STŘEOŠKOLSKÁ OBORNÁ ČINNOST Obor 09 strojírenství, hutnictví, doprava a průmslový design NÁRH MOTOROÉHO SOUSTROJÍ PRO LABORATOŘ POHONŮ Petr Brožek Hradec Králové 009 Královéhradecký kraj
STŘEOŠKOLSKÁ OBORNÁ ČINNOST NÁRH MOTOROÉHO SOUSTROJÍ PRO LABORATOŘ POHONŮ Zadavatel práce: Autor: Studijní obor: Škola: Konzultant: Ing. Ondřej Šindler POLL s.r.o Křížová / 50 00 Praha 5 Petr Brožek student 4. ročníku Strojírenství obor -4-M/0 Střední průmslová škola Hradec Králové Hradecká 647 Ing. Milan Rejchrt Střední průmslová škola Hradec Králové Hradecká 647 Ing. ladimír Irgl POLL s.r.o Křížová / 50 00 Praha 5
Poděkování Na tomto místě bch chtěl poděkovat všem, kteří se podíleli na vzniku této práce. Za naši školu zejména Ing. Milanu Rejchrtovi, který mi pomáhal odbornými konzultacemi. ále pak Ing. ladimíru Irglovi a Ing. Pavlu Rejchrtovi ze společnosti POLL s.r.o. za jejich cenné rad.
ANOTACE Cílem mé práce blo navrhnout soustrojí pro laboratoř pohonů. Soustrojí bude vužito pro zkoušk motorů, zjišťování charakteristik motorů v motorickém i generátorickém režimu a dále pro vývojové práce na řídících algoritmech regulace pohonů s těmito motor. Soustrojí je tvořeno dvěma elektromotor a setrvačníkem. Jeden motor vžd pracuje v motorickém režimu a pohání soustrojí. ruhý pracuje v generátorickém režimu a soustrojí brzdí. Oba motor mohou pracovat v obou režimech, ted mohou být hnací i hnaný. Setrvačník zvšuje setrvačnost celé soustav. Soustrojí simuluje reálné podmínk elektrick poháněného vozidla. případě jízd plní funkci motoru vozidla hnací motor. ruhý (brzdný) motor simuluje jízdní odpor. případě brzd plní funkci motoru vozidla brzdný motor, který pracuje v generátorickém režimu jako elektrodnamická brzda. Hnací motor simuluje setrvačnost vozidla. tomto režimu vrábí trakční motor elektrickou energii, kterou je možno vužít buď dodáním do sítě, nebo uložením v akumulátorech, případně kondenzátorech a její opětovné vužití při rozjezdu. ANNOTATION The objective of m work was design aggregate for laborator drives. Aggregate will be used for the testing of engines, their characteristics in the motor and the generator mode, and development work on the control algorithms regulating drives with these engines. The aggregate consists of two electric motors and the grostat. One engine is alwas working in the engine mode and drives the aggregate. The second is working in the generator mode, and breaks the aggregate. Both the engines can be operated in both the modes, can be driving and driven ones. The grostat inertia increases the inertia of the whole sstem. The aggregate simulates the real conditions of electricall driven vehicles. In the case of the drive the function of the vehicle engine is held b the driving engine. The other brake engine simulates driving resistance. In the case of breaking the function of the vehicle driving engine is held b brake engine which works in the generator mode, as the electrodnamic brake. The driving engine simulates the vehicle inertia. In this mode the traction engine produces electricit which can be used for suppl into the mains or for recharging batteries, capacitors and then re-used during the start. /8
