrcých členů vetoru doby běhu (ymetrcé atěžování)... 7.3.4 Zatěžovací tavy v obou mylech pohybu a př rodílných hodnotách ymetrcých členů vetoru doby běhu (aymetrcé atěžování)... 8.3.5 Výpočet výonu a momentu motoru... 0.4 Pouvový mechanmu ulčovým šroubem a předepnutým patory....4. Pouvový mechanmu ulčovým šroubem... 4.4.. Kulčový šroub předepnutým matcem... 4.4.. Zatěžovací tavy matce ulčového šroubu... 7.4... Vetory atížení předepnutých čátí matce ulčového šroubu,... 8.4... Vetor otáče předepnutých čátí matce ulčového šroubu nr... 9.4...3 Žvotnot ulčového šroubu a matc... 30.4..3 Vpěr šroubu... 3.4..4 Krtcé otáčy šroubu... 33.4..5 Uložení ulčového šroubu... 35.4..6 Zatěžovací tavy uložení ulčového šroubu... 36.4..6. Vetory atížení předepnutých lože ulčového šroubu,... 37.4..6. Vetor otáče předepnutých lože ulčového šroubu nr... 40.4..6.3 Žvotnot uložení lože ulčového šroubu... 4.4..7 Předepínání lože ulčového šroubu... 43.4..8 Tuhot ulčového šroubu jeho uložením... 5.4..8. Tuhot vlatního ulčového šroubu... 5.4..8. Celová tuhot etavy ulčového šroubu... 54.4..9 Vlatní frevence ulčového šroubu... 56.4..0 Účnnot nepředepnutého ulčového šroubu... 58.4.. Pavní odpory předepnutého ulčového šroubu... 59.4.. Vtupní převodová říň... 6.4..3 Setrvačné hmoty jednotlvých čátí mechanmu... 66.4..4 Ztráta pohybu (vůle)... 69.4. Pouvový mechanmu předepnutým patory a hřebenem... 7.4.. Pouvový mechanmu mechancým předepnutím (Obr. 33)... 7.4... nální převod (r)... 74.4... Předepnutý převod (p), redutor (pr)... 75.4...3 Vtupní převod (p), jmenovté otáčy motoru, celový převod ()... 78.4...4 Zatěžovací tavy pouvového mechanmu... 80.4...4. Vetory atížení fnálního převodu pouvového mechanmu 9.0, 9.0 a vetor otáče n r 80.4...4. Zatížení ouhmotí SH5., SH5.... 83
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů.4...4.3 Zatížení ouhmotí SH4., SH4.... 89.4...4.4 Zatížení ouhmotí SH3., SH3.... 9.4...4.5 Zatížení ouhmotí SH., SH.... 93.4...4.6 Zatížení ouhmotí SH... 95.4...5 Tuhot jedné větve pouvového mechanmu... 0.4...6 Sytém mechancého předepnutí převodových větví... 6.4...7 Tuhot mechancy předepnutého mechanmu... 6.4...8 Vlatní frevence mechanmu... 0.4...9 Návrh předepínacího mechanmu... 0.4.. Pouvový mechanmu eletrcým předepnutím ytém ater-slave (dále -S)... 6.4... Zatížení aní a patorů... 6.4... Volba předpětí patorů... 3.4...3 Výon a jmenovté otáčy motoru (n), celový převod (), převod redutoru (r), fnální převod (r) 34.4...4 Tuhot eletrcy předepnutého mechanmu... 40.4...5 Porovnání ytémů předepnutí... 4.5 Lneární ervopohony... 4.5. unční trutura lneárního pouvového mechanmu - bloové chéma... 4 echanmy doažení rotačního pohybu... 45. unční trutura rotačního pouvového mechanmu - bloové chéma... 45. Charaterta motoru... 46.3 Knematcé vtahy... 46.4 Zatěžovací tavy výtupního členu pouvového mechanmu ruhového pohybu... 47.4. Zatěžovací tavy př obrábění... 47.4. Zatěžovací tavy př rychlopouvu... 48.4.3 Zatěžovací tavy v obou mylech pohybu - ymetrcé atěžování... 5.4.4 Zatěžovací tavy v obou mylech pohybu - aymetrcé atěžování... 5.5 Pouvový mechanmu rotační eletrcým předepnutím ytém ater-slave (dále -S) 53.5. Zatížení otočné dey aní a patorů... 53.5. Výon a jmenovté otáčy motoru (n), celový převod (), převod redutoru (r), fnální převod (r)... 58 3 Užtí dferencálu v pouvových mechanmech... 64 3. Dferencál využívající planetový převod... 64 3. Dferencál využívající harmoncý převod (Harmonc Drve [ 4])... 67 3.3 Pouvový mechanmu pro rotační pohyb fréovacího aříení... 69 3.4 Pouvový mechanmu pro přímočarý pohyb nože vyvrtávacího aříení... 80 4 Vlatnot pouvového mechanmu ve vtahu technologcým požadavům troje 84 4. Říení polohového ervomechanmu... 84
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů 4. Lneární nterpolace... 86 4.3 Dervace rychlení RYV (angl. JERK, něm. RÜCKBEGRENZUNG)... 87 4.4 Kruhová nterpolace... 88 4.5 Vtah rychlotní ontanty polohového ervomechanmu. vlatní frevenc pohybové ouřadnce ervomechanmu mechancým převodem... 9 4.6 Rychlotní ontanta a tuhot lneárního pohonu... 9 SEZNAY... 93 Senam tabule... 93 Senam příladů... 93 Senam obráů... 94 Senam použté lteratury... 96 remní lteratura (atalogy, www.)... 96 Publace... 96 Přílohy... 97
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. / 05 echanmy doažení přímočarého pohybu. unční trutura pouvového mechanmu - bloové chéma Obr. Bloové chéma pouvového mechanmu Pouvový mechanmu louží pro tranformac energe a nformací. Setává vtupní čát - (ervomotor, vtupní převod) a výtupní čát (výtupní převod, tůl nebo pnola, uport, vřeteno atd). Je říen v polohové vabě tj. je vybaven odměřováním polohy. Na Obr. jou použty tyto velčny: [Nm] moment motoru [ - ].úhlová rychlot motoru ε [rad - ].úhlové rychlení motoru ϕ [rad].úhlové natočení motoru r [Nm] moment na vtupu fnálního členu mechanmu r [ - ].úhlová rychlot na vtupu fnálního členu mechanmu [N] íla na výtupní čát mechanmu v [m - ]. rychlot výtupní čát mechanmu a [m - ]. rychlení výtupní čát mechanmu x [m]. dráha výtupní čát mechanmu r [-] převod mechanmu me motorem a fnálním členem ( vtupní převod) η r [-] účnnot mechanmu me motorem a fnálním členem r [m - ] fnální převod mechanmu η r [-] účnnot fnálního členu mechanmu
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. / 05 J m [g m ]..moment etrvačnot otvy motoru na hřídel J r [g m ]. moment etrvačnot vtupního převodu na hřídel J r [g m ]... moment etrvačnot výtupního převodu motoru na hřídel r m [g]..hmotnot přeouvaných upn mechanmu. Charaterta motoru, nematcé a energetcé vtahy Pro pouvové mechanmy e v oučané době používají převážně třídavé ynchronní ervopohony [ 6]. Dle [ 9] má ervomotor řady T6 tyto charatertcé velčny (Obr. ): ávlot ldového routcího momentu na otáčách do jmenovtých otáče n n (trvalý provo S): 0 (60K).př nárůtu teploty vnutí o 60 K 0 (00K).. př nárůtu teploty vnutí o 00 K jmenovtý moment př jmenovtých otáčách n n : N (00K).. př nárůtu teploty vnutí o 00 K jmenovté otáčy n n regulační roah otáče př ontantním momentu: r 0000 teoretcý výon motoru P calc daný vtahem Pcalc 0 ( 00K ) n.( ) hmotnotní moment etrvačnot rotoru J Obr. Charaterta ervomotoru Knematcé a energetcé vtahy: vtupní převod (převod me motorem a vtupem fnálního členu):
