Projektowanie Systemów Elektromechanicznych. Przekładnie dr inż. G. Kostro

Transkrypt

1 Projektowanie Systemów Elektromechanicznych Przekładnie dr inż. G. Kostro

2 Zębate: Proste; Złożone; Ślimakowe; Planetarne. Cięgnowe: Pasowe; Łańcuchowe; Linowe. Przekładnie

3 Przekładnie Hydrauliczne: Hydrostatyczne; Hydrokinetyczne podstawą działania jest wykorzystanie energii kinetycznej płynu. Stosowane w automatycznych skrzyniach biegów. Charakteryzują się stosunkowo niską sprawnością i możliwością przeciążenia bez niebezpieczeństwa przeciążenia układu napędowego.

4 Przekładnie zębate Zalety: Łatwość wykonania; Stosunkowo małe gabaryty; Stosunkowo cicha praca przy odpowiednim smarowaniu; Duża równomierność pracy; Wysoka sprawność (do 98%)

5 Przekładnie zębate Wady: Stosunkowo niskie przełożenie dla pojedynczego stopnia; Sztywna geometria; Brak naturalnego zabezpieczenia przed przeciążeniem.

6 Przekładnie zębate - podział Ze względu na umiejscowienie zazębienia Zazębienie zewnętrzne; Zazębienie wewnętrzne. Rodzaj ruchu: Przekładnia obrotowa; Przekładnia liniowa.

7 Przekładnie zębate - podział Wzajemne usytuowanie osi obrotu Przekładnia czołowa: Walcowa; Stożkowa. Przekładnia śrubowa: Ślimakowa; Hiperboloidalna.

8 Przekładnia prosta

9 i d d Przełożenie przekładni i i Wprowadzając pojęcie średnicy podziałowej, modułu oraz podziałki zęba d z p z m n n Przełożenie przekładni prostej wielostopniowej: i i i i i, n,,3 3,4 n i, n z z

10 Parametry przekładni

11 Przekładnia ślimakowa Przekładnia ślimakowa ma zastosowanie wszędzie tam, gdzie istotne są zarówno duże przełożenie jak i możliwość napędzania jedynie z jednej strony przy samohamowności z drugiej.

12 Przekładnia ślimakowa Ślimak - stal hartowana Ślimacznica żeliwo lub brąz

13 tg tg Przekładnia ślimakowa - ( ) obliczenia Elementem napędzającym jest ślimak tg ( ) tg γ kąt wzniosu gwintu ς kąt tarcia, taki że współczynnik µ=tgς Elementem napędzającym jest ślimacznica Samohamowność, gdy: γ < ς, η < 0

14 Zastosowanie Mechanizm naciągu strun w instrumentach strunowych, takich jak gitara, skrzypce, pianino; Przełożenia w napędach mechanicznych, np. ruchomy stół do frezarki, podajniki taśmowe; Redukcja obrotów, np. układ napędowy kosiarek; Samohamowne przełożenia mechanizmów małej mocy, np. elektrycznie opuszczane szyby w samochodzie, napęd wycieraczek samochodowych

15 Przekładnia planetarna (obiegowa) Koło zębate wewnętrzne (centralne) z uzębieniem zewnętrznym; Satelity połączone jarzmem (, 3 lub 4); Koło zębate zewnętrzne z uzębieniem wewnętrznym.

16 Przekładnia planetarna

17 Przekładnia planetarna (obiegowa) Koło zębate zewnętrzne satelita Koło zębate wewnętrzne (słoneczne) Ruchome jarzmo

18 Przekładnia planetarna - przełożenie Metoda chwilowego środka obrotu Prędkość liniową V w ruchu płaskim dowolnego punktu A ciała poruszającego się ruchem obrotowym z prędkością kątową ω względem nieruchomego w danej chwili punktu B można policzyć jako iloczyn prędkości kątowej ω i odległości r pomiędzy punktami A i B

19 Przekładnia planetarna - przełożenie i 3, j Względem punktu C j v B r v A v A v B r

20 Przekładnia planetarna - Względem punktu O przełożenie v B j r j j ( r r) v A wiedząc, że: r v v A B r ( r r j )

21 Przekładnia planetarna - przełożenie r r r j 3 r r r , z z z z z r r r i j j ostatecznie:

22 Przekładnia planetarna - przełożenie Metoda myślowego unieruchomienia jarzma i c i b a, b a, c i 3 j j j 3, j i,3 i, i,3 z z z z z z 3

