Excentrická kola jsou základními součástmi mnoha inženýrských systémů, zejména strojů, kde je zapotřebí proměnný pohyb nebo síla. Na rozdíl od běžných kol, která se otáčejí kolem centrální osy, se excentrická kola otáčejí kolem odsazené osy, což má za následek nerovnoměrný pohyb. Tento jedinečný pohyb se používá k přeměně rotační energie na různé formy mechanické energie, jako je vratný nebo oscilační pohyb. Díky jejich všestranné funkčnosti lze excentrická kola nalézt v různých průmyslových odvětvích, od automobilového průmyslu a robotiky až po tisk a balení.
1. Vačkové mechanismy
Excentrická kola jsou široce používána v vačkové mechanismy , kde hrají zásadní roli při přeměně rotačního pohybu na pohyb vratný nebo kmitavý. V těchto systémech funguje excentrické kolo jako vačka, která spolupracuje s kladičkou. Kladička je poháněna excentricitou kola, což způsobuje, že se pohybuje po určité dráze, často s měnící se rychlostí nebo silou. To je nezbytné pro aplikace, které vyžadují přesné časování pohybu, jako jsou motory a mechanické spoje.
Excentricita kola je klíčová pro časování a chování vačkového mechanismu. Odsazený střed otáčení má za následek pohyb unášeče po nepravidelné, ale předvídatelné dráze. In spalovací motory například excentrická kola se používají ve vačkových hřídelích k ovládání otevírání a zavírání ventilů motoru. Excentricita vačkového hřídele zajišťuje, že časování ventilů je optimálně nastaveno pro výkonový cyklus motoru, čímž se zlepšuje spotřeba paliva a snižují emise.
Příklad aplikace:
- Spalovací motory : Excentrická kola nebo vačky ve vačkovém hřídeli přesně řídí časování sacích a výfukových ventilů, čímž optimalizují výkon motoru a spotřebu paliva.
2. Třepačky a vibrátory
Používají se také excentrická kola třepačky a vibrátory vytvořit opakující se kmitavý pohyb. V těchto systémech je excentrické kolo namontováno mimo střed, takže když se otáčí, vytváří nevyváženou sílu, která způsobuje vibrace systému. Tento princip je široce používán ve strojích, které vyžadují míchání nebo separaci materiálů, jako jsou např vibrační obrazovky , podavače a zhutňovací zařízení .
Pohyb excentrického kola vytváří konzistentní, kontrolované vibrace, které lze upravit změnou rychlosti otáčení. To je užitečné zejména v průmyslových odvětvích, jako je těžba , kde se k separaci materiálů podle velikosti používají vibrační třídiče. Excentrické kolo zajišťuje, že se materiály přesouvají efektivně po sítu, což umožňuje lepší třídění a manipulaci s materiálem.
| Aplikace | Účel | Klíčový přínos |
|---|---|---|
| Vibrační obrazovky | Třídění a separace materiálu | Zajišťuje efektivní separaci materiálů podle velikosti |
| Zhutňovací zařízení | Zhutňovací materiály (např. zemina nebo beton) | Poskytuje konzistentní a kontrolovaný vibrační pohyb |
| Podavače | Doručování materiálů do jiných procesů | Zajišťuje rovnoměrné a plynulé dodávání materiálu |
Příklad aplikace:
- Vibrační obrazovky : Excentrická kola, která se používají v těžebním průmyslu a průmyslu kameniva k třídění materiálů, jako je písek, štěrk a ruda podle velikosti, generují vibrace potřebné k efektivnímu pohybu materiálů přes síto.
3. Automobilové systémy
V automobilový průmysl , excentrická kola jsou rozhodující v konstrukce motoru , zejména v systémy časování ventilů . Používají se k ovládání výtah ventilů, což umožňuje optimální výkon motoru nastavením, kdy se sací a výfukové ventily otevírají a zavírají. To umožňuje motorům pracovat efektivněji za různých podmínek.
Nejvýznamnější aplikací excentrických kol v automobilových systémech je in Variabilní časování ventilů (VVT) technologie. Změnou časování otevírání ventilů může motor optimalizovat výkon pro různé rozsahy otáček. Používají se také excentrická kola pístové mechanismy , jako je v automatizované přenosové systémy , kde pomáhají regulovat zapínání a vypínání převodů.
