Podstawy Konstrukcji Maszyn

Motoreduktor

Wykonanie: Prowadzący:

Wojciechowska Klaudia dr inż. Kurczewski

BMiZ, MiBM

M4

Poznań 26.10.2010r.

1. DANE DO PROJEKTU

• prędkość obrotowa silnika –

• prędkość obrotowa na wale odbiornika –

• moc na wale odbiornika – P = 12,75 [kW]

• czas eksploatacji – 10 lat

• błąd przełożenia –

• warunki eksploatacji – średnie

1. OBLICZENIA

1. Dobór silnika

Sprawność całkowita :

sprawność przekładni stożkowej;

sprawność przekładni walcowej

sprawność łożysk;

Moc obliczeniowa silnika:

Czas pracy:

Ilość lat – 10;

Ilość dni – 200;

Ilość godz. – 8;

Średni (roczny) czas pracy:

Moc minimalna:

P_g = 40%* P_max = 0, 4 * 12, 75 = 5, 1 kW

Moc nominalna:

Moc w poszczególnych latach:

- spadek mocy:

Moc zastępcza:

Silnik nie może pracować pod przeciążeniem większym niż 20% :

80%  • P_sil = 10, 84  ≥  P_zast

Z katalogu dobieram silnik :

Sg160M-4

P_s=11 kW

n_s=1460 obr./min

T_max/T_nom =3,1

J= 0,0610 kg*m²

M=105 kg

wielkość mechaniczna 160

rodzaj pracy S1

klasa izolacji F

klasa sprawności EFF2

stopień ochrony IP 55

system chłodzenia IC 411

parametry eksploatacyjne:

moc znamionowa [kW] 11.0

prędkość znamionowa [1/min] 1460

napięcie znamionowe 1 [V] 400

częstotliwość [Hz] 50

prąd przy napięciu znamionowym 1 [A] 20.9

liczba biegunów 4

prędkość synchroniczna [1/min] 1500

połączenie uzwojeń D

moc znamionowa [HP] 15.0

moment znamionowy [Nm] 71.95

sprawność znamionowa [%] 89.0

współczynnik mocy znamionowy 0.85

prąd rozruchowy przy napięciu znamionowym 1 [A] 147

prąd rozruch/prąd znamion. 7.0

moment rozruchowy [Nm] 165,5

moment rozruch./moment znamion. 2.3

poziom ciśnienia akustycznego [dB] 63,0

poziom mocy akustycznej [dB] 77,0

dane techniczne:

masa (IMB3) [kg] 105.0

moment bezwładności [kgm2] 0.0610

tarcze łożyskowe żeliwo/cast iron

kadłub żeliwo/cast iron

łapa żeliwo/cast iron

dławnica M 40 x 1.5

łożyska strony napędowej 6309 2Z

łożyska strony przeciwnaopędowej 6309 2Z

liczba zacisków 6

liczba wpustów kablowych 1

położenie skrzynki zaciskowej góra/top

mozliwość obracania skrzynki tak/yes

grzałki antykondensacyjne na życzenie/on request

termiczne zabezpieczenie uzwojeń na życzenie/on request

dosmarowywanie łożysk na życzenie/on request

wilgotność względna 95

wykonanie klimatyczne na życzenie/on request

Kryterium uwzględniające moment:

$$M_{s} = \frac{P_{s}}{\eta_{s}} \bullet 9550 = \frac{11}{1459} \bullet 9550 = 72$$

$$\frac{M_{\max}}{M_{s}} = 2,3$$

M_max = 2, 3 • M_s = 165

$M_{1} = \frac{P_{1}}{\eta_{s}} \bullet 9550 =$80,96

M₁ ≤ M_max

Warunek spełniony

1. Dobór przełożeń:

Przełożenie całkowite:

Przełożenia częściowe:

z wykresu:

i₁ (stożkowa) = 2,5

i₂ (walcowa)= 3,35

i₃(walcowa)= 3,2

2, 5 * 3, 35 * 3, 2 = 26, 8

$\frac{i_{stozkowe}}{i_{\text{walcowe}}} = 0,75 \div 0,8$

$$\frac{2,5}{3,35} = 0,75$$

Warunek spełniony

Moce na poszczególnych wałach: sprawność łożysk; sprawność przekładni stożkowej; sprawność przekładni walcowej; sprawność przekładni walcowej; ; Prędkości obrotowe: $i = \frac{n_{1}}{n_{2}}$ n1 = ns = 1500

$n_{2} = \frac{n_{s}}{i_{\text{st}}}$ $n_{2} = \frac{1500}{2,5} = 600$ $n_{3} = \frac{600}{3,35} = 179,1$ $n_{4} = \frac{179,1}{3,2} = 55,97$

Momenty obrotowe:

$M_{1} = 9550\frac{P}{n_{1}} = 70,03$

$M_{2} = 9550\frac{P}{n_{2}} = 175,0833$

$M_{3} = 9550\frac{P}{n_{3}} = 586,5292$

$M_{4} = 9550\frac{P}{n_{4}} = 856,54$

1. Obliczenia wstępne- przekładnia stożkowa:

Materiał : stal C45 do ulepszania cieplnego, 241 HV

f_H =102 ( zęby proste)- Osiński wzór 5.172

u=2,5

σ_Flim = 290 MPa - Osiński wyk.5.34
σ_FP = 0, 6 * σ_Flim = 174 MPa

K_Hb= 1, 23 – Osiński wykres 5.52

σ_Hlim = 630- wykres 5.32

σ_HP = 0, 8 • 630 = 504

$\text{\ T}_{1} = 9550 \bullet \frac{P}{n_{1}} = 70,03$ [Nm]