23 Przekładnia planetarna - Mechanizm różnicowy zastosowanie Równomierne obciążenie kół Zablokowane jedno z kół

24 Przekładnia planetarna - Przekładnie w turbinach zastosowanie

25 Przekładnia planetarna - zastosowanie Urządzenie rozdziału mocy (Power Split Device) -Toyota Prius ICE silnik spalinowy, połączony z jarzmem; MG silnik elektryczny połączony z kołem centralnym; MG silnik elektryczny połączony z kołem zewnętrznym i napędem kół

26 Stany pracy Power Split Device Praca silnika spalinowego z maksymalną sprawnością; Sterowanie prędkością samochodu poprzez zmianę prędkości silników elektrycznych; Działanie silnika MG jako rozrusznika; Zamiana energii mechanicznej ICE na energię elektryczną w MG i MG; Osiąganie dużych mocy przy jednoczesnym włączeniu ICE, MG i MG.

27 Przekładnie cięgnowe

28 Zalety: Przekładnia pasowa Łagodzenie gwałtownych zmian obciążenia; Tłumienie drgań; Zabezpieczenie zespołów napędowych przed nadmiernym przeciążeniem; Prostota, niskie koszty wytwarzania; Mała wrażliwość na dokładność wzajemnego ustawienia osi

29 Wady: Mała zwartość; Przekładnia pasowa Duże siły obciążające wały i łożyska naciąg pasów; Niestałość przełożenia poślizg pasów. Sprawność: =0,95-0,96 - tarcie koło-pas, tarcie wewnętrzne, opory aerodynamiczne

30 Przekładnia pasowa Mocowanie koła: Bezpośrednie Specjalne podpory Pozorny współczynnik tarcia: β kąt rozwarcia rowka na kole: 34, 36, 38 Przełożenia: i =,-6 (max. 0) Liczba pasów przekładni: z = -5 (max. 8) Duża liczba pasów: Mała zwartość przekładni Nierównomierne przenoszenie obciążenia Duże prawdopodobieństwo uszkodzenia przekładni

31 Typy pasów: Pasy zwykłe: A, B, C, D, E, 0, 5; Pasy specjalne: HZ, HA, HB, HC, HE, H0, H5 Przekładnia pasowa

32 Przekładnia pasowa - schemat

33 Przekładnia pasowa - obliczenia. Wstępny dobór przekroju pasa, średnicy mniejszego koła (najmniejsze w danym typoszeregu, ze względu na zwartość przekładni). Obliczenie prędkości obwodowej na średnicy skutecznej v d p

34 Przekładnia pasowa - obliczenia

35 Przekładnia pasowa - obliczenia Obliczenie przełożenia i średnicy skutecznej drugiego koła: i d d p p Obliczenie średnicy równoważnej koła mniejszego: n n D e d K p

36 Przekładnia pasowa - obliczenia

37 Przekładnia pasowa - obliczenia Odległość międzyosiowa a: ) ( 50 p p p p d d a d d Długość pasów: cos ) ( 80 a d d d d L p p p p p

38 Przekładnia pasowa - obliczenia a d d p p sin 80 Dobrać znormalizowaną długość pasa L p Wynikowa odległość międzyosiowa: cos ) ( 80 p p p p p d d d d L a

39 Przekładnia pasowa - obliczenia Sprawdzenie przenoszenia mocy N z N k L k T N moc przenoszona przez jeden pas dobierana na podstawie średnicy równoważnej i prędkości obwodowej; k L liczba uwzględniająca zmienność obciążeń pasa zależna od jego długości; k φ liczba zależna od kąta opasania; k k T liczba uwzględniająca warunki i liczbę godzin pracy pasa klinowego.

40 Przekładnia pasowa - obliczenia Liczba pasów: z N k L k T k Wariatory pasy płaskie, stożkowe koła; pasy klinowe, koła o zmiennej średnicy skutecznej; płynna i skokowa zmiana przełożenia.

41 Wielokrążki Wielokrążek prosty; Wielokrążek potęgowy; Wielokrążek różnicowy

42 Wielokrążek prosty

43 Wielokrążek zwykły Siła niezbędna do uniesienia ciężaru Q: P k Q wkz wkz k ( k )

44 Wielokrążek potęgowy P n Q wkp ( ) n wkp

45 Wielokrążek różnicowy P R r R wkr Q wkr ( )( R r R (,0 0,99 R r) 0, ( ))