Põhiõppe projekt (1)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
MEHHATROONIKAINSTITUUT
ELEKTRIAJAMIGA TRUMMELVINTS
PROJEKT
ÜLIÕPILANE: Kert Kerem
KOOD: 082657
JUHENDAJA : Igor Penkov
TALLINN
2010
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
MEHHATROONIKAINSTITUUT
PÕHIÕPPE PROJEKT MHX0020
Projekteerida elektriajamiga vints .
Tõstetav mass
m = 600 kg
Maksimaalne liikumiskiirus
v = 0,06 m/s
Maksimaalne liikumiskiirus
l = 400 mm
Mootori ja trumli ühendus
kettülekanne
Esitada: seletuskiri , mastaabis eskiisid , koostejoonis, detaili joonised
Joonis esitada formaadil A2 – A4
Töö välja antud: 04.02.2010.a.
Esitamise tähtpäev: 20.05.2010.a.
Töö väljaandja: I.Penkov

Sisukord

1.Projekteerimise objekt ja lähted 3
2. Ajami kinemaatiline skeem 4
3. Trossi valik ja trumli läbimõõdu arvutus 4
4.Mootorreduktori valik 5
5.Kettülekanne arvutus 6
6.Võlli arvutus 8
7.Laagri valik 12
8.Liistu arvutus 13
9.Trumli arvutus 15
Lisa 1 18

Projekteerimise objekt ja lähted

Projekteerimiseks on esitatud elektriajamiga vints kandevõimega 600 kg ja maksimaalse tõstekiirusega 0,06 m/s. Ajamiks on silindriline-mootorreduktor, mis on kettülekanne kaudu ühendatud vintsi trumliga. Trummel on terasdetailidest keevitatud konstruktsioon . Terase mark – S235J2G3 EN 10025. Trummel kahe rummu kaudu toetub võllile. Võll on trumli täispikkusel. Võlli materjal – teras C45E EN10083. Pöördemoment võllilt trumlile kantakse liistudega mõlema rummu kaudu. Võll toetub iseseaduvatele laagritele. Laagrisõlmed on poltidega ühendatud raamiga. Raam on terastorudest (materjal – S355J2H) ja UNP profiilidest (materjal – S235JRG2) keevitatud konstruktsioon.
Materjalide mehaanilised omadused [1]:
teras S235
voolavuspiir – ReH (σY) = 235 MPa;
tõmbetugevus – Rm (σU) = 370 – 470 MPa;
teras S355
voolavuspiir – ReH (σY) = 355 MPa;
tõmbetugevus – Rm (σU) = 490 – 610 MPa;
teras C45E
tinglik voolavuspiir – Rp0,2 (σY) = 370 MPa;
tõmbetugevus – Rm (σU) = 630 MPa;
väsimuspiir – σ-1 = 275 MPa, τ-1 = 165 MPa;
terase elastsusmoodul – E = 2,1.105 MPa;
terase nihkeelastsusmoodul – G = 8,1.104 MPa.