ψ=0,3

$$d_{e1} = f_{H}\sqrt[3]{\frac{T_{1}K_{\text{Hb}}}{\left( 1 - p_{\text{sibe}} \right) \bullet p_{\text{sibe}} \bullet {\sigma_{\text{HP}}}^{2} \bullet u}} = 88,171$$

d_e2 = d_e1 • u = 202, 5

b_e1 = d_e1 • p_sibe = 26, 45

z₁ = 19, 662

z₂ = 50

Przyjmuję: z₁= 19 z₂=50 b_e1 = 25 d_e1 = 89

$m_{n} = 18\sqrt[3]{\frac{T_{1}K_{\text{Hb}}}{\frac{b}{d_{1}}z_{1}^{2}\sigma_{\text{FP}}}}$=2,859

Przyjmuję m_n=3

d_e1 = m • z₁ = 57

d_e2 = m • z₂ = 150

1. Obliczenia wstępne – przekładnia walcowa:

Średnica zębnika:

$d_{1} = f_{H} \bullet \sqrt[3]{\frac{T_{1}k_{H}}{\psi{\sigma_{\text{HP}}}^{2}}\frac{u + 1}{u}}$

Moment obrotowy:

$T_{2} = 9550 \bullet \frac{P}{n_{2}} = 175,0833$[Nm]

u=3,35

Współczynnik eksploatacyjny:

K_A=1- Osiński tab.5.6 i 5.7

K_HB=1,09 – Osiński wykres 5.31

K_H = K_A * K_HB =1,09

f_H =69 (dla zębów skośnych)- Osiński wzór 5.91

K_F=1,0355

σ_Hlim = 630- Osiński wykres 5.32

S_Hmin = 1, 4  (1,1÷1,6)

$\sigma_{\text{HP}} = \frac{630}{1,4} = 450$

σ_Flim = 290 MPa - Osiński wyk.5.34

σ_FP = 0, 6 * σ_Flim = 174 MPa

Szerokość wieńca: ( z tablic)

$\psi = \frac{b}{d}\ $=1,1

średnica zębnika:

$d_{1} = f_{H} \bullet \sqrt[3]{\frac{T_{1}k_{H}}{\psi{\sigma_{\text{HP}}}^{2}}\frac{u + 1}{u}} = 71,45$

d₂ = d₁ • u = 239, 51161

b₁ = d₁ • ψ = 47, 85  Przyjmuję b₁ = 50

odległość między osiami:

$a = \frac{d_{1}\left( u + 1 \right)}{2} = 94,6125$

Liczba zębów:

na zębniku: W_z=22- Dziama tab. 3.1

$z_{1} = W_{z}\frac{u + 1}{u} =$28,567164

na kole zębatym:

z₂ = z₁ • u = 97, 15

Przyjmuję: z₁=29 z₂=98

Moduł normalny:

$m_{n} = 18\sqrt[3]{\frac{T_{1}K_{F}}{\frac{b}{d_{1}}z_{1}^{2}\sigma_{\text{FP}}}} = 1,0306$

Przyjmuję moduł m_n = 1,5

Sprawdzamy czy zachodzi zależność:

d₁ = m • z₁ = 1, 5 • 18 = 43, 5

d₂ = m • z₂ = 1, 5 • 61 = 147

1. Obliczenia wstępne – przekładnia walcowa 2 :

u=3,2

K_A=1

K_HB=1,09

K_H=1,09

K_F = 0, 93 • K_H=1,0355

$\psi = \frac{b}{d}\ $=1,1

f_H =69

 σ_Hlim = 630

S_Hmin = 1, 4

$\sigma_{\text{HP}} = \frac{630}{1,4} = 450$

$T_{3} = 9550 \bullet \frac{P}{n_{3}} = 586,5292$[Nm]

$d_{1} = f_{H} \bullet \sqrt[3]{\frac{T_{1}k_{H}}{\psi{\sigma_{\text{HP}}}^{2}}\frac{u + 1}{u}} = 107,36144$

d₂ = d₁ • u = 343, 55661

b₁ = d₁ • ψ = 47, 85  Przyjmuję b₁=50

$a = \frac{d_{1}\left( u + 1 \right)}{2} = 91,35$

$z_{1} = W_{z}\frac{u + 1}{u} =$28,875 Przyjmuję: z₁=29

z₂ = z₁ • u=92,8 Przyjmuję z₂=94

$m_{n} = 18\sqrt[3]{\frac{T_{1}K_{F}}{\frac{b}{d_{1}}z_{1}^{2}\sigma_{\text{FP}}}} =$1,54213 m_n=1,5

d₁ = m • z₁ = 3 • 19 = 43, 5

d₂ = m • z₂ = 3 • 60 = 141

1. Obliczenia geometryczne:

Przekładnia stożkowa (według PN-78/M-88503):

Moduł obwodowy zewnętrzny: =3 przyjęto 3

Liczba zębów koła płaskiego: =53,488316

Zewnętrzna długość tworzącej :

Szerokość uzębienia:

