Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje
Modul 03 - Technické předměty
Ing. Jan Jemelík
1
- funkční soustavy součástí, které slouží k přenosu energie z hnací jednotky (motoru) na pracovní orgán nebo pracovní stroj Mechanizmy dělíme na: mechanické elektrické elektromagnetické hydraulické elektrohydraulické pneumatické hydropneumatické atd. Stupně volnosti. Bod nebo těleso, jejichž pohyb není ničím omezený, je tzv. volný bod nebo volné těleso. V praxi jsou všechna tělesa něčím vázaná. Tato vazba, která omezuje pohyb tělesa způsobuje, že se tělesa stávají užitečnými. Počet stupňů volnosti je počet nezávislých souřadnic, který potřebujeme k určení rychlosti pohybu tělesa nebo bodu. Bod: na přímce volný v rovině volný v prostoru volné těleso v prostoru Mechanizmy
Souřadnice: v vx, vy vx, vy, vz vx, vy, vz, x
y
z
Stupně volnosti: 1 2 3 6 Ing. Jan Jemelík
2
Vazba bodu nebo tělesa. Všechna mechanická zařízení, která omezují volný pohyb bodu nebo tělesa, nazýváme vazbami. Všechna mechanická zařízení, která omezují volný pohyb bodu nebo tělesa, nazýváme vazbami. Dvě tělesa vzájemně pohyblivě spojená vazbou tvoří kinematickou dvojici. Rozdělení kinematických dvojic. Rotační dvojice: Volný kotouč v rovině má tři stupně volnosti. Rotační dvojice odebírá tělesu v rovině dva stupně volnosti (dva posuvy) a umožňuje otáčení kolem osy.
Posuvná dvojice:
Mechanizmy
Posuvná dvojice odebírá tělesu v rovině dva stupně volnosti (rotaci a jeden posuv) a umožňuje posuv v jednom směru.
Ing. Jan Jemelík
3
Valivá dvojice: B
Valivá dvojice odebírá tělesu v rovině dva stupně volnosti (dva posuvy) a umožňuje otáčení kolem osy. Na obrázku jsou dvě valivé dvojice (v bodech A a B).
A
Obecná dvojice: Obecná dvojice odebírá tělesu v rovině jeden stupeň volnosti(jeden posuv). Tělesa vázaná obecnou dvojicí se po sobě odvalují a zároveň i smýkají. ozubená kola
Mechanizmy
Ing. Jan Jemelík
4
Stupně volnosti rovinných mechanizmů.
i 3 n 2 r p v
o
C
i – počet stupňů volnosti n – počet pohyblivých členů A r – počet rotačních dvojic p – počet posuvných dvojic v – počet valivých dvojic o – počet obecných dvojic rotační dvojice A, B, C 1 – rám 3 – kulisa i 2 – klika 4 – kámen posuvná dvojice - kámen
4 3
2 B 1
0 1
3 3 2 3 1 0
5.1 Pákové mechanizmy
v1
- dvojramenná páka 2 v2
1
b
a
i = převodové číslo Pro i > 1 bude v2 < v1 – převod do pomala Pro i < 1 bude v2 > v1 – převod do rychla Mechanizmy
v1
a
v2
b
v1 v2
v1 v 2 a b a i b
pohon
Ing. Jan Jemelík
5
- jednoramenná páka
a b
2
v1 a v1 v2
1
v2
v1
v2 b a i b
5.2 Klínové mechanizmy - používají se k redukci rychlosti vx na menší rychlost vy vy tg
vx pohon
Mechanizmy
vy vx í
vy
v x tg
vx vy Ing. Jan Jemelík
6
5.3 Převodové mechanizmy - převody - používají se k přenosu kroutícího momentu z hnacího hřídele na hřídel hnaný - redukce otáček na otáčky vyšší (převod do rychla) nebo na nižší (převod do pomala) Převodové mechanizmy: a) s přenosovým článkem - plochý řemen, klínový řemen, lanko, ozubený řemen, řetěz b) s přímým stykem - třecí převody, ozubená kola 5.3.1 Jednoduchý převod s přenosovým článkem - přenos kroutícího momentu mezi dvěma hřídeli – hnacím a hnaným v v1 v v1 v 2 n2 R1 1 R2 2 Mk2 2 1 1 n1
