3/30/2011

1

Značaj i primena klipnog mehanizma

Brzine karakterističnih tačaka

Ubrzanja karakterističnih tačaka

Potreba da se periodično pravolinijsko kretanje prevede u obrtno kretanje rešava se klipnim mehanizmom

Ovaj mehanizam se koristi i kod prevoĎenja kružnog kretanja u pravolinijsko

Klipni mehanizam se sreće na veoma različitim mašinama i ureĎajima u industriji

3/30/2011

2

Najčešće i u najvećoj meri se sreće kod klipnih motora, motora sa unutrašnjim sagorevanjem, benzinskim i dizel motorima

Primenjuje se i kod klipnih pumpi i kompresora

Kod parnih mašina

Nalazi primenu u mašinama za pakovanje i doziranje (HAMBI –mašine za sokove i jogurt)

U pekarstvu za odmeravanje i deljenje testa

U farmaceutskoj industriji

U metalopreraĎivačkoj različite testere

Kod kratkohodih rendisaljki

Kod ekscentar presa

Kod mašina za sečenje kamena i drveta –gatera ili horizontalnih testera

U hidrauličnim mašinama kod hidromotora i pumpi

3/30/2011

3

PrevoĎenje kružnog kretanja u pravolinijsko periodično kretanje ili pravolinijskog kretanja u kružno kod klipnog mehanizma odvija se u ravni mehanizma

Otuda klipni mehanizam spada u program izučavanja ravnog kretanja krutog tela mehanike

Kretanje tela se naziva ravnim kretanjem

ako se sve tačke tela pomeraju u ravnima

paralelnim nekoj nepomičnoj ravni

3/30/2011

4

Brzina tačke B se kod ravnog kretanja tela može izraziti

kao brzina tačke A kojoj se dodaje brzina obrtanja tačke B

oko tačke A

Ubrzanje tačke tela koje izvodi ravno

kretanja jednako je zbiruUbrzanja jedne tačke

Ubrzanja druge tačke oko prve usled ugaonog ubrzanja

Ubrzanja druge tačke oko prve usled ugaone brzine

3/30/2011

5

izvod vektora brzine po vremenu

Ubrzanje kao posledica ugaonog ubrzanja

Ubrzanje kao posledica ugaone brzine

Ubrzanje tačke

Ubrzanje tačke B jednako je vektorskom zbiru ubrzanja tačke A i ubrzanja tačke B oko tačke A

3/30/2011

6

Za tačku čija se ubrzanja traže najčešće je poznat

pravac ubrzanja

Ako to nije slučaj određuju se ubrzanja tačke figure za

koju je to moguće, pa se definišu ugaona brzina i ugaono

ubrzanje cele figure

Ovo se primeni na nepoznata ubrzanja tačke i tako se

određuju ubrzanja te tačke

Osnovni elementi klipnog mehanizma su:◦ Krivaja OA ili koleno radilice kod Motora SUS

◦ Spojna poluga ili kod motora SUS klipnjača AB

◦ Ukrsna glava ili klip B sa osovinicom kod motora SUS

3/30/2011

7

Osnovni elementi klipnog mehanizma meĎusobno su spojeni sa tri obrtna zgloba◦ Obrtni zglob u tački O

◦ Obrtni zglob u tački A

◦ Obrtni zglob u tački B

Princip rada kod motora SUS

Usisavanje, sabijanje, sagorevanje i pražnjenje

3/30/2011

8

Krajni položaj - gornja mrtva tačka

Krajni položaj - donja mrtva tačka

3/30/2011

9

Položaj klipa u zavisnosti od ugla krivaje –kolena radilice

Ugao kolenastog vratila (radilice) kod motora je osnovni parametar po kome se projektuje i vodi proces rada motora

Prema uglu kolenastog vratila se odreĎuju sve ostale aktivnosti - početak punjenja, pražnjenja, paljenja ili ubrizgavanja kod dizela