OBSAH strana. ÚO..... ZAÁNÍ..... ZKUŠEBNÍ USPOŘÁÁNÍ.. NÁRH NOÉHO USPOŘÁÁNÍ 4. ŘEŠENÍ PŘEOU. 4. ARIANTY OPOJOÁNÍ SETRAČNÍKU.. 4 4. ÝPOČTY 7 4. ÝPOČET ŘEMENOÝCH PŘEOŮ... 7 4. ÝPOČET SETRAČNÍKU.. 4. ÝPOČET HŘÍELE.. 5 4.4 KONTROLA LOŽISEK SK YAR08... 4.5 ÝPOČET HLANÍCH NOSNÍKŮ... 4 4.6 ÝPOČET SARŮ.. 6 4.7 KONTROLA ŠROUBŮ... 7 5. ZÁĚR. 8 6. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY.. 8 7. SEZNAM PŘÍLOH. 8 /8
. ÚO Žijeme v době, která klade důraz na ochranu životního prostředí. Jednou ze složek, jež na něj má nemalý vliv, je výroba elektrické energie. Z toho plne celosvětový tlak na její úsporu. Jednou z cest, jak spořit elektřinu v dopravě, je vužít energii pro brzdění vozidel k výrobě elektrické energie a její zpětné vrácení do rozvodné sítě, případně její akumulace a následné vužití při rozjezdu.. ZAÁNÍ Cílem práce je navrhnout pro toto stanoviště: Převod mezi motor umožňující vužít vlastnosti motorů v plném rozsahu včetně napínacího zařízení a mechanického krtu. Upevňovací rám pro oba motor umožňující snadnou montáž na paletu, manipulaci s motor a přestavitelnost soustrojí. Setrvačník s momentem kg. m, který bude svými rozměr a konstrukcí umožňovat připojení k soustrojí. Převod umožňující snadné připojení setrvačníku k motorům (montáž jedním člověkem s minimem nářadí během několika málo minut) včetně napínacího zařízení a mechanického krtu... Zadané hodnot ýkon P 0 kw Asnchronní motor LA7 0-4AA60-Z patkový Snchronní motor T6084-8SH7-AA0 Hnací otáčk n 8 000 ot./min. Převodový poměr i, Osová vzdálenost 500 až 600 mm nější průměr hnané řemenice imálně 50 mm Upevňovací paleta 60x800, 5x T drážka H8, rozteč 00mm. ZKUŠEBNÍ USPOŘÁÁNÍ Prvotním požadavkem firm POLL s.r.o. blo navrhnout rchlé řešení převodu mezi motor, ab blo možné v co nejkratším čase zahájit vývojové práce na řídících algoritmech regulace pohonů. Jako nejvhodnější blo vhodnoceno spojení motorů pomocí klínových řemenů. Jejich výpočet bl zpracován přednostně. Jedním z nových poznatků již zahrnutých v této práci bla potřeba zvýšit setrvačnost soustav pomocí odpojitelného setrvačníku. /8
. NÁRH NOÉHO USPOŘÁÁNÍ Hlavní kritéria pro nové uspořádání soustrojí: Bezpečnost Celý stroj bude opatřen jednodílným kovovým krtem tak, ab montáž i demontáž zvládla jedna osoba. Tuhost konstrukce Rám bude řešen jako svařenec z běžně dosažitelných válcovaných profilů. Stavebnicové sstém (BOSCH, ITEM ) bl pro tuto aplikaci vhodnocen jako nevhovující (cena).. ŘEŠENÍ PŘEOU Převod bl řešen pomocí klínových řemenů, které plně zajišťují přenos výkonu a umožňují prokluz, což je výhodné z hlediska