COPY SPS. Návrh převodovky. Vypracoval Jaroslav Řezníček IV.B 2.KONSTRUKČNÍ CVIČENÍ ZA 4. ROČNÍK

Transkript

1 SPS 2.KONSTRUKČNÍ CVIČENÍ ZA 4. ROČNÍK Návrh převodovky Vypracoval Jaroslav Řezníček IV.B 26.listopadu 2001

2 Kinematika Výpočet převodového poměru (i), krouticích momentů počet zubů a modul P 8kW n n ot 60ot η 0,96 c / min / min Mk 1 106,2 Nm n ic 12 n 4 60 ic i 1 * i 2 * i 3 * i 4 3 * 4 P 8000 Mk 1 2 * 2 * π 12 π n 1 Mk Mk 2 2 Mk. i. η ,1.3.0,96 Mk2 305,6Nm Mk3 Mk2 Mk3 305,6 Nm Mk Mk Mk Mk. i. η ,6.4.0, ,5 Nm otáčky n 2 n / i / otáček / s n3 n vstupní / i celkové 720 / otáček / s z 1 17 (nejmenší počet zubu pastorku) z 2 i * z 1 17 * 3 51 Výpočet modulu 2. Mk1 m 3 z1. ψ m. σ FD ` m , *15*18,5 3 m 3,26 m 4 Hodnoty ψ m. volím ze STT 341 (tab.8) σ FC 195MPa pro velké kolo mat pastorek σ FC σ FD ` k volím 8 > k 195 σ FD ` 8 σ ` 24MPa FD 106,2 Nm Mk 1 106,2 Nm Mk2 305,6 Nm Mk3 1173,5 Nm z 1 17 zubů z 2 51 zubů modul m 4 1

3 z 1 17 m 4 z 2 51 Výpočet rozměrů kuželového soukolí Průměr roztečné kružnice ozubených kol D 1 z 1 *m 17 * 4 68 mm tg δ 1 D 2 z 2 *m 51 * mm z 1 z 2 Stanovení úhlů 0,333 δ δ δ Výška hlavy,paty zubu ha m 4 mm hf 1,25 m 5 mm h ha + hf 2,25m 9 mm Průměr hlavové kružnice ozubených kol Da 1 D 1 + 2ha * cos δ 1 75,6 mm Da 2 D 2 + 2ha * cos δ 2 206,6 mm D Rd 2 sin δ 2 2 * 1,837 tg φ a tg φ f Úhel hlavy a paty zubu ha 4 Rd 107,55 hf 5 Rd 107,55 φ φ a + φ f 4, ,55 mm 2,12 2,66 Úhel hlavových a patních kuželů δ a1 δ 1 + φ a1 20,62 δ a2 δ 2 + φ a1 73,62 δ f1 δ 1 φ f1 15,84 δ f2 δ 2 φ f1 68,84 šířka zubu b m (8 10) 4 * mm b max 1/3 R D 35,85 mm D 1 68 mm D mm šířka zubu b 40 mm 2

4 Rozměry čelního soukolí Výpočet modulu Mk 1 106,2 Nm hodnoty ψ m. a σ FD 24MPa jsou stejné jako v předešlém výpočtu. z 3 volím 17 (pastorek) m Mk z. ψ m. σ FD ` ,6.10 m 3 17*15*24 m 4,63 m 5 ha m 5 mm hfn 1,25 * m 6,25 mm D1+ D2 / 2 mt 2a 2 * 160 3,5 z 3 + z mm mt m / cos β 4,63 / cos 20 4,92 D 3 z 3 * mt 5 * 85 mm 17 D 4 i 34 * z3* mt 4 * 17 * mm D a3 D 3 + 2ha 95/67 mm? D a4 D 4 + 2ha 350/256 mm? D f3 D 3 2hf 78,5/58 mm D f4 D 4 2hf 327,5/247 mm modul m 5 D 3 85 mm D mm z 3 17 z

5 A VOLENÉ Statika Výpočet vstupní hřídele Mk 1 106,2 Nm Mk F 1 O D 1 / 2 F a F O * tg α * sin δ 1 F R F O * tg α * cos δ Nmm 34 mm 3123 * tg 20 * sin * tg 20 * cos N 360,67 N 1077 N - F R R 1 + R 2 M(A): (F R * l) (R 2 * a) 0 > R 2 (F R * l) / a (1077 * 95) / N - F R R 1 + R 2 > R 1 - F R R N R N R N F R N Mo(v bodě I): R 1 * (a/2) 2800 * 61/ Nmm Mo(v bodě II): R 1 * l - R 2 * b (2800 * 95) (1700 * 34) Nmm Mo max Mo 2 > Mo max Nmm Mo red Mo 2 max + 0,75 * (0,7 * M k1 ) 2 Mo red ,75 * ( 0,7 * ) 2 Mo red Nmm σ do 110 MPa pro Kontrola na ohyb σ o W O Mo red Wo Mo red σ do σ do δ do W o Nmm / 110 MPa 1981 mm 3 W o 0,1 * d 3 > d 27,0586 mm > d 30 mm Závěr: Navrhovaný průměr vstupní hřídele je 30 mm Mo max 208,2 Nm d hřídele 30 mm 4