Przyjmuję b=30

Średnia długość tworzącej:

= 65,232475

Średni moduł obwodowy:

=2,43912

Średni moduł normalny obliczeniowy

β = 0- zęby proste

m_nm = 2, 55

$\left( 1 - \frac{\psi_{\text{be}}}{2} \right)*\frac{d_{e2}}{z_{2}}*cos\frac{\text{βπ}}{180}$

Wewnętrzny moduł obwodowy:

=1,8782597

Średnia średnica podziałowa:

= 46,343467

=121,95649

Zewnętrzna średnica podziałowa:

=57

=150

Kąt stożka podziałowego:

Rzeczywiste przełożenie:

Współczynnik przesunięcia: (Przyjmuję zgodnie z tabelą 6.4- Dziama)

x_t1 = 0,4

x_t2 = - x_t1 = -0,4

Współczynnik zmiany grubości zęba:

x_s1 = 0,03+0,008(u-2,5)=0,03

x_s2 = -x_s1 = -0,03

Zewnętrzna wysokość głowy zęba: h_a= 1 Dziama tab.6.1

=4,2

=1,8

Zewnętrzna wysokość stopy zęba: c=0,2m_te=0,5

= 2,4

=4,8

Zewnętrzna wysokość zęba:

Zewnętrzna średnica wierzchołków zębów:

=53,07

=121,72

Odległość od wierzchołka do płaszczyzny zewnętrznego okręgu wierzchołków zębów:

=64,852182

=151,27878

Kąt stopy zęba:

=1,7133821^o

=3,4237051^o

Kąt głowy zęba:

= 3,4237051^o

= 1,713382^o

Kąt stożka wierzchołków:

=24,230496^o

=70,906591^o

Kąt stożka podstaw:

=19,093409^o

=65,769504^o

Zewnętrzna obwodowa grubość zęba: α_n=20^o

=5,6759175

=3,7488604

Połowa zewnętrznej kątowej grubości zęba:

=0,0930834 rad=5,333287^o

=0,0088777 rad= 0,508657^o

Zewnętrzna grubość pomiarowa zęba po cięciwie:

=5,6677246

=3,7488112

Zewnętrzna wysokość pomiarowa do cięciwy:

=4,3318928

=1,8083202

Rozkład sił w zazębieniu przekładni stożkowej:

Siła obwodowa:

Siła osiowa:

F_x = F_t * tgα_n * sinδ₁ = 390 [N]

Siła promieniowa:

F_r = F_t * tgα_n * cosδ₁ = 10282 [N]

Zamiana przekładni stożkowej na równoważną walcową:

Parametry walcowych kół zastępczych : Dziama str. 272

Wymiary kół zastępczych:

1. kąt zarysu koła zastępczego jest równy kątowi zarysu normalnego

=20^o

Kąt pochylenia linii zębów:

czołowy kąt zarysu:

kąt pochylenia zębów na średniej długości tworzącej stożków tocznych:

=0^o

kąt pochylenia linii zęba na walcu zasadniczym koła zastępczego:

moduł normalny:

=m_te=3

moduł czołowy:

średnice podziałowe:

= 49,576681

=343,32881

liczby zębów:

=20,32556

=140,75873

liczba zębów w przekroju normalnym:

=20,32556

=140,75873

przełożenie geometryczne:

wysokość głowy zęba wynosi:

$h_{am1} = h_{ae1} - \frac{b}{2}\text{tg}\theta_{a1} = 2,34134$

$h_{am2} = h_{ae2} - \frac{b}{2}\text{tg}\theta_{a2} = 1,49633$

średnice wierzchołków kół zębatych:

średnice zasadnicze kół walcowych:

=46,586841

=322,62355

Szerokość uzębienia przekładni walcowej:

b_v = b=30 mm

odległość osi przekładni zastępczej:

=196,45275

Wskaźniki zazębienia:

1. długość odcinka przyporu:

=13,848459 mm

czołowy wskaźnik zazębienia:

=1,8396092

czołowy wskaźnik zazębienia w przekroju normalnym:

=1,8396092

Poskokowy wskaźnik zazębienia uwzględniający efektywną szerokość uzębienia przyjmowaną w obliczeniach wytrzymałościowych przekładni stożkowych:

=0

= 25,5

całkowity wskaźnik zazębienia:

=1,8396092

1. Obliczenia sprawdzające przekładni stożkowej dla walcowych kół zastępczych:

Z_ε = 1 rys.5.12 Dziama

tab.5.13

rys.5.11

K_A=1 tab.5.7

K_Hβ=1,09 rys.5.2

K_HαK_v=1,2

Z_r=0,85 zęby nieszlifowane

Y_T=1,3 tab.5.15

Y_W=1 tab.5.16

Y_SA=2,09 rys.5.25, 5.26, 5.27

Y_β=0,92 rys.5.31

Y_FS=3,85 rys. 5.28, 5.29, 5.30

S_Fmin=1,4

σ_Hlim = 630

Naprężenia stykowe nominalne:

Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych:

Naprężenia stykowe zmęczeniowe:

Naprężenia zmęczeniowe stykowe dopuszczalne:

Warunek spełniony.

Dopuszczalne naprężenia stykowe statyczne:

- dla zębów hartowanych

dla zębów ze stali normalizowanej lub ulepszanej

Naprężenia stykowe statyczne:

Warunek spełniony.

