_

Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Zagadnienia inżynierskie: problemy w oderwaniu od konkretnej aplikacji.

Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Postprzez Ast » lis 05, 2014 10:47

Witam wszystkich serdecznie.
Mam za zadanie zaprojektować obrotnik spawalniczy.
Dołączyłem wstępny rysunek, po krótce go opiszę.
Obrotnik ma obracać rury stalowe, zwijane z blachy, o maksymalnej średnicy 3000mm i maksymalnej masie 3ton.
Będą to dwa zestawy po dwa koła, z czego jeden zestaw z jednym kołem napędowym (w sumie 3 koła wolnobieżne + 1 koło napędowe). Średnice kół wynoszą 250mm, piasty kół 30mm. Założone maksymalne obciążenie zestawu to 3000 [kg].
Wiem jak obliczyć moment obrotowy (znam wzór :D ), nie wiem niestety (nie mam 100% pewności) jak przyjąć rozkład siły na kole napędowym, tzn. czy przyłożyć do niego całą masę obciążenia 3000kg, czy podzieloną przez 4 koła - 750kg na kole napędowym, i wten sposób obliczać moment obrotowy potrzebny do wprawienia zestawu w ruch.
Teoretycznie jedno koło przenosi 750kg, jednak koło napędowe musi ruszyć całość.
Proszę osoby obeznane z zagadnieniem o rozwianie moich wątpliwości.

EDIT:
Tyle odwiedzin i pobrań pliku i nikt nie jest w stanie mi pomóc??
Sam sobie wszystko policzę, zreszta robiłem to juz dwa razy. Problem tkwi w tym, że obciążając koło napędowe całą masą maksymalną, otrzymuje moment obrotowy rzędu ~3700 [Nm]. W przypadku 1/4 obciążenia maksymalnego moment obrotowy wynosi około 950 [Nm], a więc 3,9 raza mniejszy, co za tym idzie zmienia się średnica wału na motoreduktorze oraz jego moc znamionowa.
Ponownie proszę o pomoc.
Załączniki
Obrotnik rys poglądowy.pdf
(68.58 KiB) Pobrane 362 razy
Ast
 
Posty: 4
Dołączył(a): paź 30, 2013 19:49

Re: Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Postprzez SMuraszko » lis 06, 2014 20:10

Witam Cię również serdecznie :)
Obciążenie osi kół biernych to faktycznie Q/4, czyli statyczna siła od ciężaru obiektu.
Obciążenie wału napędowego to 1/4Q + moment skręcający wał, pochodzący od sił bezwładności obracanej rury powiększonej o współczynnik tarcia toczno/ślizgowego (toczenie się kół bezwładnych i poślizgi na kołach).
Obrotnik nie będzie miał szalonych prędkości obrotowych, więc żeby łatwiej to ugryźć (lub szybko wstępnie policzyć) możesz uznać że układ jest hmm no "prawie statyczny". Załóż, że rura rusza ze stanu statycznego bez poślizgów z niewielką prędkością i przyspieszeniem. Moment obrotowy do napędzenia koła czynnego to będzie wypadkowa styczna do powierzchni toczenia rury i koła (rozłożysz nacisk pionowy od ciężaru rury względem osi koła).Do obliczenia siły stycznej bierzesz 1/2 ciężaru rury. Jeśli potraktować koła podporowe i punkty styku z rurą jako belkę to chwilowy punkt obrotu wypada na przeciwległej do napędu podporze.

Acha, jeśli pójdziesz łatwiejszą drogą, którą opisałem tzn założysz że dalej jest do układ statyczny to koniecznie przy doborze napędu i obl. wału napędowego dolicz wsp. nadwyżki mocy bo możesz nie trafić gdy się okaże że obrotnik ma startować z większym przyspieszeniem i utrzymywać odpowiednią prędkość.
Jeśli wybierzesz drogę trudniejszą (konieczna przy szybkich startach, prędkościach i dużych obiektach )licz siły bezwładności.
Powodzenia
Inżynier mechanik, urządzenia, maszyny, przyrządy.
Portfolio: www.smuraszko.selreko.pl
www.selreko.pl
SMuraszko
 
Posty: 39
Dołączył(a): kwi 27, 2014 15:09
Lokalizacja: Wrocław

Re: Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Postprzez Ast » lis 06, 2014 22:31

@SMuraszko, dziękuję za tak wyczerpującą odpowiedź. Przeczytałem z 6 razy i zaczynam rozumieć, i nie chodzi mi o skomplikowaną treść lecz o coraz szybciej ulatniający się poziom mojej wiedzy ze studiów (7 lat minęło) i brak częstego kontaktu z wyżej poruszoną tematyką. Długi weekend przed nami więc wgryzę się w temat.
Dziękuję i życzę udanego weekendu :D
Ast
 
Posty: 4
Dołączył(a): paź 30, 2013 19:49

Re: Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Postprzez Ast » lis 08, 2014 20:40

