SŠPU Opava Třída: SVB Školní rok: 007/008 PROGRA č. 5 ULOŽENÍ HŘÍDELE PŘEVODOVKY Zadání: Navrhněte uložení hnaného (výstupního) hřídele jednostupňové převodovky ve valivých ložiscích, která jsou mazána rozstřikem oleje při brodění velkého ozubeného kola v olejové náplni převodovky. Použijte dvě kuličková ložiska řady 60 64. Životnost uvažujte 1 rok nepřetržitého provozu převodovky. Převodovka bude reverzační. Spojení navrhněte pro tyto parametry: Přenášený výkon: P 3 kw Otáčky hnacího hřídele: n 1 10 s 1 Převodový poměr: i 3,5 Roztečný průměr hnacího kola: D 1 84 mm Axiální síla: F a 90 N Vzdálenost mezi ložisky: l 85 mm Rozměr a 40 mm Program obsahuje: Výpočtová část: Výkresová část: Náčrt převodovky, zatěžující síly, pevnostní výpočet hřídele, kontrola per, výpočet ložisek. Uložení hnané hřídele s ozubeným kolem v ložiscích, výrobní výkres hnaného hřídele. Jméno: Datum odevzdání:
Číslo žáka: Přenášený výkon: SŠPU Opava Program č. 5 Uložení hřídele převodovky. ročník Otáčky hnacího hřídele Převodový poměr Roztečný průměr hnacího kola Axiální síla Vzdálenost mezi ložisky Rozměr P n 1 i D 1 F a l a Poznámka [kw] [s 1 ] [ ] [mm] [N] [mm] [mm] 1 5,3 16,4 80 400 85 40 3, 15,6 88 110 80 30 3 4,7 18,3,8 88 195 80 35 4 4, 18,3,8 9 400 105 65 5 5,4 16 88 400 90 45 6 6, 7,8 11 40 110 56 7 5,0 18,8 80 30 15 75 8 3, 15,6 84 160 110 55 9 3,4 10,4 88 50 105 50 10 4,0 1, 9 300 115 50 11 6,0 0,1 104 40 10 70 1 5, 5,5 100 380 13 60 13 5,1 10, 104 300 110 45 14 4,3 1,4 84 30 90 35 15 3,8 14,6 88 360 100 45 16 17
VOLENO, DÁNO: SŠPU Opava Program č. 5 Uložení hřídele převodovky. ročník 1. Schéma převodovky: VÝPOČET: VÝSLEDEK: D 1 84 mm i 1 Přenášený výkon: P 3 kw 3000 W Otáčky hnacího hřídele: n 1 10 s 1 Roztečný průměr hnacího kola D 1 84 mm. Rozměry ozubených kol: n1 D i D i. D 1 3,5. 84 94 mm n D 3. Silové poměry: 1 3.1 Odvození síly a kroutícího momentu z přenášeného výkonu: F [N] A F. s [N.m] A F s P P F v F t t v D P D P D P P K F r F K v π D n π n ω Obvodová síla F je výkon P dělený obvodovou rychlostí v Kroutící moment K je výkon P dělený úhlovou rychlostí ω 3. Výpočet kroutících momentů: P P 3000 K 47, 7 Nm 1 ω1 π n1 π 10 Otáčky hnaného hřídele: n : n1 n1 1 i n 10, 86 s n i 3,5 P P 3000 K 167 Nm ω π n π,86 Roztečný průměr hnaného kola D 94 mm 3.3 Obvodová síla v ozubení: K1 K1 47,7Nm F1, 1136 N D K1 47,7 Nm 1 D1 0,084m n,86 s 1 K 167 Nm F 1, 1136 N
VOLENO, DÁNO: l 85 mm a 40 mm F 1, 1136 N SŠPU Opava Program č. 5 Uložení hřídele převodovky. ročník VÝPOČET: 3.4 Výpočet reakcí hnaného hřídele v ložiscích: VÝSLEDEK: Σ ib 0 F1, ( l a) 1136 (85 40) F RA. l F 1,. (l a) 0 F RA 601N l 85 ΣF iy 0 F 1, F RA F RB 0 F RB F 1, F RA 1136 601 535 N 4. Výpočet hnaného hřídele: F RA 601 N F RB 535 N K 167 Nm at. hřídele 11 600 4.1 Stanovení momentů: K K 167 Nm 167 000 Nmm O Oax F RA. a 601. 40 4 040 Nmm Oax 4. Výpočet místa 1 Pouze K : ateriál hřídele je 11 600, volíme spodní hranici uvedeného rozpětí pro ohyb a horní hranici pro krut při střídavém zatížení III (reverzační chod). Dle ST str. 54 a 55 platí: σ DovO III 85 115 Pa Volíme σ DovO 85 Pa τ DovK III 50 70 Pa Volíme τ DovK 70 Pa τ K W K K W K K1 0, d K '3 1 ' τ DovK K 167000 d 3 1 3, τ 0, 70 0 DovK d 1,85 mm d 1 zvětšíme o hloubku drážky pro pero v hřídeli, dle ST str. 467 platí pro rozsah průměrů hřídelů 30 mm t 4,1 mm d 1 d 1 + t,85 + 4,1 6,95 mm Průměr hřídele zaokrouhlíme dle ST str. 176 na d 1 8 mm 4 400 Nmm σ DovO 85 Pa τ DovK 70 Pa d 1 8 mm
