3.Vedlejší pohonný systém Pohonné systémy OS 1.Technické principy 2.Hlavní pohonný systém 3.Vedlejší pohonný systém P2

Pohonný systém OS Hlavní pohonný systém Zabezpečuje hlavní řezný pohyb Rotační Přímočarý Vedlejší pohonný systém Zabezpečuje vedlejší řezný pohyb Rotační Přímočarý Pomocné systémy

Pohonný systém stroje , M v, F Rotační pohyb Přímočarý pohyb Parametry: , M v, F celkový převodový poměr celková účinnost životnost

Pohonný systém stroje Technický princip PS A. Hnací člen - transformace energie B. Pohonný mechanismus - B1. Mechanismus převodový - mění rozsah výstupních parametrů B2. Mechanismus pro změnu druhu pohybu- mění pohyb rotační v lineární

A. Hnací členy PS ELEKTROMOTORY: Využívají principu vzniku mechanické síly ve vodiči, kterým protéká proud a je umístěn v elektromagnetickém poli HYDROMOTORY : Využívají tlakové energie (oleje, vzduchu)

A. Elektromotory Stejnosměrný motor : Budicí vinutí je na napájeno ze stejnosměrného zdroje Rotor se pohybuje v magnetickém poli, v jeho vodičích indukuje napětí a vzniká proud. Točivý moment je úměrný velikosti I.

A. Elektromotory Asynchronní střídavý motor : Vinutí na statoru je napájeno třífázovým proudem a vytváří točivé elektromagnetické pole s otáčkami n = 60 f/ p V rotoru se indukuje napětí, proud protékající kotvou způsobuje točivý moment.(točivé elm.pole se snaží rotor unášet s sebou) Skluz otáček

A. Elektromotory Synchronní střídavý motor : Rotor nese permanentní magnet s poly, které jsou střídavě severní a jižní. Změnami směru magnetického toku ve statoru se rotor pohybuje

A. Elektromotory Krokový motor: synchronní motor s buzením permanentními magnety se značným počtem polů. Ovládací proudové impulsy se přivádí postupně na jednotlivé fáze, rotor se otáčí přetržitě, tak , jak je postupně přitahován na jednotlivé poly. Vhodné pro polohování.

A. Elektromotory Lineární motor :   Je mnohapolový elektrický stroj, jehož vzduchová mezera je rozvinuta do roviny. Může být synchronní i asynchronní. Přímý pohon posuvů.

A. Hydromotory Čerpadlo Rozdělovač proudu Hydromotor U OS se užívají méně

A.Volba hnacího členu Požadované vlastnosti funkční provozní Odlišné požadavky pro : Hlavní PS Vedlejší PS Ekonomické zhodnocení

B1.Převodové mechanismy ke změně otáček převodové mechanismy slouží k rozšíření rozsahu výstupních otáček a momentů hnacího členu 1.Stupňová změna otáček 2.Plynulá změna otáček Požadavek optimální řezné rychlosti

B1.Převodové mechanismy ke změně otáček Elektrický způsob Stupňová změna Přepínání počtu polu střídavého elektromotoru ( až troje výstupní otáčky) Plynulá změna Regulační motory : Stejnosměrné s tyristorovými měniči Střídavé s frekvenčními měniči

B1.Převodové mechanismy ke změně otáček Mechanický způsob Stupňová změna Ozubená kola Řemeny ( změna průměru řemenic) Plynulá změna Mechanické variátory Řemeny Řetězy Harmonické převodovky

B1.Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček Ozubená kola Základní pojmy : Jednoduchý převod : i = n1/n2 = 1/2 = d2/d1 = M2/M1 = z2/z1   Převod do pomala – reduktor , i1 Převod do rychla – multiplikátor

B1. Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček Složený převod Převodový poměr jednotlivých převodů : i12 = n1/n2, i34 = n2/n3,…. Převodový poměr i celk = i12 . i 34 . ….  