Niestety przeceniłem swoje umiejętności i możliwości, nie potrafię tego sobie zwizualizować. Próbowałem wyjść z obliczeniami dla przekładni ciernej, obliczyłem siłę obwodową ale dalej już nie wiem...
Ast
 
Posty: 4
Dołączył(a): paź 30, 2013 19:49

Re: Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Postprzez SMuraszko » lis 10, 2014 21:36

No to może tak:
Załóżmy, że Twoja rura to duża szpulka nici, z której odwijasz nić. Siła momentu napędowego działa stycznie do przekroju poprz. rury i nitka również odwija się stycznie.
Żeby wprawić rurę z pewnym przyspieszeniem E (epsilon) w ruch musisz wywrzeć siłę - w tym przypadku moment siły M:
M=I * E
I- Moment bezwładności rury względem osi podłużnej.
I dla rury: I=m*(r1^2+r2^2)/2 (promienie do kwadratu)
m - masa
r1 - promień zewnętrzny przekroju rury
r2 - promień wewnętrzny przekroju rury

Do wyznaczenia napędu i obciążeń wału napędowego potrzebujesz znać E (epsilon) przyspieszenie kątowe, które musisz założyć w jakichś granicach.
Masz masę rur i ich wymiary.
Zakładając przyspieszenie wyliczysz moment siły, a potem powinieneś dać sobie radę, gdyż ten moment siły musi być równy momentowi siły na kole napędzającym. Co da Ci obciążenie skręcające wał tego koła.

i nie zapomnij doliczyć siły zginania od wału od momentu obrotowego.
Ostatnio edytowany przez SMuraszko, lis 11, 2014 18:25, edytowano w sumie 1 raz
Inżynier mechanik, urządzenia, maszyny, przyrządy.
Portfolio: www.smuraszko.selreko.pl
www.selreko.pl
SMuraszko
 
Posty: 39
Dołączył(a): kwi 27, 2014 15:09
Lokalizacja: Wrocław

Re: Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Postprzez MaciejB. » lis 10, 2014 23:33

Witam

Jeśli mógłbym to chciałbym swoje wątpliwości przestawić:
- ja osobiście nie lubię systemów napędzanych niesymetrycznie i mam trochę obawy czy te koło napędowe będzie miało szanse napędzić ten układ - nie wiem jak wygląda dokładność rury po zwijaniu (a dokładniej o fragment gdzie będzie przyłożony napęd) ale mogę sobie wyobrazić że czasami ta rura nie będzie leżała idealnie całą powierzchnią. Można by się zastanowić czy czasami nie napędzać obu rolek lub umieścić centralnie jedna rolkę napędową albo zastosować układ pneumatyczny/hydrauliczny gwarantujący odpowiedni docisk
- druga sprawa to obliczenia, czy nie lepiej byłoby wyjść od sił tarcia tocznego i znaleźć max E (epsilon) ?

MaciejB.
Nikt nie każe pracować ciężko, wystarczy mądrze.- Gregory House
Nie ma głupich pytań, są tylko głupie odpowiedzi. - Albert Einstein
Avatar użytkownika
MaciejB.
 
Posty: 125
Dołączył(a): paź 01, 2005 12:15
Lokalizacja: Poznań

Re: Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Postprzez SMuraszko » lis 11, 2014 18:23

Cześć.
Wyjść od sił tarcia? Dobry pomysł.
Odchyłki geometryczne rur? Zapewne to kłopot, jednak ja osobiście pozostawię tę kwestię do rozwiązania konstruktorowi :)
pozdrawiam
Inżynier mechanik, urządzenia, maszyny, przyrządy.
Portfolio: www.smuraszko.selreko.pl
www.selreko.pl
SMuraszko
 
Posty: 39
Dołączył(a): kwi 27, 2014 15:09
Lokalizacja: Wrocław

Re: Moment obrotowy obrotnika spawalniczego

Postprzez Ast » lis 26, 2014 00:01

Z przyczyn niezależnych projekt musiałem na pewien czas zawiesić.
Pora na odwieszenie :wink:
Przypuszczalnie wszystko rozumiem, jednak znając siebie mogłem coś opatrznie zrozumieć.
Więc wg moich obliczeń, które to zamieszczam poniżej w dość uproszczonej wersji moment siły wynosi w zaokrągleniu 45[Nm].
Kurcze nie za mało coś przy 1,5 tony obciążenia?
Mam wrażenie, że coś mocno źle przyjąłem.
Mogę prosić szanownych kolegów o weryfikację.
Załączniki
moment siły.PNG
niezgrabne obliczenia
Ast
 
Posty: 4
Dołączył(a): paź 30, 2013 19:49


Powrót do Warsztat

Kto przegląda forum

Użytkownicy przeglądający ten dział: Brak zidentyfikowanych użytkowników