namáhání soustrojí při skokových změnách. Spojení klínovými řemen se osvědčilo při provozu provizorního uspořádání.. ARIANTY OPOJOÁNÍ SETRAČNÍKU.. arianta s demontovatelným setrvačníkem Motor b bl spojen pružnou spojkou s uložením setrvačníku. Klínové řemen b bl napínán v drážkách uloženou deskou, na níž je připevněn druhý motor. Setrvačník b se po odšroubování připojovacích šroubů stáhl pomocí odtlačovacího šroubu ze středícího nákružku a sejmul z hřídele. Tato varianta bla zavržena z důvodu zvýšených rizik úrazu při manipulaci se setrvačníkem a zvýšeného opotřebení středícího uložení setrvačníku. 4/8
.. arianta s odsunovatelným setrvačníkem Na řemenici motoru b bla připevněna pružná spojka. Klínové řemen b bl napínán v drážkách uloženou deskou, na níž je připevněn druhý motor. Setrvačník b se odpojoval odsunutím v drážkách o vzdálenost dovolující vjmutí pružného členu spojk. Toto řešení blo vhodnoceno jako obtížné pro obsluhu. Při rozpojování pružné spojk b blo třeba vvinout poměrně velkou sílu na odsunutí sekce se setrvačníkem... arianta řadového uspořádání této variantě je motor uprostřed spojen s rámem napevno. Primární spojení klínovými řemen je napínáno v drážkách uloženou deskou, na níž je připevněn druhý motor. Sekundární spojení řemen je napínáno v drážkách uloženou deskou, na níž je uložen setrvačník. 5/8
Setrvačník se odpojuje vjmutím sekundárních řemenů. Toto uspořádání blo vbráno jako nejlépe vhovující zadání a blo dále rozpracováno. Poznámka: Zadání neuvádí, z jaké řemenice má být náhon na setrvačník. Zvolil jsem připojení setrvačníku na větší řemenici (4000 ot./min.) z důvodů menší náročnosti na dnamickou vváženost...4 Konečná podoba soustrojí 6/8
4. ÝPOČTY Hodnot zadané Hodnot vpočtené 4. ÝPOČET ŘEMENOÝCH PŘEOŮ 4.. Předběžný výpočet i, n 8000 ot./min. (n, ot./sec.) 4... ýpočet otáček n i, n n n n n n i,, & 66,67 ot. / sec. n & 66,67 ot. / sec. (n 4 000 ot./min.) P 0 000 W n, ot./sec. Záběrový moment počítám krát větší než Mk Mk & Nm 4... ýpočet imálního kroutícího momentu Mk P Mk Mk Mk Mk Mk ω P π n 0 000 π,,94 Nm & Nm 4... ýpočet záběrového momentu Mz Mz Mk Mz Mz 4 Nm Mz 4 000 Nmm 4...4 ýpočet obvodové rchlosti vo v o ω Mk & Nm Mz 4 000 Nmm n 66,67 ot./sec. volím průměr 0 mm ( 0, m) v v v o o o π n π 66,67 4,89 m s - 0, v o 4,89 m s - 4...5 Závěr z vpočítaných a zadaných hodnot - vzhledem k vsoké obvodové rchlosti viz. lit. [] volím úzké klínové řemen 7/8
- dle lit.[] volím podle zadaných a vpočítaných parametrů průřez SPZ - všší obvodová rchlost než dovolená obvodová rchlost, viz. lit. [], bla konzultována s výrobcem klínových řemenů SK a ten potvrdil, že tato hodnota řemenům nevadí 4.. ýpočt řemenů mezi motor i, může být imálně 50 mm olím 00 mm 00 mm 00 mm 4... Roztečný průměr i, 4... zdálenost x 00 00 mm 4... ýpočet úhlů β ; x 00 00 x x 50 mm β i, 00 mm x 50 mm x 50 mm olím předběžnou vzdálenost os a 00 mm β x cos a β 50 cos 00 β 80,4 β 60,8 β β 80, 4 60, 8 8/8