Naprężenia zmęczeniowe gnące dopuszczalne:

Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych:

Naprężenia gnące zmęczeniowe:

=-3

Warunek spełniony.

Dopuszczalne naprężenia gnące statyczne:

Naprężenia gnące statyczne:

Warunek spełniony

8. Wzory i obliczenia przekładni walcowych o zębach skośnych:

Zarys odniesienia: α=20^o

ha=1,5 mm

c=0,375 mm

Kąt pochylania linii śrubowej : β=9^o

Narzędzie do nacinania uzębienia: h_a0=1,875 mm

p_ao=0,57

Wsp. przesunięcia zarysów: x₁(0÷1) =0,65

x₂(0÷1) =0,758267

Czołowy kąt zarysu:

Toczny kąt przyporu w przekroju czołowym:

inv_αt=0,015684

inv_αt=0,0237559

α_tw=22,65^o

Odległość osi:

=22,8333333

I przekładnia II przekładnia

a_w1 = 95,651504 a_w2 = 92,638858

Średnice toczne kół:

d_w1=44,113742

d_w2=141,16397

Średnice podziałowe kół:

d_t1=44,042233

d_t2=142,7578

Średnice zasadnicze kół:

d_b1=41,325572

d_b2=133,95185

Średnice podstaw:

h_a0 = 1,25

d_f1=40,367233

d_f2=139,40738

Średnice wierzchołków przy założeniu pełnego luzu wierzchołkowego:

c = 0,25mn

d_a1=45,120332

d_a2=144,16048

Wysokość zęba:

h₁=2,3765497

h₂=2,3765497

Moduł czołowy:

m_t1=1,5186977

Podziałka czołowa:

p_t1=4,7711295

Podziałka zasadnicza:

p_bt1=4,4768315

Kąt pochylenia linii zęba na walcu zasadniczym:

Kąt pochylenia linii zęba na walcu tocznym:

β₁=8,9870287^o β₁=9,014373^o

Kąt pochylenia linii zęba na walcu wierzchołków:

tgβ₁=0,1622615

β₁=9,2066342^o

β₁=9,216572^o

tgβ₁=0,1599409

β₂=9,0804836^o β₂=9,0869757^o

Kąt zarysu na kole wierzchołkowym w przekroju czołowym:

inv=0,025777 inv=0,025777

inv=0,019583 inv=0,019583

Grubość zęba na walcu wierzchołkowym w przekroju czołowym:

S_ta1=2,7247401

S_ta2=2,7359745

Grubość zęba na walcu wierzchołkowym w przekroju normalnym:

S_a1=2,6895636

S_a2=2,7359639

Grubość względna zęba na walcu wierzchołkowym:

;

- warunek spełniony;

- warunek spełniony

warunek spełniony

Wskaźnik zazębienia przekładni czołowy:

Wskaźnik zazębienia poskokowy:

Wskaźnik zazębienia przekładni całkowity:

Zastępcza liczba zębów:

Promienie krzywizny zarysów w charakterystycznych punktach zazębienia:

1. punkt przyporu stopy zęba zębnika

1. zębnik

2. koło

-promień krzywizny zarysu na okręgu wierzchołków koła:

-promień krzywizny zarysu na okręgu wierzchołków zębnika:

1. wewnętrzny punkt pojedynczego przyporu zębnika:

-zębnik:

-koło:

C) biegun zazębienia:

-zębnik:

-koło:

D)wewnętrzny punkt pojedynczego przyporu koła:

-zębnik:

-koło:

E)punkt przyporu stopy zęba koła:

-zębnik(promień krzywizny zarysu na okręgu wierzchołków zębnika):

-koło:

Długość pomiarowa wzdłuż wspólnej normalnej W, wymiar nominalny

Przyjmuję:

Minimalna szerokość uzębienia umożliwiająca dokonanie pomiaru długości W

Sprawdzenie poprawności geometrycznej uzębienia:

h_k0=1

Warunek niepodcinania zębów:

- spełniony;

- spełniony;

Warunek niewystępowania interferencji:

Warunek spełniony.

9.Siły obwodowe przekładni walcowych:

PIERWSZA PARA KÓŁ

1. Siła obwodowa:

DRUGA PARA KÓŁ

1. Siła obwodowa:

10.Obliczenia sprawdzające kół zębatych walcowych (pierwsza para):

Z_ε = 1 rys.5.12 Dziama

tab.5.13

rys.5.11

K_A=1 tab.5.7

K_Hβ=1,09 rys.5.2

K_HαK_v=1,2

Z_r=0,85 zęby nieszlifowane

Y_T=1,3 tab.5.15

Y_W=1 tab.5.16

Y_SA=2,09 rys.5.25, 5.26, 5.27

Y_β=0,92 rys.5.31

Y_FS=3,85 rys. 5.28, 5.29, 5.30

S_Fmin=1,4

σ_Hlim = 630

σ_Flim = σ_Flim^′ * Y_W * Y_T = 377

Naprężenia stykowe nominalne:

Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych:

Naprężenia stykowe zmęczeniowe:

Naprężenia zmęczeniowe stykowe dopuszczalne:

Warunek spełniony.

Dopuszczalne naprężenia stykowe statyczne:

- dla zębów hartowanych

dla zębów ze stali normalizowanej lub ulepszanej

Naprężenia stykowe statyczne:

Warunek spełniony.

