Novinky

Odeslat stránku emailem

Zašlete tuto stránku svým přátelům, ať se na ní také podívají.

Mechanická vůle: kolik je příliš mnoho?

Pravděpodobně přirozenou reakcí je předpokládat, že vůle je nějaká špatná věc, kterou je třeba z každého konstrukčního systému eliminovat. Avšak realita není tak jednoduchá.

První věc, kterou můžeme o vůli říci, je to, že je často zaměňována s natažením, takže si tuto věc nejprve objasníme.

Natažení se týká torzní tuhosti a může být nejjednodušeji popsáno jako rotační (torzní) pružinový efekt – pokud vezmete plechový pás a axiálně jej otáčíte, vrátí se zpět do původního plochého tvaru, když krouticí síla přestane působit.

Vůle je „mrtvý chod" nebo uvolnění v rotačním systému, které má za následek ztrátový pohyb, tj. neschopnost systému vrátit se ke svému přesnému výchozímu bodu, pokud je jeho pohyb obrácen.

Je zřejmé, že existují podobnosti mezi vůlí a natažením, a po pravdě řečeno, jsou tyto často považovány za totéž.

Nicméně v některých případech – které se obvykle týkají přesných konstrukčních pohybových systémů – je třeba tyto vůle důkladně zvážit a uvědomit si, že jsou odlišné a případně počítat s jejich oběma účinky.

Mechanická vůle („mrtvý chod") může být definována jako „vzdálenost nebo úhel, kterým se může pohybovat součást mechanického systému bez působení na sousední díl".

Poměrně zřejmým příkladem je relativní pohyb mezi železničními vozy, když vlak změní směr, který se projeví rachotivým zvukem a otřesy vagónů (i cestujících).

Stejný efekt je přítomen mezi komponenty šroubového zvedáku, převodovky nebo dokonce přesného ozubeného soukolí, i když v poněkud odlišné míře.

Ačkoli mnoho servomechanismů a přesných pohybových systémů je popisováno jako systémy s nulovou vůlí, téměř všechny mají nějakou nepatrnou vůli, kterou lze z praktického hlediska ignorovat.

Tato vůle vznikne z důvodu mezer mezi kontaktními plochami různých komponent.

V některých případech jsou tyto prostory nutné k mazání, v jiných jsou způsobeny výrobní tolerancí, deformací pod zatížením, tepelnou roztažností atd.

Konstruktéři často spojují vůli se spojkami. Zatímco vůle je v celém systému, může být ve spojkách často považována za „akumulovanou". Takto lze specifikací vhodného spojení do systému navrhnout „ideální množství" vůle.

Systémy, které vyžadují extrémní přesnost, obvykle potřebují vůli ve velmi vysoké míře minimalizovat, takže prakticky neexistuje žádný ztracený pohyb. Mezi ně patří robotická zařízení, přístrojové systémy a mnoho servoaplikací.

Jak již bylo zmíněno dříve, v pravém slova smyslu bude mít každý díl určitou vůli, i když jen na molekulární úrovni.

Pro srovnání bude mnoho konstruktérů pracujících na servozesilovačích specifikovat „nulovou vůli" jako 0,5 až 5 úhlových minut.

Tato úroveň přesnosti není však vždy vyžadovaná. V reálném světě může mnoho aplikací tolerovat určitou vůli. To platí zejména při nízkém zatížení a v běžných aplikacích s lehkým provozem, kde není vyžadováno velmi přesné polohování, a v relativně jednoduchých instalacích a tam, kde jsou omezeny náklady.

Tyto systémy často samy o sobě kompenzují chyby způsobené vůlí; například při použití balicího stroje k umístění výrobků do kapes v prezentačním zásobníku.

Zde budou mít kapsy pravděpodobně mírně rozšířené nebo zaoblené hrany, které povedou výrobky do své konečné polohy.

Jinde ve světě konstruktérů je trochu vůle skutečně dobrá věc, protože umožňuje vyrovnání nesouososti, nárazového zatížení, natažení apod.

Ve skutečnosti jsou elastomerové spojky určeny speciálně pro přidání natažení do systémů. Pravděpodobně se použijí na výrobních strojích, výrobních linkách, vysokorychlostních obalových systémech atd., kde pohyb musí být přesný a opakovatelný, ale v těch případech, kde existuje značná pravděpodobnost nárazového zatížení, uvíznutí, zablokování a jiných incidentů „reálného světa".

Pokročíme-li o krok dále, některé hnací systémy vyžadují trochu přesnosti: obvykle jsou na samém konci konstrukčního systému, a musí být smířlivější k neočekávaným zatížením a sílám.

Takové hnací systémy jsou navrhovány tak, aby byly robustní, a mohou například zahrnovat pneumatickou spojku k poskytnutí ochrany proti poměrně velkým vůlím – a dalšímu nárazovému zatížení.

Typické využití nalezneme v pohonech kompresorů, pomocných pohonech zemědělských strojů a v jiných náročných aplikacích.

Nakonec mnoho konstrukčních mechanismů, jako jsou ventilová zdvihátka a vodicí šrouby, potřebují vůli pro správnou funkci – ale vyžadují přesně to správné množství.

Takže nakonec nejlepší radou bude pravděpodobně to, aby konstruktéři zvážili, jak bude jejich aplikace reagovat na vůli, a pak se poradit s odborníkem, jakou spojku a další komponenty zvolit, aby byly co nejlépe splněny požadavky na výkon dané aplikace.