U okviru programa predmeta mehanika II predviĎena je izrada grafičkog rada vezanog za rad klipnog mehanizma

U zadatku su dati:◦ Tehnička ugaona brzina krivaje – minutni broj

obrtaja

◦ Dužine krivaje kolena R

◦ Dužine klipne poluge L=3R

◦ Uglovi za koje treba odrediti tražene vrednosti

3/30/2011

10

Analitičkim putem odrediti položaj klipa za uglove krivaje j1, j2, j3, j4,

Analitičkim putem odrediti brzinu i ubrzanje klipa B za ugao krivaje j1

Vektorskom metodom odrediti brzinu i ubrzanje klipa za ugao krivaje j2

Grafičkom metodom zaokrenutih brzina odrediti brzinu klipa za ugao krivaje j1

Metodom plana brzina i ubrzanja odrediti brzine klipa za ugao krivaje j2

Metodom plana ubrzanja odrediti brzinu tačke C za ugao krivaje j1

Položaj klipa u zavisnosti od ugla krivaje –kolena radilice

3/30/2011

11

Ako je poznat minutni broj obrtaja, koji je u zadatku konstantan, dobija se ugaona brzina koja je kao i minutni broj obrtaja konstantna

Na osnovu poznate ugaone brzine odreĎuje se zakon promene ugla

Pošto je konstantna ugaona brzina, a ugao se meri od nule zakon promene ugla je definisan

3/30/2011

12

Mehanizam se može prikazati kao

Može se uočiti trougao OAB

3/30/2011

13

Kako su poznati R i L primenom sinusne teoreme

Zamenom u dobijeni izraz za položaj klipa

Kako je izraz komplikovan za odreĎivanje izvoda uvodi se zamena cosb razvijanjem u red i izdvajanjem prva dva člana

3/30/2011

14

Za empirijsko odreĎivanje položaja klipa se koristi

Za brojne vrednosti iz izabranog primera

Za brojne vrednosti iz izabranog primera

jo X m

30 0.764813059

135 0.441673832

210 0.418402897

300 0.674456264

3/30/2011

15

Diferenciranjem izraza za koordinatu x dobijaju se brzina i ubrzanje tačke B

Za vrednost ugla

= -0.26946197 m/s

0.764813059 m

= 0.90304 m/s2

3/30/2011

16

Za poznate podatke, brzina tačke A

Brzina tačke B dobija se kao vektorski zbir

Brzina tačke A je tangenta na putanju (kružnicu) u datom položaju

Brzina tačke B je u pravcu x ose po kojoj se kreće tačka B

Trenutni pol brzina je u preseku normala na brzine u tačkama A i B

Trenutni pol brzina

3/30/2011

17

Na osnovu slike sa datim podacima odreĎuju se rastojanja tačaka od trenutnog pola brzina

Trenutni pol brzina

Na osnovu definisanog trenutnog pola brzina odreĎuje se brzina tačke B i brzina VBA

Trenutni pol brzina

3/30/2011

18

Često se sreće u rešavanju zadataka primena metoda projekcija brzina na pravac tačaka čija se brzina odreĎuje

Kod odreĎivanja ubrzanja polazi se od poznatog ubrzanja tačke A koja izvodi kružno kretanje, a kako je ugaona brzina konstantna to je komponenta ubrzanja usled ugaonog ubrzanja nula

3/30/2011

19

Ubrzanje tačke B

Izračunati brzinu tačke A i u razmeri nacrtati skicu mehanizma i ucrtati brzinu tačke A

Zaokrenuti brzinu za 90o kao i pravac brzine tačke B

Paralelna linija pravcu AB definiše veličinu zaokrenute brzine tačke B

3/30/2011

20

Izračunati brzinu tačke A i u razmeri nacrtati skicu mehanizma i ucrtati brzinu tačke A

Ucrtati duž paralelnu brzini VA u razmeri

Ucrtati pravac brzine tačke B

Iz kraja brzine VA povući normalu na pravac AB brzine VBA

Izračunati ubrzanja tačke A i ubrzanje tačke B oko tačke A usled ugaone brzine, u razmeri nacrtati skicu mehanizma i ucrtati ubrzanje tačke A