Naprężenia zmęczeniowe gnące dopuszczalne:

Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych:

Naprężenia gnące zmęczeniowe:

=-3

Warunek spełniony.

Dopuszczalne naprężenia gnące statyczne:

Naprężenia gnące statyczne:

Warunek spełniony.

11. Obliczenia sprawdzające kół zębatych walcowych (druga para):

Z_ε = 1 rys.5.12 Dziama

tab.5.13

rys.5.11

K_A=1 tab.5.7

K_Hβ=1,09 rys.5.2

K_HαK_v=1,2

Z_r=0,85 zęby nieszlifowane

Y_T=1,3 tab.5.15

Y_W=1 tab.5.16

Y_SA=2,09 rys.5.25, 5.26, 5.27

Y_β=0,92 rys.5.31

Y_FS=3,85 rys. 5.28, 5.29, 5.30

S_Fmin=1,4

σ_Hlim = 630

Naprężenia stykowe nominalne:

Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych:

Naprężenia stykowe zmęczeniowe:

Naprężenia zmęczeniowe stykowe dopuszczalne:

Warunek spełniony.

Dopuszczalne naprężenia stykowe statyczne:

- dla zębów hartowanych

dla zębów ze stali normalizowanej lub ulepszanej

Naprężenia stykowe statyczne:

Warunek spełniony.

Naprężenia zmęczeniowe gnące dopuszczalne:

Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych:

Naprężenia gnące zmęczeniowe:

=-3

Warunek spełniony.

Dopuszczalne naprężenia gnące statyczne:

Naprężenia gnące statyczne:

Warunek spełniony.

12. Obliczenia przekładni pasowej:

1. Przekrój pasa, wymiary podstawowe:

Dobieram na podstawie T₁:

30÷140 -> przekrój pasa B

D_{1 min}=125 mm

l_p=14 szerokość skuteczna pasa

l_o=17

h_o=11

h_p=4,2

1. Minimalna średnica skuteczna koła napędzającego D_{1 min} [mm]:

D_{1 min}=125mm -> dobieram D₁ =140 mm

1. Obliczeniowa średnica skuteczna koła napędzającego:

D₂’= D₁ *u=136,22

D₂’ ≤ D₂ Dobieram rzeczywistą średnicę skuteczną koła napędzanego D₂=160 mm

1. Rzeczywiste przełożenie przekładni u_rz:

ε = (0,01÷0,02) = 0, 015 - wsp. poślizgu sprężystego

$u_{\text{rz}} = \frac{D_{2}}{\left\lbrack D_{1} - \left( 1 - \varepsilon \right) \right\rbrack} = 1,150954$

1. Minimalna odległość osi a’_min:

a_min^′ = 0, 55 * (D₁+D₂) + h_o = 176 mm

a_min^′ < a^′ dobieram a’=180 mm

1. Obliczeniowa długość pasa L’_pas:

$$L_{\text{pas}}^{'} = 2a^{'} + 0,5\pi\left( D_{1} + D_{2} \right) + \frac{0,25\left( D_{2} - D_{1} \right)^{2}}{a^{'}} = 831,79\ \lbrack mm\rbrack$$

L_pas ≥ L_pas^′ dobieram rzeczywistą długość pasa : L_pas= 1000 mm

1. Rzeczywista odległość osi:

a = a^′ + 0, 5 (L_pas−L_pas^′) = 264, 105 [mm]

1. Kąt opasania koła :

$\varphi_{1}^{0} = 180 - 57\frac{D_{2} - D_{1}}{a} = 175,684$

 K_φ = f(φ₁^o)

K_φ = 0, 99 (φ₁^o = 174)

1. Współczynnik K_L uwzględniający liczbę okresów zmian obciążeń pasa w jednostce czasu, zależny od długości pasa klinowego; K_L= f (L_pas, przekrój pasa):

K_L= 0,84

1. Współczynnik K_T uwzględniający trwałość pasa klinowego wyrażoną w godzinach przy ustalonej liczbie godzin w czasie dnia oraz przeciążenia przekładni przy rozruchu i przy pracy ustalonej; K_T= f(warunki pracy, liczba godzin pracy na dobę, charakterystyka silnika)

K_T=1,1

1. Prędkość pasa v :

$$V = \pi*D_{1}*\frac{n_{1}}{60*10^{3}} = 10,695\ \lbrack\frac{m}{s}\rbrack$$

1. Siła obciążająca wał S :

ψ = (0,6÷0,7) = 0, 65

$F_{t} = 2*10^{3}\frac{T_{1}}{D_{1}} = 1000,43\ \lbrack N\rbrack$

$S_{o} = \frac{F_{t}}{2\psi} = 769,56\ \lbrack N\rbrack$

S$= 2*\ S_{o}\sin\left( \frac{\varphi_{1}^{o}}{2} \right) = 1538,03$ [N]

Koła przekładni pasowej:

1. Podstawowe wymiary koła:

   1. Wymiary rowków :

l_p=14

b=4,2

h=10,8

h₁=8

e=19

f=12,5

α= 38^o -> D=180÷ 1120 mm Przyjmuję D=200 mm -> bicie osiowe 0,12

I₁=17,4

1. Średnica zewnętrzna koła:

D_e=D+2b= 208,4 mm

1. Szerokość wieńca:

B=(Z-1)e+2f=120 mm

1. Konstrukcja koła= f(przekrój pasa, D)

Tarczowa

Bicie 0,04 mm dla V≤12 [m/s]

1. Wymiary piasty:

   1. Średnica D_p i długość L_p piasty:

D_p ≈ (1,6÷1,8)d_wal = 1, 7 * 42 = 71, 4 mm

L_p ≈ (1,6÷1,8)d_wal = 1, 7 * 42 = 71, 4 mm

Lp B

1. Chropowatość powierzchni piasty

- otwór piasty: R_a=1,6÷3,2

-boczne powierzchnie o klasę niżej niż chropowatość otworu

1. Tolerancja osiowego bicia [mm] piasty koła

$\frac{L_{p}}{d_{wal}} = 1,7 > 1$ zwiększamy o 40-50 % czyli 0,12 *1,45=0,174

13. Obudowa:

a_w= 93 mm

grubość ścianki s= 0,025*a_w+3= 5,325 mm

s≥8 mm ( sztywność odlewu)

Przyjmuję s= 10 mm

Odległość od koła do ścianki 15 mm (1,5s)

Koła sąsiadujące na wale 10 mm (1s)

Odległość od szczytu koła do góry obudowy 15 mm (1,5s)

14. Obliczenia wałów:

Materiał: C 45

k_go=80 MPa

k_So=45 MPa

k_sj=85 MPa

Wałek 1.

Siła obwodowa: $F_{t} = \frac{2*T_{1}}{d_{m1}} = 31573,71\ N$

Siła osiowa: F_x = F_t * tgα_nsinδ₁ = 203, 4 N

Siła promieniowa: F_r = F_t * tg α_n * cosδ₁ = 535, 45 N

Moment skręcający: M_s = 70, 03Nm = 70030 Nmm

a=50 mm

b=60 mm

l=100 mm

M_s=70,03 Nm=70030 Nmm

d_e1=89 mm

δ₁=20,8^O

α_n=20^O

YOZ

$\sum_{}^{}{F_{y} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{B} + R_{C} + \ F_{o} = 0}$

$\sum_{}^{}{M_{C} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{B}*b + \ F_{o}(l - b) = 0}$

R_By=-524,57 N

R_cy=-1049,14 N

Punkt D: Mg=-94422,47 Nmm

Punkt B: Mg= 0 Nmm

Punkt C: Mg= -31474,16 Nmm

XOZ

$\sum_{}^{}{F_{y} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{\text{Bx}} + R_{\text{Cx}} + \ F_{r} = 0}$

$\sum_{}^{}{M_{B} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{C}*b + \ F_{r}*l + F_{w}\frac{d_{e1}}{2} = 0}$

R_Bx=507,87 N

R_cx=-1043,27 N

Punkt D₁: Mg=9051,26Nmm

Punkt D₂: Mg=18102,53 Nmm

Punkt B: Mg= 0 Nmm

Punkt C: Mg= 30469,35 Nmm

Punkt D: Mgw=94855,3Nmm

Punkt B: Mgw= 0 Nmm

Punkt C: Mgw= 43806,43 Nmm

Ms=70030 Nmm

M_s’=32955,29 Nmm

Punkt D₁: M_zast=100417,03 Nmm

Punkt D₂: M_zast=37599,905 Nmm

Punkt B: M_zast= 32955,29 Nmm

Punkt C: M_zast=54818,38 Nmm

Punkt A: M_zast=32955,29 Nmm

Średnice wałka:

da> 16,13 mm

d_B> 16,3 mm

dc> 19,11 mm

d_d1> 23,14 mm

d_d2> 16,86 mm

Wałek 2.

Siła obwodowa: $F_{t1} = \frac{2*T_{2}}{d} = 1729,19\ N$ $F_{t2} = \frac{2*T_{2}}{d} = 4900,77N$

Siła osiowa: F_x1 = F_t1 * tgα_nsinδ₂ = 588, 35 F_x2 = F_t2 * tgβ_w1 = 774, 45

Siła promieniowa: F_r = F_t * tg α_n * cosδ₁ = 223, 49 F_r2 = F_t2 * tg α_tw = 2045, 01

a=50 mm

b= 20 mm

c=30 mm

YOZ

$\sum_{}^{}{F_{y} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{\text{Ay}} + R_{\text{by}} + F_{02} + \ F_{o1} = 0}$

$\sum_{}^{}{M_{A} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ F_{01}*a + \ F_{o2}\left( a + b \right) + R_{\text{by}}(a + b + c) = 0}$

R_By=-2334,82 N

R_Ay=-4295,13 N

Punkt D: M_gy=-128853,94 Nmm

Punkt B: M_gy= 0 Nmm

Punkt C: M_gy=-116741,18 Nmm

Punkt A: M_gy=0Nmm

XOZ

$\sum_{}^{}{F_{y} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{\text{Ax}} + R_{\text{bx}} + F_{r2} + \ F_{r1} = 0}$

$\sum_{}^{}{M_{A} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ F_{r1}*a + \ F_{r2}\left( a + b \right) + R_{\text{by}}\left( a + b + c \right) + F_{w1}\frac{d_{e1}}{2} + F_{w2}\frac{d_{1}}{2} = 0}$