Mk1
D1
2
řemen, řetěz
hnací hřídel i
n1 n2
Mechanizmy
1 2
D2 D1
pro i
D2 hnaný hřídel
v2
D1 2 D1
1
1
D1 n1
n1 >1 je n2 < n1 do pomala n2
D2 2 D2
2
2
2
n
D2 n2
pro i
n1 <1 do rychla n2 Ing. Jan Jemelík
7
Příklad 1: Hnací řemenice má průměr 200 mm a její otáčky jsou 12,4 s-1. Otáčky hnané řemenice je třeba snížit na 4,7 s-1. Jaký musí být průměr hnané řemenice? i
n1 n2
D2 D1
D2
D1
n1 n2
200
12,4 4,7
527,7 mm
Příklad 2: Hnací řemenice má průměr 250 mm, hnaná řemenice 350 mm a její otáčky jsou 6 s-1. Vypočítejte převodové číslo a otáčky hnací řemenice. i
D2 D1
350 250
i
n1 n2
n1
Mechanizmy
1,4 i n2
1,4 6
8,4 s-1
Ing. Jan Jemelík
8
5.3.2 Jednoduchý převod s přímým stykem z2 z1 n1 z1, z2 - počet zubů n2 Mk1 Mk2 2 n1 D2 m z 2 z 2 1 i n2 D1 m z1 z1 D1 Pro ozubená kola platí: D2 v1 = v2 =v D1 m z1 D2 m z2 hnací hnaný m – modul ozubení hřídel hřídel Příklad 3: Ozubená kola mají z1 = 16 a z2 = 40 zubů a jejich modul je 3 mm. Otáčky hnaného kola jsou 8 s-1. Vypočítejte průměry obou kol, otáčky hnacího kola a převodové číslo. D2 m z2 3 40 120 mm D1 m z1 3 16 48 mm i
D2 D1
120 48
i
n1 n2
n1 i n2
Mechanizmy
2,5 2,5 8
20 s-1 Ing. Jan Jemelík
9
5.3.3 Složený převod s přenosovým článkem - přenos kroutícího momentu mezi třemi a více hřídeli n2 n1 2
1
n4
n3
3
D3 D1 D2 předlohový hřídel
hnací hřídel Mezi hřídeli 1 a 2: i1
n1 n2
D2 D1
Mezi hřídeli 2 a 3: i2
D4 hnaný hřídel n3 n4
n2 n4
D4 D3
n2 = n3
Výsledné převodové číslo i je dáno součinem převodových čísel jednoduchých převodů: n1 n2 n1 D2 D4 i i1 i2 n2 n4 n4 D1 D3 Výsledné převodové číslo i je poměrem mezi otáčkami hnacího hřídele n1 a hnaného hřídele nn. Mechanizmy
Ing. Jan Jemelík
10
5.3.4 Složený převod s přímým stykem z1 n1
n2
z2
n4
n3 D3
z4 i
i1 i2
z3
n1 n4
D2 D 4 D1 D3
z2 z4 z1 z3
D1 D4
D2 hnací hřídel
předlohový hřídel
hnaný hřídel
Příklad 4: Celkové převodové číslo i = 20. Navrhněte dílčí převodová čísla pro třístupňovou převodovku. a) i3 5 i2 2 i1 2 í 2 2 5 20 b)
Mechanizmy
i1
2
i2
2,5
i3
4
í
2 2,5 4
20
Ing. Jan Jemelík
11
Příklad 5: Hřídel elektromotoru koná 48 otáček za sekundu. Je na něm naklínováno ozubené kolo s počtem zubů z1 = 20. Určete převodové číslo a počet zubů ostatních kol, je-li průměr kola D3 = 1,5 D1. Hnaný hřídel má mít 4 otáčky za sekundu. Jde o dvoustupňový převod, kde převodové číslo jednoho soukolí nemá být větší než 4. i i1 i2
i2
n1 48 i i1 i2 12 n4 4 z2 z2 z1 i1 20 3 60 zubů z1 z4 z4 z3 i2 z3 1,5 z1 i2 1,5 20 4 120 zubů z4 z3
Mechanizmy
z3
z4 i2
120 4
3 4
D3 1,5 D1 m z3 1,5 m z1 z3 1,5 z1
30 zubů
Ing. Jan Jemelík
12
5.3.5 Reverzace (obrácení směru otáčení) u převodu (převod s vloženým kole) - u jednoduchého převodu s přímým stykem se hnané kolo otáčí proti smyslu otáčení hnacího kola - změna smyslu otáčení se provede vložením kola n0 z1 n1 z1 n1 z2 n2 z2 n2 2 1 2 0 1 D1
D1 D2
hnací hřídel
hnaný hřídel
hnací hřídel
Mezi hřídeli 1 a 0: i1
n1 n0
D0 D1
z0 z1
Mezi hřídeli 0 a 2: i2
n0 n2
D2 D0
z2 z0
D0
z0
D2
hnaný vložené hřídel kolo Celkové převodové číslo: n1 n0 n1 D2 z 2 i i1 i2 n0 n2 n2 D1 z1
Vložením kola se převodové číslo nemění. Mechanizmy
Ing. Jan Jemelík
13
