Projektowanie Systemów Elektromechanicznych

Projektowanie Systemów
Elektromechanicznych
Wykład 3
Przekładnie
Przekładnie
• Zębate:
–
–
–
–
Proste;
Złożone;
Ślimakowe;
Planetarne.
• Cięgnowe:
– Pasowe;
– Łańcuchowe;
– Linowe.
Przekładnie
• Hydrauliczne:
– Hydrostatyczne;
– Hydrokinetyczne – podstawą działania jest
wykorzystanie energii kinetycznej płynu.
Stosowane w w automatycznych skrzyniach
biegów. Charakteryzują się stosunkowo niską
sprawnością i możliwością przeciążenia bez
niebezpieczeństwa przeciążenia układu
napędowego.
Przekładnie zębate
Zalety:
• Łatwość wykonania;
• Stosunkowo małe gabaryty;
• Stosunkowo cicha praca – przy
odpowiednim smarowaniu;
• Duża równomierność pracy;
• Wysoka sprawność (do 98%)
Przekładnie zębate
Wady:
• Stosunkowo niskie przełożenie dla
pojedynczego stopnia;
• Sztywna geometria;
• Brak naturalnego zabezpieczenia przed
przeciążeniem.
Przekładnie zębate - podział
Ze względu na umiejscowienie zazębienia
• Zazębienie zewnętrzne;
• Zazębienie wewnętrzne.
Rodzaj ruchu:
• Przekładnia obrotowa;
• Przekładnia liniowa.
Przekładnie zębate - podział
• Wzajemne usytuowanie osi obrotu
• Przekładnia czołowa:
– Walcowa;
– Stożkowa.
• Przekładnia śrubowa:
– Ślimakowa;
– Hiperboloidalna.
Przekładnia prosta
Przełożenie przekładni
1
i
2
n1
i
n2
Wprowadzając pojęcie średnicy podziałowej, modułu oraz
podziałki zęba
d2
i
d1
d  z
p

 zm
z2
i
z1
Przekładnia ślimakowa
tg

tg (   )
tg (   )

tg
γ – kąt wzniosu gwintu
ς – „kąt tarcia”, taki że
współczynnik µ=tgς
Elementem napędzającym jest
ślimak
Elementem napędzającym jest
ślimacznica
Samohamowność, gdy: γ < ς, η < 0
Przekładnia ślimakowa
ślimak
ślimacznica
Przekładnia planetarna
(obiegowa)
• Koło zębate wewnętrzne (centralne) z
uzębieniem zewnętrznym;
• Satelity połączone jarzmem (2, 3 lub 4);
• Koło zębate zewnętrzne z uzębieniem
wewnętrznym.
Przekładnia planetarna
(obiegowa)
Koło zębate zewnętrzne
satelita
Koło zębate wewnętrzne
(słoneczne)
Ruchome jarzmo
Przekładnia planetarna przełożenie
• Metoda chwilowego środka obrotu
i13 j
1

j
Względem punktu C
vB  2  r2
v A  2  2r2
v A  2vB
Metoda chwilowego środka
obrotu
Prędkość liniową v dowolnego punktu A
ciała poruszającego się ruchem płaskim
obrotowym z prędkością kątową względem
nieruchomego w danej chwili punktu B
można obliczyć jako iloczyn prędkości
kątowej i odległości r między punktami A
i B, czyli v= *r
Przekładnia planetarna przełożenie
Względem punktu O
vB   j  rj   j  (r1  r2 )
v A  1  r1
wiedząc, że: v A  2vB
1  r1  2   j  (r1  r2 )
Przekładnia planetarna przełożenie
1 2  r1  2  r2

j
r1
ostatecznie:
i13 j
r3  r1  2  r2
1 r1  r3 z1  z3



j
r1
z1
Przekładnia pasowa
Zalety:
• Łagodzenie gwałtownych zmian obciążenia;
• Tłumienie drgań;
• Zabezpieczenie zespołów napędowych
przed nadmiernym przeciążeniem;
• Prostota, niskie koszty wytwarzania;
• Mała wrażliwość na dokładność
wzajemnego ustawienia osi
Przekładnia pasowa
• Wady:
• Mała zwartość;
• Duże siły obciążające wały i łożyska –
naciąg pasów;
• Niestałość przełożenia – poślizg pasów.
Przekładnia pasowa
Przekładnia pasowa - schemat
Przekładnia pasowa - obliczenia
1. Wstępny dobór przekroju pasa, średnicy
mniejszego koła (najmniejsze w danym
typoszeregu, ze względu na zwartość
przekładni)
2. Obliczenie prędkości obwodowej na
średnicy skutecznej
v 
dp
2
Przekładnia pasowa - obliczenia
• Obliczenie przełożenia i średnicy
skutecznej drugiego koła:
i
d p2
d p1
1 n1


2 n2
• Obliczenie średnicy równoważnej koła
mniejszego:
De  d p1  K1
Przekładnia pasowa - obliczenia
Przekładnia pasowa - obliczenia
• Odległość międzyosiowa a:
d p1  d p 2
2
 50  a  (d p1  d p 2 )
• Długość pasów:
Lp   
d p1  d p 2
2
 

180
 (d p1  d p 2 )  2  a  cos 
Przekładnia pasowa - obliczenia
sin  
d p 2  d p1
2a
1  180  2  
• Dobrać znormalizowaną długość pasa Lp
• Wynikowa odległość międzyosiowa:
a
Lp   
d p1  d p 2
2
 

180
2  cos 
 (d p1  d p 2 )
Przekładnia pasowa - obliczenia
• Sprawdzenie przenoszenia mocy
N  z  N1
k L  k
kT
N1 – moc przenoszona przez jeden pas dobierana na podstawie średnicy
równoważnej i prędkości obwodowej;
kL – liczba uwzględniająca zmienność obciążeń pasa zależna od jego
długości;
kφ – liczba zależna od kąta opasania;
kT – liczba uwzględniająca warunki i liczbę godzin pracy pasa klinowego.
Przekładnia pasowa - obliczenia
• Liczba pasów:
kT
zN
k L  k
Wariatory – pasy płaskie, stożkowe koła; pasy
klinowe, koła o zmiennej średnicy skutecznej;
płynna i skokowa zmiana przełożenia.
Wielokrążki
• Wielokrążek prosty;
• Wielokrążek potęgowy;
• Wielokrążek różnicowy
Wielokrążek prosty
Wielokrążek zwykły
• Siła niezbędna do uniesienia ciężaru Q:
Q
P
k  wkz
 wkz
1 

k  (1   )
k
Wielokrążek zwykły
Siła niezbędna do uniesienia ciężaru Q dla:
• Końca cięgna umocowanego do zblocza
nieruchomego:
Q
P
2n
• Końca cięgna umocowanego do zblocza
ruchomego:
Q
P
2  (n  1)
Wielokrążek potęgowy
Q
P n
2  wkp
 wkp
1  n
(
)
2
Wielokrążek różnicowy
Rr
P
Q
2  R  wkr
 wkr
(1   )( R  r )

r
2 R  (1,01  0,99    0,2    (1   ))
R