PROJEKT: ELEKTRIAJAMIGA TRUMMELVINTS (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL MEHHATROONIKAINSTITUUT
ELEKTRIAJAMIGA TRUMMELVINTS PROJEKT
ÜLIÕPILANE:
KOOD:
JUHENDAJA :
TALLINN
2010
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL MEHHATROONIKAINSTITUUT
MASINATEHNIKA PROJEKT MHE0062
l ∅D
v
Projekteerida elektriajamiga vints .
Tõstetav mass m = 680 kg Maksimaalne liikumiskiirus v = 0,1 m/s Trumli pikkus l = 300 mm Mootori ja trumli ühendus kettülekanne
Esitada: seletuskiri , mastaabis eskiisid , koostejoonis, detaili joonised
Joonis esitada formaadil A2 – A4
Töö välja antud: 05.02.2010.a. Esitamise tähtpäev: 23.04.2010.a.
Töö väljaandja: I. Penkov
2
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 ....................................................................................................
9
7. Laagri valik .....................................................................................................
13
8. Liistu arvutus ...................................................................................................
14
9. Trumli arvutus .................................................................................................
15
Kasutatud kirjandus .............................................................................................
17
Lisa 1 ...................................................................................................................
17
1. Projekteerimise objekt ja lähted
Projekteerimiseks on esitatud elektriajamiga vints kandevõimega 680 kg ja maksimaalse tõstekiirusega 0,1 m/s. Ajamiks on silindriline- või tigu -mootorreduktor, mis on kettülekanne kaudu ühendatud vintsi trumliga. Trummel on terasdetailidest keevitatud konstruktsioon . Terase mark – S235J2G3 EN 10025. Trummel kahte rummude kaudu toetub võllile. Võll on trumli täispikkusel. Võlli materjal – teras C45E EN10083. Pöördemoment võllilt trumlile kantakse liistudega mõlema rummu kaudu. Võll toetub iseseaduva laagritele. Laagrisõlmed on kruvidega ühendatud raamiga. Raam on terastorudest (materjal – S355J2H) ja/või UNP profiilidest (materjal – S235JRG2) keevitatud konstruktsioon.
Projekteerimisel tuleb tagada konstruktsiooni võimalikult väiksema massi ja gabariitmõõtmeid.
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.
3
2. Ajami kinemaatiline skeem
1
2
3
4
Sele 1. Kinemaatiline skeem.
1 – raam, 2 – mootorreduktor, 3 – kettülekanne, 4 - trummel
3. Trossi valik ja trumli läbimõõdu arvutus
Maksimaalne trossi sisejõud peab rahuldama tugevustingimust
Fmax
≤ [F ] = Fkr
S
Maksimaalne pingutusjõud
Fmax = mg = 680 ⋅ 9,81 ≈ 6671 N, kus g ≈ 9,81 m/s – raskuskiirendus ;
m – tõstetav mass.
Nõutav varutegur [S] = 5,5 [2]. Siis trossi kriitiline jõud
Sele 2. Tross TEK 13308.
Fkr
= Fmax ⋅ [S ] = 6671 ⋅ 5,5 ≈ 36,7 kN.
Pidades silmas trossi võimaliku keeramist nii trumlil kui ka alt olevate trossi keerdude peal valime tross TEK 13308 [3], mille Ft = 38,2 kN.
Ft
Siis
Fmax = 6,67 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).
Siis
K = k d k a k n k r k m = 1,25 ⋅1 ⋅1⋅1,25 ⋅1,3 ≈ 2,03
Üherealise rullketi samm
t ≥ 2,8 ⋅ 3 KTK ,
z1 p
kus p – keskmine erisurve
Esimeses lähenduses valime p = 46 MPa, Lisa 1, Tabel 1.
Kuna z1 ≠ 17 siis
p = 46 ⋅ k z
= 46 ⋅ [1 + 0,01(z1 − 17)] = 46 ⋅ [1 + 0,01(19 − 17)] ≈ 47
MPa.
7
Siis
t ≥ 2,8 ⋅ 3
KTK
z1 p
= 2,8 ⋅ 3
2,03 ⋅ 391
19 ⋅ 47 ⋅106
≈ 0,027 m = 27 mm.
Tingimusele vastab üherealine kett 20B1W [5, 6], mille samm t = 31,75 mm.
Mida suurem on keti samm, seda suurem saab ka ketiratta läbimõõt sama hammastearvu puhul. Vähendada gabariitmõõdu saab kasutades väiksema sammuga kette. Seejuures tagades keti tugevust tuleb valida kahe- või kolmerealine kett.
Seega valime kett 16B2W [5, 6], mille samm t = 25,4 mm, mass q = 4,21 kg/m, kriitiline koormus Fkr = 106 kN, rulli laius b = 17,02 mm, rulli läbimõõt d = 15,88 mm.