B1. Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček Výměnná kola Pro změnu celého otáčkového rozsahu

B1. Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček Přesuvná kola Přesuv kol do záběru s pevnými protikoly Drážkové hřídele

B1. Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček Kola se spojkami kola na jednom hřídeli jsou volně uložena s hřídelem se spojí spojkou

B1.Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček Řemenové převody Ploché Klínové Ozubené Textilní Kožené Pryžové Minimální průměr řemenice D1, D2=i.D1 Ložisko A kola 1 Řemenové kolo1 Ložiska A,B kola 2 Řemen Řemenové kolo2

B1. Převodové mechanismy k plynulé změně otáček Variátor Řemeny Lamelové řetězy

2. Hlavní pohonný systém Rotační Požadavky : zajistit možnost nastavení řezných rychlostí v dostatečném rozsahu a s potřebnou přesností zabezpečit pro řezný pohyb potřebný výkon umožnit rychlou reverzi řezného pohybu u strojů s vysokou automatizací zabezpečit přesné polohování výstupního členu ( vřetene) spolehlivost, životnost, dynamika, tuhost, teplotní stálost,hlučnost,..

2. Hlavní pohonný systém Parametry HPS Výkon Až 100 kW Otáčky Až 80 000/min Moment Až 1000 Nm

2. Hlavní pohonný systém Značný rozvoj motorů s vysokou regulací  vede ke zjednodušení, nebo úplnému odstranění následných převodových mechanismů : přímé pohony

2. Hlavní pohonný systém asynchronní motor s mnohastupňovou převodovkou – starší a levné stroje regulační motor( asynchronní s frekvenčním měničem) s dvou až třístupňovou převodovkou přímý pohon ( elektrovřeteno)

2.Návrh hlavního pohonného systému Parametry motoru : · výkon motoru P · jmenovité otáčky motoru ne · maximální otáčky motoru nM další parametry jsou odvozené : · rozsah regulace rp při konstantním výkonu rp =nM/ne

2.Návrh hlavního pohonného systému Požadavky na výstupní člen : ·        P na vřeteni, ·        nmax vřetene ·        nmin vřetene ·   největší dovolený moment ML - omezný, ·        omezné otáčky – spočtou se z P a ML ·        přípustný pokles výkonu mezi stupni nebo překrytí ( a = P/Pmin = 1,26 je určeno normou.) životnost stroje cca 14 000 hod

2. Návrh hlavního pohonného systému Počet potřebných stupňů převodového mechanismu dáno nmax, nL, rp počet potřebných stupňů p rp p = nmax/nL  p Pokud vyjde přesné číslo, nedochází ani k překrytí ani k mezistupňovému oklesu výkonu Pokud nikoliv, zaokrouhlí se na celé číslo

2.Návrh hlavního pohonného systému Diagram výstupního členu - otáčky, moment, výkon omezný moment dovolený pokles výkonu mezi stupni nebo překrytí stupňů

2. Návrh hlavního pohonného systému Otáčkový diagram vstupní převod převodové cesty jednotlivých stupňů finální převod

2. Návrh hlavního pohonného systému Kinematické schéma : Vstupní převod Převody stupňů 2. stupeň: přesuvné dvojkolí (6) zabírá s (5) 1.stupeň: (4) zabírá s (3) Finální převod

2. Návrh hlavního pohonného systému Konstrukční návrh

2. Návrh hlavního pohonného systému Kontrola motoru Kontrola celkového převodu, dosažení limitního momentu, dosažení požadovaných rozsahů otáček Dimezování : ozubení (síly, obvodové rychlosti, rozměrový a pevnostní výpočet) hřídele ložiska vůle spojovací prvky, …..