4...4 ýpočet úhlu α β 80, 4 β α 80 90 α 80 90 80,4 α 9,6 α 9, 6 00 mm 00 mm α 9, 6 β 80, 4 olím a 00 mm Lp 0 mm 00 mm 00 mm 00 mm 00 mm 4...5 Předběžná délka řemene Lp a určení normalizované délk řemene Lp Lp a, mm β π sin + π Lp 00 sin 80,4 + ( + ) + ( + ) α π 80 9,6 π ( 00 + 00) + ( 00 + 00) 80 le ST volím normalizovanou délku řemene Lp 0 mm. 4...6 Skutečná osová vzdálenost a a p p p q q q p + p 0,5 Lp 0,5 0-0,9 (00 + 00) 6, mm 0,5 ( 0,5 (00 00) 50 mm q - 0,9 ( ) + ) Lp, mm Lp 0 mm p 6, mm q 50 mm p 6, mm q 50 mm a a 6, + 0, mm 6, 50 a 0, mm x 50 mm vzdálenost os a 0, mm 4...7 Skutečný úhel opásání β S ; β S cos x a β S 50 cos 0, β S 8 β S β S 6 β S 8 β 6 S 9/8
v o 4,89 m s Lp 0 mm dle lit. [] - fo 90 s - 4...8 Ohbová frekvence fo fo fo fo fo 000 v Lp 000 4,89 0-74,8 s < fo 74,8 < 90 YHOUJE 0 - fo 74,8 s fo < fo YHOUJE 4...9 Obvodová síla o P 0 000W v 4,89 m s o - o o o P v 0 0 000 4,89 8,7 N o 8,7 N o 8,7 N Lp 0 mm 4...0 Pracovní předpětí u u u u o 8,7 477,44 N 4... Meze seřízení osové vzdálenosti x p a p (osová přestavitelnost) x x x x p p p p 0,0 Lp 0,0 0,6 mm 4 mm p p p p 0,05 Lp 0,05 0 6,8 7 mm u 477,44 N x p 4 mm p 7 mm P 0kW le lit. [] Pr 5, kw součinitele c 0,95 c, c 0,9 4... Počet klínových řemenů z z z z olím z P c Pr c c 0, 6,57 0,95 0,9,7 4... Značení klínového řemene ŘEMEN SPZ a ČSN 0 z 0/8
4.. ýpočet řemenů mezi motorem a setrvačníkem 4... Roztečný průměr i, může být imálně 50 mm 00 mm i, 00 00 mm i, 00 mm 4... zdálenost x 00 mm 00 mm x x x 00 00 0 mm x 0 mm 00 mm 00 mm α 0 β 90 olím a 50 mm 4... Stanovení úhlů β ; β a α - dle obrázku u kapitol 4.. je vidět, že: β úhel 90 úhel β 80 úhel α 0 4...4 Předběžná délka řemene Lp a určení normalizované délk řemene Lp Lp a β sin 8, mm π + π Lp 50 sin 90 + α π 80 ( + ) + ( + ) 0 π ( 00 + 00) + ( 00 + 00) 80 le ST volím normalizovanou délku řemene Lp 0 mm. Lp β 90 β 80 α 0 8, mm Lp 0 mm /8
Lp 0 mm 00 mm 00 mm 00 mm 00 mm p 6, mm q 50 mm 4...5 Skutečná osová vzdálenost a a p p p q q q a a p + 0,5 Lp 0,5 0-0,9 (00 + 00),8 mm 0,5 ( 0,5 (00 00) 0 mm p,8 + 45,6 mm q - 0,9 (,8 ) 0 + ) p,8 mm q 0 mm a 45,6 mm v o 4,89 m s Lp 0 mm dle lit. [] - fo 90 s - 4...6 Ohbová frekvence fo fo fo fo fo 000 v Lp 000 4,89 0-74,8 s < fo 74,8 < 90 YHOUJE 0 - fo 74,8 s fo < fo YHOUJE o 8,7 N 4...7 Obvodová síla o - při zanedbání účinností je obvodová síla všude stejná, ve skutečnosti tomu tak není, ale tímto zvšuji bezpečnost o o 8,7 N o o 8,7 N u 477,44 N 4...8 Pracovní předpětí u - pracovní předpětí vchází z obvodové síl - vcházím-li z předpokladu viz. bod 4...7, potom pracovní předpětí u u 477,44 N 4...9 Meze seřízení osové vzdálenosti x p a p u u 477,44 N (osová přestavitelnost) Lp 0 mm x x x x p p p p 0,0 Lp 0,0 0,6 mm 4 mm p p p p 0,05 Lp 0,05 0 6,8 7 mm x p 4 mm p 7 mm /8
