Rotační pohyb – kinematika a dynamika

Prezentace na téma: "Rotační pohyb – kinematika a dynamika"— Transkript prezentace:

1 Rotační pohyb – kinematika a dynamika
Výkon pro rotaci P = Mk . ω úhlová rychlost ω = π . n / [ s-1 ] frekvence otáčení n [ min-1 ] výkon P [ W ] pro stanovení krouticího momentu Mk = 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 . rstř pro kotouč bez otvoru J = 0,5 . m . R2 rstř je střední průměr prstence R je vnější průměr kotouče 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

2 Motory Motory pohonů Elektromotory (nejčastější)
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

3 Charakteristika rotačního hydromotoru
krouticí moment a tlak účinnost výkon průtočné množství závislost krouticího momentu Mk [ N . m ] na frekvenci otáčení n [ min-1 ]

4 Motory Charakteristika (momentová) je závislost krouticího momentu na frekvenci otáčení Charakteristika spalovacího motoru Charakteristika sériového elektromotoru 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)

5 Hřídelové spojky Spojky podle možností trvalého
Spojení souosých hřídelů – s nepřesnostmi (různoběžnost, mimoběžnost podle možností výroby a montáže) Spojky podle možností trvalého nebo přerušovaného spojení Spojky podle možnosti vzájemného natočení ve směru rotace hřídelů pevné výsuvné pojistné (omezující) nulové zkroucení zkroucení podle zatížení Mk Spojky dávající trvalé spojení Spojky výsuvné pevné pružné poddajné klouby 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 (tlumící) 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. 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

8 Spojka Oldhamova Spojka zubová radiální Spojka Oldhamova Spojka s pryžovou obručí Periflex Spojka vlnovcová

9 Homokinetické klouby

10 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

11

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

13 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 spojka hydrodynamické spojky

14 Brzdy Brzdy podle principu Mechanické brzdy třecí
mechanické třecí hydrodynamické elektrické indukční čelisťové bubnové vnější čelisťové bubnové vnitřní kuželové kotoučové lamelové pásové 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

15 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

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

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

18 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

19 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

20 Volnoběžné spojky (volnoběžky)
kuličky západky válečky a jehly třecí západky šroubové třecí Přenos krouticího momentu je možný jen pro jeden směr otáčení. Hnaný hřídel může předbíhat hnací hřídel. axiální radiální Volnoběh :

21 Volnoběhy