Masinaelemendid (1)

Demos Pulk
TEHNILINE ÜLESANNE 1
LINTKONVEIERI AJAM
Õppeaines: Masinaelemendid
Transporditeaduskond; Autotehnika
Juhendaja : M. Tiidemann
Õpperühm: AT42a
Tallinn 2013

Leian ajami tööea:

Lh = La·365·Ka·24 ∙ Köp
Köp =
= 0,33
Lh = 3 ∙ 365 ∙ 0,85 ∙ 24 ∙ 0,33 = 7372 h

Valime optimisteguri:

Võtame keskmise kvaliteediga valmistamis- ja ekspluatatsioonitingimused:
g = 0,5

Määran lintkonveieri nõutava võimsuse:

Lindkonveieri nõutava võimsuse Ptm saan kui korrutan lindi veojõu ja lindi kiiruse:
Ptm = F∙v = 1,5∙ 103∙ 2,1 = 3,15 kW

Määran ajami kasuteguri:

η = ηkü ∙ ηlü ∙ ηs ∙ ηvl2 ∙ ηll2 ∙ ηtm
kus ηkü = kinnise ülekande kasutegur
ηlü = lahtise ülekande kasutegur
ηs = siduri kasutegur
ηvl = veerelaagri kasutegur(reduktori kinemaatilises skeemis kaks paari veerelaagreid)
ηll = liugelaagri kasutegur(masina vedaval ja veetaval võllil kaks paari liugelaagreid)
ηtm = töömasina kasutegur( töömasina kasutegur = lamerihmülekande kasuteguriga)
kus ηkü = 0,95...0,97; ηkü = 0,95 + 0,5(0,97- 0,95) = 0,96
ηlü = 0,94...0,96; ηlü = 0,94 + 0,5(0,96- 0,94) = 0,95
ηs = 0,98
ηvl = 0,99
ηll = 0,99
ηtm = 0,94...0,96; ηtm = 0,94 + 0,5(0,96 - 0,94) = 0,95
η = 0,96 ∙ 0,95 ∙ 0,98 ∙ 0,992 ∙ 0,992 ∙ 0,95 = 0,82

Leian mootori nõutava võimsuse:

Valime sobiva mootori:

Tabelist valin mootori nimivõimsusea 4 kW, valikuvarjante on 4:
Variant
Mootori tüüp
Nimivõimsus,kW
P/min,sünk
Mass;m,kg
1
4A100S2
4
2865
34
2
4A100L4
4
1435
34
3
4A112MB6
4
950
66
4
4A132S8
4
705
85

Määran trumli pöörlemissageduse:

Määran ajami ülekandearvu iga mootori variandi jaoks:

u =
18,6
9,32
6,17
4,58

Jaotan üldise ülekandearvu ajami astmete vahel:

Võtan kõikide mootori variantide jaoks ühesuguse reduktori ülekandearvu:
ukü = 3,55
ulü =
1
2
3
4
Ajam,u
18,6
9,32
6,17
4,58
Kiilrihmaülekanne, ulü
5,31
2,63
1,74
1,3
Kooniline reduktor, ukü
3,55
3,55
3,55
3,55
Analüüs:
1. variandi mootorit ei ole otstarbekas valida kuna ajami ülekandearv on liiga suur.
2. variandi mootor on optimaalne valik. Tagab ajami kompaktsuse.
3. variandi mootorit ei ole otstarbekas valida kuna ajami ülekandearv on liiga väike.
4. variandi mootoril on pöördesagedus väike, mistõttu kannatab mootori kompaktsus . Ei ole soovitatav kasutada väikese võimsusega ajamites.

Määran konveieri ajamivõlli pöörlemissageduse maksimaalse lubatud hälbe:

Arvutan konveieri trummi minimaalse ja maksimaalse lubatud pöörlemissageduse:

Arvutan ajami minimaalse ja maksimaalse lubatud ülekandearvu:

Määran ajami tegeliku ülekandearvu vahemikust 8,96...9,71:

uteg = 9,34

Täpsustan kiilrihmülekande ülekandearvu:

Valime mootori 4A100L4 mille nimivõimsus on 4 kW ja pöörlemissagedus nimireziimil 1435 pööret minutis . Ülekandearvud: u = 9,34, reduktori ukü = 3,55 ja kiilrihmülekande ulü = 2,63.