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 3/ 05 r ( ) r vtah me otáčam a úhlovou rychlotí π n..( 3) fnální převod - převod rotačního pohybu na přímočarý: r r π.( 4) v h (h) je toupání ulčového šroubu nebo hydrotatcého šneu, př užtí hřebenu a patorů je (h) obvod patoru celový převod me motorem a aněm: ( 5) v Doaením: r r.( 6) výon P η v.( 7) de P je výon motoru, η je celová účnnot daná vtahem: η η r ηr ( 8) moment motoru η v..( 9) doaením v ( 5):..( 0) η moment na vtupu fnálního členu mechanmu tj. charatertcý moment vtupní převodovy r η r r v doaením r r π v h.( 4): r..( ) η r r
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 4/ 05 Př.: - Pouvový mechanmu otočného tolu - ulčovým šroubem (Obr. 3) Dáno: ax. íla na výtupní čát mechanmu ax. rychlot výtupní čát mechanmu 5 N v 8 m/mn ax. otáčy motoru n 000 mn - Stoupání ulčového šroubu h 0 mm Účnnot ulčového šroubu η r 0,96 Stanovt: max. moment motoru vtupní převod r utečnou ílu a rychlot na výtupním členu π n..( Z 3) úhlová rychlot: 09, 4 Z v ( 5) celový převod: 698, m Z r r π v h.( 4) fnální převod: r 34,5m Z r r.( 6) vtupní převod: r, Z r r η r..( členu mechanmu: ) moment na vtupu fnálního r 48, 7Nm Návrh převodu - páru oubených ol doplněním vtahu
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 5/ 05 Z r r ( ): r r ( ) Volba: 0 Z r r ( ) pa plyne: r 44 Sutečný vtupní převod podle vtahu r r ( ): r, Účnnot vtupního převodu -volba: η r 0,98 Z r r.( 6) celový převod 69, 5m Celová účnnot e vtahu η η r ηr ( 8): η 0,94 Z η..( 0) 3, Nm Volba motoru atalogu: 7Nm
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 6/ 05 Z v ( 5): v..( 3) v 8, m/mn Z η..( 0).( 4) η 6,8 N Obr. 3 - Kulčový šroub pevnou matcí.3 Zatěžovací tavy pouvového mechanmu Zatěžovací tavy výtupního členu pouvového mechanmu ahrnují tyto vetory etávající 0 členů: vetor pouvové íly [ ] pro 0..( 5).
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 7/ 05 Jednotlvé členy vetoru jou tvořeny dle vtahů: 0 -, 9 -, 8-3 ( 6) 7-4, 6-5.( 7) de jou:,, 3...íly př obrábění 4, 5...íly př rychlopouvu vetor rychlot pro 0 [ ] v v. Jednotlvé členy vetoru jou tvořeny dle hodných vtahů jao íly tj.: v, v, v 3...rychlot př obrábění v 4, v 5...rychlot př rychlopouvu v 0 -v, v 9 -v, v 8 -v 3 ( 8) v 7 - v 4, v 6 -v 5.( 9) vetor doby běhu T [ T ] pro 0.( 0) Jednotlvé členy vetoru jou tvořeny dle vtahů: T, T, T 3, T 8, T 9, T 0...doby běhu př obrábění T 4, T 5... doby běhu př rychlopouvu T 7 T 4, T 6 T 5.( ) Hodnoty jednotlvých členů T, T, T 3, T 8, T 9, T 0 určují půob atěžování mechanmu v obou mylech pohybu př hodných hodnotách ymetrcých členů vetoru doby běhu ( ymetrcy ) nebo př růných hodnotách ymetrcých členů vetoru doby běhu ( aymetrcy ). Jednotlvé členy vetorů jou vtaženy e tavům obrábění a rychlopouvu - celová doba běhu je pa dána vtahem: T T + T..( ) c o de je: R T o celová doba běhu př obrábění T R celová doba běhu př rychlopouvu
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 8/ 05.3. Zatěžovací tavy př obrábění pouvové íly: + ( 3) de jou: T řená íla pro tavy.3 třecí íla pro tavy.3 T řené íly Řené íly jou určeny přřaením pouvového mechanmu obráběcímu troj, e terému e tanoví nátroje a řené parametry. Př.: - Zatěžovací tavy př obrábění Pro jštění pouvové íly a rychlot přímočarému pouvovému mechanmu e otočného tolu přřadí horonta a jejím parametrům charatertcé nátroje pro fréování. Dáno: Výon hlavního pohonu horonty Omený moment na vřetenu P 00 W L 500 Nm Účnnot hlavního pohonu. převodového tupně η 0,9 Celová doba běhu př obrábění otočným tolem T O 8000 hod Podíly jednotlvých tavů na celové době obrábění q 0,3 0,5 0, Stanovt: atěžovací tavy výtupního členu pro oba myly pohybu onačené,, 3, 8, 9, 0 O Z daných velčn e tanoví otáčy vřetene př omeném momentu n L : n L P η π L ( 4) n L 68,7 mn - řená rychlot př otáčách n L (volba pro obtížnou obrobtelnot) Průměr čelní fréy př využívání otáče n L : v 00 m/mn v D..( 5) π n L Po aorouhlení ohledem na atalogovou řadu čelních fré e tanoví:
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 9/ 05 D 500 mm Pro tento průměr fréy e tanoví maxmální obvodová íla, terou považujeme a pounovou ložu řené íly: L..( 6) D 50 N Výpočtem řených parametrů e tanoví pouvová rychlot [ 8]: v 0,5 m/mn.optmální řená íla (čelní fréování) - je určena parametry. převodového tupně: Pro. převodový tupeň e tanoví: jmenovté otáčy: n e nl rp a..( 7) n 60 mn - e de jou: r P 3..regulační roah motoru pohonu vřetene př ontantním výonu a,6 max. metupňový pole výonu pohonu vřetene jmenovtý routcí moment: e P η π ne ( 8) e 3, 3Nm Řená rychlot př otáčách n e (volba optmální řené rychlot) v 70 m/mn Průměr fréy př využívání otáče n e : D v..( 9) π n e Po aorouhlení ohledem na atalogovou řadu čelních fré e tanoví: D 00 mm Pro tento průměr fréy e tanoví obvodová íla, terou považujeme a pouvovou ložu řené íly:
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 0/ 05 e..( 30) D 33 N Výpočtem řených parametrů e tanoví pounová rychlot [8]: v 0,7 m/mn 3.řená íla př fréování dráže (užtí válcové čelní fréy): Průměr a typ fréy, řené podmíny dle [8]: D 3 40 mm Výpočtem řených parametrů e tanoví routcí moment 3 a pounová rychlot v 3 [8]: 3 8Nm v 3 0,8 m/mn Pro průměr fréy D 3 e pa tanoví obvodová íla, terou považujeme a pouvovou ložu řené íly: 3 3.( 3) D 3 3 6 N třecí íly T de je: f v R.( 3) f v.oučntel tření ve vedení v R v uma reací ve vedení pro tav ( ) Pro luná vedení, de je oučntel tření f v >0,0 je nutné provádět výpočet reací ve vedení a pa tanovt třecí ílu. U valvých a hydrotatcých vedení e třecí íla anedbává. V dalším potupu je tedy: 0.. ( 33) T Ze vtahu ( + T ( 3)) pa vyplývá:
