Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 7

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování

KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy Přednáška 7

Obsah Mechanismy s přerušovaným pohybem

• Řízení mechanismů s přerušovaným pohybem • Promítací přístroj – maltézský mechanismus • Kinematika maltézského mechanismu Regulační, brzdící a tlumící mechanismy

• Klasifikace regulátorů • Brzdící mechanismy • Tlumící mechanismy

Mechanismy s přerušovaným pohybem

http://filmpub.atlas.cz

Přednáška 7 – Mechanismy s přerušovaným pohybem

Řízení mechanismů s přerušovaným pohybem

Převodové mechanismy • Dochází pouze ke kvantitativní korekci pohybu – klasické převody • Mechanismus transformuje typ pohybu (posuvný, otáčivý, vratný) • Mechanismy s přerušovaným pohybem

Způsob řízení mechanismů s přerušovaným pohybem • Hnacím motorem – absolutní délka kroku je závislá na rychlosti motoru • Fyzikálním oscilátorem – délka pracovního taktu je konstantní – hodinový stroj • Nezávisle pomocí procesoru – perspektivní


Synchronizace kroku stroje hnacím motorem U většiny složitějších pracovních strojů vyžaduje technologický proces, aby byl pracovní takt synchronizován s otáčkami stroje. Stroj potom dokáže plnit funkci v širokém rozmezí pracovních otáček. Vačkový mechanismus spalovací motor

Drapákový mechanismus filmová kamera

Maltézský mechasnismus obráběcí centrum

http://filmpub.atlas.cz

http://www.carbibles.com

http://www.tajmac-zps.cz Přednáška 7 – Mechanismy s přerušovaným pohybem

Kyvadlový hodinový stroj Galileo Galilei – astronom, matematik a filozof popsal konstantní periodu kmitu kyvadla. Protože sám hodinář nebyl, použil kyvadlo jako časoměrný prvek až nizozemský fyzik a matematik Christian Huygnes (asi roku 1657).

http://www.veznihodiny.cz


Řízení počítačem pomocí krokového motoru Potřebu pohonu, který umí přesně nastavit svoji polohu a tuto polohu i přes působící síly udržet, splňují krokové motory (stepper motor). Proud procházející cívkou statoru vytvoří magnetické pole, které přitáhne opačný pól magnetu rotoru. Vhodným zapojováním cívek dosáhneme vytvoření rotujícího magnetického pole, které otáčí rotorem. Krokový motor s 200 kroky na otáčku (1.8 stupně na krok)

http://robotika.cz/articles/steppers/cs


Promítací přístroj – maltézský mechanismus Jednou z klíčových součástí kamery a promítacího stroje je mechanismus krokového pohybu. Umožňuje převést pravidelné otáčení na pozastavení každého okénka před objektivem a po jeho expozici posun k dalšímu okénku.

http://cs.wikipedia.org http://filmpub.atlas.cz


Kinematika maltézského mechanismu • Hnací hřídel, klikový hřídel, klika • Hnaný hřídel, drážkový kotouč, kříž • Čep – otočný, pevný • Blokovací mechanismus

2α = 2π z

π ( z − 2) π β = −α = 2

2z

Z trojúhelníku O1O2A:

r1 = sin α = cos β = λ O1O2 Z trojúhelníku O1O2Aφ:

r1 sinψ = O1O2 sin[π − (ϕ +ψ )] Úpravou [sin(a+b)=sin(a)cos(b)+cos(a)sin(b)]:

λ sin ϕ ψ = arctan 1 − λ cos φ Dynamika MM - MathCad Přednáška 7 – Mechanismy s přerušovaným pohybem

Regulační, brzdící a tlumící mechanismy

http://www.astro.cz Přednáška 7 – Regulační, brzdící a tlumící mechanismy

Klasifikace regulátorů Z hlediska přívodu energie se dělí regulátory na:

• přímé – odebírají veškerou energii potřebnou ke své činnosti z regulované soustavy • nepřímé – vyžadují ke své funkci přívod vnější energie Rozdělení podle charakteru media, které je nositelem regulačního signálu:

• mechanické • hydraulické • pneumatické • elektrické, elektronické Podle toho, v jakém tvaru je signál regulátorem přenášen:

• spojité, analogové • diskrétní, číslicové (řízené počítačem) Z hlediska přenosových, dynamických vlastností dělíme regulátory na:

• proporcionální (P) – regulace pokojové teploty • integrační (I) – napouštění splachovací nádoby • zmíněné dva typy s derivační složkou (D) – gradient

u( t ) = r0 .e( t ) u( t ) = r−1.∫e( t )dt u( t ) = r1 de( t )/dt

Přednáška 7 – Regulační, brzdící a tlumící mechanismy

Přímé analogové regulátory V současné době je analogová regulace nahrazována regulací digitální, která je: levnější, přesnější, spolehlivější, adaptibilněnjší, umožňuje náročnější formy regulace. Lihový termostat chlazení hydraulický

Rauscher, J.: Vozidlové motory, Brno 2005

Roztěžníkový regulátor otáček mechanický - J. Watt

http://cs.wikipedia.org

Dýchací automatika pneumatický - J.Y.Cousteau http://www.stranypotapecske.cz/vystroj


Brzdící mechanismy

Rozdělení brzdících mechanismů z pohledu práce s energií • Rekuperační – dochází k transformaci energie do nadřazeného systému • Akumulační – setrvačník, pružina, kondenzátor • Ztrátová přeměna – maření

Významné kategorie z hlediska užitného • Provozní brzdy k regulaci pracovních a dopravních strojů – brzdy, retardéry • Brzdy k měření momentových charakteristik hnacích strojů – dynamometry • Brždění nežádoucích oscilačních pohybů – tzv. tlumiče


Aerodynamická brzda Suchoj SU-27

Mercedes-Benz SLR McLaren

Panavia Tornado Gr.1 http://www.military.cz

http://www.veznihodiny.cz Přednáška 7 – Regulační, brzdící a tlumící mechanismy

Hydraulická brzda Voda slouží v brzdě současně jako pracovní i chladící médium. Rotor víří vodu v komorách a tím přeměňuje práci zkoušeného stroje v tepelnou energii. Regulace brzdného momentu se provádí změnou naplnění vířivých komor. Reakční moment statoru měří běžná váha.

Vlk, F.: Zkoušení vozidel, Brno 1985

http://www.miac.org.uk/heenan.htm Přednáška 7 – Regulační, brzdící a tlumící mechanismy

Elektrodynamická vířivá brzda Na statoru je budicí cívka, kterou protéká stejnosměrný proud. Rotor ve tvaru ozubeného kola se otáčí v magnetickém poli statoru a vlivem střídání zubu a mezery rotoru se mění magnetický tok a obvodem protékají vířivé proudy. Jejich působením se vytvoří brzdný moment, přičemž velikost tohoto momentu je řiditelná změnou proudu v budicí cívce.

http://www.schenck-ind.com


Tlumící mechanismy

Rozdělení tlumících mechanismů dle fyzikálního principu • Mechanické – třecí, hltiče (mass dampers) • Hydraulické – atmosférické, přetlakové • Aerodynamické – vzduchové • Elektrodynamické – lineární motory

Významné kategorie z hlediska užitného • Tlumení rotačního nebo translačního oscilačního pohybu • Řízené (aktivní) či neřízené tlumení


Aktivní magnetoreologický tlumič Magnetoreologické tlumiče jsou složeny z hydraulického válce obsahujícího feromagnetické nanočástice v olejové suspenzi. Za přítomnosti silného magnetického pole se tyto částečky začnou polarizovat a řetězit. Tím se začne zvyšovat zdánlivá viskozita média.

Šika, Z.: Aktivní a poloaktivní snižování mechanického kmitání strojů, Praha 2004



Air Damping System U systému Air Damping se o pružení i tlumení stará výhradně vzduch – systém plynových pružin a tlumičů je oproti konvenčním pružicím jednotkám s ocelovými šroubovými pružinami a olejovým tlumením téměř o 2 kg lehčí.


BOSE Suspension System Lineární elektromotory jsou obsluhovány velmi rychlým zpracováním signálů v řídící jednotce. Významnou novinkou je rekuperace energie v lineárních elektromotorech. Energie generovaná při propružení kola se ukládá do vysokovýkonných kondenzátorů Ultra-Caps a později je využita k vyvolání vhodného tlumícího účinku.


Demonstrace Lexus BOSE Přednáška 7 – Regulační, brzdící a tlumící mechanismy

Hmotový tlumič (Mass Damper) K tlumení vibrací je použita hmota, která je zavěšena tak, aby se ve chvíli, kdy se začne pohybovat struktura, jejíž pohyby má tlumit, začala pohybovat v opačném směru. Je tedy potřeba "vyladit" hmotnost závaží a tuhost pružiny tak, aby mohla účinně bránit nežádoucím vibracím struktury - v tomto případě způsobeným pružením pneumatik.

Citroen 2CV

http://www.formule-1.cz


Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 7

Recommend Documents