Příklad aplikace:
- Variabilní časování ventilů (VVT) : Excentrická kola upravují časování otevírání a zavírání ventilů motoru, což umožňuje lepší spotřebu paliva, zvýšený výkon a nižší emise, zejména u moderních automobilů.
4. Textilní stroje
V textilní průmysl , excentrická kola hrají zásadní roli u strojů jako tkalcovské mechanismy a kolovrátky , které vyžadují konzistentní a synchronizovaný pohyb. Tyto stroje potřebují k výrobě vysoce kvalitních látek přesný a variabilní pohyb. Excentrické kolo se v tomto případě používá k rytmickému a kontrolovanému regulování pohybu různých komponentů, což zajišťuje plynulou a efektivní výrobu.
U tkalcovských a dopřádacích strojů se k pohonu člunku často používají excentrická kola, která protahuje nit tkalcovským stavem. Excentricita kola zajišťuje, že se člunek pohybuje správnou rychlostí a vzdáleností a vytváří tak dokonalé provázání nití, které tvoří látku. Navíc v kolovrátky Excentrická kola vytvářejí konstantní rotaci a zajišťují rovnoměrné navíjení příze.
Příklad aplikace:
- Tkací stroje : Excentrická kolečka ovládají pohyb člunku ve stavu a umožňují přesné provázání nití pro efektivní výrobu látky.
5. Robotika a automatizované systémy
In robotika Excentrická kola se používají k vytváření složitých, řízených pohybů pro akční členy , chapadla a klouby . Použitím excentrických kol mohou robotické systémy dosáhnout kombinace rotačních a oscilačních pohybů, které jsou nezbytné pro přesné a dynamické pohyby. To je zvláště výhodné u robotů, kteří potřebují manipulovat s choulostivými předměty různou silou, nebo v systémech, které vyžadují plynulý, nepřetržitý pohyb bez trhání nebo náhlých zastavení.
Například robotické chapadla často používají excentrická kola k ovládání síly vyvíjené na předměty při manipulaci. Excentrický pohyb zajišťuje, že chapadlo vyvíjí tlak kontrolovaným způsobem, čímž se snižuje riziko poškození křehkých předmětů při zachování bezpečného držení.
Příklad aplikace:
- Průmyslové roboty : Excentrická kolečka v robotických chapadlech umožňují jemnou manipulaci s předměty nastavením použité síly v závislosti na velikosti a křehkosti předmětu.
6. Čerpadla a systémy pro manipulaci s kapalinami
V určitých typech objemová čerpadla , jako např excentrická šroubová čerpadla , excentrická kola pomáhají vytvářet sání a pohybovat kapalinou systémem. Tato čerpadla se často používají v průmyslových odvětvích, která pracují s hustými viskózními kapalinami, jako jsou oleje, sirupy nebo kaly. Pohyb excentrického kola pomáhá vytvořit utěsněnou dutinu, která efektivně pohybuje kapalinou čerpadlem bez pulzací, což zajišťuje hladký a nepřetržitý provoz.
Excentrická šroubová čerpadla se běžně vyskytují v zpracování potravin , chemický a farmaceutický průmysl , kde je nezbytná schopnost manipulovat s viskózními nebo citlivými kapalinami. Řízený pohyb excentrického kola zajišťuje, že kapalina není poškozena během přepravy a zachovává její kvalitu.
Příklad aplikace:
- Excentrická šroubová čerpadla : Používá se v potravinářském průmyslu k čerpání hustých látek, jako je arašídové máslo nebo sirup, zajišťující hladký přenos tekutiny bez pulzací.
7. Tiskařské lisy
In tiskařské lisy Excentrická kola jsou nedílnou součástí pohonu mechanických součástí odpovědných za přesné a opakované pohyby potřebné k přenosu inkoustu z desky na papír. Excentrické kolečko je součástí systému, který reguluje pohyb otiskovacích válců a zajišťuje rovnoměrné a přesné nanášení inkoustu na papír.