Ajami kinemaatiline- ja jõuarvutus:

Ajami elementide tähistused:
m – mootor
K – reduktori kiirekäiguline võll
A – reduktori aeglasekäiguline võll
tm – töömasina ajamivõll
Kinemaatiliste parameetrite arvutus iga ajami elemendi kohta:
M
K
A
Tm
Pöördesagedus
n, p/min
nnom = 1435
n1 = = =545,63
n2 = =
=153,7
ntm= n2= =153,7
Nurkkiirus
= 1/s
ωnom = =150,27
ω1 = = = = 57,14
ω2 = = = = 16,1
ωtm = ω2 = 16,1
Jõuparameetrite arvutus:
m
K
A
Tm
Võimsus,
P, kW
Pm = 3,84
P1 = Pm ∙ ηvl ∙ ηlü =
= 3,84 ∙ 0,99 ∙ 0,95 = 3,61
P2 = P1 ∙ ηvl ∙ ηkü = 3,61 ∙ 0,99 ∙ 0,96 = 3,43
Ptm = P2 ∙ ηll ∙ ηs = 3,43 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = 3,33
Pöördemoment,
T, Nm
Tm = = = =25,6
T1 = Tm ∙ ulü ∙ ηvl ∙ ηlü = 25,6 ∙ 2,63 ∙ 0,99 ∙0,95 = 63,32
T2 = T1 ∙ ukü ∙ ηvl ∙ ηkü = 63,32 ∙ 3,55 ∙ 0,99 ∙ 0,96 = 213,64
Ttm = T2 ∙ ηll ∙ ηs = 213,64 ∙ 0,99 ∙ 0,98 = = 207,3
Demos Pulk
TEHNILINE ÜLESANNE 2
Reduktori hammasülekande arvutus
Õppeaines: Masinaelemendid
Transporditeaduskond; Autotehnika
Juhendaja: M. Tiidemann
Õpperühm: AT42a
Tallinn 2013

Lähteandmed:

Ajami tööiga: Lh = 7372 h;
Reduktori kiirekäigulise võlli nurkkiirus: w1 = 57,14 rad/s;
Reduktori aeglasekäigulise võlli nurkkiirus: w2 = 16,1 rad/s;
Pöördemoment reduktori aeglasekäigulisel võllil: T2 = 213,64 N·m;
Reduktori ülekandearv: uk = 3,55

1. Arvutan hammasrataste ülekantavad võimsused:

T=P/w =› P=T·w P=T2·w2=213,64*16,1= 2934 W = 3440W=3,4 kW T1=P/w1=3440/57,14=60,2 N·m

2. Hammasrataste kõvaduse, termotöötluse ja materjali valik:

3 kW ‹ P ‹ 11 kW –keskmine võimsus. Valin andmed tabelitest 7 ja 8
Termotöötlus: parendamine . Materjal: 40 Cr. Kõvadus: 1) väike hammasratas : HB1=269+0.5·(302-269)=285.5 HB, 2) suur hammasratas: HB2=235+0.5(262-235)=248.5 HB.

3. Lubatud kontaktpingete [ϭ]h määramine:

1) Määran kindlaks eateguri väikese ratta jaoks KHL1 ja suure ratta jaoks KHL2:
N1=573·w1·Lh=573·57,14·7372=241,3·106 tsüklit;N2=573·w2·Lh=573·16,1·7372=68·106 tsüklit
Võtan tabelist 9 NHO tsükliarvude väärtused: NHO1=25·106; NHO2=16.5·106
Kuna N1 › NHO1, siis KHL1=1. Kuna N2 › NHO2, siis KHL2=1
2) Võtan tabelist 7 lubatud kontaktpingete väärtused, mis vastavad kontaktväsimuspiirile vahelduvpinge tsüklitel NHO1 ja NHO2:
[ϭ]HO1=1.8HB1+67=1.8·285.5+67=580.9 MPa; [ϭ]HO2=1.8HB2+67=1.8·248.5+67=514.3 MPa;
3) Määran kindlaks lubatud kontaktpinged väikese ratta jaoks [ϭ]H1 ning suure ratta jaoks [ϭ]H2:
[ϭ]H1=KHL1·[ϭ]HO1=1·580.9=580.9 MPa; [ϭ]H2=KHL2·[ϭ]HO2=1·514.3=514.3 MPa;
Võtan lubatud kontaktpingeks väiksema väärtuse [ϭ]H=[ϭ]H2=514.3 MPa.