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. / 05 jednotlvé doby běhu pro tavy obrábění,, 3, 8, 9,0 jou dány vtahem: T 0, 5 T q...( 34) O O Stavy 8, 9 a 0 jou pa dány vtahy 0 -, 9 -, 8-3 ( 6), v 0 -v, v 9 -v, v 8 -v 3 ( 8) Pouvové íly, pouvové rychlotí a doby běhu jou pa vyčíleny v tabulce. Tab. - Zatěžovací tavy př obrábění Stav Pouvová íla ( ) Rychlot (v ) Doba běhu (T c ) N m. mn - hod 50000-0,5 050 33000-0,7 750 3 6000-0,8 700 8-6000 0,8 700 9-33000 0,7 750 0-50000 0,5 050 Celová doba obrábění T o 7000.3. Zatěžovací tavy př rychlopouvu (Obr. 4, Obr. 5) Př.: 3 - Zatěžovací tavy př rychlopouvu Dáno: Celová doba běhu př rychlopouvu Déla pojedu T R 8000 hod L 4 m Zrychlení, poždění a 0,5 m. - Rychlot rychlopouvu v m.mn - Hmotnot pohyblvých upn m 70000 g Stanovt: dráhu pojedu rychlopouvem L R atěžovací tavy 4, 5, 6, 7 pro rychlopouv výtupního členu pro oba myly pohybu volba dráhy rychlopouvu: L R 0,75 L ( 35)
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. / 05 L R 3 m Z těchto údajů e dalším potupem tanoví (Obr. 4): a dv dx..( 36) L4 dx 0 a v R 0 dv celová dráha rychleného a požděného pohybu: L 4 v ( 37) a celový ča př rychleném a požděném pohybu vyplývá e vtahu: dv a ( 38) dt tj.: t4 v R dt 0 a 0 dv po ntegrac: t v 4.( 39) a dráha rovnoměrného pohybu: L 5 L R L 4 ( 40) doba běhu př rovnoměrném pohybu L5 t5 ( 4) v po doaení: t L v R 5 ( 4) v a celová doba běhu př rychlopouvu: t R t 4 + t 5.( 43) po doaení:
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 3/ 05 v t + L R R ( 44) a v poměrná doba běhu př rychleném a požděném pohybu (Obr. 4): q R4 t4 T4 ( 45) t a R TR + LR v q R4 0, Z toho pa vyplývá doba běhu troje př rychleném a požděném pohybu pro tavy 4 a 7: T 4 5 4 0, q R T R..( 46) T 4 T 7 405 hod poměrná doba běhu př rovnoměrném pohybu: L v R př využtí vtahů t5 v a ( v LR t R + 44): a v ( 4), q R5 a LR t5 v T5 ( 47) t a R TR LR + v q R5 0,9 Doba běhu troje př rovnoměrném pohybu je dána vtahem: T 5 5 5 0, q R T R..( 48) unce q R4, q R5 mají myl v ntervalu <0,> tj. pro v a L R >. T 5 T 6 3595 hod Doby běhu T 4, T 5, T 6, T 7 e pa přřadí přílušným parametrům ( 4, v 4 ), ( 7, v 7 ) a ( 5, v 5 ), ( 6, v 6 ). jednotlvé oubory parametrů (, v ) př pohybu rychleném/požděném (doba běhu T 4 ) a rovnoměrném (doba běhu T 5 ) e tanoví: Pohyb rychlený a požděný: m a + ( 49) 4 T 4 m a + 4 T 4
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 4/ 05 Pon.: V dalším potupu e předpoládá užtí větší íly tj. 4, třecí íla T4 e anedbává. 7,5 N 4 Pro další výpočet e předpoládá: v v 4 ( 50) v 6 m/mn 4 Pohyb rovnoměrný:.( 5) 5 T 5 V dalším potupu e třecí íla T5 e anedbává. v v 5 ( 5) 5 0 N v m/mn 5 Stavy 6 a 7 jou pa dány vtahy 7-4, 6-5.( 7), v 7 - v 4, v 6 -v 5.( 9), T 7 T 4, T 6 T 5.( ). Pouvové íly, pouvové rychlotí a doby běhu jou pa vyčíleny v tabulce atěžovacích tavů př rychlopouvu. Tab. - Zatěžovací tavy př rychlopouvu Stav Pouvová íla ( ) Rychlot (v ) Doba běhu (T c ) N m. mn - hod 4 7500-6 405 5 0-3595 6 0 3595 7-7500 6 405 Celová doba rychlopouvu T R hod 8000
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 5/ 05 Obr. 4 - Rodělení doby běhu př rychlopouvu Cylu rychlopouvu na dráe L R je tvořen pohyby (Obr. 5): rychleným př v 4, -a,+ 4, T 4 / rovnoměrným v, + 5, T 5 požděným v 4, -a, + 4, T 4 / rychleným př +v 7, +a,- 7, T 7 / rovnoměrným +v, - 6, T 6 požděným +v 7, +a, - 7, T 7 /
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 6/ 05 Obr. 5 - Cylu rychlopouvu
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 7/ 05.3.3 Zatěžovací tavy v obou mylech pohybu a př hodných hodnotách ymetrcých členů vetoru doby běhu (ymetrcé atěžování) Př.: 4 - Zatěžovací tavy př ymetrcém atěžování Dáno: Tab. - Zatěžovací tavy př obrábění Tab. - Zatěžovací tavy př rychlopouvu Stanovt: atěžovací tavy pro oba myly pohybu a ymetrcé atěžování Z Tab. a Tab. e vytvoří Tab. 3, terá obahuje vetory: 3 4 5 6 7 8 9 0 ( 53) 50 33 6 7,5 0 0 7,5 6 33 50 N v v v v3 v4 v5 v6 v7 v8 v9 v 0 ( 54) v 0,5 0,7 0,8 6 6 0,8 0,7 0, 5 m/mn T ym T T T3 T4 T5 T5 T4 T3 T T ( 55) T ym 050 750 700 405 3595 3595 405 700 750 050 hod Vetor doby běhu T ym určuje hodné hodnoty všech ymetrcých členů vetoru. Poměrná doba běhu q ve vtahu celové době běhu T c e tanoví pomocí vtahu: T q..( 56) Tc q 0,07 0,7 0,047 0,03 0,4 0,4 0,03 0,047 0,7 0, 07 Tab. 3 - Zatěžovací tavy př obrábění a rychlopouvu v obou mylech pohybu (ymetrcé atěžování) Stav Pouvová íla ( ) Rychlot (v ) Poměrná doba běhu (q ) Doba běhu (T ) N m. mn - - hod 50000-0,5 0,07 050 celem 33000-0,7 0,7 750 obrábění 3500
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 8/ 05 3 6000-0,8 0,047 700 4 5 7500 0-6 - 0,07 0,4 405 3595 celem rychlopouv 8000 6 0 0,4 3595 7-7500 6 0,07 405 8-6000 0,8 0,047 700 celem obrábění 9-33000 0,7 0,7 750 3500 0-50000 0,5 0,07 050,00 Celová doba běhu T c hod 5000.3.4 Zatěžovací tavy v obou mylech pohybu a př rodílných hodnotách ymetrcých členů vetoru doby běhu (aymetrcé atěžování) Vetor doby běhu T e určuje vetoru doby běhu ymetrcého atěžování Tym T T T3 T4 T5 T5 T4 T3 T T ( 55) dle vtahu: T T T T3 3 T4 T5 T5 T4 T3 3 T T...( 57) Parametr pro 3 určuje půob atěžování: ( ) ( ) ( ) rye aymetrcé tj. půobení řených l v jednom nebo v opačném mylu pohybu: 0 0 0 nebo aymetrcé tj. půobení řených l v obou mylech pohybu: 0, 3 Př.: 5 - Rye aymetrcé atěžování... Řené íly půobí poue v jednom mylu, íly rychlopouvu v obou mylech. Dáno: Doba běhu př T ym T T T3 T4 T5 T5 T4 T3 T T ymetrcém atěžování 050 750 700 405 3595 3595 405 700 750 050 hod Rye aymetrcé atížení