6 STATIKA - Návrh hřídele č. 2 F R2 F A1 * η 360,67 N * ,24 N F A2 F R1 * η 1077 N * N Mk3 305,6 Nm D 3 85 mm F o3 Mk 3 / R Nmm / 42,5 mm 7190,5 N F R3 F o3 * tg α / cos β 7190,5 * (tg 20 / cos 20 ) 2785 N F A3 F o3 * tg β 2617 N Výpočet reakcí Mo(A): F R3 * l 1 + F R2 * l 2 - R 1 * lc elková > R 1 F R3 * l 1 + F R2 * l 2 / l cel > (2785 * 45) + (346 * 95) / N F R2 + F R3 R 1 + R 2 > R 2 F R2 + F R3 - R N Výpočet ohybových momentů M omax Ohyb. moment v bodě I: Mo I R2 * l * Nmm Mo II R 2 * (45+25) (F R3 * 25) Nmm Mo III R 2 * (45+50) (F R3 * 50) Nmm Mo max Mo I > Mo max Nmm Mo red Mo 2 max + 0,75 * (0,7 * M k1 ) 2 Mo red ,75 * ( 0,7 * ) 2 Mo red , 48 Nmm σ do 100 MPa pro XX XXX Kontrola na ohyb σ o W O Mo red Wo Mo red σ do σ do δ do W o Nmm / 100 MPa 2059,84 mm 3 W o 0,1 * d 3 > d 27,412 mm > d 30 mm Závěr: Navrhovaný průměr hřídele je 30 mm Mo max 90 Nm d hřídele 30 mm 5

7 Fr N Fa N STATIKA - Návrh hřídele č. 3 F R4 F R3 * η 2785 N * N F A4 F A3 * η 2617 N * N η 0,96 Výpočet reakcí Mo(A): F R4 * l 1 - R 2 * lc elková > R 2 F R4 * l 1 / l celková > (2673 * 45) / N F R4 R 1 + R 2 > R 1 F R4 - R N 962 N 1710 N Výpočet ohybových momentů M omax Ohyb. moment v bodě I: Mo I R1 * l * Nmm Mo II R 1 * (45+40) (F R4 * 40) Nmm Mo max Mo I > Mo max Nmm Mo red Mo 2 max + 0,75 * (0,7 * M k1 ) 2 Mo red ,75 * ( 0,7 * ) 2 Mo red ,65 Nmm σ do 100 MPa pro XX XXX Kontrola na ohyb σ o W O Mo red Wo Mo red σ do σ do δ do W o Nmm / 100 MPa 7155,5 mm 3 W o 0,1 * d 3 > d 41,51 mm > d 45 mm Závěr: Navrhovaný průměr výstupní hřídele je 45 mm. Mo max 76,98 Nm d 45 mm 6

8 Mk Nmm Návrh per Návrh pera č.1 F o Mk 1 / R hřídele / N Mk Nmm po F S p Do S F / p 7080 N / 50 MPa 141,6 mm 2 t 1 pro 30 3,3 mm S t 1 * l > l S / t 1 141,6 / 3,3 42,9 mm (STT 214) Kontrola na smyk τ s F S τ Ds τ s 7080 i * b * l 90 τ s *10*8 90 τ s 88,5 MPa vyhovuje Závěr: Navrhuji délku pera l 45 mm pro kolo 1 Návrh pera č.2 F o Mk 2 / R hřídele / N po F S p Do S F / p N / 50 MPa 407,5 mm 2 t 1 pro 30 3,3 mm S t 1 * l > l S / t 1 407,5 / 3,3 123,47 mm Kontrola na smyk τ s F S τ Ds τ s i * b * l 90 τ s *10*8 90 τ s 84,9 MPa vyhovuje Závěr: Navrhuji délku pera 3x l 45 mm pro kola 2 a 3 F o 7080 N l 45 mm pro kolo 1 l 3x45 mm pro kola 2 a 3 7

9 Mk Nmm Návrh drážkované hřídele Návrh drážkování hřídel č.3 F o Mk 3 / R hřídele / 22, N F o N navrhuji drážkování z x d x D 8 x 46 x 54 po Kontrola na otlačení F o S F o p Do po A * l 50MPa po * l 50 MPa > l min > / 50 * mm navrhuji délku drážkovaní l 60 mm Kontrola na smyk τ s F S τ Ds τ s z * l * b 70 τ s * 60 * 9 70 τ s 12,07 MPa vyhovuje Závěr: Navrhuji drážkovanou hřídel z x d x D 8 x 46 x 54 pro kolo 4. F o N l 60 mm τ s 13 MPa 8

