Program je určen pro návrh setrvačníku, jeho analýzu a určení rozměrů. V programu je možné řešit i klikový mechanismus a zjistit parametry asynchronních motorů.
Program řeší:
1. Návrh momentu setrvačnosti pro vybraný stroj.
2. Návrh rozměrů setrvačníku na základě požadovaného momentu setrvačnosti.
3. Výpočet momentu setrvačnosti na základě rozměrů setrvačníku.
4. Výpočet momentu setrvačnosti hmot s různými otáčkami (redukovaný moment setrvačnosti).
5. Výpočet napětí rotujících prstenců.
6. Výpočet gyroskopického momentu.
7. Výpočet momentu setrvačnosti ze zatěžovacího diagramu a požadované nerovnoměrnosti chodu.
8. Výpočet nerovnoměrnosti chodu.
9. Návrh setrvačníku ve spojení s motorem.
10. Výběr a výpočet parametrů cca 1200 asynchronních elektromotorů.
11. Řešení klikového mechanismu.
Ve výpočtu jsou použita data, postupy, algoritmy a údaje z odborné literatury, norem a firemních katalogů.
[1] Strojně technická příručka (Svatopluk Černoch)
[2] Shigley’s Mechanical Engineering Design
[3] Strojírenská
příručka (1992)
[4]
Machinery’s Handbook
(26th Edition)
Normy: EN 60034-30-1 :20 14
Rotating electrical machines — Part 30-1: Efficiency classes of line operated AC
motors (IE code)
Machines Olectriques tournantes — Partie 30-1: Classes de rendement pour les
moteurs a courant alternatif alimentés par le réseau (Code IE)
Drehende elektrische Maschinen — Teil 30-1: Wirkungrad-Klassifizierung von
netzgespeisten Drehstrommotoren (IE-Code)
Katalogy a firemní materiály: Siemens, ABB Automation Products
Stáhnout.
Ceník, koupit.
Informace o syntaxi a ovládání výpočtu naleznete v dokumentu "Ovládání, struktura a syntaxe výpočtů".
Informace o účelu, použití a ovládání odstavce "Informace o projektu" naleznete v dokumentu "Informace o projektu".
Ve výpočtech jsou použité následující vzorce.
I = C * Pw / (n³ * δ)
C ... Güldnerova konstanta, která
určuje typ stroje
Pw ... výkon stroje
n ... otáčky [/s]
δ ... stupeň nerovnoměrnosti chodu doporučený pro typ
stroje
δ = (ωmax - ωmin) / ωm
ωmax ... maximální úhlová rychlost
ωmin ... minimální úhlová rychlost
ωm = (ωmax - ωmin) / 2 ... střední úhlová rychlost
I = 0.5 * Ro * Pi * b * (R⁴ - r⁴)
Ro ... hustota
b ..... šířka kotouče
R ..... vnější poloměr
r ...... vnitřní poloměr
Pokud jsou v soustavě hmoty rotující různou rychlostí (převod), je nutné přepočítat jejich moment setrvačnosti k momentu setrvačnosti setrvačníku.
Ired =Σ I(i) * (n / n(i))²
I(i) ... moment setrvačnosti hmoty rotující jinou rychlostí než
setrvačník
n ...... otáčky setrvačníku
n(i) ... otáčky hmoty rotující jinou rychlostí než setrvačník
Redukované momenty setrvačnosti je pak možné přímo sečíst a zjistit tak celkový moment setrvačnosti soustavy.
σt = Ro * ω² * ((3 + ny) /8 ) * (r² + R² + r² * R² / rx² - (1 + 3 * ny) / (3 + ny) * rx²)
Ro ... hustota
ω ...
úhlová rychlost
ny ... poissonova konstanta
R ..... vnější poloměr
r ...... vnitřní poloměr
rx .... poloměr na kterém je počítáno napětí
Čas
t = (0.1047197533 * (n2 - n1) * I) / T
Energie
E = 0.005483 * I * (n2² - n1²)
T ... Krouticí moment
I .... Moment setrvačnosti
n1,n2 ... otáčky
Tg = Pi * n * I * ωv / 30 * sin(β)
I .... Moment setrvačnosti setrvačníku
n ... otáčky setrvačníku [/min]
β ... úhel osy otáčení setrvačníku
ωv ... úhlová rychlost otáčení
setrvačníku
U motorů a strojů, kde je rotační pohyb převáděn na přímočarý a u strojů, kde není stálé zatížení, dochází ke kolísání momentu. Není stálá rovnováha mezi působícími momenty (hnací, hnaný, setrvačné síly, pasivní odpory). Dochází tak ke změně úhlové rychlosti v průběhu pracovního cyklu. Pro snížení této nerovnosti je používán setrvačník, jako akumulátor energie, kterou akumuluje v případě přebytku krouticího momentu a vydává v případě jeho nedostatku.
Velká část strojů má průběh momentu, který není možné jednoduše analyticky
popsat. Proto je k řešení použito metod numerické integrace. Průběh momentu na
levé straně je definován tabulkou momentů v závislosti na natočení
setrvačníku. Moment na pravé straně může být:
A. Konstantní
B. Závislý na otáčkách setrvačníku (elektromotor, generátor)
C. Nebo může být definován vlastní tabulkou nebo funkcí
Ired … Redukovaný moment setrvačnosti všech rotujících hmot
ω1, ω2 … úhlová rychlost na počátku, konci pracovního
cyklu
a … úhel pootočení setrvačníku během pracovního cyklu
da … elementární pootočení setrvačníku
ΣTx ... součet všech působících momentů (Hnací, hnaný, setrvačné síly, pasivní
odpory)
Cílem je vyřešit průběh momentu na pravé straně tak aby vyhovoval podmínkám (např. charakteristika asynchronního elektromotoru) a zároveň byl součet energií levé a pravé strany nulový (ω1 = ω2).
Příkladem může být závislost momentu jednoválcového čtyřdobého spalovacího motoru na úhlu pootočení kliky (viz. obrázek).
Kde probíhá výpočet v následujících krocích:
Tmid(j) = (Ti(j) + Ti(j+1)) / 2 ... <j = 1 ... n>
dE(j) = Tmid(j) * da ... <j = 1 ... n> ... pro každý úsek 1,2,3,4.....
kde:
da = a / n
dEsum = ΣdE(j) ... <j = 1 ... n>
Tm = dEsum / a
ω(j+1) = (ω(j) + 2 * dE'(j) / I)^0.5
kde:
dE'(j) =
(Tmid(j)
- Tm) * da
I ... moment setrvačnosti setrvačníku a připojených rotujících hmot
ωmin = MIN (ω(j)) ... <j = 1 ... n+1>
ωmax = MAX (ω(j)) ... <j = 1 ... n+1>
ωm = (ωmin + ωmax) / 2
δ = (ωmax - ωmin) / ωm
Popřípadě výpočet momentu setrvačnosti z nerovnoměrnosti chodu
I = dEsum' / (δ * ωm^2)
kde:
dEsum' = ΣdE'(j) ... <j = 1 ... n>
Pokud je místo konstantní hodnoty Tm použit například asynchronní motor (generátor), jehož moment je závislý na otáčkách, je postupně použita hodnota momentu, která odpovídá otáčkám setrvačníku pro každý krok. Při každé změně je přepočítán celý model.