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 9/ 05 Celová doba běhu T c 5000 hod Stanovt: abolutní a poměrné doby běhu pro rye aymetrcé atížení Doaením do předchoího vtahu e určí vetor doby běhu: T 00 3500 400 405 3595 3595 405 0 0 0 hod Užtím T q T c..( 56) pa: q 0,4 0,3 0,09 0,03 0,4 0,4 0,03 0 0 0 Př.: 6 - Aymetrcé atížování Řené íly půobí v obou mylech, protlehlé členy vetoru doby běhu mají vša růné hodnoty. Dáno: Doba běhu př T ym T T T3 T4 T5 T5 T4 T3 T T ymetrcém atěžování 050 750 700 405 3595 3595 405 700 750 050 hod Aymetrcé atížení Celová doba běhu 0,5 0,5 0, 5 T c 5000 hod Stanovt: abolutní a poměrné doby běhu pro rye aymetrcé atížení Doaením do předchoího vtahu e určí vetor doby běhu: T 55 875 350 405 3595 3595 405 700 750 050 hod Užtím T q T c..( 56) pa: q 0,035 0,058 0,03 0,03 0,4 0,4 0,03 0,07 0,75 0, 05
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 0/ 05.3.5 Výpočet výonu a momentu motoru Teoretcý výon motoru e tanoví e vtahu P η v 7) pro maxmální vnější ílu a.( rychlopouv (odpovídá to charatertce motoru): Př.: 7 - Výon a moment motoru pouvového mechanmu tolu Dáno: Vetor pouvové íly 3 4 5 6 7 8 9 0 50 33 6 7,5 0 0 7,5 6 33 50 N Vetor rychlot v v v v3 v4 v5 v6 v7 v8 v9 v 0 0,5 0,7 0,8 6 6 0,8 0,7 0, 5 m/mn Odhad celové účnnot mechanmu η Stanovt: η 0,9 výon motoru a pa další údaje atalogu motorů axmální íla a max. rychlot na aních e tanoví vetoru pouvové íly a rychlot:..( 58) 50 N Pon.: Pro dmenování motoru e volí maxmální pouvová íla př obrábění, íly vyvoené př roběhu e neuvažují. v max ( v )..( 59) v m/mn tj.: P calc v η Pcalc, W Katalog motorů [ 9]: teoretcý výon: P calc jmenovté otáčy (maxmální) atalogu: n n jmenovtý routcí moment motoru: n (00K) ldový routcí moment: 0 (00K) Semen:T6 34-6AB7 P calc (00K),5W n n 500 mn - n (00K) 75 Nm 0 (00K) 95 Nm V případě, že v atalogu výrobce motorů uvádí poue hodnoty jmenovtého momentu n (00K), pa e atalogu volí jmenovté otáčy motoru n n a tanoví e ( π n..( 3)):
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. / 05 Ze vtahu (, v tj.: v η 57 v..( 9) e tanoví pro: ( 60) η 70,8 Nm < n (00K) tj. navržený motor vyhovuje.4 Pouvový mechanmu ulčovým šroubem a předepnutým patory Charaterta: Řešení pouvového mechanmu, jehož pohyb je říen v polohové vabě e omeuje na tyto ontruční prncpy: ulčový šroub pevnou nebo rotující matcí hřeben e dvěma patory, teré jou předepnuty buď mechancy nebo eletrcy hřeben a šne hydrotatcým předepnutím Obr. 6 Kulčový šroub rotující matcí oboutranně vetnutý [ ]
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. / 05 Obr. 7 Kulčový šroub pevnou matcí - oboutranně vetnutý [ ] Obr. 8 - Kulčový šroub pevnou matcí jednotranně vetnutý [ ]
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 3/ 05 Obr. 9 Hřeben e mechancy předepnutým patory Obr. 0 Hřeben e eletrcy předepnutým patory
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 4/ 05.4. Pouvový mechanmu ulčovým šroubem Obr. - Kulčový šroub pevnou matcí - oboutranně vetnutý [ ] Charaterta: Pouvový mechanmu etává rotujícího ulčového šroubu předepjatým matcem, terý je uložen v párech válečových předepjatých lože a převodovy poháněné regulačním třídavým motorem. Potup výpočtu uvedený v náledujících aptolách je proveden programem athcad v ouboru [ 9]..4.. Kulčový šroub předepnutým matcem Závlot atížení na deformac v předepnutém převodu matce - ulčový šroub je nelneární (Obr. ). Nelneární ávlot e nahradí dvěma lneárním funcem: 0 + 0, 65..( 6) a 0 0, 35..( 6) b pro atížení v obou mylech pohybu. Předepnutá oblat je omeena vnější lou L, terá je pa určeno vtahem: L,85 ( 63) 0 Velot L e odvodí e lože vetoru atížení (Tab. 3) - jou to tavy, u terých muí být aručeno vymeení vůle v pouvovém mechanmu. Ze tavů uvedených v Tab. 3 je to vetor *, 3 - volí e max. hodnota e lože tohoto vetoru tj.: L max( * )..( 64)
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 5/ 05 Předpětí fnálního převodu e tanoví L,85 0 ( 63): L 0.( 65),85 Př.: 8 - Parametry předepnutého převodu matce - ulčový šroub Dáno: Vetor atížení pro 5 50 33 6 7,5 0 N Vetor atížení * pro volbu předpětí (poue íly př obrábění) Déla pojedu Stanovt: * 33 6 N L 4 m předpětí matc ulčového šroubu 0 parametry šroubu dle atalogu volba předpětí e vtahu L max(*)..( 64) a 0 L,85.( 65): L 33 N 0,6 N Obr. - Charaterta předepnuté matce ulčového šroubu
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 6/ 05 volba šroubu v ávlot na tanoveném předpětí ( 0 ): C 0 a ( 66) 0, C a 6 N de C a je požadovaná dynamcá únonot matce ulčového šroubu. Podle této velčny e pa určí atalogu šroubů[ 7]: Kulčový šroub K00x0-4/AP+A Kuřm[ 7] Průměr d 00 mm Stoupání h 0 mm Počet ávtů matce 4 Statcá únonot C 0 56,5 N Dynamcá únonot C a 65, N Vhledem tomu, že předpětí matc ulčového šroubu je vtaženo dynamcé únonot, muí e po předchoí volbě šroubu atalogu tanovt nová hodnota předpětí tj.: 0 0, C a.( 67) 0 6,5 N Dále e tanoví dle emprcých vtahů (Obr. 3): vdálenot podpor: L p L + 8 d..( 68) L p 4,8 m L rajní poloha matce: L + 4 d. ( 69) L 4,4 m
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 7/ 05 Obr. 3 Pouvový mechanmu ulčovým šroubem - uložení šroubu [ ].4.. Zatěžovací tavy matce ulčového šroubu Obr. 4 - Zatížení jednotlvých čátí matce ulčového šroubu