P 0kW le lit. [] Pr 5, kw součinitele c c, c 0,9 I 0 kg. m olím: Rs 0, m m s 45 kg 4...0 Počet klínových řemenů z z z z P c Pr c 0, 5, 0,9,6 c olím 4... Značení klínového řemene z ŘEMEN SPZ a ČSN 0 4. ÝPOČET SETRAČNÍKU 4.. ýpočet hmotnosti celého setrvačníku 0 I0 ms Rs 9 9 I0 m s 0 Rs 9 m s 0 0, m 45 kg - toto je přibližný výpočet dle lit [8] 4.. ýpočet hmotnosti ramen m R s - dle literatur [8] může hmotnost ramen tvořit až / hmotnosti celého setrvačníku - porovnáním vzorců pro výpočet setrvačnosti tenkého věnce I0 m v Rs a výpočet setrvačníku s ramen 0 I0 ms Rs volím rozložení hmotností: 9 9/9 hmotnosti bude hmotnost věnce /9 bude hmotnost ramen 0 m s... 9 0 45 kg... 9 x kg... 9 0 x 9 45 9 x 45 0 x 4,5 m 4,5 kg R z m s 45 kg m R 4,5 kg /8
m s 45 kg m R 4,5 kg m 40,5 kg ρ 7850 kg m 0,00559 m olím tloušťku věnce: l t 0,045 m - 4.. ýpočet hmotnosti věnce m m m m m S m R m 4..4 ýpočet rozměrů věnce 4..4. Objem věnce 4..4. Plocha věnce S + m m 45 4,5 40,5 kg R m ρ 40,5 7850 0,00559 m S S S S l t l 0,00559 0,045 0,46 m t m 40,5 kg 0,00559 m S 0,46 m S 0,4 m 4..4. Pomocné vjádření vnějšího průměru věnce + d S + d S 0,4 0,8 + d + d 0,8 d 0,8 d 4/8
0,8 d 4..4.4 ýpočet malého průměru věnce d S S S S d S S d ( d ) [( 0,8 d ) d ] π 4 π 4 π 4 4 S 0,64 π,6 ( 0,64,6d ) S 0,46 m d 0,088 m d d 4 0,46 0,64 π,6 0,088 m 4..4.5 ýpočet velkého průměru věnce 0,8 d 0,8 0,088 0,49 m Pozn.: Rozměr ramen nepočítám. Navrhl jsem je v programu. d d 0,088 m 08,8 mm 0,49 m 49, mm 4. ÝPOČET HŘÍELE 4.. ýpočet namáhání hřídele od tíhových sil 5/8
m r 6 kg m 45 kg s g & 0 m s - GS 450 N GR 60 N a 9 mm b 8 mm c 65,5 mm 4... ýpočet tíhových sil řemenice a setrvačníku GR GR GR m g r 6 0 60 N 4... ýpočet reakce RBZ n i RBZ Mi 0 b + a - GS GS GS (b + c) 0 GS (b + c) GR a RBZ b 450 (8 + 65,5) 60 9 RBZ 8 5 N RBZ A GR GS m g s 45 0 450 N GR 60 N GS 450 N RBZ 5 N RBZ 5 N GS 450 N GR 60 N 4... ýpočet reakce RAZ n i GR i RAZ RAZ Y + RAZ 0 GS - RBZ RBZ + GS RAZ 5 450 60 N 0 GR RAZ N 4...4 Průběh posouvajících sil v rovině působení tíhových sil 6/8
GS 450 N c 65,5 mm 4...5 ýpočet imálního ohbového momentu od setrvačníku Moz (v rovině působení tíhových sil ) Moz Moz Moz GS c 450 65,5 9 475 Nmm 4...6 Průběh ohbového momentu v rovině tíhových sil Mo 9 475 Nmm 4.. ýpočet namáhání hřídele od řemenice při záběru u 477,44 N o 8,7 N 4... ýpočet zatěžovací síl hřídele AX - záběrový moment x větší x větší obvodová síla + AX AX AX U O 477,44 + 8,7 954,88 N AX 954,88 N 7/8
AX 954,88 N a 9 mm b 8 mm 4... ýpočet reakce RBX n i RBX Mi 0 b - a AX a RBX b 954,88 9 RBX 8 67,8 N RBX A AX RBX 67,8 N 4... ýpočet reakce RAX RBX 67,8 N AX 954,88 N n i i AX RAX RAX Y 0 - RAX + RBX 0 954,88 + 67,8,7 N 4...4 Průběh posouvajících sil od řemenice RAX,7 N AX 954,88 N a 9 mm 4...5 ýpočet imálního ohbového momentu působícího na hřídel od napínání řemenů Mox Mox Mox Mox AC a 954,88 9 87848,96 Nmm 4...6 Průběh ohbového momentu působícího na hřídel od napínání řemenů Mox 87848,96 Nmm 8/8