V závislosti na vstupních datech (výkon motoru, moment setrvačnosti, stupně nerovnoměrnosti...) konverguje řešení k rovnováze většinou v řádu několika desítek iterací.
Analýza umožňuje vyřešit / zkontrolovat
- přesný výpočet momentu setrvačnosti pro požadovaný stupeň
nerovnoměrnosti chodu
- výpočet nerovnoměrnosti chodu pro zadaný moment setrvačnosti
- výpočet průběhu otáček, momentů, energií, výkonů
- kontrola vhodnosti zvoleného motoru / generátoru (otáčky, výkon)
Příklad analýzy asynchronního generátoru spojeného s jednoválcovým zážehovým motorem pro různé nerovnoměrnosti chodu delta.
Pokud je nutné použít jiný než předdefinovaný asynchronní motor (generátor), je možné definovat jeho charakteristiku a použít při iteraci.
V oblasti pohonů strojů a zařízení je nejčastěji používán asynchronní motor (induction motor). U tohoto motoru se s otáčkami mění krouticí moment (v pracovní oblasti lineárně). Porovnáním katalogů řady výrobců vznikla tabulka parametrů pro libovolný motor.
V této kapitole tak zjistíte parametry zvoleného motoru (včetně odhadu hmotnosti, účinnosti a momentu setrvačnosti), výkon a moment pro jiné než jmenovité otáčky.
Synchronní otáčky
ns = 2 * f * 60 / p
f ... frekvence elektrické sítě (60 Hz USA, Kanada..., 50 Hz Evropa)
p ... počet pólů motoru
Jmenovité otáčky (Asynchronní otáčky)
nr = (1 - s / 100) * ns
s ... skluz motoru [%]
Jmenovitý moment
Tr = Pr * 9550 / nr
Pr ... jmenovitý výkon
Rozběhový moment
Tz = Tr * Tzcoeff
Tzcoeff ... koeficient
rozběhového momentu
Pro malé motory (≤ 30 kW) bývá hodnota 2.5-3, pro střední 2-2.5, pro
velké 1-1.5.
Pro převod přímočarého pohybu na rotační (a opačně) se často využívá klikového mechanismu a to většinou v kombinaci se setrvačníkem. Pro návrh setrvačníku je pak nutné znát průběh momentu. Pro výpočet průběhu momentu je nutné znát průběh zatěžující síly (Fp), rozměry (L,R), otáčky (n) a hmotnosti jednotlivých částí (mp, m).
Ve výpočtu jsou použité následující vzorce, pomocí kterých je možné zjistit průběh momentu v průběhu otáčení klikového hřídele. Význam jednotlivých proměnných je na obrázku.
β = asin(R / L * sin(α))
λ = R / L
x = R * (1 - cos(α) + λ / 2 * sin(α)^2) ... vzdálenost od horní úvrati (1)
v = R * ω * (sin(α) + λ * sin(α) * cos(α))
a = R * ω^2 * (cos(α) + λ * cos(2 * α))
ω =2 * Pi * n / 60
ms = Lr / L * m
mr = Ls / L * m
Fa = (m + ms)
* a ...
zrychlení/zpomalení přímočaře se pohybujících
částí
Fn = Fp * tan(β) + Fa * tan(β)
Ft = Fp * (sin(α) + λ * sin(2 * α) + Fa * (sin(α) + λ * sin(2 * α)
Fo = Fp / cos(β)
Fr = Fo * cos(α + β)
Fc = mr * R *
ω^2 ... odstředivá síla ojnice na kliku
M = R * Ft ... moment od zatěžující síly Fp a síly
zrychlení/zpomalení Fa
Výpočet je určen pro rychlý návrh setrvačníku a jeho analýzu.
Orientační návrh, odstavec [2]:
- orientační návrh momentu setrvačnosti setrvačníku podle typu a parametrů
stroje
- návrh rozměrů setrvačníku na základě momentu setrvačnosti
- kontrola napětí, kontrola max. otáček, kontrola gyroskopického
momentu
Detailní analýza, odstavec [3]:
Pokud znáte momentovou křivku stroje, pro který chcete navrhnout setrvačník,
definujte křivku pomocí tabulky. Rychle zjistíte potřebný moment setrvačnosti
pro požadovanou nerovnoměrnost chodu, nebo nerovnoměrnost chodu pro zadaný
moment setrvačnosti (Analýza A).
Pokud potřebujete řešit dvojici stroj x elektromotor (stroj x generátor) použijte Analýzu B.
V tomto odstavci nastavíte jednotky výpočtu.
Ve výběrovém seznamu vyberte požadovanou soustavu jednotek výpočtu. Při přepnutí jednotek budou okamžitě změněny všechny hodnoty.
Do vstupního políčka na levé straně zadejte hodnotu, kterou chcete převést. Zvolte zdrojové jednotky a na pravé straně zvolte cílové jednotky.
- Orientační návrh momentu setrvačnosti pro vybraný typ stroje.
- Návrh rozměrů setrvačníku na základě momentu setrvačnosti.
- Výpočet momentu setrvačnosti z rozměrů setrvačníku.
- Výpočet energie rotujícího setrvačníku, výpočet maximálního napětí.
- Přepočet momentů setrvačnosti hmot rotujících různou rychlostí.
- Výpočet času pro roztočení setrvačníku.
- Výpočet gyroskopického momentu a sil.
Na základě typu stroje, výkonu a otáček setrvačníku je možné odhadnout
potřebný moment setrvačnosti pro setrvačník.
Vyberte typ stroje (a tím i konstantu C, která jej charakterizuje), zadejte
jmenovitý výkon, otáčky setrvačníku a požadovaný stupeň nerovnoměrnosti.
Pro různé oblasti strojů jsou doporučovány následující hodnoty.
Typ stroje / stupeň nerovnoměrnosti chodu (δ)
Drticí stroje 0.200
Elektrické stroje 0.003
Elektrické stroje (přímý pohon) 0.002
Motory s řemenovým převodem 0.030
Převodovka s ozubenými koly 0.020
Buchary 0.200
Čerpací stroje 0.03 až 0.05
Obráběcí stroje 0.030
Papírenské stroje 0.015
Textilní a tkalcovské stroje 0.010 - 0.025
Děrování, stříhání a lisy 0.10 - 0.15
Spřádací stroje 0.10 až 0.020
Válcovací a těžební stroje 0.025
Generátory stejnosměrného proudu 0.006 - 0.013
Generátory střídavého proudu 0.003 - 0.015
Vozidlové spalovací motory 0.003 - 0.006
Na základě požadovaného momentu setrvačnosti můžete navrhnout rozměry věnce
setrvačníku.
Zadejte požadovaný moment setrvačnosti, hustotu použitého materiálu, poměr šířky
a výšky věnce setrvačníku a požadovaný vnitřní průměr.
Je použit moment setrvačnosti z orientačního návrhu. Pokud chcete zadat vlastní hodnotu, odškrtněnte tlačítko vpravo.