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 8/ 05.4... Vetory atížení předepnutých čátí matce ulčového šroubu, Vnější atížení matce je dáno vtahem: 3 4 5 6 7 8 9 0 ( 53) Pro tanovení atížení jednotlvých čátí matce a e tohoto vetoru vybere vetor neáporným hodnotam tj. pro 5: 3 4 5.( 70) teré e adají do grafu předepnuté matce (Obr. 4). Zatížení jednotlvých čátí matce a má tento tvar řádových vetorů, : a a a3 a 4 a5 b 5 b 4 b 3 b b.( 7) b b b 3 b 4 b 5 a5 a 4 a3 a a ( 7) de je: a...maxmální íla půobící na matc b...mnmální íla půobící na matc Graf atížení předepnuté matce je rodělen mení lou L, terá je určena vtahem L,85 0 ( 63). Výpočet a, b je určen vtahy: dvojce matc bude přenášet vnější íly v oblat předepnutí v případě, že: < ( 73) tj. pro L < e tanoví maxmální a mnmální íly půobící na dvojc matc dle vtahů: L 0 + 0, 65..( a 6) tj. pro 5 : 0 + 0, 65..maxmální íly ( 74) a 0 0, 35..( 6) tj. pro 5: b 0 0, 35..mnmální íly ( 75) b dvojce matc bude přenášet vnější íly mmo oblat předepnutí v případě, že: L..( 76) tj. pro e tanoví maxmální a mnmální íly půobící na dvojc matc pro 5: L a maxmální íly.. ( 77) 0..mnmální íly ( 78) b
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 9/ 05.4... Vetor otáče předepnutých čátí matce ulčového šroubu nr Z vetoru rychlotí v v v v3 v4 v5 v6 v7 v8 v9 v 0 ( 54) e tanoví vetor otáče n r pro 0 dle vtahu: v nr.( 79) h n r n r nr nr3 nr 4 nr5 nr 6 nr 7 nr8 nr9 nr0..( 80) Uvedené vetory,, v a n r jou tejné pro ymetrcé aymetrcé atěžování. Rolšení atížení vhledem e mylu pohybu určuje až vetor doby běhu T. Př.: 9 - Vetory atížení a otáče čátí matce a pro vnější atížení a rychlot pouvu Dáno: Vetor atížení pro 5 Tab. 3 (myl pohybu e neuvažuje) Vetor rychlot pouvu pro 0 Tab. 3 (naméno e neuvažuje) Předpětí šroubu 50 33 6 7,5 0 N v 0,5 0,7 0,8 6 6 0,8 0,7 0, 5 m.mn - 0 6,5 N Stanovt: vetory atížení matc, vetor otáče n r Z L,85 0 ( 63): L 47 N Z podmíne < L ( 73), L..( 76) a přílušných vtahů e tanoví maxmální a mnmální íly a, b půobící na dvojc matc a vetory atížení matc, : a a a3 a 4 a5 b 5 b 4 b 3 b b.( 7)
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 30/ 05 b b b 3 b 4 b 5 a5 a 4 a3 a a ( 7) n r n r nr nr3 nr 4 nr5 nr 6 nr 7 nr8 nr9 nr0..( 80) 50 38 0,3 7,9 6,5 6,5 0,4 4,5 4,9 0 N 0 4,9 4,5 0,4 6,5 6,5 7,9 0,3 38 50 N n r 5 35 4 300 600 600 300 4 35 5 mn -.4...3 Žvotnot ulčového šroubu a matc Př.: 0 Žvotnot ulčového šroubu a matc Dáno: Vetory atížení, v Př.: 9 Vetor otáče n r 50 38 0,3 7,9 6,5 6,5 0,4 4,5 4,9 0 N 0 4,9 4,5 0,4 6,5 6,5 7,9 0,3 38 50 N n r 5 35 4 300 600 600 300 4 35 5 mn - v Př.: 9 Vetor doby běhu pro ymetrcé atížení q q 0,07 0, 0,05 0,03 0,4 0,4 0,03 0,05 0, 0, 07 v Př.: 4 Celová doba běhu T c 5000 hod Stanovt: žvotnot šroubu a předepnuté dvojté matce L h a poměr žvotnot době běhu T c. třední otáčy: n m 0 q n..( 8) r n m 39 mn - třední půobící íly: matce :
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 3/ 05 3 0 3 m r m n n q..( 8) m 8,3 N matce : 3 0 3 m r m n n q ( 83) m 8,3 N žvotnot: matce: 6 3 0 m C L..( 84) L 7,4e8 matce : 6 3 0 m C L.( 85) L 7,4e8 žvotnot šroubu a předepnuté dvojté matce m h n L L L 0 9 9 0 9 0 +..( 86) L h 0670 hod poměr žvotnot době běhu: > c h h T L S.( 87)
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 3/ 05 tatcá bepečnot pro pro : C0 S 3.( 88) 0 > S h,4.4..3 Vpěr šroubu Kontrola šroubu na vpěr e provádí podle výrobce ulčových šroubů [ ] rtcá íla c 4 d E v ( 89) L 0 bepečnot vpěru: c v > ( 90) Tab. 4 Součntel vpěru [ ] Typy uložení onců šroubu v Vetnuto vetnuto ( oboutranná axální loža) Vetnuto podepřeno ( oboutranné axální ložo + radální ložo) 3 Podepřeno podepřeno,4, 5,6 ( jednotranná axální loža) 4 Vetnuto volné ( oboutranné axální ložo),4
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 33/ 05 Obr. 5 Typy uložení ulčového šroubu.4..4 Krtcé otáčy šroubu Kontrola šroubu e provádí podle výrobce ulčových šroubů[ ]: rtcé otáčy [ ] d n c n.( 9) L 7 0 mn p bepečnot max. otáče prot rtcým otáčám: nc n >,5...( 9) n de jou n maxmální otáčy
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 34/ 05 Tab. 5 Součntel rtcých otáče [ ] Typy uložení onců šroubu n [m/mn] Vetnuto vetnuto ( oboutranná axální loža) Vetnuto podepřeno ( oboutranné axální ložo + radální ložo) 3 Podepřeno podepřeno 5,5 7,7,5 ( jednotranná axální loža) 4 Vetnuto volné ( oboutranné axální ložo) 3,9 Př.: - Kontrola ulčového šroubu na vpěr a rtcé otáčy Dáno: Průměr šroubu d 00 mm Krajní poloha matce Vdálenot podpor L 4,4 m L p 4,8 m Vetor pouvové íly 3 4 5 6 7 8 9 0 50 33 6 7,5 0 0 7,5 6 33 50 N Vetor otáče šroubu n r n r nr nr3 nr 4 nr5 nr 6 nr 7 nr8 nr9 nr0 5 35 4 300 600 600 300 4 35 5 mn - odul pružnot ocel Kontanta ávlá na půobu uložení ulčového šroubu v Kontanta ávlá na půobu uložení ulčového šroubu n E, e5 Pa v,4, 5,6,4 n 5,5 7,7,5 3,9 Stanovt: hodnocení jednotlvých uložení šroubu dle rtérí vpěru a rtcých otáče
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 35/ 05 axmální íla a max. otáčy e tanoví vetoru atížení a otáče max ( ) ( 93) 50 N n max (n r )..( 94) n 600 mn - rtcá íla a bepečnot vpěru pro uložení 3 4 dle vtahů c 4 d E v ( 89), L 0 c v > ( 90) c,4, 5,6, 4 v 4,3, 6,, 5 nevyhovuje provedení 4 rtcé otáčy a bepečnot pro uložení 3 4 dle vtahů [ ] d n c n.( 9), L 7 0 mn p nc n >,5...( 9) n n c 300 94 594 0 mn - n,,5 0, 3 nevyhovují provedení 3, 4.4..5 Uložení ulčového šroubu Volba určtého uložení ulčového šroubu uvedených tandardních typů je ovlvněna požadavy na func mechanmu (tuhot), ontruční protor a nálady. Pro uložení tv. vetnutého once ulčového šroubu e používají převážně oboutranná axální válečová loža nebo ulčová loža ooúhlým tyem např. od frmy INA. Loža jou vájemně předepnuta
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 36/ 05.4..6 Zatěžovací tavy uložení ulčového šroubu Uložení ulčového šroubu typu Vetnuto-podepřeno, Podepřeno-podepřeno, vetnutovolné (Obr. 6) je atíženo lou tj.: R..( 95) U ulčového šroubu typu Vetnuto - vetnuto (Obr. 7) platí vtah: R L x ( 96) L x + x x + L x x Pro << tj. př operacích v úvratích je L x R. Uvažuje e proto e tejným atížením páru lože jao u ulčového šroubu typu Vetnuto-podepřeno, Podepřeno-podepřeno, vetnuto-volné. Obr. 6 - Zatížení páru lože ulčového šroubu typu Vetnuto-podepřeno, Podepřeno-podepřeno, vetnuto-volné