Ucrtati duž paralelnu ubrzanju aA u razmeri i aBAw

Ucrtati pravac ubrzanja tačke B

3/30/2011

21

Izračunati ubrzanja tačke A i ubrzanje tačke B oko tačke A usled ugaone brzine i usled ugaonog ubrzanja

U razmeri nacrtati skicu mehanizma i ucrtati ubrzanje tačke A

Ucrtati duži paralelne ubrzanjima aA , aBAe i aBAw

U preseku se dobija aC

aC=ad Ua

Ubrzanje tačke C jednako je vektorskom zbiru: ubrzanja tačke A i ubrzanja tačke C oko tačke

A usled ugaonog ubrzanja i usled ugaone brzine

Ili ubrzanja tačke B i ubrzanja tačke C oko tačke B usled ugaonog ubrzanja i usled ugaone brzine

3/30/2011

22

Poluga AB dužine R=0.5m, obrće se oko nepomične ose, koja jenormalna na vertikalnu ravan u kojoj je mehanizam, konstantnom

ugaonom brzinom w1 =21/s oko centra A. Ova poluga činimehanizam zajedno sa polugom BD dužine 2R i polugom CDdužine R, koja je horizontalna. Poluge su u tačkama A,B,C i Dzglobno vezane.

Odrediti brzinu i ubrzanje tačke D, i da li se poluga CD obrćeubrzano ili usporeno.

Kako se poluga AB okreće sa w1 oko tačke A brzina tačke B tačke poluge

3/30/2011

23

Kako se poluga DC okreće oko tačke C brzina tačke D tačke poluge DC , a istovremeno tačka D je i deo poluge BD, brzina okretanja oko C je upravna na pravac CD.

Trenutni pol brzina u preseku normala na brzine u tačkama

3/30/2011

24

Brzina tačke B oko trenutnog pola, jednaka je

Brzina tačke D oko trenutnog pola, jednaka je

3/30/2011

25

Brzina tačke D oko trenutnog pola, jednaka je

Ubrzanje tačke B koja se okreće oko ose koja prolazi kroz zglob A

3/30/2011

26

Ubrzanje tačke D ka elementa poluge BD

Ubrzanje tačke D ka elementa poluge BD

3/30/2011

27

Ubrzanje tačke D kao elementa poluge CD, koja se obrće oko ose koja prolazi kroz C

Ubrzanje tačke D kao elementa obe poluge je jednako

3/30/2011

28

Vektorsku jednačinu projekcijom na ose i rešavanjem dobijaju se ugaona ubrzanja

Član DC se ubrzava

Ubrzanje tačke D kao elementa obe poluge je jednako

3/30/2011

29

Ugaono brzina člana CD i ugaono ubrzanje su istog smera pa se ugaona brzina člana CD povećava u posmatranom trenutku za datu konfiguraciju i datu ugaonu brzinu člana AB

Ubrzanje tačke D se dobija

Zadatak 12.Poluga AB dužine R=0.5m, označena sa 1, obrće se oko nepomične ose, koja je normalna na vertikalnu ravan u kojoj je mehanizam, konstantnom ugaonom brzinom w1 =2 1/s oko centra A. Ova poluga čini mehanizam zajedno sa polugom BD dužine 2R, (označena sa 2), i polugom CD, (označena sa 3), koja je horizontalna. Poluge su u tačkama A,B,C i D zglobno vezane. Tačka C se nalazi vertikalno ispod tačke B. Odrediti brzinu i ubrzanje tačke D,i da li se poluga CD obrće ubrzano ili usporeno.

3/30/2011

30

Zadatak 12.

Zadatak 12.

3/30/2011

31

Zadatak 12.

Zadatak 12.

3/30/2011

32

Zadatak 12.

Zadatak 12.

3/30/2011

33

Zadatak 12.