R_Bx=-2415,64N

R_Ax=147,13N

Punkt D₁: M_gx=˗218538,51 Nmm

Punkt D₂: M_gx=˗147834,74 Nmm

Punkt B: M_gx= 0 Nmm

Punkt C₁: M_gx= 7356,47 Nmm

Punkt C₂: M_gx= ˗52214,28 Nmm

Punkt A: M_gx=0 Nmm

Punkt D₁: M_gw=253697,49Nmm

Punkt D₂: M_gw=147834,74Nmm

Punkt B: M_gw= 0 Nmm

Punkt C₁: M_gw= 116972,73 Nmm

Punkt C₂: M_gw= 127886,02 Nmm

Punkt A: M_gw=0 Nmm

Ms=175080 Nmm

Ms’=82390,588 Nmm

Punkt D₁: M_zast=˗266740,75 Nmm

Punkt D₂: M_zast=˗169243,7 Nmm

Punkt B: M_zast= 82390,59 Nmm

Punkt C₁: M_zast= 143076,3 Nmm

Punkt C₂: M_zast= 152128,37 Nmm

Punkt A: M_zast=82390,59 Nmm

Średnice wałka:

d_A> 21,89 mm

d_B> 21,89 mm

dc₁> 26,31 mm

dc₂> 26,86 mm

d_d1> 32,38 mm

d_d2> 27,83 mm

Wałek 3.

Siła obwodowa: $F_{t1} = \frac{2*T_{3}}{d_{2}} = 4897,87\ N\ \ $ $F_{t2} = \frac{2*T_{3}}{d_{1}} = 26966,44\ N$

Siła osiowa: F_x1 = F_t1 * tgβ_w1 = 767, 65 N F_x2 = F_t2 * tgβ_w2 = 4275, 89 N

Siła promieniowa: F_r = F_t1 * tg α_tw = 2043, 8 N F_r2 = F_t2 * tg α_tw = 11252, 66 N

a=50 mm

b=20 mm

c=70 mm

YOZ

$\sum_{}^{}{F_{y} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{\text{Ay}} + R_{\text{by}} + F_{02} + \ F_{o1} = 0}$

$\sum_{}^{}{M_{A} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ F_{01}*a + \ F_{o2}\left( a + b \right) + R_{\text{by}}(a + b + c) = 0}$

R_By=˗15232,46 N

R_Ay=-16631,85 N

Punkt D: M_gy=-1066272,1 Nmm

Punkt B: M_gy= 0 Nmm

Punkt C: M_gy=-831592,47 Nmm

Punkt A: M_gy=0Nmm

XOZ

$\sum_{}^{}{F_{y} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{\text{Ax}} + R_{\text{bx}} + F_{r2} + \ F_{r1} = 0}$

$\sum_{}^{}{M_{A} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ F_{r1}*a + \ F_{r2}\left( a + b \right) + R_{\text{by}}\left( a + b + c \right) + F_{w1}\frac{d_{e1}}{2} + F_{w2}\frac{d_{1}}{2} = 0}$

R_Bx=˗10132,93 N

R_Ax=-3163,53 N

Punkt D₁: M_gx=˗˗1140049,8 Nmm

Punkt D₂: M_gx=˗709305,33 Nmm

Punkt B: M_gx= 0 Nmm

Punkt C₁: M_gx= ˗158176,73Nmm

Punkt C₂: M_gx= ˗174873,03 Nmm

Punkt A: M_gx=0 Nmm

Punkt D₁: M_gw=1560977,07 Nmm

Punkt D₂: M_gw=1280644,38 Nmm

Punkt B: M_gw= 0 Nmm

Punkt C₁: M_gw= 846502,17 Nmm

Punkt C₂: M_gw= 849780,34 Nmm

Punkt A: M_gw=0 Nmm

Ms=586520 Nmm

Ms’=276009,41 Nmm

Punkt D₁: M_zast=˗1585191,03 Nmm

Punkt D₂: M_zast=˗1310050,084 Nmm

Punkt B: M_zast= 276009,41 Nmm

Punkt C₁: M_zast= 890363,47 Nmm

Punkt C₂: M_zast= 893480,73 Nmm

Punkt A: M_zast=276009,41 Nmm

Średnice wałka:

d_A> 32,76 mm

d_B> 32,76 mm

dc₁> 48,4 mm

dc₂> 48,45 mm

d_d1> 58,66 mm

d_d2> 55,05 mm

Wałek 4.

Siła obwodowa: $F_{t1} = \frac{2*T_{4}}{d_{2}} = 4986,26\ N\ \ \ $

Siła osiowa: F_x1 = F_t1 * tgβ_w2 = 790, 64 N

Siła promieniowa: F_r = F_t1 * tg α_tw = 2080, 69 N

a=30 mm

l=100 mm

YOZ

$\sum_{}^{}{F_{y} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{\text{By}} + R_{\text{Ay}} + \ F_{o} = 0}$

$\sum_{}^{}{M_{A} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ F_{0}*a + \ R_{b}*l = 0}$

R_Ay=-3490,38 N

R_By=-1495,88 N

Punkt A : M_gy= 0 Nmm

Punkt B: M_gy=0 Nmm

Punkt C: M_gy= -104711,49 Nmm

XOZ

$\sum_{}^{}{F_{y} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ R_{\text{Bx}} + R_{\text{Ax}} + \ F_{r} = 0}$