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 37/ 05 Obr. 7 - Zatížení páru lože ulčového šroubu typu Vetnuto - vetnuto Obr. 8 - Zatížení předepnutých lože ulčového šroubu.4..6. Vetory atížení předepnutých lože ulčového šroubu, Předepnutá loža L a L jou atěžována 0 atěžovacím tavy pro oba myly pohybu dle vtahu: 3 4 5 6 7 8 9 0 ( 53)
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 38/ 05 Pro tanovení atížení jednotlvých lože L a L e tohoto vetoru vybere vetor neáporným hodnotam tj. pro 5 dle vtahu: 3 4 5.( 70), teré e adají do grafu předepnutých lože (Obr. 8). Zatížení jednotlvých lože L a L má tento tvar řádových vetorů, : a a a3 a 4 a5 b 5 b 4 b 3 b b.( 97) b b b 3 b 4 b 5 a5 a 4 a3 a a ( 98) de je: a... maxmální íla půobící na ložo b...mnmální íla půobící na ložo Závlot atížení na deformac v předepnutém páru lože je nelneární. Nelneární ávlot e nahradí dvěma lneárním funcem (Obr. 9): 0 + 0, 6..( 99) a 0 0, 4..( 00) b pro atížení v obou mylech pohybu. Předepnutá oblat je omeena vnější lou L, terá je pa určena vtahem: L,5 ( 0) 0 Velot L e odvodí e vtahu: L max(*)..( 64) Předpětí lože e tanoví L,5 0 ( 0): L 0.( 0),5
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 39/ 05 Obr. 9 - Charaterta páru předepnutých lože ulčového šroubu Výpočet a, b je určen vtahy (Obr. 9): dvojce lože bude přenášet vnější íly v oblat předepnutí v případě, že: ( 03) tj. pro L e tanoví maxmální a mnmální íly půobící na dvojc lože pro 5 dle vtahů: a L 0 + 0, 6..maxmální íly ( 04) 0 0, 4..mnmální íly ( 05) b dvojce lože bude přenášet vnější íly mmo oblat předepnutí v případě, že: > L..( 06) tj. pro > e tanoví maxmální a mnmální íly půobící na dvojc lože pro 5: L a maxmální íly.. ( 07) 0..mnmální íly ( 08) b
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 40/ 05 Př.: - Stanovení parametrů páru předepnutých lože Dáno: Vetor atížení Tab. 3 50 33 6 7,5 0 N Vetor atížení pro volbu předpětí * 33 6 7,5 0 N Stanovt: předpětí lože ulčového šroubu 0 parametry lože dle atalogu volba předpětí e vtahu L max(*)..( 64) a 0 L,5.( 0) volba loža v ávlot na tanoveném předpětí ( 0 ): L 33 N 0 3, N C 0 a ( 09) 0, C a 3,3 N de C a je požadovaná dynamcá únonot loža. Podle této velčny e pa určí atalogu lože: nová hodnota předpětí 0 0, C a ( 0) Katalog INA [5]: ZARN 600 TN: C a0 47 N C a 63 N 0 6. 3N.4..6. Vetor otáče předepnutých lože ulčového šroubu nr Z vetoru rychlotí v v v v3 v4 v5 v6 v7 v8 v9 v 0 ( 54) e tanoví vetor otáče n r pro 0 dle vtahů: v nr.( 79) h
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 4/ 05 n r n r nr nr3 nr 4 nr5 nr 6 nr 7 nr8 nr9 nr0..( 80) Uvedené vetory,, v a n r jou tejné pro ymetrcé aymetrcé atěžování. Rolšení atížení vhledem e mylu pohybu určuje až vetor doby běhu T..4..6.3 Žvotnot uložení lože ulčového šroubu Př.: 3 - Žvotnot lože ulčového šroubu pro ymetrcé atížení Dáno: Vetor atížení v Př.: 9 Předpětí 0 v 50 33 6 7,5 0 N 0 6. 3N Př.: Vetor otáče n r v Př.: 9 n r 5 35 4 300 600 600 300 4 35 5 mn - Vetor doby běhu pro ymetrcé atížení q v Př.: 4 q 0,07 0, 0,05 0,03 0,4 0,4 0,03 0,05 0, 0,07 Celová doba běhu T c 5000 hod Statcá únonot loža C 0 56,5 N Stanovt: vetory atížení, třední otáčy a íly žvotnot předepnutých lože L h a poměr žvotnot době běhu S h Z L,5 0 ( 0): L 47 N Z podmíne L ( 03), > L..( tanoví: 06) a přílušných vtahů e 50 36, 9,8 6,8 6,3 6,3 9,3 4 3, 0 N 0 3, 4 9,3 6,3 6,3 6,8 9,8 36, 50 N třední otáčy:
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 4/ 05 dle n m 0 q nr..( 8) n m 39,3 mn - třední půobící íly: 3 0 0 0 ( ) 3 q nr m.. ( ) n m m 8,3 N 3 0 0 0 ( ) 3 q nr m. ( ) n m m 8,3 N žvotnot pro : L h 0 6 C 3 a 0..( 3) m n m L h 76790 hod L h 76790 hod poměr žvotnot loža době běhu pro : Lh S h >..( 4) T c S h 5, S h 5, tatcá bepečnot pro pro :
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 43/ 05 C..( 5) 0 S0 S0D Pon.: Tato podmína je načně onervatvní ve rovnání programem [ 7], terý uvažuje ve výpočtu e tatcým evvalentním atížením míto maxmální íly. S 0 5 S 0D 3 S 0D 5 Kulčová loža Válečová loža.4..7 Předepínání lože ulčového šroubu Př uložení šroubu Vetnuto-podepřeno a Vetnuto-volné (Obr. 6) je předepnut poue pár axálních lože na jednom onc šroubu. Př uložení šroubu Vetnuto-vetnuto (Obr. 7) e předepínají oba páry axálních lože př čemž muí být čát ulčového šroubu me ložy nepředepnuta. Tuhot ( Lc ) a přepínací íla předepnutého páru axálních lože v upořádání dle Obr. 0 e tanoví atalogu [ 5]. Př.: 4 - Stanovení tuhot a předepínací íly páru předepnutých lože Dáno: Typ a roměr loža AG: ZARN 600 Katalog: axální tuhot Lc 5300 N/mm axální předepínací íla p 490 N Hodnoty tuhot a předepínací íly platí pro uložení dle Obr. 0 be dtančních roužů D, D Předepínací moment na matc 60x A 50Nm atce: průměr vntřní 60x,5 Dtanční roužy: průměr D D 05 mm dély L D 30 mm L D 30 mm Stanovt: axální tuhot uložení ulčového šroubu v páru axálních lože př užtí dtančních roužů D a D atížení matce př předepínání (měrný tla v ávtech, na čelní ploše matce) routcí moment př předepínání lože - porovnání hodnotou A
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 44/ 05 Obr. 0 - Předepnutý pár axálních lože ulčového šroubu [ ] Obr. - Předepnutý pár axálních lože ulčového šroubu - chéma Z Obr. 0, Obr. je řejmé, že pro vyvoení íly 0 v páru lože je nutné vyvodt ílu p tj.: 0 +.( 6) p d de axální íla d půobí na vntřní rouže radálního loža. Velot jednotlvých l áví na tuhot roužu a válečů axálního loža ( L ), na tuhot a axální vůl roužu radálního loža ( Ld ) a na tuhot ložového čepu ( L ). Těmto dílčím tuhotm je určena celová axální tuhot loža ( Lc ), terá je tanovena výrobcem pro délu ložového čepu