Ajami kinemaatiline skeem

Trossi valik ja trumli läbimõõdu arvutus

Maksimaalne trossi sisejõud peab rahuldama tugevustingimust
Maksimaalne pingutusjõud Fmax=mg=600*9,81=5886 N
kus g ≈ 9,81 m/s – raskuskiirendus ;
m – tõstetav mass.
Nõutav varutegur [S] = 5,5 [2].
Trossile mõjuv kriitiline jõud Fkr=Fmax*[S]=5886*5,5=32,4 kN
Pidades silmas trossi võimaliku keeramist, nii trumlil kui ka all olevate trossi keerdude peal, valime trossi TEK 13310 [3], mille Ft = 38,2 kN.
Fmax=5,89 kN 60°), kr – ketti
pingutusreguleerimist arvestatav tegur (kr = 1 – automaatsel reguleerimisel, kr = 1,25 –
perioodilisel reguleerimisel), km – määrimist arvestatav tegur (km = 0,8 – pidev
määrimine õlivannis või pumba abil, km = 1 – regulaarne tilkmäärimine või määrimine
konsistentse määrdeainega, km = 1,3 ... 1,5 – ebaregulaarne määrimine).
K = kd kaknkr km = 1,25⋅1⋅1⋅1,25 ⋅1,3 ≈ 2,03
Üherealise rullketi samm
p- keskmine erisurve
Esimeses lähenduses valime p = 46 MPa, Lisa 1, Tabel 1.
Kui z1 ≠ 17, siis
p = 46 ⋅ kz = 46 ⋅[1+ 0,01(z1 -17)]= 46 ⋅[1+ 0,01(19 -17)]≈ 47 MPa.
Tingimusele vastab üherealine kett 16B1W [5, 6], mille samm t = 25,4 mm.
Mida suurem on keti samm, seda suurem saab ka ketiratta läbimõõt sama hammaste arvu puhul. Vähendada gabariitmõõdu saab kasutades väiksema sammuga kette. Seejuures tagades keti tugevust tuleb valida kahe- või kolmerealine kett.
Seega valime keti 16B1W [5, 6], mille samm t = 25,4 mm, mass q = 2,6 kg/m, kriitiline koormus Fkr = 60 kN, rulli laius b = 17,02 mm, rulli läbimõõt d = 15,88 mm.
Keti kiirus
Ringjõud
Rullis tekkiv surve
Tugevustingimus on rahuldatud. Vastasel juhul tuleb valida kahe-või kolmerealine kett ja kontrollida kontaktsurvet p.
Seega valitud on kett 16B1W (DIN8187).
Jõud ketis
Läbipainde tõttu
kus kf – ülekande asendit arvestatav tegur (kf = 6 – horisontaalselt paigaldava keti
puhul, kf = 1 – vertikaalselt paigaldava keti puhul, kf = 1,5 – nurgal 45° [7]),
a – telgede vahe (valime a ≈ 800 mm).
Minimaalne telgedevahe amin = 0,6(D01 + D02 )+ 30...50 mm, kus D01 ja D02 – ketirataste
peaderingjoone läbimõõdud. Soovituslik telgedevahe a = 30t...50t , kus t – ketti samm,
maksimaalne telgedevahe amax ≤ 80t .
Siis
Ff = 9,81k qa = 9,81⋅1,5 ⋅ 4,21⋅ 0,8 ≈ 50 N.
Tsentrifugaaljõust tingitud jõud Ft = qv2 = 4,21⋅ 0,0942 ≈ 0,04N.
Koormus võllile
FV = FR + 2Ff = 4200 + 2 ⋅ 50 = 4300 N
Keti tugevuse varutegur
Sele 6. Ketiratas
Ketirattaid
Vedav ratas – N16B1-17, veetav ratas N16B1-31 [5, 6].
üherealisele ketile N16B1 Zs 16,2 mm
KOOD
z
D0, mm
Dy, mm
d, mm
Dn, mm
Ln, mm
Mass, kg
N16B1-17
17
138,23
149
20
100
45
3
N16B1-31
31
251,08
262
25
120
50
8,9

Võlli arvutus

Projektarvutus
Võlli vaba otsa läbimõõt
kus [τ] = 20 … 30 MPa;
Valime võlli vaba otsa läbimõõdu dv = 44 mm.
Tapi läbimõõt dt = 50 mm.
Rummu siseläbimõõt dr = 55 mm.
Teised mõõdud valime konstruktiivselt.
Rummu pikkus lr = (1,2...1,8)dr = (1,2...1,8)⋅ 55 = 66...99 mm.
Valime lr = 80 mm.
Rummu välisläbimõõt dr 2 = (1,6...1,8)dr = (1,6...1,8)⋅ 55 = 88...99 mm.
Valime dr2 = 90 mm.
20 mm
235
470
204
47
280
Sele 7. Võlli sisejõud
Laagrite vahe valime konstruktiivselt, lähtudes trumli pikkusest, ketiratta ja laagrisõlmi laiusest ning trumli ja korpuse minimaalsest vahekaugusest.
Ketiratta laius Ln = 50 mm;
laagrisõlme laius Lb ≈ 60 mm;
trumli rummu pikkus lr = 80 mm;
trumli pikkus Ltr = 400 mm.
Seega
Koormus F = 5,89 kN; FV = 4,3 kN;
Reaktsioonjõudude leidmine.
Siis
Siis
Ehitame painde- ja väändemomentide epüürid
M = -FV *l1 = -4300 * 0,065 ≈ -280 Nm
M= -FV *(l1 + l2 )+ RA * l2 = -4300 ⋅(0,065 + 0,09)+7800*0,09 ≈ -36 Nm
M= RB *(l - l2 - l3) = 2400 *(0,5 - 0,09 - 0,32) ≈ 216 Nm.
Ekvivalentne moment (IV tugevusteooria ) ohtlikes lõikes I - I
Ekvivalentpinge
Võlli kontrollarvutus
Pingekontsentraatoriks on võlli aste
Efektiivsed pingekontsentratsiooni tegurid Kσ ja Kτ saab
tabelist 3 (Lisa 1) ja mastaabitegurid Kdσ ja Kdτ - tabelist 4. Pinnatöötlustegur KF = 0,97 ... 0,90. Empiirilised tegurid ψτ = 0,1 – legeeritud ja süsinikterastel ning ψσ = 0,25 ... 0,3 – legeeritud ja ψσ = 0,2 – süsinikterastel. Sele 8. Pingekontsentraator
Valime R = 1 mm, siis Kσ = 1,96; Kτ = 1,3; Kdσ = 0,83; Kdτ = 0,69; KF = 0,95; ψτ = 0,1; ψσ = 0,2.
Amplituudpinge
ja keskmine pinge
Varutegur paindele
Keskmine- ja amplituudpinge
Seega üldvarutegur
Silmas pidades võlli jäikustugevust soovituslik üldvarutegur [S] = 2,5 ... 3. Seega loeme antud varu rahuldavaks.