Ocel 7800 [kg/m³]; 487 [lb/ft³]
Litina 7200 [kg/m³]; 450 [lb/ft³]
Bronz 8800 [kg/m³]; 550 [lb/ft³]
Hliník 2700 [kg/m³]; 168 [lb/ft³]
Tvrdé dřevo 680 [kg/m³]; 42 [lb/ft³]
Největší napětí v rotujícím prstenci je tangenciální napětí na jeho vnitřní
straně.
Zadejte maximální dovolené napětí a poissonovu konstantu materiálu.
Zadejte otáčky. V zeleném poli je uvedena maximální hodnota otáček pro zadané
maximální dovolené napětí.
Po stisknutí tlačítka "==>" jsou spočítané návrhové hodnoty přenesené do
vybraného řádku tabulky.
Litina … < 8-10 MPa (1.16 - 1.45
kpsi)
Ocel na odlitky … < 100 MPa (14.5 kpsi)
Ocel … 0.27–0.30
Litina … 0.21–0.26
Slitiny hliníku … 0.33
Měď … 0.33
Hořčík … 0.35
Titan … 0.34
Přednastavené jsou otáčky z řádku [2.5]. Pro zadání vlastních hodnot odškrtněte tlačítko vpravo.
Vypočtené napětí by mělo být menší než maximální dovolené [2.19]
V tabulce můžete definovat až 12 různých prstenců a poskládat tak složitější
tvar setrvačníku, nebo přepočítat hmoty s různou rychlostí rotace.
Tlačítko "Clear" vyčistí rozměrové hodnoty v celé tabulce, kromě prvního řádku.
Tlačítko "V" přenese hodnotu z prvního řádku do ostatních.
Tlačítko "min/max" vyplní vnější/vnitřní průmer prstence pro výpočet napětí na
vnějším/vnitřním průměru.
Označení sloupců
Počet: Násobí vypočtené hodnoty (více stejných rotujících hmot)
a: Posunutí prstence (válce) v grafu v ose X
D, d, b: Rozměry prstence (válce)
Ro: Hustota
ny: Poissonova konstanta
n: Otáčky
ω : Úhlová rychlost
rg: Poloměr setrvačnosti
m: Hmotnost
I: Moment setrvačnosti
Ired: Redukovaný moment setrvačnosti (přepočtený přes otáčky k prvnímu řádku)
Ek: Kinetická energie rotujícího kotouče
dx: Půměr, pro který bude počítáno tečné napětí
σt: Tečné napětí
Výpočet energie a času nutného pro roztočení setrvačníku se zadaným momentem
setrvačnosti na požadované otáčky.
Přednastavené jsou hodnoty z tabulky výše, po odškrtnutí tlačítka můžete zadat
vlastní hodnoty.
Při otáčení setrvačníku kolem jiné osy než osy rotace vzniká gyroskopický
moment. Pro větší momenty setrvačnosti a větší otáčky může být významný a je
třeba s ním uvažovat při výpočtech.
Přednastavené jsou hodnoty z tabulky výše, po odškrtnutí tlačítka můžete zadat
vlastní hodnoty.
V grafu jsou vykreslené objekty z tabulky [2.25].
Souřadnice "a" v tabulce definuje posunutí v ose X.
U motorů a strojů, kde je rotační pohyb převáděn na přímočarý a u strojů, kde
není stálé zatížení, dochází ke kolísání momentu. Není stálá rovnováha mezi
působícími momenty (hnací, hnaný, setrvačné síly, pasivní odpory). Dochází tak
ke změně úhlové rychlosti v průběhu pracovního cyklu. Pro snížení této
nerovnosti je používán setrvačník, jako akumulátor energie, kterou akumuluje v
případě přebytku krouticího momentu a vydává v případě jeho nedostatku.
Velká část strojů má průběh momentu, který není možné jednoduše analyticky
popsat. Proto je k řešení použito metod numerické integrace. Průběh momentu na
levé straně je definován tabulkou momentu v závislosti na natočení setrvačníku.
Moment na pravé straně může být:
A. Konstantní
B. Závislý na otáčkách setrvačníku (elektromotor, generátor)
C. Nebo může být definován vlastní tabulkou nebo funkcí
!!! Při analýze postupujte následovně !!!
1. Vyplňte tabulku [3.45] průběhem momentu analyzovaného stroje
2. Zadejte parametry setrvačníku [3.1]
3. Spusťte analýzu A nebo B nebo C
4. Výsledky analýzy jsou na řádcích [3.28 - 3.42], v tabulce [3.45] a v grafech
Můžete zadat buď moment setrvačnosti a výsledkem analýzy bude stupeň nerovnoměrnosti chodu, nebo po zaškrtnutí tlačítka vpravo zadáte stupeň nerovnoměrnosti chodu a výsledkem bude odpovídající moment setrvačnosti.
Pro různé oblasti strojů jsou doporučovány následující hodnoty.
Typ stroje / stupeň
nerovnoměrnosti chodu (δ)
Drticí stroje 0.200
Elektrické stroje 0.003
Elektrické stroje (přímý pohon) 0.002
Motory s řemenovým převodem 0.030
Převodovka s ozubenými koly 0.020
Buchary 0.200
Čerpací stroje 0.03 až 0.05
Obráběcí stroje 0.030
Papírenské stroje 0.015
Textilní a tkalcovské stroje 0.010 - 0.025
Děrování, stříhání a lisy 0.10 - 0.15
Spřádací stroje 0.10 až 0.020
Válcovací a těžební stroje 0.025
Generátory stejnosměrného proudu 0.006 - 0.013
Generátory střídavého proudu 0.003 - 0.015
Vozidlové spalovací motory 0.003 - 0.006
Zadejte požadované otáčky setrvačníku.
Základní analýza, využitelná ve všech případech.
Při tomto výpočtu je z momentové křivky na levé straně spočítán přírůstek (úbytek) energie. Z toho je určen konstantní moment, který musí působit na pravé straně tak aby součet energií byl nulový.
Na základě působících momentů (levá + pravá strana) je získán průběh úhlové rychlosti, (otáček) a tím i nerovnoměrnosti chodu pro zadaný moment setrvačnosti setrvačníku. Nebo je určen moment setrvačnosti setrvačníku pro zadaný stupeň nerovnoměrnosti.
Výkon + (příkon -) zařízení na pravé straně, pro generování požadovaného konstantního momentu (střední moment Tm).
Speciální případ analýzy, kdy je na zařízení (levá strana) připojen asynchronní motor/genrátor (pravá strana).
Kromě podmínky že součet energií levé a pravé strany je roven nule je nutné dodržet i to, že krouticí moment elektromotoru/genrátoru je funkcí otáček setrvačníku.
Při tomto výpočtu je opakovaně (viz počet kroků iterace) použit moment motoru podle aktuálních otáček setrvačníku, přičemž po každé jednotlivé změně je přepočítán celý cyklus. Po každém kroku iterace jsou pak příslušným způsobem upravené otáčky setrvačníku na začátku cyklu. Většinou konverguje celý model dostatečně rychle pro menší desítky kroků iterace.