Mox 87848,96 Nmm GR 60 N a 9 mm Moc 880, Nmm Mz 4 000 Nmm materiál hřídele 600 le lit.[] ohb c III 0,6 krut c II 0,75 le lit.[] Mo RE 89578,9 Nmm le lit.[] σ 85 MPa O Wo 054 mm min - větší ohbový moment namáhající hřídel je od sil působících na řemenici - k tomuto momentu vektorově přičtu moment, který vvolává tíha řemenice 4...7 Maximální ohbový moment namáhající řemenici Moc Moc Moc Mox 87848,96 + ( 880, Nmm GR a) + (60 9) 4.. ýpočet minimálního průřezu hřídele - kroutící moment je rovnoměrný po celé délce hřídele 4... ýpočet redukovaného momentu Mo RE Mo Mo Mo Mo RE RE RE RE Moc + ( α B Mz) 4 Moc 880, 4 89578,9 Nmm + c ( 4 c + ( III II 0,6 0,75 Mz) 4000) 4... ýpočet minimálního průřezového modulu Wo min σ RE Wo Wo Wo min min min Mo Wo RE min Mo σ RE O σ 89578,9 85 054 mm 4... ýpočet minimálního průměru π d H Wo min Wo d H π d d H H,06 mm min 054 π O d H Moc 880, Nmm Mo RE 89578,9 Nmm Wo 054 mm min d H,06 mm 9/8
4...4 namický výpočet hřídele - vliv dnamických účinků na hřídel zohledňuji tím, že volím průměr hřídele podle průměru hřídele na motoru LA7 ( 8) - volím ložisko SK YAR08- uložené v tělese SY40T má vnitřní 40 d H 40 mm Průměr hřídele 40 mm d H o 8,7 N 00 mm d H 40 mm le lit.[] G 84 000 MPa l je délka hřídele (skládá se z částí) viz. bod 4.. a 9 mm b 8 mm c 65,5 mm ν ϕ 0, 06 a 9 mm b 8 mm c 65,5 mm le lit. [4] 0,5 m 4...5 ýpočet úhlu zkroucení při záběruϕ ) Mk l ϕ G J p 80 o (a + b + c) ϕ 4 π d H π G 80 8,7 00 (9 + 8 + 65,5) ϕ 4 π 40 π 84000 ϕ 0,06 4...6 ýpočet poměrného úhlu zkrouceníν ϕ ν 0,00 (a + b + c) 0,06 ν 0,00 (9 + 8 + 65,5) ν 0, m ν < ν < 0,5 m YHOUJE ϕ 0, 06 ν 0, m ν <ν YHOUJE 4..4 Zjednodušený výpočet průhbu hřídele - největší namáhání hřídele je od napínání řemenů a tíh řemenice 4..4. ýpočet průhbu hřídele od tíh řemenice 0/8
GR 60 N a 9 mm b 8 mm d H 40 mm le lit [] E 0000 MPa ( b + a) GR a 4 π d H E 64 60 9 4 π 40 0000 64,694 0 mm ( 8 + 9),694 0 mm 0,00694 mm 4..4. ýpočet průhbu hřídele od napínání řemenů u 477,44 N o 8,7 N a 9 mm b 8 mm d H 40 mm le lit [] E 0000 MPa ( b + a) U + o a 4 π d H E 64 (477,44 + 9,7) 9 4 π 40 0000 64 0,0 mm ( 8 + 9) 0,0 mm 4..4. ýpočet celkového průhbu hřídele c 0,00694 mm 0,0 mm c c c + 0,00694 0,0 mm + 0,0 c 0,0 mm 4..4.4 ýpočet kritických otáček n krit - kritické otáčk b měl ležet mimo oblast provozních otáček /8
Pro tento výpočet beru v úvahu přesnější hodnotu tíhového zrchlení - g 9,8m s c 0,0 mm n n n n krit krit krit krit π π g 87,98 ot. s. c 9,8 0,0 0-578,8 ot. min. - - n krit 578,8 ot. min. - - imální provozní otáčk hřídele jsou - 4000 ot min. 4..5 ýpočet imálního dovoleného průhbu hřídele Maximální provozní (66,67 ot/sec.) olím n kritt 67 ot./sec. n kritt π g ( π n ) 9,8 ( π 67) 5,55 0 g kritt 5 0,0554 mm m 0,0554 mm 4..6 Závěr výpočtu průhbu - z výpočtů v bodech 4..4.4 a 4..5 vplývá, že mezi provozními a kritickými otáčkami je rozdíl - 78,8 ot min - tento rozdíl odpovídá navýšení průhbu o 0,0 mm - toto považuji za bezpečnostní rezervu vzhledem k zjednodušenému výpočtu 4.4 KONTROLA LOŽISEK SK YAR08- (dle lit.[] ) - nejvíce namáháno bude ložisko na straně řemenice 4.4. ýpočet celkové výsledné zatěžující síl působící v místě podpěr A RAZ N RAX,7 N RC RC RC RAZ & N + RAX +,7 RC & N 4.4. Stanovení zatížení ložiska radiální a axiální silou a RS e P /8