10 m 10/3 pro všechna lož. 1a: lož. kuželíkové 30 mm F R 2800 N F A 400 N C n 720 ot/min L h hod e 0,43 1b. lož. válečkové jednořadé 30 F R 1713 N C N n 720 ot/min L h hod e? 2ab.: lož. soudečkové 30 F R 2001 N F A 1034 N C N n 240 ot/min L h hod e 1/3 Y 2 3,3 Návrh ložisek Obecný postup výpočtu ložisek: 1. Výpočet ekvivalentní dynamické zatížení(dle koef. e) F e F r pro e F a / F r nebo F e 0,4 * F r + Y F a pro F a / F r e 2. Kontrola životnosti ložiska HŘÍDEL ČÍSLO 1 30 mm ložisko č.1a na vstupní hřídeli 30 mm, zatíženo F R 2800 N F A 400 N n12 ot/s Lh hod navrhuji ložisko kuželíkové , kde e 0,43 e F a / F r 0,14 > F e F r L h (16667 / n 1 ) * (C / F e ) m hod > > vyhovuje ložisko č.1b F R 1713 N > Fe 1713 N L h (16667 / n 1 ) * (C / F e ) m hod > > vyhovuje HŘÍDEL ČÍSLO 2 30 mm ložisko č. 2a zatíženo F R 2001 N, F A 1034 N navrhuji ložisko soudečkové CC e F a / F r 0,51 > F e 0,67 * F r + Y 2 *F a 1340,67 + 3,3* ,87 N L h (16667 / n 1 ) * (C / F e ) m hod > > vyhovuje ložisko č.2b zatíženo F R 1129 N navrhuji ložisko soudečkové CC e 0 > F e 1129 N L h (16667 / n 1 ) * (C / F e ) m hod > > vyhovuje Závěr: Soudečková ložiska vyhovují zadaným požadavkům. lož. kuželíkové 30 mm ISO ložisko válečkové jednořadé 30 NU 1006 ložisko soudečkové CC ložisko soudečkové CC 9

11 HŘÍDEL ČÍSLO 3 45 mm 3ab.: lož. soudečkové 45 F R 1710 N F A 2512 N C N n 60 ot/min L h hod e 0,26 Y 2 3,9 E 2,1*10 5 ložisko č.3a na výstupní hřídeli 45 mm, zatíženo F R 1710 N F A 2512 N n 1 ot/s Lh hod e F a / F r 1,46 > F e 0,67*F r + Y 2 *F a 1145,7+9796, ,5 N L h (16667 / n 1 ) * (C / F e ) m hod > > vyhovuje ložisko č.3b na výstupní hřídeli 45 mm, zatíženo F R 960 N n 1 ot/s Lh hod e F a / F r 0 > F e F R 960 N L h (16667 / n 1 ) * (C / F e ) m hod > > vyhovuje Průhyb hřídelí hřídel č mm F N F N a 45mm b 95 mm J π*d 4 / mm 4 y max1 F 1 *a 2 *b 2 / 3*E*J*l 2800*45 2 *95 2 / 3*E*39760*140 0, mm y max2 F 2 *a 2 *b 2 / 3*E*J*l 346*45 2 *95 2 / 3*E*39760*140 0, mm y maxcelk y max1+ y max2 0, mm hřídel č.3 45 mm F N a 45mm b 80 mm J π*d 4 / mm 4 y max1 F 1 *a 2 *b 2 / 3*E*J*l 2673*45 2 *80 2 / 3*E*201288*135 0, mm ložisko soudečkové CC ložisko soudečkové CC Maximální zjištěný průhyb y max 0,01639 mm na hřídeli číslo 2 10

12 PRŮBĚHY OHYBOVÝCH MOMENTŮ NA DANÝCH HŘÍDELÍCH Průběh ohybového momentu hřídele č.1 Ohybový momen Mo[Nmm] Ohybový moment Mo[Nmm] Ohybový moment Mo [Nmm] Délka l [mm] Průběh ohybového momentu hřídel č Délka l [mm] Průběh ohybového momentu hřídel č Délka hřídele l [mm]

13 SCHEMATICKÝ OBRÁZEK NAVRHOVANÉ PŘEVODOVKY 12

14 DODATEK PŘEVODOVKA Na stránce číslo 4 pří výpočtu reakcí na hřídeli číslo 1 došlo k chybě při výpočtu nesprávně bylo uvedeno,že: -F R R 1 +R 2 správně má tato rovnice vypadat následovně: F R R 2 R 1 po následném přepočítaní dojdeme k závěru, že velikost síly R 2 je o 1kN nižší. Jelikož síla je nižší než přepočítaný výsledek, není nutno tento výsledek přepočítávat, pouze ho posuzovat, že došlo k předimenzovaní hřídele číslo 1. Což nepovažuji až za tak závažný problém: Tato síla pouze snižuje ohybový moment. Mo přepočítaný 1385 Nmm Mo max Nmm Použitá literatura: Stavba a provoz strojů II převody R. Kříž a kol. Strojní součásti I pro SPŠ R. Kříž a kol. Strojnické tabulky pro SPŠ P. Vávra Strojírenské tabulky pro průmyslovou oblast - ložiska sešit SPS 13