Vyberte motor ze seznamu.
Motory jsou uváděné ve tvaru "Synchronní otáčky / počet pólů … frekvence el.soustavy"
Doporučený interval výkonu motoru (generátoru) odhadnutý z průběhu momentu na levé straně.
Zadejte výkon motoru. Na základě výkonu budou navržené přibližné parametry motoru (nr, Tz...)
Katalogové hodnoty výrobců motorů.
kW (50Hz):
0.06; 0.09; 0.12; 0.18; 0.25; 0.37; 0.55; 0.75; 1.1; 1.5; 2.2; 3; 3.7; 4; 5.5;
7.5; 9; 11; 15; 18.5; 22; 30; 37; 45; 55; 75; 90; 110; 132; 160; 200; 225; 250;
280; 315; 355; 400; 450; 500; 560; 630; 710; 800; 900; 1000
HP (60Hz):
0.25; 0.33; 0.5; 0.75; 1; 1.5; 2; 3; 4; 5; 5.5; 7.5; 10; 12; 15; 20; 25; 30; 40;
50; 60; 75; 100; 120; 150; 180; 210; 270; 300; 335; 375; 420; 475; 530; 600;
670; 750; 850; 950
Motor může fungovat i jako generátor elektrického proudu. (překročení
synchronních otáček a odběr mechanické energie).
Volbou nastavíte typ chování.
Nastavené podle vybraného typu motoru. Při těchto otáčkách je nulový moment.
Jmenovité otáčky a koeficient rozběhového momentu jsou přímo dané pro
konkrétní motor. V zeleném poli je aproximovaná hodnota pro daný typ a výkon
motoru.
Po odškrtnutí tlačítka vpravo můžete zadat vlastní hodnoty (nr, Tzcoeff ). Je
tak možné nastavit charakteristiku motoru přesně podle katalogu konkrétního
výrobce.
Pro malé motory (≤ 30 kW) bývá hodnota 2.5-3, pro střední 2-2.5, pro velké 1-1.5.
První číslo udává přibližný moment setrvačnosti zvoleného motoru. Druhé číslo je násobeno druhou mocninou převodového poměru "i" z následujícího řádku. Je tak možné ho přímo porovnat nebo odečíst od momentu setrvačnosti setrvačníku.
Převodový poměr je nastaven automaticky. Je odhadnut tak, aby se požadované střední otáčky setrvačníku [3.4] přiblížily vypočteným.
Po odškrtnutí tlačítka vpravo je možné zadat vlastní hodnotu převodu. To může být vhodné, pokud potřebujete nastavit například převodový poměr i=1 (přímý pohon setrvačníku).
Iterace
Nastavte počet kroků iterace. Po každém kroku je občerstvena tabulka i graf,
takže je možné sledovat postupné změny.
Citlivost
Citlivost určuje, velikost změny počáteční rychlosti setrvačníku před každým
krokem.
Čím větší hodnota, tím větší bude změna a rychlejší konvergence. Na druhé straně
příliš velká hodnota může vést k oscilaci či nefunkčnosti řešení.
Je uvedeno, pro jakou analýzu (A,B,C) jsou uvedené výsledky.
Součet energií z levé strany a z pravé strany setrvačníku. Pro ustálený chod
(otáčky setrvačníku na začátku a na konci pracovního cyklu jsou stejné) se musí
součet blížit nule.
Procenta vyjadřují odchylku součtu od energie na vstupu (levá strana). Červená
hodnota znamená, že odchylka je větší než 1%.
Souhrné výsledky výpočtu setrvačníku.
Výchozí nastavení střednich otáček setrvačníku pro výpočet a z nich vypočtená úhlová rychlost.
Analýza A: Do buňky je nastavena hodnota z požadovaných otáček [3.4]
Analýza B, C: Do buňky je po každém kroku iterace přesunuta opravená hodnota z
předchozího kroku (zelená buňka)
Před spuštěním analýzy je nutné vyplnit průběh momentu u stroje, který chceme analyzovat (levá strana).
V tabulce nadefinujte zatížení setrvačníku v prvních dvou sloupcích A, B.
1) Ve sloupci A zadejte postupně úhly, pro které budete definovat moment
působící na setrvačník (levá strana)
- hodnoty musí být v souvislé řadě bez prázdných řádků.
- úhly musí být zadány vzestupně
- rozdíl mezi následujícími úhly nemusí být pravidelný. To je možné využít
například při skokové změně momentu (rozdíl mezi následujícími úhly je malý)
2) Ve sloupci B zadejte moment působící na setrvačník. Kladná hodnota setrvačník urychluje, záporná zpomaluje.
Je nutné zadat počet platných řádků tabulky (ty které budou zahrnuty do
analýzy).
Pokud chcete zadat jinou hodnotu než navrženou (zelená buňka) odškrtněte
tlačítko.
Navržená hodnota se řídí první prázdnou buňkou ve sloupci B.
V tabulce jste definovali zatížení momentem ve sloupci A,B (levá strana). Ostatní sloupce jsou pak výsledkem zvolené analýzy.
α: Úhel natočení setrvačníku, pro který je definován moment ve sloupci B. Po stisknutí tlačítka "+Δ" je vyplněn celý sloupec tak, že každá následující hodnota je zvětšena o rozdíl mezi druhým a prvním řádkem.
Tl: Průběh momentu stroje, který chcete analyzovat (levá strana).
Ti=Tl+Tr: Průběh momentu, který působí na setrvačník. Součet levé a pravé strany.
Tr=Tm: Průběh momentu, který vyrovnává moment ze sloupce B.
Analýza A: konstantní, Tr = Tm
Analýza B: iterace, Tr = Te * i
Analýza C: Uživatelem definovaný moment
ne: Otáčky motoru závislé na otáčkách setrvačníku. ne = n * i
Te: Krouticí moment motoru. Je závislý na otáčkách ne.
Pwe: Výkon motoru.
+-dE: Energie, která je do setrvačníku dodána (+) / odebrána (-) mezi aktuálním a následujícím úhlem natočení (sloupec A).
E: Aktuální hodnota kinetické energie v příslušném úhlu natočení setrvačníku.
n: Otáčky pro příslušný úhel natočení setrvačníku
dn: Rozdíl mezi aktuálními a střeními otáčkami
ω: Úhlová rychlost v příslušném úhlu natočení
dω: Kolísání úhlové rychlosti. Rozdíl mezi aktuální rychlostí pro příslušný úhel natočení a sřední hodnotou
Pw: Výkon setrvačníku pro daný úhel natočení.
Momentová a výkonová křivka elektromotoru / generátoru
Osa: X - Otáčky, (červená svislá = ns)
Osa: Y
Modrá: Moment [Nm; lbf*ft] + pracovní oblast
Zelená: Výkon [kWh; HP] + pracovní oblast
Momenty a otáčky
Osa: X - Natočení setrvačníku
Osa: Y
Slabá černá: Moment levá strana [Nm; lbf*ft]
Slabá červená: Moment pravá strana [Nm; lbf*ft]
Silná modrá: Součet momentů [Nm; lbf*ft]
Silná zelená: otáčky setrvačníku [/min] (stupnice vpravo)
V grafu dole vyberte křivky, které chcete zobrazit.