le lit.[] olím nejnižší e 0, RC & N f d, f p, Pro tento výpočet předpokládám a 0 N Ložisko SK YAR08- C 9000 N 0 RC a f d 0 0,,, 0 76, f 0, 0 < 0, P p e P RS r 76, N Poznámka: - dle lit.[] mi při zpětném výpočtu a 0,05 e 0, C0 všlo, že na ložisko může působit axiální síla a 475 N P RS 76, N a 475 N n 4 000 ot./min. le lit.[] k R 5 le lit.[5] ν 70 mm s l 80 mm dl 40 mm 4.4. Požadované minimální zatížení ložiska rm rm k R ν n 000 70 4000 rm 5 000 rm 85, N ( l dl) 0,5 + 00 ( 80 40) 0,5 + 00 4.4.4 ýpočet základní trvanlivosti ložisek L 0 rm 85, N le lit.[6] C 0700 N p P RS 76, N L L L 0 0 0 p C P 0700 76, 597, mil. ot. L 0 597, mil.ot. 4.4.5 ýpočet základní trvanlivosti v hodinách L 0h L 0 597, mil.ot. n 66,67 ot./s. L L L 0h 0h 0h L n 0 0 600 6 597, 0 66,67 600 070,65 hod. 6 L 0h 070,65 hod. Tato životnost odpovídá jednosměnnému provozu (8 hod.) po dobu let. /8
P RS 76, N dl 40 mm le lit.[] μ 0,000 Mt 70,44 N mm n 4000 ot./min. 4.4.6 ýpočet třecího momentu ložiska Mt Mt / μ P dl Mt / 0,000 76, 40 Mt 70,44 N mm 4.4.7 ýpočet ztrátového výkonu Pz Pz,047 0 Pz,047 0 Pz 9,5 W -4-4 n Mt 4000 70,44 Mt 70,44 N mm Pz 9,5 W 4.4.8 Předpis vhodného mazání - dle katalogu výrobce SK je ložisko z výrob opatřeno mazivem na celou dobu životnosti ložiska - uložení ložiska v tělese mazat dle poknů výrobce AY AYR síl od napínání řemenů (akce a reakce) silová dvojice zachcující síl od napínání řemenů na straně motoru T silová dvojice zachcující síl od napínání řemenů na straně setrvačníku AY 954,88 N 4.5 ÝPOČET HLANÍCH NOSNÍKŮ - viz. příloha ES-0-0; pozice - tento výpočet je zjednodušen (neuvažuji moment od napínacích sil ve vodorovné rovině) 4.5. ýpočet sil namáhající nosník od napínání a záběru, ( 0) ( 0) 954,88 8 60 954,88 8 954,88 8 60 67 N AY 8 67 N 4/8
AY 954,88 N 45 45 + 45 + 05 45 + 05 954,88 8 45 05 954,88 8 05 05 954,88 8 05 8, N AY 8 05 45 05 954,88 8 8, N 8, N RNA reakční síla v podpěře A GN tíha motoru T GN tíha motoru LA GN tíha od setrvačníku a jeho uložení reakční síla RNB v podpěře B 67 N GN 60 N GN 550 N GN 880 N 94,6 N 8, N 05 45 05 8, 45 94,6 N 4.5. ýpočet reakcí RNA a RNB RNA + 65 RNA 67 65 60 95 67 5 550 55 94,6 75 880 760 + + 8, 865 + RNA RNB 880 760 + 8, 865 000 RNB + GN 865 + + 67 60 67 550 94,6 880 + 8, + + RNB GN RNB RNB 67 65 60 95 67 5 550 55 94,6 75 000 98, N 95 000 0 000 0 69,5 N GN 5 GN GN 55 + + 75 RNB GN RNB 0 760 + 0 94,6 N 98, N RNB 5/8