Tiskařské lisy, jaké se používají pro ofsetový tisk , spolehněte se na excentrické kolečko, které zajistí vysokou rychlost a konzistentní tisk. Pohyb generovaný excentrickým kolem pomáhá udržovat dokonalou synchronizaci mezi deskovým válcem a potahovým válcem, což zajišťuje přesnost každého tisku.
Příklad aplikace:
- Ofsetové tiskové stroje : Excentrická kolečka zajišťují, že se tlakové válce pohybují synchronizovaně s tiskovou deskou a poskytují konzistentní a vysoce kvalitní výtisky.
8. Hudební nástroje
In mechanické hudební nástroje jako hudební boxy a sudové orgány , excentrická kolečka se používají ke generování pohybu, který aktivuje mechanické části nástroje. V hracích skříňkách excentrické kolo pohání řadu kolíků nebo hrotů, které vytrhávají zuby kovového hřebenu a vytvářejí hudební noty. Otočné excentrické kolečko zajišťuje aktivaci kolíků v určitém pořadí a vytváří tak melodii.
In sudové orgány , excentrická kola řídí pohyb vzduchu potrubím a produkují hudební tóny. Variace v pohybu excentrického kola je to, co dává těmto nástrojům schopnost hrát písně.
Příklad aplikace:
- Hrací skříňky : Excentrická kolečka se používají k ovládání pohybu kolíků, které narážejí na hřeben a vytvářejí hudební melodie.
9. Balicí stroje
Často se používají excentrická kola balicí stroje provádět funkce jako skládací , řezání a těsnění obalové materiály. Schopnost excentrického kola vytvářet přesné, oscilační pohyby umožňuje efektivní manipulaci s materiály při vysokých rychlostech. V balírnách to zajišťuje, že materiály jako plastové sáčky, kartony a lahve jsou řádně utěsněny a naplněny.
In stroje na vyplnění a uzavření formy , excentrická kola řídí pohyb uzavíracích čelistí a zajišťují, že obal je těsně utěsněn a chráněn před nečistotami. Pohyb zajišťovaný excentrickým kolem umožňuje vysokorychlostní balení, aniž by byla ohrožena kvalita těsnění.
Příklad aplikace:
- Stroje na uzavírání formulářů a plnění : Excentrická kola řídí proces uzavírání a zajišťují, že balíčky jsou bezpečně utěsněny a bez závad.
10. Mechanismy sledování
In horologie (nauka o měření času), při konstrukci jsou použita excentrická kola mechanické hodinky k regulaci pohybu úniku. Pohyb excentrického kola pomáhá kompenzovat účinky gravitace na pohyb a zlepšuje přesnost měření času. To je zvláště důležité u tourbillonů, kde excentrické kolo pomáhá udržovat únik v konstantní poloze vzhledem ke gravitační síle Země.
Přesný pohyb generovaný excentrickým kolečkem zajišťuje, že mechanické hodinky zůstanou přesné, i když je nosíte v různých úhlech nebo polohách.
Příklad aplikace:
- Tourbillony : Excentrická kolečka se používají k udržení konstantního únikového pohybu, čímž se zlepšuje přesnost mechanických hodinek.
FAQ
1. Jaké jsou výhody použití excentrických kol ve strojních zařízeních?
Excentrická kola zajišťují nerovnoměrný pohyb, což umožňuje přesné řízení sil a pohybu ve strojích. To je ideální pro aplikace, které vyžadují oscilační, vratné pohyby nebo pohyby s proměnnou rychlostí.
2. Používají se excentrická kola pouze v mechanických systémech?
Zatímco excentrická kola se primárně používají v mechanických systémech, jejich princip nerovnoměrného pohybu lze uplatnit v elektrických, hydraulických a dokonce i pneumatických systémech.
3. Jak mohou excentrická kola zlepšit výkon motoru?
Excentrická kola se používají ve vačkových hřídelích a systémech časování ventilů k optimalizaci časování otevírání a zavírání ventilů, čímž se zlepšuje spotřeba paliva, výkon a emise.
Reference
- NSF International . (2020). "NSF/ANSI 53: Účinky na zdraví."
- Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) . (2021). "Kontaminanty pitné vody."
- Water Quality Association (WQA) . (2020). “Výběr systému úpravy vody.”