Osa: X - Natočení setrvačníku
V tabulce jsou ponechané tři sloupce, použitelné pro uživatelskou definici
momentu (pravá strana), například v závislosti na otáčkách setrvačníku.
Po stisknutí tlačítka "Tr=O(i)", "Tr=P(i)", "Tr=Q(i)" jsou hodnoty z příslušného
sloupce dosazené do sloupce D (pravá strana) a proběhne stejný proces, jako při
analýze B.
Počet opakování a citlivost iterace se řídí nastavením na řádce [3.25]
Buňka pod tlačítkem (pojmenovaná "_Const1", "_Const2", ...) nemá žádnou funkci a
je možné ji použít například jako vstupní konstantu při definici momentu.
Příklad ukazuje použití následující funkce
T = Const1 * cos (n / 3360)^0.33
T ... moment (pravá strana)
n ... otáčky setrvačníku
Const1 ... Konstanta (v tomto případě vyjadřuje velikost momentu při nulových
otáčkách)
Použití lineární interpolace momentové křivky definované jednotlivými body.
T = linear2(n;T_User_nT)
T ... moment (pravá strana)
n ... otáčky setrvačníku
T_User_nT ... Jméno tabulky, ve které je definována křivka posloupností dvojice
bodů:
otáčky / moment
Tabulka je definována na listu "Tabulky"
Příklad ukazuje, jak je možné použít vybraného motoru z odstavce 4.0
T = linear2(n * _Const3; T_4_nT) * _Const3
n ... otáčky setrvačníku
T_4_nT ... jméno tabulky s křivkou T=f(n) z odstavce 4.0
_Const3 … převodový poměr mezi setrvačníkem a motorem
V oblasti pohonů strojů a zařízení je nejčastěji používán asynchronní motor (induction motor). U tohoto motoru se s otáčkami mění krouticí moment (v pracovní oblasti lineárně). Porovnáním katalogů řady výrobců vznikla tabulka parametrů pro libovolný motor.
V této kapitole tak zjistíte parametry zvoleného motoru (včetně odhadu hmotnosti, účinnosti a momentu setrvačnosti), výkon a moment pro jiné než jmenovité otáčky.
Viz odstavce 3.12-3.19
Stejně výkonné motory se samozřejmě liší provedením, materiálech, určením, výrobcem. Hodnoty hmotnosti a momentu setrvačnosti je tak nutné brát jako orientační.
Pro přesnější výpočty je vhodné znát účinnost motorů a odpovídající značení.
Třídy účinnosti podle normy IEC 60034-30-1:2014
(IE = International Efficiency):
IE1 standardní účinnost (Standard Efficiency)
IE2 zvýšená účinnost (High Efficiency)
IE3 vysoká účinnost (Premium Efficiency)
IE4 velmi vysoká účinnost (Super Premium Efficiency)
Srovnání s jinou normou
IEC 60034-30-1 NEMA MG1 GB 18613-2012
===========================
IE4 Grade 1 (IE4)
IE3 Premium Efficient (60 Hz) Grade 2 (IE3)
IE2 Energy Efficient (60 Hz) Grade 3 (IE2)
Zadejte otáčky pro které chcete zjistit hodnotu momentu.
Otáčky by měly být nižší než ns, při překročení synchronních otáček pracuje
motor jako generátor (brzdí a produkuje el. proud) a moment je záporný.
Momentová a výkonová křivka elektromotoru (generátoru)
Osa: X - Otáčky,
Osa: Y
Modrá: Moment [Nm; lbf*ft]
Zelená: Výkon [kWh; HP]
Červená: Moment pro zadané otáčky
Pro převod přímočarého pohybu na rotační (a opačně) se často využívá klikového mechanismu a to většinou v kombinaci se setrvačníkem. Pro návrh setrvačníku je pak nutné znát průběh momentu. Pro výpočet průběhu momentu je nutné znát průběh zatěžující síly (Fp), rozměry (L,R), otáčky (n) a hmotnosti jednotlivých částí (mp, m).
Zadejte parametry klikového mechanismu podle obrázku.
Zadejte hmotnost všech částí, které vykonávají přímočarý pohyb (A).
Zadejte celkovou hmotnost ojnice (B).
Zadejte vzdálenost os ojnice (B).
Zadejte vzdálenost těžiště ojnice (B).
Pro motory, kompresory ~ 0.7*L
Pro obráběcí stroje ~ 0.5*L
Je nutné pro určení hmotnosti ms a mr
Pro výpočet sil je ojnice nahrazena dvěma hmotnými body o hmotnosti ms (přímočarý pohyb) a mr (rotační pohyb), které působí v osách ojnice.
Zadejte poloměr kliky (C).
Odstředivá síla, kterou působí ojnice na kliku.
V tabulce zadejte v prvním sloupci [α] úhel natočení kliky. Tlačítkem "+Δ"
můžete vyplnit celý sloupec najednou tak, že rozdíl mezi prvním a druhým řádkem
bude použit pro přičtení pro každý další řádek.
Ve druhém sloupci zadejte pro každý příslušný úhel [α] natočení kliky zatěžující
sílu [Fp].
Může to být například tlaková síla (kompresor, motor) nebo síla pro obrábění
(lis).
V dalších sloupcích jsou uvedené hodnoty podle obrázku (sloupec C-M).
Poslední 4 sloupce obsahují vybrané hodnoty z grafu [5.16].
Modrá - Celkový moment (M)
Černá slabá - Moment od síly Fp
Červená slabá - Moment od zrychlení/zpomalení pohybujících se částí Fa
Vyberte které hodnoty chcete zobrazit v grafu napravo.
Osa x je úhel natočení kliky.
Spalovací motor:
Vrtání: 72 mm => plocha pístu: 0.004072 m^2 => Síla Fp
Zdvih: 62 mm => poloměr kliky: 31 mm
Délka ojnice: 100 mm
Poloha těžiště ojnice: 70 mm
Hmotnost pístu: 0.4 kg
Hmotnost ojnice: 0.6 kg
Požadovaná nerovnoměrnost chodu: 0.01
Naměřený tlak ve válci pro 4000/min v závislosti na natočení kliky.
V odstavci [5] nadefinujte parametry klikového mechanismu.
Z tlaku a vrtání získáme sílu Fp pro každý úhel natočení ojnice.
Vyplňte tabulku úhlem α [°] a vypočítanou silou.