4. Lubatud paindepingete [ϭ]F määramine:

1) Eategur väikese ratta jaoks KFL1 ja suure ratta jaoks KHL2:
KFL1= (NF·O/N1 )0.5 , kui N1›NFO, siis võetakse KFL1=1
KFL2= ( NF·O/N2 )0.5 , kui N2›NFO, siis võetakse KFL2=1
2) Paindeväsimuspiirile vahelduvpinge tsüklitel NFO vastavad lubatud painde-pinged [ϭ]FO1 ja [ϭ]FO2 võetakse tabelist 7:
[ϭ]FO1=1.03·HB1=1.03·285.5=294 MPa; [ϭ]FO2=1.03·HB2=1.03·248.5=256 MPa
3) Lubatud paindepinged väikese ratta hammaste jaoks [ϭ]F1 ja suure ratta hammaste jaoks [ϭ]F2 :
[ϭ]F1=KFL1·[ϭ]FO1=1·294=294 MPa; [ϭ]F2=KFL2·[ϭ]FO2=1·256=256 MPa

5. Kinnise silindrilise hammasülekande arvutus:

1) Määran kindlaks reduktori massi diapasooni:
mmin=0.1·T2=0.1·213,64=21,4 kg; mmax=0.2·T2=0.2·213,64=42,7 kg.
2) Massi suuruste mmin ja mmax järgi määran reduktori peamise parameetri aw eeldatava diapasooni:
aw.min= (290·mmin)0.5=(290·21,4)0.5= 78,8 mm;
aw.max= (290·mmax)0.5=(290·42,7)0.5= 111,3 mm

Projektarvutus

1. Peamine parameeter – telgede vahe aw:

aw≥Ka ·(u+1) ·(T2·103/Ψ·u2·[ϭ]2H)1/3·KHß=43· (3,55+1) · (213,64·103/0.32·3,552·514.32)1/3·1= 114,47 mm Võtan lähima väärtuse L1 tabelist aw= 115 mm
Ψ=0.28+0.08·0.5=0.32; Kui vähemalt ühe ratta kõvadus on H≤350 HB, siis KHß=1.

2. Hambumise moodul m:

m≥2·Km·T2·103/D2·B2·[ϭ]F2=2·5.8·213,64·103/179,45·36,8·256=1,466 mm
D2=2·aw·u/u+1=2·115·3,55/3,55+1=179,45 mm; B2= Ψ·aw=0.32·115=36,8 mm
Ümardan m väärtuse lähima suurema standardväärtuseni arvväärtuste reas m=1,5 mm

3. Hammaste minimaalne kaldenurk ßmin:

ßmin= arcsin (3.5·m/B2)=arcsin (3.5·1,5/36,8)= 8 o12`

4. Väikese ja suure ratta summaarne hammaste arv:

zΣ=2·aw· cos ßmin/m=2·115· cos 8 o12`/1,5=151,8 , ümardan lähimaks täisarvuks zΣ=151 hammast

5. Tegelik hammaste kaldenurk ß:

ß= arccos (zΣ·m/2·aw)= arc cos(151·1,5/2·115)=10= 10 o

6. Väikese ratta hammaste arv:

z1= zΣ/1+u= 151/1+3,55=33,2, ümardan lähimaks täisarvuks z1=33

7. Suure ratta hammaste arv:

z2= zΣ – z1=151-33=118

8. Tegelik ülekandearv:

uteg=z2/z1=118/33=3,56; ∆u=(uteg-u/u)·100%=(3,56-3,55/3,55)·100= 0,28%

9. Ülekande tegelikud geomeetrilised põhiparameetrid:

Parameeter
 
Väike ratas
Suur ratas
 
Jaotus-
D1= 1,5·33/cos10 o
 D2=1,5·118/ cos10 o
 
ringjoon
 =50,26 mm
 = 179,74 mm
 
Peade -
 Dat=50,26+2·1,5
 Da2=179,74+2·1,5
Läbimõõt
ringjoon
 = 53,26 mm
 = 182,74 mm
 
Jalgade-
 Df1=50,26-2.4·1,5
 Df2=179,74-2.4·1,5
 
ringjoon
 =46,66 mm
 = 176,14 mm
Hambavöö laius
 
 B1= 40 mm
 B2=0.32·115= =38 mm

10. Telgede vahe kontroll:

aw= D1+D2/2=50,26+179,73/2=115 mm
Demos Pulk
TEHNILINE ÜLESANNE 3
Rihmülekande arvutus
Õppeaines: Masinaelemendid
Transporditeaduskond; Autotehnika
Juhendaja: M. Tiidemann
Õpperühm: AT42a
Tallinn 2013

