Upload
stefano-carton
View
34
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Pohonné systémy OS. 1. Technick é principy 2.Hlavní pohonný systém 3.Vedlejší pohonný systém P2. Hlavní pohonný systém Zabezpečuje hlavní řezný pohyb Rotační Přímočarý. Vedlejší pohonný systém Zabezpečuje vedlejší řezný pohyb Rotační Přímočarý. Pohonný systém OS. Pomocné systémy. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
1
Pohonné systémy OS
1.Technické principy
2.Hlavní pohonný systém
3.Vedlejší pohonný systém
P2
2
Pohonný systém OS
Hlavní pohonný systém
Zabezpečuje hlavní řezný pohyb Rotační Přímočarý
Vedlejší pohonný systém
Zabezpečuje vedlejší řezný pohyb Rotační Přímočarý
Pomocné systémy
3
Pohonný systém stroje
Rotační pohyb Přímočarý pohyb Parametry:
, M v, F
celkový převodový poměr celková účinnost životnost
4
Pohonný systém stroje
Technický princip PSA. Hnací člen - transformace energieB. Pohonný mechanismus -
B1. Mechanismus převodový - mění rozsah výstupních parametrů
B2. Mechanismus pro změnu druhu pohybu- mění pohyb rotační v lineární
5
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)
6
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.
7
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
8
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
9
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.
10
A. Elektromotory
Lineární motor : Je mnohapolový elektrický
stroj, jehož vzduchová mezera je rozvinuta do roviny.
Může být synchronní i asynchronní.
Přímý pohon posuvů.
11
A. Hydromotory
ČerpadloRozdělovač prouduHydromotor
U OS se užívají méně
12
A.Volba hnacího členu
Požadované vlastnosti funkční provozní
Odlišné požadavky pro : Hlavní PS Vedlejší PS
Ekonomické zhodnocení
13
B1.Převodové mechanismy ke změně otáček
převodové mechanismy slouží k rozšíření rozsahu výstupních otáček a momentů
hnacího členu1.Stupňová změna otáček2.Plynulá změna otáček
Požadavek optimální řezné rychlosti
14
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 měničiStřídavé s
frekvenčními měniči
15
B1.Převodové mechanismy ke změně otáček
Mechanický způsob
Stupňová změna
Ozubená kola
Řemeny ( změna průměru řemenic)
Plynulá změna
Mechanické variátory Řemeny Řetězy Harmonické
převodovky
16
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 , i1Převod do rychla – multiplikátor
17
B1. Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček
Složený převodPřevodový poměr jednotlivých převodů :
i12 = n1/n2, i34 = n2/n3,….
Převodový poměr i celk = i12 . i 34 . ….
18
B1. Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček
Výměnná kola
Pro změnu celého otáčkového rozsahu
19
B1. Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček
Přesuvná kola
Přesuv kol do záběru s pevnými protikoly
Drážkové hřídele
20
B1. Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček
Kola se spojkami
kola na jednom hřídeli jsou volně uložena
s hřídelem se spojí spojkou
21
B1.Převodové mechanismy ke stupňové změně otáček
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
Řemenové převody
22
B1. Převodové mechanismy k plynulé změně otáček
Variátor
ŘemenyLamelové řetězy
23
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,..
24
2. Hlavní pohonný systém
Parametry HPS
Výkon Až 100 kW
Otáčky Až 80 000/min
Moment Až 1000 Nm
25
2. Hlavní pohonný systém
Značný rozvoj motorů s vysokou regulací
vede ke zjednodušení, nebo úplnému odstranění následných převodových mechanismů :
přímé pohony
26
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)
27
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
28
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
L
Ln
30
LL M
P
29
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
30
2.Návrh hlavního pohonného systému
Diagram výstupního členu - otáčky, moment, výkon
omezný moment
dovolený pokles výkonu mezi stupni nebo překrytí stupňů
31
2. Návrh hlavního pohonného systému
Otáčkový diagram
vstupní převodpřevodové cesty
jednotlivých stupňů
finální převod
32
2. Návrh hlavního pohonného systému
Kinematické schéma :
Vstupní převod
Převody stupňů2. stupeň: přesuvné
dvojkolí (6) zabírá s (5)
1.stupeň:(4) zabírá s (3)
Finální převod
1
212 z
zi
7
8
z
zirs
5
62.2 z
zi r
3
41.2 z
zi r
33
2. Návrh hlavního pohonného systému
Konstrukční návrh
34
2. Návrh hlavního pohonného systému
Kontrola motoruKontrola celkového převodu, dosažení limitního
momentu, dosažení požadovaných rozsahů otáčekDimezování :
ozubení (síly, obvodové rychlosti, rozměrový a pevnostní výpočet)hřídeleložiskavůlespojovací prvky, …..
35
B2. Mechanismy ke změně druhu pohybu
Rotační pohyb hnacího členu
Lineární pohyb
výstupního členu
P rot * = P lin
M * * = F * v
Principy :
Pohybový šroubPastorek a hřebenŠnek a hřebenKlikový mechanismus
36
Pohybový šroub
2 základní případy :matice stojí, otáčí se
šroub
matice se otáčí, šroub stojí
37
B2. Pohybový šroub
S třením kluzným : lichoběžníkový závit pilový závit
šroub ocelový, matice bronzová, výjimečně litinová
účinnost = tg / tg( +)
tg = s / . dtg = f, f = 0,15
38
B2. Pohybový šroub
S třením valivým :
vysoká účinnost
f= 0,01
kinematická vazba :v n . s
Použití omezeno vyrobitelnou délkou
39
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
40
B2. Klikový mechanismus
pohon smykadel
KM s kývavou kulisou
(Whitworth)
KM s otáčivou kulisou
41
3.Vedlejší pohonný systém -posuv
PřímočarýPožadavky : 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….
42
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
43
3.Vedlejší pohonný systém -posuv
Regulační motory synchronní s mechanismem pro změnu druhu pohybu
(kuličkový šroub nebo pastorek a hřeben)
Lineární motory
44
3. Posuvovka s kuličkovým šroubem
Motor
Vstupní převod
Finální mechanismus
45
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/
46
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
47
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
48
3. Stanovení zatěžovacích stavů pro výpočet
Posuvové síly, posuvové rychlosti ( otáčky)Doba běhu – poměrná doba běhuStanovení středních otáček
Stanovení středních působících silŽivotnost
6
3
11 10
mF
CL
c
ii T
Tq
riim nqn 2
13
12
1
31
1
m
riii
m n
nqFF
49
3.Vzpěr
Kritická síla
Koeficient uložení konce šroubu 22,4 11,2 5,6 1,4
202
4 E
L
dkF
s
vic
2M
cvi F
FS
50
3. Kritické otáčky šroubu
Kritické otáčkyKoeficient uložení
konce šroubu 25,5 17,7 11,5 3,9
172
min10 p
niciL
dkn
25,1M
cni n
nS
51
3. Tuhost kuličkového šroubu
Vetknutý – volný Ex
x
A
Fs
x
AE
x
Fkk s
xs
1
52
3. Tuhost kuličkového šroubu
Vetknutý – vetknutý
Mimimum pro x = 0,5 Lp
x
AE
x
Fkk s
xs
1
xL
AEk
pxL
xxL
LAEkkk
p
pxLxs
2
53
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
54
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