α | p | Fp | T | |
ID | [°] | [Mpa] | [N] | [Nm] |
1 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | 10 | 0 | 0 | -34.90 |
3 | 20 | 0 | 0 | -62.31 |
4 | 30 | 0 | 0 | -76.73 |
5 | 40 | 0 | 0 | -76.02 |
6 | 50 | 0 | 0 | -61.71 |
7 | 60 | 0 | 0 | -38.28 |
8 | 70 | 0 | 0 | -11.65 |
9 | 80 | 0 | 0 | 12.55 |
10 | 90 | 0 | 0 | 30.32 |
11 | 100 | 0 | 0 | 39.96 |
12 | 110 | 0 | 0 | 41.96 |
13 | 120 | 0 | 0 | 38.28 |
14 | 130 | 0 | 0 | 31.39 |
15 | 140 | 0 | 0 | 23.51 |
16 | 150 | 0 | 0 | 16.10 |
17 | 160 | 0 | 0 | 9.80 |
18 | 170 | 0 | 0 | 4.59 |
19 | 180 | 0 | 0 | 0.00 |
20 | 190 | 0.01 | 40 | -4.67 |
21 | 200 | 0.02 | 81 | -10.16 |
22 | 210 | 0.035 | 142 | -17.12 |
23 | 220 | 0.05 | 203 | -25.63 |
24 | 230 | 0.07 | 285 | -35.46 |
25 | 240 | 0.09 | 366 | -45.06 |
26 | 250 | 0.11 | 447 | -52.22 |
27 | 260 | 0.13 | 529 | -54.37 |
28 | 270 | 0.17 | 692 | -51.77 |
29 | 280 | 0.2 | 814 | -40.08 |
30 | 290 | 0.27 | 1099 | -27.16 |
31 | 300 | 0.35 | 1425 | -11.84 |
32 | 310 | 0.5 | 2035 | -5.88 |
33 | 320 | 0.75 | 3053 | -13.71 |
34 | 330 | 1.1 | 4478 | -29.94 |
35 | 340 | 1.5 | 6107 | -40.16 |
36 | 350 | 2 | 8143 | -35.70 |
37 | 360 | 2.7 | 10993 | 0.00 |
38 | 370 | 4.1 | 16693 | 109.82 |
39 | 380 | 4.8 | 19543 | 265.61 |
40 | 390 | 4.2 | 17100 | 330.63 |
41 | 400 | 3.2 | 13028 | 306.88 |
42 | 410 | 2.3 | 9364 | 249.28 |
43 | 420 | 1.75 | 7125 | 212.30 |
44 | 430 | 1.4 | 5700 | 189.61 |
45 | 440 | 1.05 | 4275 | 157.11 |
46 | 450 | 0.85 | 3460 | 137.58 |
47 | 460 | 0.75 | 3053 | 123.13 |
48 | 470 | 0.66 | 2687 | 103.64 |
49 | 480 | 0.6 | 2442 | 83.51 |
50 | 490 | 0.54 | 2198 | 62.78 |
51 | 500 | 0.5 | 2035 | 44.80 |
52 | 510 | 0.47 | 1913 | 29.83 |
53 | 520 | 0.45 | 1832 | 17.91 |
54 | 530 | 0.4 | 1628 | 8.00 |
55 | 540 | 0.35 | 1425 | 0.00 |
56 | 550 | 0.28 | 1140 | -6.98 |
57 | 560 | 0.2 | 814 | -13.41 |
58 | 570 | 0.18 | 732 | -21.35 |
59 | 580 | 0.15 | 610 | -29.89 |
60 | 590 | 0.12 | 488 | -38.36 |
61 | 600 | 0.1 | 407 | -45.82 |
62 | 610 | 0.08 | 325 | -49.42 |
63 | 620 | 0.05 | 203 | -45.49 |
64 | 630 | 0.04 | 162 | -35.34 |
65 | 640 | 0.02 | 81 | -15.29 |
66 | 650 | 0.01 | 40 | 10.23 |
67 | 660 | 0 | 0 | 38.28 |
68 | 670 | 0 | 0 | 61.71 |
69 | 680 | 0 | 0 | 76.02 |
70 | 690 | 0 | 0 | 76.73 |
71 | 700 | 0 | 0 | 62.31 |
72 | 710 | 0 | 0 | 34.90 |
73 | 720 | 0 | 0 | 0.00 |
Získáme tak krouticí moment "T" pro každý úhel.
Požadované otáčky setrvačníku 4000 /min.
Požadovaná nerovnoměrnost chodu 0.01
Do tabulky vyplňte hodnoty úhlu a hodnoty momentu.
Vyplňte požadovaný stupeň nerovnoměrnosti chodu a požadované otáčky setrvačníku [3.3, 3.4].
Stiskněte tlačítko "Spustit A". Ihned je spočítán potřebný moment setrvačnosti setrvačníku.
Dojde k výpočtu středního momentu Tm. Ten je použit jako konstantní zatížení.
Okamžitě jsou zobrazené výsledky.
a široké možnosti grafů.
Zde například graf průběhu momentu motoru a kolísání otáček setrvačníku.
Kompresor přímo napojený na elektromotor
Parametry kompresoru
Průměr pístu: 30 mm
Poloměr kliky: 20 mm
Delka ojnice: 60 mm
Těžiště ojnice: 40 mm
Hmotnost pistu 0.0286 kg
Hmotnost ojnice 0.0572 kg
Otáčky 3000 /min
Průběh tlaku v kompresoru
Z průběhu tlaku a parametrů klikového mechanismu získáme pomocí výpočtu [5.0] graf a tabulku momentů.
Tabulka momentů.