3. Rihmülekande arvutus

Rihma ristlõike väljavalimine
Vastavalt nomogrammile valisin välja kiilrihma ristlõikega B.
2. Vedava rihmaratta minimaalne lubatud läbimõõt D1min, mm
Tabeli järgi sain D1min 125 mm , kuigi eelmiste tööde põhjal oli Tm 25,6 Nm
3. Vedava rihmaratta lõplik läbimõõt D1min
D1= 140 mm
4. Veetava rihmaratta läbimõõt D2, mm
D2=D1u(1-ε)=140*2,63*(1-0,015)=355mm
D2=355mm
5. Tegelik ülekande arv
uteg===2,5743
Δu=
Δu=
6. Orienteeruv telgede vahe a, mm
a≤0,55(D1+D2)+h=0,55(140+355)+10,5=282,75 mm
7. Rihma arvutuslik pikkus l, mm
l=2a+*+=2*282,75+*+= 1383 ,9mm
l=1400mm
8. Rihma haardenurk ümber vedava ratta a1, kraadi
a=
a==291,4
9. Rihma haardenurk ümber vedava ratta
α1=180˚-57˚=180˚-57˚=137˚56´
α1=137˚56´≥120˚
10. Rihma kiirus v, m/s
v=
v=
v=10,52

Rihma läbijooksude sagedus U, s-1
U=v/1
U=10,52s-1/1,4m=7,51 s-1

Ühe kiilrihmaga ülekantav lubatud võimsus [P], kW
[P]= [Po]Cr Ca Cl Cz
[P]=2,75*0,9*0,88*0,9*0,9=1,764
Kiilrihmade arv:
z=Pnom/[P]=3,8/1,764=3,94
z=3

Ühe kiilrihma eelpingutusjõud Fo, N
FO== =348,9 N

Ühe kiilrihmakomplekti poole ülekantav ringjõud Ft, N
Ft==361,2 N

Jõud ühe rihma vedavas harus F1 ja veetavas harus F2, N
F1=FO+=348,9+ =409 N
F2=FO-=348,9- =288,7 N

Kiilrihmakomplekti rõhumisjõud võllile FOP, N
FOP=2FOzsin =2*348,9*3*sin = 1954 N

Võllide koormused

Suletud ülekande hambumisjõudude määramine

Ringjõud
Ft1 = Ft2
Ft2 = 2*T2 * 103 / D2
Ft2 = 2*213,64*103 / 179,74 = 2377,21 N
Radiaaljõud
Fr1 = Fr2
Fr2 = Ft2*tanα / cosβ
Fr2 = 2377,21 *tan20° / cos 10˚= 878,58 N
Telgjõud
Fa1 = Fa2
Fa2 = Fr2*tanβ
Fa2 = 878,58 *tan10° = 154,92 N

Konsoolsete jõudude määramine

FOP = 2 * FO * z * sin α1/2
FOP = 2 * 601,5 * 4 * sin 121˚34´/2 = 2050 N
FM2 = 125*
FM2 = 125*= 1826 ,93 N

4. Reduktori eskiisprojekti väljatöötamine

Üheastmelise silindrilise reduktori võlli astmete mõõtmete määramine

Kiirekäiguline võll:
d1===25,11=26
l1=1,3*26=1,3*26=32,5=33,8=34
dlg1=d1+2t=26+2*2,2=30,4=30
lk1≈1,5*dlg1=1,5*30=45
dlõ=dlg1+3,2r=30+3,2*2=36,4=36
llõ=B1+2a=40+2*9=58
llt1=B+c1=16+1=17
dkrae ei konstrueerita
lkrae ei konstrueerita
Aeglasekäiguline võll
d2===32,9=32
l2=1,2*d2=1,2*32=38,4=38
dlg2=d2+2t=32+2*2,5=37=40
lk2≈1,25*dlg2=1,25*40=47,5=50
dist=dlg2+3,2r=40+3,2*2,5=48
list=llõ=58
llt2=B+c2=13+1,6=14,6=15
dkrae=dist+3f=56+3*1,2=59,6=60
lkrae=(list-B2)/2=(58-18)/2=20

Minimaalne vahemaa reduktori siseseina ja hammasratta pöörleva pinna vahel:

a =
+ 3mm
L = D1 + D2 + 2m = 50,26 +179,74 + 2*1,5 = 233
a = + 3 = 9,153 mm ~ 9 mm

Veerelaagri tüüp: üherealised radiaalkuullaagrid
Seeria : Eriti kerge ja keskmine
Laagrite paigaldamise skeem: Surutsi