VOLENO, DÁNO: σ DovO 85 Pa τ DovK 70 Pa SŠPU Opava Program č. 5 Uložení hřídele převodovky. ročník 4.3 Výpočet místa 3 O + K : VÝPOČET: O Re d Oax + 0,75 ( α B K ) 4040 + 0,75 (1 167000) 146 610 Nmm O Red O Red σ O σ DovO ' 3 W 0,1 d d O 0,1 σ ' O Re d 3 3 3 5, 8 DovO 0,1 85 3 14654 mm d 3 zvětšíme o hloubku drážky pro pero v hřídeli, dle ST str. 467 platí pro rozsah průměrů hřídelů 30 mm: t 4,1 mm d 3 d 3 + t 5,8 + 4,1 9,9 mm Průměr hřídele zaokrouhlíme dle ST str. 176 a vzhledem k únavové pevnosti na d 3 35 mm d 1 8 mm 4.4 Stanovení průměru hřídele v místě : Je zde prostý krut, proto průměr d d 1 Vzhled ke konstrukci, uložení ložisek v podporách volíme d 30 mm Vzhledem k nakupování dílů volíme pro jednoduchost ložiska v obou podporách stejná d d 4 30 mm d 1 8 mm d 30 mm d 3 35 mm d 4 30 mm K 167 Nm p Dov 60 Pa 5. Výpočet per: 5.1 Výpočet v místě 1: VÝSLEDEK: d 3 35 mm d 30 mm d 4 30 mm d1 K 167000 K F1 F1 1199 N d1 8 Dle ST str. 467 volíme pero s rozměry b 8 mm, t 4,1 mm, t 1,1,9 mm F1 F F1 1199 p p Dov l1 68,6 mm S l t t p,9 60 1 1 1,1 Volíme délku pera l 1 70 mm dle ČSN 0 56 5. Výpočet v místě 3: 1,1 Dov d3 K 167000 K F3 F3 9543 N d3 35 Dle ST str. 467 volíme pero s rozměry b 10 mm, t 4,7 mm, t 1,3 3,3 mm F3 F p p F3 9543 Dov l3 48,mm S l t t p 3,3 60 3 3 1,3 1,3 Dov Volíme délku pera l 3 50 mm dle ČSN 0 56 l 1 70 mm l 3 50 mm
VOLENO, DÁNO: d 30 mm F a 90 N SŠPU Opava Program č. 5 Uložení hřídele převodovky. ročník VÝPOČET: 6. Výpočet ložisek: Průměr hřídele: d 30 mm Dle ST str. 476 478 platí pro průměr hřídele 30 mm následující tabulka: Typ C [N] C 0 [N] 6006 10 00 6 800 606 15 000 10 000 6306 800 15 600 6406 33 500 3 600 Životnost ložisek: 1 rok 50 pracovních dnů 8 hod. denně 000 hod./rok při 1 směně 1 rok 50 pracovních dnů 4 hod. denně 6 000 hod./rok při 3 směnách roky 50 pracovních dnů 4 hod. denně 1 000 hod./rok při 3 směnách VÝSLEDEK: 6.1 Statický výpočet ložisek: Ekvivalentní statické zatížení: F e0 X 0 F r + Y 0 F a [N] < C 0 základní statická únosnost ložiska
VOLENO, DÁNO: F RA 601 N F RB 535 N F a 90 N X 0 0,6 Y 0 0,5 e 0,4 X 0,56 Y 1,85 V 1 C 10 00 N n,86 s 1 C 10 00 N F e 873 N SŠPU Opava Program č. 5 Uložení hřídele převodovky. ročník VÝPOČET: Dle tabulky č. 1 platí: V 1 Dle tabulky č. platí: Pro jednořadé kuličkové ložiska X 0 0,6; Y 0 0,5 F e0 X 0 F R + Y 0 F a Za F r dosadíme větší z reakcí to je F RA 601 N F e0 X 0 F RA + Y 0 F a 0,6. 601 + 0,5. 90 505,6 N < C 0 Vyhovuje ložisko 6006 s C 0 6 800 N Statická bezpečnost s 0 : C 0 6800 s 0 13,5 F e 0 505, 6 s 0 musí být v rozmezí 1,5 Ložisko vyhovuje 6. Dynamický výpočet ložisek: Ekvivalentní dynamické zatížení: F e V X F r + Y F a [N] < C základní dynamická únosnost ložiska Fa 90 0,046 dle tabulky č. platí: e 0,4 CO 6800 Fa 90 0,48 > e (0,4) pravý sloupec tabulky č. pro jednořadá FRA 601 kuličková ložiska. Platí: X 0,56; Y 1,85; V 1 F e V X F r + Y F a 1. 0,56. 601 + 1,85. 90 873 N < C (10 00N) Ložisko vyhovuje 6.3 Trvanlivost ložiska v hodinách: Základní trvanlivost v hodinách: Požadavek: 6 000 h 10 6 C Lh ( ) 3 [h] n otáčky ložiska v s 1 3600 n F e 6 6 10 C 3 10 1000 3 Lh ( ) ( ) 154 913,5 3600 n Fe 3600,86 873 h > požadovaných 6 000 h Ložisko vyhovuje 7. Předběžný návrh sestavy: VÝSLEDEK: Ložisko vyhovuje F e 873 N Ložisko vyhovuje Ložisko vyhovuje