α | p | Fp | T | |
ID | [°] | [MPa] | [N] | [Nm] |
1 | 0 | 3.95 | 279.20905 | 0 |
2 | 5 | 3.73184519 | 263.78859 | 0.41128229 |
3 | 10 | 3.080272 | 217.7316 | 0.56473025 |
4 | 15 | 2.48848056 | 175.90033 | 0.51340057 |
5 | 20 | 1.8080703 | 127.80496 | 0.19717123 |
6 | 25 | 1.31442485 | 92.911218 | -0.1398181 |
7 | 30 | 0.88581553 | 62.61461 | -0.5128466 |
8 | 35 | 0.48195088 | 34.067101 | -0.9203648 |
9 | 40 | 0.24031266 | 16.986701 | -1.1441075 |
10 | 45 | -0.00386229 | -0.2730089 | -1.3610845 |
11 | 50 | -0.15132193 | -10.696317 | -1.4133192 |
12 | 55 | -0.2362869 | -16.702137 | -1.3370272 |
13 | 60 | -0.1973125 | -13.947199 | -1.0312084 |
14 | 65 | -0.17359486 | -12.270698 | -0.7309989 |
15 | 70 | -0.15544822 | -10.987987 | -0.4378542 |
16 | 75 | -0.14173079 | -10.018359 | -0.1646365 |
17 | 80 | -0.13402177 | -9.4734403 | 0.0743766 |
18 | 85 | -0.12725568 | -8.9951742 | 0.27859924 |
19 | 90 | -0.120625 | -8.5264788 | 0.44357914 |
20 | 95 | -0.11418232 | -8.0710727 | 0.56667182 |
21 | 100 | -0.10797454 | -7.6322704 | 0.64817605 |
22 | 105 | -0.10204254 | -7.2129621 | 0.6908825 |
23 | 110 | -0.09642109 | -6.8156052 | 0.69948517 |
24 | 115 | -0.09113888 | -6.442228 | 0.67992578 |
25 | 120 | -0.08621875 | -6.0944443 | 0.63873909 |
26 | 125 | -0.08167802 | -5.7734789 | 0.58245836 |
27 | 130 | -0.07629347 | -5.3928677 | 0.51789065 |
28 | 135 | -0.07066924 | -4.995314 | 0.44958032 |
29 | 140 | -0.06565042 | -4.6405549 | 0.38115025 |
30 | 145 | -0.06123852 | -4.3286959 | 0.31567779 |
31 | 150 | -0.05743152 | -4.0595947 | 0.255123 |
32 | 155 | -0.054225 | -3.8329391 | 0.20044217 |
33 | 160 | -0.05161318 | -3.6483207 | 0.15175295 |
34 | 165 | -0.04589893 | -3.2444041 | 0.10900047 |
35 | 170 | -0.031494 | -2.2261796 | 0.07113676 |
36 | 175 | -0.02287093 | -1.6166511 | 0.03507503 |
37 | 180 | -0.02 | -1.4137167 | 4.9004E-17 |
38 | 185 | -0.01808604 | -1.2784271 | -0.035273 |
39 | 190 | -0.01233733 | -0.8720747 | -0.072752 |
40 | 195 | -0.00273405 | -0.1932585 | -0.1146239 |
41 | 200 | 0.01075453 | 0.7601932 | -0.1630174 |
42 | 205 | 0.02816664 | 1.9909827 | -0.2199255 |
43 | 210 | 0.04954345 | 3.5020199 | -0.2870821 |
44 | 215 | 0.07492346 | 5.2960275 | -0.3657929 |
45 | 220 | 0.10433615 | 7.3750878 | -0.4567331 |
46 | 225 | 0.13779491 | 9.7401485 | -0.5597348 |
47 | 230 | 0.17528981 | 12.390507 | -0.6735931 |
48 | 235 | 0.22517026 | 15.916348 | -0.8019252 |
49 | 240 | 0.29328125 | 20.73083 | -0.9484907 |
50 | 245 | 0.36708323 | 25.947585 | -1.101615 |
51 | 250 | 0.44631634 | 31.548243 | -1.256091 |
52 | 255 | 0.53063809 | 37.508596 | -1.4057648 |
53 | 260 | 0.61961808 | 43.798221 | -1.5438906 |
54 | 265 | 0.75455803 | 53.336564 | -1.7190622 |
55 | 270 | 0.91875 | 64.942611 | -1.9129609 |
56 | 275 | 1.11767048 | 79.003471 | -2.1337469 |
57 | 280 | 1.34076178 | 94.772866 | -2.3653236 |
58 | 285 | 1.60625075 | 113.53918 | -2.6341702 |
59 | 290 | 2.0520672 | 145.05208 | -3.1634106 |
60 | 295 | 2.38544142 | 168.61692 | -3.4715845 |
61 | 300 | 2.88710938 | 204.07774 | -4.0038618 |
62 | 305 | 3.57144831 | 252.4508 | -4.7586566 |
63 | 310 | 4.29339033 | 303.48188 | -5.4628709 |
64 | 315 | 4.94613771 | 349.62187 | -5.9198089 |
65 | 320 | 4.88350703 | 345.19477 | -5.2300665 |
66 | 325 | 4.81539388 | 340.38014 | -4.512448 |
67 | 330 | 4.62145388 | 326.67133 | -3.6522527 |
68 | 335 | 4.53092919 | 320.27251 | -2.9430483 |
69 | 340 | 4.19706534 | 296.67307 | -2.0759393 |
70 | 345 | 3.98461327 | 281.65572 | -1.4133487 |
71 | 350 | 3.95 | 279.20905 | -0.918416 |
72 | 355 | 3.95 | 279.20905 | -0.4560135 |
73 | 360 | 3.95 | 279.20905 | -1.277E-15 |
Nejprve vyplňte v tabulce [3.43] úhly α a odpovídající momenty.
Vyplňte parametry setrvačníku:
Stupeň nerovnoměrnosti chodu: 0.01
Otáčky setrvačníku: 3000 /min
A parametry motoru:
Motor dvoupólový, ns: 3000 /min
Výkon z tabulky z nápovědy: P=0.55kW
Nastavte převodový poměr na: i=1.0
Spusťte analýzu B (několikrát za sebou).
Při přímém spojení motor-kompresor není možné dosáhnout synchronních otáček 3000 /min, protože asynchronní motor má při synchronních otáčkách nulový výkon. Otáčky se tak vzhledem k zatížení ustálí na středních otáčkách 2900 /min.
Graf průběhu výkonu motoru a oscilace otáček okolo středních otáček (2900 /min) během pracovního cyklu.
Klikový mechanismus (1) je připojen přes ozubený převod 5:1 (2) k setrvačníku (3). Setrvačník je poháněn přes řemenový převod (4) asynchronním elektromotorem (5).
Úkol:
- vypočítat průběh zatěžujícího momentu T1
- vypočítat průběh zatěžujícího momentu T3
- určit moment setrvačnosti setrvačníku pro zadanou nerovnoměrnost chodu
- určit nutný výkon elektromotoru
- navrhnout rozměry setrvačníku
Požadovaná síla: 10tun
Pracovní dráha 20mm
Počet zdvihů za minutu: 30
Hmotnost posuvné části: 30kg
Hmotnost ojnice: 30kg
Délka ojnice 400mm
Těžiště ojnice: 200mm
Poloměr kliky: 100mm
Odporové síly 200N
V odstavci [5.0] nadefinujte parametry klikového mechanismu.
V tabulce nastavte krok 5 stupňů a vyplňte hodnoty zatížení.
Proti zatěžující síle 10tun ~ 100000N působí síly
hmotnosti a odporů (30kg+30kg+-200N)=800N (400N) po celou otáčku.
Síla 100000N působí od 325 stupňů (22mm od horní úvrati)
Podrobná tabulka se zadanými údaji momentem na klice T1 a momentem před převodovkou
5:1 T3.