$\sum_{}^{}{M_{A} = 0\ :\ \ \ \ \ \ \ \ F_{r}*a + \ R_{b}*l-F_{w}\frac{d_{2}}{2} = 0}$

R_Ax=-2814,64 N

R_Bx=733,95 N

Punkt B: M_gx= 0 Nmm

Punkt C₁: M_gx= ˗84439,19Nmm

Punkt C₂: M_gx= 51376,66 Nmm

Punkt A: M_gx=0 Nmm

Punkt B: M_gw= 0 Nmm

Punkt C₁: M_gw= 134515,7Nmm

Punkt C₂: M_gw= 116636,43 Nmm

Punkt A: M_gw=0 Nmm

Ms=856540 Nmm

Ms’=403077,6Nmm

Punkt B: M_zast= 403077,65 Nmm

Punkt C₁: M_zast= 424930,66 Nmm

Punkt C₂: M_zast= 419613,69 Nmm

Punkt A: M_zast=403077,65 Nmm

Średnice wałka:

d_A> 37,16 mm

d_B> 37,16 mm

dc₁> 37,82 mm

dc₂> 37,66 mm

15. Łożyska:

Obliczamy ze względu na nośność:

(Osiński str. 214)

Obciążenie zastępcze:

$$P = \sqrt{{(R_{x1})}^{2} + {(R_{x2})}^{2}}$$

Nośność:

C₀ = s₀ * P

X=0,4

S₀=2

Łożyska dla wału 1.

1. $P_{0} = \sqrt{{(524,57)}^{2} + {(507,82)}^{2}} = 730,1$

C₀= 2* 730,1 =1460,2

Średnica wału : 50 mm

Dobieram łożysko : 30210

1. $P_{0} = \sqrt{{(1049,14)}^{2} + {(1043,27)}^{2}} = 1479,56$

C₀=2959,13

Średnica wału :60 mm

Dobieram łożysko :30212

Łożyska dla wału 2.

1. $P_{0} = \sqrt{{(2334,82)}^{2} + {(147,13)}^{2}} = 2339,45$

C₀ = 4678, 9

Średnica wału :40mm

Dobieram łożysko :30208

1. $P_{0} = \sqrt{{(4295,13)}^{2} + {(2415,64)}^{2}} = 4927,82$

C₀ = 9855, 65

Średnica wału :30mm

Dobieram łożysko :32206

Łożyska dla wału 3.

1. $P_{0} = \sqrt{{(16631,85)}^{2} + {(3163,53)}^{2}} = 16930$

C₀ = 33860

Średnica wału :30mm

Dobieram łożysko :30206

1. $P_{0} = \sqrt{{(15232,46)}^{2} + {(10132,93)}^{2}} = 18294,9$

C₀ = 36589, 8

Średnica wału :50mm

Dobieram łożysko :32210

Łożyska dla wału 4.

1. P₀ = (3490, 38)² + (2814, 64)² = 3566, 71

C₀ = 7133, 43

Średnica wału :50mm

Dobieram łożysko :30210

$2)\ P_{0} = \sqrt{{(1495,88)}^{2} + {(733,95)}^{2}} = 1666,24$

C₀ = 3332, 45

Średnica wału :70 mm

Dobieram łożysko :32313

16. Wpusty:

M_t- moment na wale

d- Średnica wału

F₀=2*(M_t/d)

h- głębokość rowka [mm]

p_dop=80 MPa

i-liczba wpustów =1 szt.

$$l \geq \frac{2 \bullet M_{t}}{p_{\text{dop}} \bullet i \bullet h}\ \ \lbrack mm\rbrack$$

Wał 1 :

M_t= 70030 Nmm

d=30 mm

F₀=4668,67 Nmm

h=7 bxh -> 8x7

i=1 szt.

l ≥ 16, 67

Wał 2 :

M_t=175083

d=50

F₀=7003,32

h=9 14x9

i=1 szt.

l ≥ 19, 45

Wał 3 :

M_t=586529

d=50

F₀=23461,16

h=9 14x9

i=1 szt.

l ≥ 65, 17

Wał 4 :

M_t=856540

d=60

F₀=28551,3

h=11 18x11

i=1 szt.

l ≥ 64, 89

17. Smarowanie przekładni:

(Dziama str.141)

Głębokość zanurzenia dużego koła :

H=(1÷6) m H=4*1,5=6

m- moduł uzębienia

Graniczna prędkość obwodowa:

$$V_{\max} = 0,7\frac{\text{mν}}{h^{2}} = 4,2\ m/s$$

m- moduł uzębienia (1,5)

h- suma nierówności chropowatości (12,5 μm)

v- lepkość oleju (50 mm²/s)

Olej po przejściu przez strefę zazębienia zostaje częściowo wyciśnięty i odrzucony i pozostaje jako warstewka o grubości:

h_p = 0, 5 * h₀ = 0, 5 * (R_1max+R_2max)   [μm]

h_p = 0, 5 * 5 = 2, 5 

Trzeba go uzupełnić w ilości :

$$V_{0} = \nu h_{p}br_{u}{*10}^{- 5}\ \ \ \lbrack\frac{\text{dm}^{3}}{s}\rbrack$$

$$V_{0} = 4,2*2,5*5*2{*10}^{- 5}\ = 0,00105\frac{\text{dm}^{3}}{s} = 0,0663\ \frac{\text{dm}^{3}}{\text{min.}}$$