Lab 6/1 - kmg.agh.edu.pl

Projektowanie przy wykorzystaniu modułu
symulacji dynamicznej programu
Autodesk Inventor
Odśrodkowy ogranicznik prędkości
1. Zasada działania urządzenia
Odśrodkowy ogranicznik prędkości obrotowej wykorzystuje siłę odśrodkową do ograniczania
oraz stabilizacji prędkości obrotowej wału maszyny poprzez działanie sił tarcia pomiędzy dwoma
powierzchniami oporowymi. Jeżeli maszyna jest w stanie spoczynku to ciężarki (1) zamocowane
na ruchomych ramionach (2) są opuszczone do pozycji dolnej. Obracające się koło napędowe
maszyny wprawia w ruch koło zębate (3), która następnie poprzez przekładnię stożkową (4) oraz
duże koło pasowe (5) napędza za pomocą pasa transmisyjnego (6) małe koło pasowe (7), które
jest zamocowane na wale (8) ogranicznika prędkości. Obracający się wał wprawia w ruch
obrotowy ciężarki, które na wskutek działania siły odśrodkowej zaczynają unosić się do góry.
Unoszące się ciężarki powodują ruch cięgien (9) będące połączone z okładziną cierną (10). Gdy
mechanizm osiągnie pewną prędkość obrotową powierzchnia cierna zaczyna trzeć o nieruchomą
powierzchnię oporową (11). Na wskutek działania sił tarcia pomiędzy współpracującymi
powierzchniami następuje zmniejszenie do pewnej ustalonej wartości prędkości obrotowej wału.
Rys. 1. Odśrodkowy ogranicznik prędkości obrotowej. 1 – masa obciążająca, 2 – ramię, 3 – wał
zębnika, 4 – przekładnia zębata stożkowa, 5 – koło pasowe duże, 6 – pas transmisyjny, 7 – koło
pasowe małe, 8 – oś ogranicznika, 9 – cięgno, 10 – okładzina cierna, 11 – powierzchnia oporowa.
Model mechanizmu należy zbudować w oparciu o dostępne złożenie o nazwie
Ogranicznik.iam, które zawiera elementy nieruchome. Na rys.2 przedstawiono strukturę
mechanizmu odśrodkowego ogranicznika prędkości z wyszczególnieniem różnych typów
złączy kinematycznych i warunków brzegowych, które należy uwzględnić w budowie modelu
w programie AIP. Pozostałe elementy nieuwzględnione w schemacie łączymy, wykorzystując
ich osie oraz powierzchnie płaskie.
Rys.2. Schemat kinematyczny odśrodkowego ogranicznika prędkości obrotowej z uwzględnieniem
złączy programu AIP: 1 – złącze typu kontakt 3D, 2 –złącze typu obrót, 3 – kontakt 3D, 4 – złącze
typu obrót, 5 – połączenie pasowe (pas), 6 – wymuszenie momentem obrotowym, 7 – połączenie
toczne (stożek na stożku).
2. Symulacja dynamiczna mechanizmu w programie Autodesk Inventor
Zmiennymi parametrami symulacji będą:

masa pojedynczego ciężarka,

współczynnik tarcia pomiędzy powierzchnia oporową a okładziną cierną.
Przyjmujemy wymuszenie momentem obrotowym o wartości 0,5 Nm, które będzie przyłożone
na wał zębnika. Czas symulacji ustalamy na 10s. Wykorzystując zmienne zawarte w tabeli 1,
badamy ich wpływ na maksymalną wartość prędkości osi ogranicznika.
Tab.1. Zmienne parametry symulacji.
Lp.
masa ciężarka [kg]
wsp.tarcia
1
0,5
0,3
2
0,5
0,5
3
0,5
0,8
4
1
0,2
5
1,5
0,15
6
2
0,1