α | Fp | T1 | T3=T1/5 | |
ID | [°] | [N] | [Nm] | [Nm] |
1 | 0 | -800 | 0 | 0 |
2 | 5 | -800 | -11.16588081 | -2.233176162 |
3 | 10 | -800 | -22.13614645 | -4.427229291 |
4 | 15 | -800 | -32.72117313 | -6.544234626 |
5 | 20 | -800 | -42.74303421 | -8.548606841 |
6 | 25 | -800 | -52.04065447 | -10.40813089 |
7 | 30 | -800 | -60.4741842 | -12.09483684 |
8 | 35 | -800 | -67.92841631 | -13.58568326 |
9 | 40 | -800 | -74.31513183 | -14.86302637 |
10 | 45 | -800 | -79.57432571 | -15.91486514 |
11 | 50 | -800 | -83.67433049 | -16.7348661 |
12 | 55 | -800 | -86.61091605 | -17.32218321 |
13 | 60 | -800 | -88.40549241 | -17.68109848 |
14 | 65 | -800 | -89.1025794 | -17.82051588 |
15 | 70 | -800 | -88.76672722 | -17.75334544 |
16 | 75 | -800 | -87.47907757 | -17.49581551 |
17 | 80 | -800 | -85.33374615 | -17.06674923 |
18 | 85 | -800 | -82.43418681 | -16.48683736 |
19 | 90 | -800 | -78.8896695 | -15.7779339 |
20 | 95 | -800 | -74.81197108 | -14.96239422 |
21 | 100 | -800 | -70.3123455 | -14.0624691 |
22 | 105 | -800 | -65.49881019 | -13.09976204 |
23 | 110 | -800 | -60.47376161 | -12.09475232 |
24 | 115 | -800 | -55.33191717 | -11.06638343 |
25 | 120 | -800 | -50.1585722 | -10.03171444 |
26 | 125 | -800 | -45.0281604 | -9.005632079 |
27 | 130 | -800 | -40.0031109 | -8.00062218 |
28 | 135 | -800 | -35.13300373 | -7.026600745 |
29 | 140 | -800 | -30.45403455 | -6.090806909 |
30 | 145 | -800 | -25.98880731 | -5.197761462 |
31 | 150 | -800 | -21.74647679 | -4.349295357 |
32 | 155 | -800 | -17.72326121 | -3.544652241 |
33 | 160 | -800 | -13.90333756 | -2.780667512 |
34 | 165 | -800 | -10.26011853 | -2.052023707 |
35 | 170 | -800 | -6.757892469 | -1.351578494 |
36 | 175 | -800 | -3.353787386 | -0.670757477 |
37 | 180 | -800 | -4.69655E-15 | -9.39309E-16 |
38 | 185 | -400 | 1.604039453 | 0.320807891 |
39 | 190 | -400 | 3.232166795 | 0.646433359 |
40 | 195 | -400 | 4.90735673 | 0.981471346 |
41 | 200 | -400 | 6.650407922 | 1.330081584 |
42 | 205 | -400 | 8.478975168 | 1.695795034 |
43 | 210 | -400 | 10.40673082 | 2.081346165 |
44 | 215 | -400 | 12.44267607 | 2.488535213 |
45 | 220 | -400 | 14.59060769 | 2.918121538 |
46 | 225 | -400 | 16.84873248 | 3.369746496 |
47 | 230 | -400 | 19.20941071 | 3.841882141 |
48 | 235 | -400 | 21.65900483 | 4.331800966 |
49 | 240 | -400 | 24.17781008 | 4.835562017 |
50 | 245 | -400 | 26.74005012 | 5.348010024 |
51 | 250 | -400 | 29.31393288 | 5.862786575 |
52 | 255 | -400 | 31.86177714 | 6.372355427 |
53 | 260 | -400 | 34.34023682 | 6.868047363 |
54 | 265 | -400 | 36.70066494 | 7.340132987 |
55 | 270 | -400 | 38.8896695 | 7.777933901 |
56 | 275 | -400 | 40.84991711 | 8.169983422 |
57 | 280 | -400 | 42.52123459 | 8.504246919 |
58 | 285 | -400 | 43.84204452 | 8.768408904 |
59 | 290 | -400 | 44.75114629 | 8.950229258 |
60 | 295 | -400 | 45.18982349 | 9.037964697 |
61 | 300 | -400 | 45.10422222 | 9.020844444 |
62 | 305 | -400 | 44.44790807 | 8.889581614 |
63 | 310 | -400 | 43.18447524 | 8.636895048 |
64 | 315 | -400 | 41.29005446 | 8.258010892 |
65 | 320 | -400 | 38.75554992 | 7.751109983 |
66 | 325 | 100000 | -8081.747466 | -1616.349493 |
67 | 330 | 100000 | -7161.909833 | -1432.381967 |
68 | 335 | 100000 | -6138.383421 | -1227.676684 |
69 | 340 | 100000 | -5024.644787 | -1004.928957 |
70 | 345 | 100000 | -3836.174802 | -767.2349603 |
71 | 350 | 100000 | -2590.128246 | -518.0256491 |
72 | 355 | 100000 | -1304.957414 | -260.9914828 |
73 | 360 | 100000 | -3.6734E-12 | -7.34681E-13 |
Převod ozubenými koly je 5:1. Hodnoty momentu jsou v předchozí tabulce. Otáčky setrvačníku = otáčky na vstupu do převodovky n3 = 30 * 5 = 150 /min.
Požadovaná nerovnoměrnost chodu 0.03
Požadované otáčky setrvačníku 150 /min
Vyplňte požadovaný stupeň nerovnoměrnosti chodu a požadované otáčky setrvačníku [3.3, 3.4].
Jelikož je převod mezi klikovým mechanismem a setrvačníkem 5:1, tak na jednu otáčku klikového mechanismu (1 pracovní cyklus) se setrvačník otočí 5x. Dělení úhlu při výpočtu klikového mechanismu bylo 5°, Dělení v tabulce pro analýzu setrvačníku tak bude 5 * 5 = 25°
Pak je možné do druhého sloupce (B) přímo nakopírovat hodnoty momentu T3.
Pro výběr motoru zvolte motor 1000 /min. Doporučený výkon motoru [3.13] je
odhadnutý na základě průběhu momentu (sloupec B).
Zvolte z řady motorů výkon 3kW [3.14].
Převodový poměr setrvačník:motor (řemenový převod) je nastaven automaticky [3.22],
tak aby bylo dosaženo požadovaných otáček setrvačníku.
Nastavte počet kroků aproximace na 10 a citlivost na 5 [3.25].
Stiskněte tlačítko "Spustit B". Postupně proběhne 10 kroků, při kterých je opakovaně počítán moment motoru z otáček setrvačníku. Hodnota součtu energií pravá a levá strana [3.32] by měla klesat (dosažení rovnovážného stavu). Tlačítko můžete stisknout několikrát po sobě pro zpřesnění výsledků.
Zároveň je dopočítáván vyhovující moment setrvačnosti [3.42].
V odstavci [2.0] zadejte moment setrvačnosti z předchozího kroku, hustotu, poměr b/h a vnitřní průměr.
Parametry věnce setrvačníku jsou na řádcích [2.13-2.17]
Informace o nastavení parametrů výpočtu a nastavení jazyka naleznete v dokumentu "Nastavení výpočtů, změna jazyka".
Všeobecné informace o tom, jak je možné měnit a rozšiřovat sešity výpočtu, jsou uvedeny v dokumentu "Úpravy sešitu (výpočtu)".
Litrature:
[1] Strojně technická příručka (Svatopluk Černoch)
[2] Shigley’s Mechanical Engineering Design
[3] Strojírenská
příručka (1992)
[4]
Machinery’s Handbook
(26th Edition)
Standards:
ČSN EN
60034-30-1 :20 14
EN 60034-30-1 :20 14
Rotating electrical machines — Part 30-1: Efficiency classes of line operated AC
motors (IE code)
Machines Olectriques tournantes — Partie 30-1: Classes de rendement pour les
moteurs a courant alternatif alimentés par le réseau (Code IE)
Drehende elektrische Maschinen — Teil 30-1: Wirkungrad-Klassifizierung von
netzgespeisten Drehstrommotoren (IE-Code)
Katalogy a firemní materiály:
Siemens
ABB Automation Products
^