Keti kiirus
v =
Ringjõud
z1t ⋅ nR
60 ⋅103
= 19 ⋅ 25,4 ⋅18 ≈ 0,14 m/s.
60 ⋅103
F = TK ω R R v
= TK πnR
30v
= 391 ⋅ 3,14 ⋅18 ≈ 5,1 kN.
30 ⋅ 0,14
Rullis tekkiv surve
p = KFR
2 A
= KFR
2bd
= 2,03 ⋅ 5100
2 ⋅17,02 ⋅15,88
≈ 19 MPa [S ] = 7,3 (Lisa 1, Tabel 2).
Sele 6. Ketiratas.
Ketirattaid
Vedav ratas – N16B2-19, veetav ratas N16B2-29 [5, 6].
kaherealisele ketile N16B2 Zd 47,7 mm
KOOD
z
D0, mm
Dy, mm
d,
mm
Dn, mm
Ln, mm
Mass,
kg
 N16B2-19 
19
154,32
165,2
20
128
70
7,7
 N16B2-29 
29
234,92
245,8
25
130*
70
17,0
6. Võlli arvutus
Projektarvutus
Võlli vaba otsa läbimõõt
d v ≥ 3
16T
π [τ ] = 3
16 ⋅534
3,14 ⋅ 30 ⋅106
≈ 0,045 m,
kus [τ] = 20 … 30 MPa;
Valime võlli vaba otsa läbimõõt d v = 45 mm.
Tapi läbimõõt dt = 50 mm.
Rummu siseläbimõõt dr = 55 mm.
9
Teised mõõdud valime konstruktiivselt.
Rummu pikkus
lr
= (1,2...1,8)d r
= (1,2...1,8)⋅ 55 = 66...100 mm.
Valime lr = 80 mm.
Rummu välisläbimõõt
d r 2 = (1,6...1,8)d r
= (1,6...1,8)⋅55 = 88...100 mm.
Valime dr2 = 94 mm.
∼ 10 mm
Lb
∼ 15 mm
Ltr
Ln I lr
FV
F II
I l II
FV RA
F/2 F/2 RB
C A D E B
l1 l2 l3
l
364
60
M, Nm
T, Nm
141
267
534
Sele 7. Võlli sisejõud
10
Laagrite vahe valime konstruktiivselt, lähtudes trumli pikkusest, ketiratta ja laagrisõlmi laiusest ning trumli ja korpuse minimaalsest vahekaugusest.
Ketiratta laius Ln = 63 mm; laagrisõlmi laius Lb ≈ 55 mm; trumli rummu pikkus lr = 80 mm; trumli pikkus Ltr = 300 mm.
Seega
l = Ltr
+ 2 ⋅ Lb
2
+ 2 ⋅15 = 300 + 2 ⋅ 55 + 2 ⋅15 = 385 mm;
2
l = Ln
+ Lb
+ 10 = 63 + 55 + 10 = 69
mm;
1 2 2 2 2
l = lr
+ Lb
+ 15 = 80 + 55 + 15 = 83 mm;
2 2 2 2 2
l3 = l − 2l2 = 385 − 2 ⋅ 83 = 219 mm
Koormus
F = 5,34 kN; FV
= 5,2 kN;
Reaktsioonjõudude leidmine.
∑ m A = 0
R
l − F (l
+ l ) − F l
+ F l = 0
Siis
B
F (l
2 2 3
+ l ) + F l
2 2
− F l
V 1
5,34 (0,083 + 0,215) + 5,34 ⋅ 0,083 − 5,2 ⋅ 0,07
2 3 2 V 1
RB = 2 2 = 2 2 ≈ 1,7 kN
l 0,385
∑ mB = 0
F (l − l
2 2
− l3
) + F (l − l
2 2
) − R
Al + FV
(l + l1
) = 0
Siis
R A =
F (l − l
2 2
− l3
) + F (l − l
2 2
l
) + FV
(l + l1 )
5,34 ⋅ (0,385 − 0,083 − 0,215) +5,34⋅ (0,385 − 0,083) + 5,2 ⋅ (0,385 + 0,07)
= 2 2 ≈ 8,8 kN
0,385
Ehitame painde- ja väändemomentide epüürid
M A = −FV ⋅ l1 = − 5200 ⋅ 0,07 ≈ −364 Nm
11
M D = −FV ⋅ (l1 + l2 ) + R A ⋅ l2
= −5200 ⋅ (0,069 + 0,083) + 8800 ⋅ 0,083 ≈ −60
Nm
M E = RB ⋅ (l − l2 − l3 ) = 1700 ⋅ (0,385 − 0,083 − 0,219) ≈ 141 Nm.
Ekvivalentne moment (IV tugevusteooria ) ohtlikes lõikes I - I
M
IV
ekv
M 2 + 0,75T 2 =
− 3642 + 0,75 ⋅ 534 2
≈ 589
Nm.
Ekvivalentpinge
M IV
IV = ekv
32M IV
t
= ekv =
≈ 48
R p 0,2