Laagri valik

Kasutame korpuses laagrit. Laagriks tuleb valida iseseaduva laager . Seega kasutame sfäärilise välisvõruga laagrisõlme SY [8].
Sele 9. Korpuses laager
Tapi läbimõõt dt = 50 mm.
Valime laagrisõlme SYJ 50 TF, mis koosneb
laagrist YAR 210-2F ja korpusest SYJ 510.
Sele 10. Laagrisõlm SYJ 50 TF.
Laagritele mõjuv jõud: RA = 7,8 kN ja RB = 2,4kN. Tööressursi arvutus teeme suurima koormuse järgi. Laagri pöörlemissagedus n = nT =7,2≈ 8 min-1.
Kasutades SKF arvutusprogramme (juhend vt. eraldi lisana) saame laagri tööressursiks L10h =189800 töötundi. Minimaalne nõutav tööressurss peab olema L10h = 14000 töötundi.

Liistu arvutus

Liistu valime Tabelist 5, Lisa 1.
Võlli vabaotsa läbimõõt dv = 44 mm, siis b = 14 mm, h = 9 mm, t1 = 5,5 mm, t2 = 3,8 mm.
Rummu siseläbimõõt dr = 55 mm. Optimeerides võlli valmistamistehnoloogiat valime sama ristlõikega liist , mis ka võlli vabaotsal. Ehk siis b = 14 mm, h = 9 mm, t1 = 5,5 mm, t2 = 3,8 mm.
Rummu pikkus lr ≈ 80 mm. Liistu pikkus peab olema 8 ... 10 mm lühem. Seega liistu 14x9 pikkuseks valime 70 mm (Tabel 5, Lisa 1).
Rummu liistu arvutus:
Koormus trumlist võllile kantakse kahe liistu kaudu (iga rummul üks liist).
Muljumispinge
Liistu lubatav muljumispinge [σ]C = 130 MPa terasrummu ja tõukava koormuse korral.
Lõikepinge
Võlli vaba otsa liistu arvutus:
Võlli vabaotsa pikkus lv ≈ 50 mm (võrdne kettiratta laiusega). Liistu 14x9 pikkuseks valime 40 mm (Tabel 5, Lisa 1).
Muljumispinge
Kuna valitud liist ei rahulda tugevustingimust,
valime kaks liistu ning paigaldame neid nurgal
180° (Sele 12.).
Siis
Tugevustingimus on rahuldatud. Vastasel juhul peab kasutama hammasliidet.
Lõikepinge

Trumli arvutus

Trumli materjaliks on teras S235J2G3 EN 10025.
Siis lubatav pinge [σ] ≈ 120 MPa.
Trossi mõõt d =8 mm.
Seinapaksus
kus t – trossi keerdude vahekaugus , t ≈ d = 8 mm.
Valime δ = 7 mm ja δ≈b.
Trumli läbimõõt D = 160 mm,
Siis
515
Reaktsioonijõud
Maksimaalne paindemoment
Survepinge
Paindepinge
Väändepinge
Ekvivalentpinge

Lisa 1

2