98, N RNB RNA RNA RNA RNA + RNB 69,5 - RNB 69,5 98, 5,4 N 4.5. Průběh posouvajících sil 7,46 N RNA 5,4 N GN 880 N 8, N 98, N RNB Mon 687,5 Nmm σ O 70 MPa le lit.[] Wox 7700 mm AY 954,88 N 8 mm je vzdálenost (rameno) od os k nosníku (ke svarům) le lit.[] τ S 70 MPa a s mm 4.5.4 ýpočet imálního ohbového momentu na nosnících Mon Mon Mon GN 45 + 880 45 + 8, 50 + 98, 85 687,5 Nmm 50 + 4.5.5 ýpočet napětí ve dvou nosnících σ RNB - jako nosník jsem zvolil tče průřezu U (výška 65 mm) 4.6 ÝPOČET SARŮ Mon σ σ O Wox 687,5 σ O 7700 7,85 MPa 70 MPa 4.6. Minimální délka svaru lv min τ lv lv lv AY a lv min min min s τ S min a AY 954,88 70 4,5 mm τ s S 85 Mon 687,5 Nmm 7,85 MPa 70 MPa lv min 4,5 mm 6/8
- délka jednotlivých svarů je větší než minimální délka nejnamáhanějšího svaru - proto zanedbávám kontrol všech ostatních svarů 4.7 KONTROLA ŠROUBŮ 4.7. Kontrola šroubů na setrvačníku le lit.[7] je únosnost šroubu M 8 (ČSN 0 4) pro střídavé zatížení oš 8780N d r 60 mm i š 4 součinitel smkové tření f 0,5 o 8,7 N 00 mm le lit. [] α 60 P,5 Průměr hlav šroubu d H mm Jmenovitý průměr závitu d 8 mm d z 7,88 mm tření f 0,5 Únosnost šroubů lit.[7] Mz < Mt d r o < t d r o < iš oš f 60 8,7 00 < 4 8780 0,5 47744 Nmm < 58040 Nmm YHOUJE 4.7.. ýpočet utahovacího momentu šroubů na setrvačníku dz Mu SK P Mu oš d π,5 0,5 Mu 8780 + 7,88 60 π cos Mu 47 Nmm Mu 4, Nm z f d + α cos 4.7. Kontrola napínacích šroubů z ( + oš f 7,88 d H + d) 4 ( + 8) + 8780 0,5 4 - vzhledem k vsoké únosnosti šroubů M v tahu (8990 N 7990 N) a malé zatěžující síle AY 954,88 N zanedbávám výpočt napínacích šroubů Mz < Mt YHOUJE Mu 4, Nm 7/8
5. ZÁĚR Uspořádání je navrženo tak, ab splňovalo zadané parametr, a to s dostatečnou bezpečností, tuhostí a dlouhou životností. Při konstrukci jednotlivých částí soustrojí jsem kladl důraz na pořizovací náklad a snadnou výrobu. Příkladem může být použití běžně dostupných válcovaných profilů, nebo stejných řemenů na obou převodech. šechn díl jsem se snažil konstruovat tak, ab k jejich výrobě stačil běžné obráběcí stroje. 6. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [] Řasa,J.; Švercl,J. Strojnické tabulk, pro školu a praxi, Praha 004, Scientia, spol. s.r.o., pedagogické nakladatelství, ISBN 80-78--6 [] Kříž,R.; Martinsko,C.; Weigner,K. Konstrukční cvičení II, Praha 986, SNTL NAKLAATELSTÍ TECHNICKÉ LITERATURY [] Leinveber,J.; ávra,p. Strojnické tabulk, druhé doplněné vdání, Úval 005, Albra pedagogické nakladatelství, ISBN 80-76-0-6 [4] Kříž,R. a kol.,strojní součásti I pro střední průmslové škol strojnické, třetí, opravené vdání, Praha 990, SNTL NAKLAATELSTÍ TECHNICKÉ LITERATURY [5] Internetový katalog ložisek SK http://www.skf.com/files/5505.pdf [6] Internetový katalog ložiskových jednotek SK (Y-bearings) http://www.skf.com/files/586.pdf [7] Oborová norma ON 0 004 [8] Ing. Julina,M. Mechanika namika pro školu a praxi, první vdání, Praha 00, Scientia pedagogické nakladatelství, ISBN 80-78-5-9 7. SEZNAM PŘÍLOH 8/8