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 45/ 05 H. Přdáním dtančních roužů D, D do předepnutého poje loža e celová tuhot menší - tanoví e pomocí vtahů: tuhot dtančních roužů ( D ) e ahrnutím tuhot předepnutého čepu ( d ): Dc D + d π DD E 4 LD + LD.( 7) Dc 30030N / mm celová poddajnot a tuhot předepnutého páru lože A vloženým dtančním roužy D, D: c LA LA +..( 8) Lc LA Dc..( 9) c LA 4500N / mm Lc 5300 N/mm Z porovnání je patrný výraný pole tuhot vlvem dtančních roužů. ěrný tla v ávtech matce 60x,5 e tanoví pomocí doplňujících údajů a vtahů: průměr d m 60 mm toupání ávtu P h,5 mm noná hlouba ávtu v n 0,543 P h 0,8 mm šířa B 3 mm třední průměr d d m vn p p π d v n Ph ( 0) B p 3, Pa Dovolená hodnota pd 40 Pa ěrný tla na čelní ploše matce - doplňující údaj: průměr vnější D m 70 mm
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 46/ 05 p m 4 ( ) π p ( D d ) m m pm 4 Pa Kroutcí moment v ávtu - doplňující údaje: oučntel tření v ávtu f 0,09 vrcholový úhel ávtu β 60º Dovolená hodnota [ 5] pd 40 Pa Ph γ arg tg ( ) π d f ϕ arg tg ( 3) β co d p tg ( γ + ϕ) ( 4) Třecí moment čela matce - doplňující údaje: oučntel tření f L 0,09 40 Nm T ( 5) 3 3 p Dm d m f L 3 Dm d m T 4 Nm Celový moment na matc : +.( 6) T 64 Nm Požadovaný moment A 50 Nm Pon.: Doažení požadované hodnoty předepínací íly je podmíněno nalotí hodnoty oučntelů tření f a f L (expermentálně ověřené), e terých e pa tanoví předchoím
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 47/ 05 potupem požadovaný moment. Další podmínou je mnmální roptyl hodnot oučntelů tření. ax. roptylu ±5% le doáhnout užtím přílušných maacích tuů na bá os, Př.: 5 - Předepnutí. páru lože Dáno: Obr. 3 Roměry oučátí předepnutého ulčového šroubu Typ a roměr lože INA: ZARN 600 Katalog: axální tuhot Lc 5300 N/mm axální předepínací íla p 490 N Celová axální tuhot páru lože A - v Př.: 4 LA 4500N / mm atce: průměr vntřní 60x,5 průměr vnější D m 70 mm průměr vntřní 70x,5 průměr vnější D m3 80 mm Dtanční roužy: průměr D D 05 mm dély L D3 50 mm L D4 30 mm Čát ulčového šroubu: průměr d 00 mm déla L 4000 mm průměr d 6 mm déla L 6 mm průměr d 3 d L 60 mm déla L 3 7 mm Stanovt: potup předepínání loža B - předepínací íly a momenty Předpětí. páru lože ( p ) je určeno (Obr. 3): předepnutím čátí.g lou vájemným předepnutím čátí.g a E ta, aby íla v čátech.g byla rovna p a v čát E nulová.
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 48/ 05 Obr. Předepínání. páru axálních lože matcí (3) Platí tedy: E E..( 7) p ( E + G ) E..( 8) Z těchto vtahů pa plyne: E p..( 9) E +. G Z roměrů oučátí etavy ulčového šroubu (Obr. 3) e tanoví jednotlvé tuhot: pro.3 d π E ( 30) 4 L 4,3 N/mm 3 3900 N/mm 4700 N/mm dtanční rouže D4 DD E 4 LD4 L d π ( 3) D4 3590 N/mm
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 49/ 05 Tuhot jednotlvých čátí dle Obr. 3: poddajnot a tuhot čátí.g: c. G + 3 + d 4 + 0,5 Lc. G.( 3) c. G. G 40 N/mm poddajnot a tuhot čát E: c E + E E Lc..( 33) c E 337 N/mm Zatížení matce : Z p E E +. G..( 9) 0,5 N Kroutcí moment v ávtu: d Z tg( γ + ϕ) p ( 4): 35 Nm Třecí moment čela matce: 3 3 p Dm d m Z T f L 3 Dm d m 5): (
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 50/ 05 T 3 Nm Celový moment na matc : Záměnou pro + T.( 6): 66 Nm Zatížení matce 3: ěrný tla v ávtech matce 70x,5 e tanoví pomocí doplňujících údajů a vtahů [ 5]: průměr d m 70 mm toupání ávtu P h,5 mm noná hlouba ávtu v n 0,543 P h 0,8 mm šířa B 3 mm třední průměr d d m vn 70 mm p Z p Ph π d vn B ( 0): p 3, Pa Dovolená hodnota pd 40 Pa ěrný tla na čelní ploše matce - doplňující údaj: průměr vnější D m 80 mm 4p Z pm ) π ( Dm d m ) ( pm3 36 Pa Dovolená hodnota pd 40 Pa
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 5/ 05 Obr. 3 Roměry oučátí předepnutého ulčového šroubu [ ]
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 5/ 05 Kroutcí moment v ávtu - doplňující údaje: oučntel tření v ávtu f 0,09 vrcholový úhel ávtu β 60º Ph Z γ arg tg ) π d ( f ϕ arg tg β co ( d p tg( γ + ϕ) ( 3) a 4): 3 6 Nm Třecí moment čela matce - doplňující údaje: oučntel tření f L 0,09 ( 5): 3 3 p Dm d m Z T f L 3 Dm d m T3 43 Nm Celový moment na matc 3: Záměnou 3 pro + T.( 6): 3 305 Nm.4..8 Tuhot ulčového šroubu jeho uložením.4..8. Tuhot vlatního ulčového šroubu Tuhot vlatního ulčového šroubu áví na půobu jeho uložení: pro půob uložení šroubu dle Obr. 4 Celová tuhot ulčového šroubu typu Vetnuto vetnuto : tuhot v pounutí: L p E A ( 34) ( L x) x p
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 53/ 05 de je: d A π průře šroubu 4 nmální hodnota e tanoví pro: x 0,5 L p tj.: ( 35) L mn 4 E A p tuhot v pounutí tranformovaného roucení: G J ϕ.( 36) x de je: G.modul pružnot ve myu J π 3 d 4.modul tuhot v roucení L p x.déla rutu ( 37) Tuhot v pounutí tranformovaná roucení je pa dána vtahem:. ϕ r ϕ ( 38) Celová tuhot v pounutí šroubu e pa tanoví tímto potupem: c..( 39). ϕ + mn. ϕ ϕ.. ϕ..( 40) c pro půob uložení šroubu dle Obr. 5 - Celová tuhot ulčového šroubu typů Vetnuto-podepřeno, Podepřeno-podepřeno, Vetnuto-volné : tuhot v pounutí: E A ( 4) x nmální hodnota e tanoví pro: x L tj.: ( 4) L mn E A tuhot v pounutí tranformovaného roucení: G J S využtím vtahu ϕ 36) a doaením: x.( x L.déla rutu ( 43)
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 54/ 05 ϕ. ϕ r S využtím vtahu 38) e celová ( tuhot v pounutí šroubu tanoví tímto potupem: c..( 44). ϕ + mn. ϕ ϕ.. ϕ..( 45) c.4..8. Celová tuhot etavy ulčového šroubu Celová tuhot ulčového šroubu včetně jeho uložení ( c ) etává těchto čátí: tuhot předepnuté dvojce matc ( m ) tuhot vlatního ulčového šroubu (.φ,.φ ) tuhot axálního uložení šroubu ( LA LB Lc ) e ahrnutím pojení předepjatých axálních lože těleem rámu (např. dtanční roužy) tuhot pojení tělea předepjatých axálních lože šroubu a ulčové matce rámem troje ( LA, LB, m ) (řešeno v [ 7] ) tuhot vlatních těle lože (řeší e pomocí KP) Pro celovou mnmální tuhot platí vtah: pro půob uložení šroubu Vetnuto-vetnuto dle Obr. 4: c c m c +. ϕ + LA + LB + m + LA + LB..( 46) c.( 47) c pro půob uložení šroubu Vetnuto-podepřeno, Podepřeno-podepřeno, Vetnuto-volné dle Obr. 5: cc + + + +.( 48) m c. ϕ LA m LA c..( 49) c Př.: 6 - Stanovení celové mn. tuhot ulčového šroubu jeho uložením Dáno: Obr. 3 Roměry oučátí předepnutého ulčového šroubu Typ a roměr lože AG: ZARN 600 axální tuhot dvojce lože LA LB Lc 5300 N/mm Kulčový šroub K00x0-4/AP+A - Kuřm průměr d 00 mm tuhot dvojce matc m 500 N/mm