B2. Mechanismy ke změně druhu pohybu Rotační pohyb hnacího členu  Lineární pohyb výstupního členu P rot * = P lin M * *  = F * v Principy : Pohybový šroub Pastorek a hřeben Šnek a hřeben Klikový mechanismus

Pohybový šroub 2 základní případy : matice stojí, otáčí se šroub matice se otáčí, šroub stojí

B2. Pohybový šroub S třením kluzným : lichoběžníkový závit pilový závit šroub ocelový, matice bronzová, výjimečně litinová účinnost  = tg / tg( +) tg = s /  . d tg  = f, f = 0,15

B2. Pohybový šroub S třením valivým : vysoká účinnost f= 0,01 kinematická vazba : v  n . s Použití omezeno vyrobitelnou délkou

B2. Pastorek nebo šnek a hřeben Spolehlivý mechanismus Menší přesnost - vůle Účinnost 0,98 Kinematická vazba : v  n . h kde h je obvod pastorku =  . m. z

B2. Klikový mechanismus pohon smykadel KM s kývavou kulisou (Whitworth) KM s otáčivou kulisou

3.Vedlejší pohonný systém -posuv Přímočarý Požadavky : ·  V celém rozsahu rychlosti pracovních posuvů vyvinout potřebnou sílu k překonání řezných, setrvačných a třecích sil ·  Zajistit v celém rozsahu rychlosti plynulý pohyb posouvané části ·  Zajistit přesnou polohu posouvané části stroje ·  spolehlivost, životnost, dynamika, tuhost….  

3.Vedlejší pohonný systém -posuv Parametry rychlost zrychlení Lehké stroje Až 100 m/min 1,5 g, Těžké stroje 20 m/min 0,25 g

3.Vedlejší pohonný systém -posuv Regulační motory synchronní s mechanismem pro změnu druhu pohybu (kuličkový šroub nebo pastorek a hřeben) Lineární motory

3. Posuvovka s kuličkovým šroubem Motor Vstupní převod Finální mechanismus

3. Posuvovka s kuličkovým šroubem Volba motoru : je charakterizován P1=M1 * 1 Požadavky na výstupu : kontrola dosažení potřebné posuvové síly F F = P1 *  / v kontrola potřebných rychlostí v v = n1 . h ( nebo s), přičemž n1 = 30 1/ 

3. Návrh posuvu s pohybovým šroubem Dimenzování šroubu První odhad rozměrů šroubu tah-tlak, krut redukované napětí  red =  2 + 3 2 životnost šroubu – kontrola z katalogu , stanovení průměru, stoupání, délky vzpěr - způsob uložení kritické otáčky tuhost

3. Dimenzování pohybového šroubu Předpětí je cca 30 % maximální posuvové síly V závislosti na předpětí se stanoví dynamická únosnost, podle ní se volí šroub z katalogu

3. Stanovení zatěžovacích stavů pro výpočet Posuvové síly, posuvové rychlosti ( otáčky) Doba běhu – poměrná doba běhu Stanovení středních otáček Stanovení středních působících sil Životnost

3.Vzpěr Kritická síla Koeficient uložení konce šroubu 22,4 11,2 5,6 1,4

3. Kritické otáčky šroubu Koeficient uložení konce šroubu 25,5 17,7 11,5 3,9

3. Tuhost kuličkového šroubu Vetknutý – volný

3. Tuhost kuličkového šroubu Vetknutý – vetknutý Mimimum pro x = 0,5 Lp

3. Celková tuhost posuvového mechanismu Celková tuhost mechanismu se skládá z : tuhosti kuličkového šroubu cKS tuhosti kuličkové matice cKM tuhosti konzoly cK axiální tuhosti jednoho nebo dvou ložisek cL tuhosti spojení: spojení konzoly se spodkem stojanu cspoj1 spojení příruby kuličkové matice s konzolou cspoj2 spojení uložení cspoj3, event. cspoj4

Závěrem Hlavní pohonný systém přímočarý ( hnací člen + pastorek, hřeben, klikový mechanismus) Vedlejší pohonný systém rotační ( vymezení vůlí) Pomocné pohony dopravníky, výměny nástrojů,… běžné elektromotory a hydromotory bez zvláštních nároků