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 55/ 05 vdálenot podpor L p 4,8 m rajní poloha matce L 4,4 m Hmotnot přeouvaných upn odul pružnot m 70000 g E 0e3 Pa Tuhot L e neuvažují. Stanovt: Z Z c c c tuhot ulčového šroubu uložením pro typ Vetnuto - vetnuto a Vetnuto - volné mn 4 E A 35) a L p ( mn E A 4) vyplývá mn. tuhot šroubu: L ( c. ϕ + 39), mn ϕ...( 44), ϕ...( + + + + 46), m LA + LB m LA +. ϕ LB..( + +.( 48).. ϕ + mn c c + + m. ϕ LA m LA Z c cc.( 47) a c cc..( 49) e určí: Ze rovnání výledných tuhotí je řejmý příno uložení šroubu Vetnuto-vetnuto. 374N / mm mn 358N / mm mn c 60N / mm c 30N / mm
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 56/ 05 Obr. 4 Celová tuhot ulčového šroubu typu Vetnuto vetnuto Obr. 5 - Celová tuhot ulčového šroubu typů Vetnuto-podepřeno, Podepřenopodepřeno, Vetnuto-volné.4..9 Vlatní frevence ulčového šroubu Vlatní frevence tranlační je dána vtahem:
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 57/ 05 c Ω 0 ( 50) m Ω 0 f 0 ( 5) π Z lt. [ 9] vyplývá vtah určující max. hodnotu K v : K 0, Ω ( 5) V 0 de K v je rychlotní ontanta polohové myčy, terá ovlvňuje především přenot polohování vláště př nterpolac pohybu v něola ouřadncích. Tab. 6 - nmální hodnoty vlatních frevencí a maxmální možná rychlotní ontanta v ávlot na přeouvané hmotnot[ 3] Hmotnot n. vlatní frevence ax. rychlotní ontanta polohové myčy m [g] f 0 [H] Ω 0 [ - ] K V [ - ] <0000 50 34 <6 <0000 30 88 <37 >0000 0 63 < Pon.: Podrobnější analýa ávlot rychlotní ontanty Kv na trutuře troje (tuhot pouvového mechanmu tvary mtů rámu troje) je uvedena v [ ], [ 5]. Př.: 7 - Stanovení mn. vlatní frevence a max. rychlotní ontanty polohové myčy Dáno: n. tuhot ulčového šroubu uložením pro typ Vetnuto - vetnuto n. tuhot ulčového šroubu uložením pro typ Vetnuto - volné Přeouvaná hmotnot 374N / mm mn 358N / mm mn m 70000 g Stanovt: vlatní frevenc a rychlotní ontantu polohové myčy tuhot pro typ Vetnuto - vetnuto a Vetnuto - volné
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 58/ 05 Z f c 50), m ( Ω 0 5) π ( Ω 0 0 a K V 0, Ω 0 ( 5): Vetnuto - vetnuto : Ω 0 40 [ - ] f 0, H K v < 8 - Vetnuto - volné : Ω 0 7 [ - ] f 0,4 H K v < 4 - Ze rovnání vyplývá techncá přednot typu Vetnuto - vetnuto..4..0 Účnnot nepředepnutého ulčového šroubu Obr. 6 Účnnot nepředepnutého ulčového šroubu pro hnací moment r a poháněnou ílu ( Zvedání ): tgα η r..( 53) tg ( α + φ)
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 59/ 05 h tg α π d..( 54) tg φ f ( 55) pro hnací ílu a poháněný moment r (Spouštění ): ( α φ) tg η r..( 56) tgα.4.. Pavní odpory předepnutého ulčového šroubu Pro matce a předepnuté lou 0, atížené lou a momentem r (Obr. 7) platí vtahy: + 0 a b r ( ta tb D ) ta tb tg a tg b ( α + ϕ) ( α ϕ) a 0 + b 0 tgα h πd Obr. 7 Schéma předepnuté dvojce matc a šroubu
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 60/ 05 Z uvedených vtahů e tanoví: r π h Po avedení vtahů η 0 ( α φ) tg( α + ϕ) + tgα r tgα tg ( α + φ) 0 tg( α ϕ) tgα..( tg η r 56), tgα..( r π r v h na šroubu: r Pr ed. 53) a.( 4) pa platí pro hnací moment η r η r + η r η r 0 + η r η r.( 57) r Výra platí poud je vnější íla < L 73), de je ( L,85 0 63). Je vhodný pro jšťování ( pavního odporu v pouvovém mechanmu tj. pro T : rt η r η r T + η r η r 0 + r η η r Pavní moment na šroubu muí plňovat tyto podmínu: vtah jmenovtému momentu motoru: rt 0, 5 η r r n.( 58) r.( 59) Poud je vnější íla L..( hnací moment tanoví pomocí vtahu: 76), pa e r r η r..( ) Tento vtah e určuje áladní parametr vtupní převodovy - routcí moment na její výtupní hřídel.
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 6/ 05 Př.: 8 - Stanovení účnnot a pavního momentu mechanmu Dáno: Kulčový šroub K00x0-4/AP+A - Kuřm Průměr d 00 mm Stoupání h 0 mm Součntel tření v matc ulčového šroubu f 0,005 Předpětí 0 6,5 N Vtupní převod r,5 Účnnot vtupního převodu η r 0,98 Pavní odpor vedení T 5 N Jmenovtý moment motoru n 95 Nm Stanovt: účnnot a pavní moment na šroubu h Z tgα π d..( 54), tg φ f ( 55) e tanoví: η r 0,93 η r 0,9 Z r r π v h.( 4), η r η r T + η r η r rt 0 + r η η r r.( 58) e tanoví pavní moment na šroubu: rt 3,3 Nm Z rt 0, 5 η r r n.( 59) e tanoví: rt n r η r 0,5 tj. poměr třecího momentu momentu motoru vyhovuje podmínce..4.. Vtupní převodová říň Vtupní převodová říň je podle atalogu určena těmto lmtním parametry:
Západočeá unverta v Pln, aulta trojní Katedra ontruování trojů tr. 6/ 05 na vtupní hřídel (): max. otáčy, jmenovté otáčy, moment etrvačnot na výtupní hřídel ( r ): jmenovtý moment, acelerační moment, havarjní moment převod r účnnot η r přenot (torní tráta pohybu) žvotnot torní tuhot hladna hluu Další parametry je nutné ontrolovat př uložení patoru na výtupním hřídel říně: tuhot v nalopení příputná axální íla příputný lopný moment Parametry jou určeny atalogem dodavatele převodovy např.[ ], [ 4]. Výpočet převodovy vycháí těchto údajů: vetor atížení vetor rychlot v v vetor otáče dle: nr 79), h.( n r n r nr nr3 nr 4 nr5 nr 6 nr 7 nr8 nr9 nr0..( 80) vetor doby běhu T případně q: Př.: 9 - Vetory atížení, otáče a doby běhu vtupní převodovy Dáno: Vetor atížení pro 0 Vetor rychlot pouvu Doba běhu pro ymetrcé atěžování Celová doba běhu Poměrná doba běhu Předpětí šroubu Stoupání šroubu 50 33 6 7,5 0 0 7,5 6 33 50 N v 0,5 0,7 0,8 6 6 0,8 0,7 0, 5 m.mn - T 050 750 700 405 3595 3595 405 700 750 050 hod T c 5000 hod q 0,07 0,7 0,047 0,03 0,4 0,4 0,03 0,047 0,7 0, 07 0 6,5 N h 0 mm