TEHNILINE ÜLESANNE LINTKONVEIERI AJAM Õppeaines: MASINAELEMENDID
Mehaanikateaduskond Esitamiskuupäev:....................
Üliõpilase allkiri :....................
Õppejõu allkiri:....................
Tallinn
SISUKORD 1.
TEHNILINE ÜLESANNE ................................................................................................ 5
1.1.
AJAMI TÖÖIGA ........................................................................................................ 5
1.2.
MOOTORI PARAMEETRITE MÄÄRAMINE ......................................................... 5
1.3.
AJAMI JA TEMA
ASTMETE ÜLEKANDEARVUDE MÄÄRAMINE .................. 5
2.
HAMMASÜLEKANDE MATERJALI VALIK. ............................................................ 10
2.1.
HAMMASRATASTE KÕVADUSE, TERMOTÖÖTLUSE JA MATERJALI
VALIK ................................................................................................................................. 10
2.2.
LUBATUD KONTAKTPINGETE H MÄÄRAMINE ........................................ 10
2.3.
LUBATUD PAINDEPINGETE F MÄÄRAMINE ............................................. 11
2.4.
KINNISE SILINDERHAMMASÜLEKANDE ARVUTUS .................................... 11
3.
RIHMÜLEKANDE ARVUTUS ..................................................................................... 15
3.1.
KIILRIHMA ARVUTUS .......................................................................................... 15
4.
VÕLLIDE KOORMUSED, VÕLLIDE ARVUTUS ....................................................... 19
4.1.
Reduktorülekande hambumisjõudude määramine .................................................... 19
4.2.
Konsoolide jõudude määramine ................................................................................ 19
4.3.
Võllide materjali valik ............................................................................................... 19
4.4.
Lubatud väändepinge määramine.............................................................................. 20
4.5.
Võlli astmete geomeetriliste parameetrite määramine .............................................. 20
4.6.
Veerelaagrite valik .................................................................................................... 21
4.7.
Toereaktsioonide rakenduspunktide vahekaugused .................................................. 21
4.7.1.
Aeglasekäiguline
võll ......................................................................................... 21
4.7.2.
Kiirekäiguline võll ............................................................................................. 22
4.8.
Võlli laagrite toereaktsioonide määramine ............................................................... 22
4.8.1.
Aeglasekäiguline võll......................................................................................... 22
4.8.2.
Kiirekäiguline võll ............................................................................................. 26
5.
LAAGRITE KONTROLLARVUTUS ............................................................................ 28
5.1.
ESIMENE
VERSIOON ............................................................................................ 28
5.2.
Aeglasekäigulised
laagrid : ........................................................................................ 28
5.3.
Kiirekäigulised laagrid: ............................................................................................. 29
5.4.
Laagrite arvutuslik tööiga.......................................................................................... 30
5.4.1.
Aeglasekäigulised laagrid (
kerg seeria ) ............................................................. 30
5.4.2.
Kiirekäigulised laagridv (raske seeria) .............................................................. 30
5.5.
TEINE VERSIOON .................................................................................................. 30
5.6.
Aeglasekäigulised laagrid: ........................................................................................ 30
5.7.
Kiirekäigulised laagrid: ............................................................................................. 31
5.8.
Laagrite arvutuslik tööiga.......................................................................................... 32
5.8.1.
Aeglasekäigulised laagrid (keskmine seeria) ..................................................... 32
5.8.2.
Kiirekäigulised laagridv (keskmine seeria) ....................................................... 32
1. TEHNILINE ÜLESANNE 1.1. AJAMI TÖÖIGA Ajami tööiga (ressurss) Lh
tundides valem:
Lh = 365 La tv Lv
Lh = 365 x 7 x 24 x 0,667 x 0,85 = 34 765h => 35 000h
1.2. MOOTORI PARAMEETRITE MÄÄRAMINE 1. Määrata töömasina nõutav võimsus Ptm, kW
Ptm = 1,7 x 0,9 = 1,53 kW
2. Määrata ajami üldkasutegur.
η = ηkü ηlü ηs ηvl ηll ηtm
η = 0,96 x 0,95 x 0,98 x 0,992 x 0,992 x 0,95 = 0,82
3. Mootori nõutav võimsus
1,53
Pm = --------- = 1,866 kW
0,82
4. Määrata mootori nominaalvõimsus Pnom, kW.
Pnom ≥ Pm
2,2 > 1,866
5. Valida mootoritüüp.
P nom = 1425 p/min
1.3. AJAMI JA TEMA ASTMETE ÜLEKANDEARVUDE MÄÄRAMINE 60 1000 v
1. Määrata töömasina ajamivõlli
pöörlemissagedus ntm, p/min
ntm = ----------------
-
π D
60 x 1000 x 0,9
ntm = ---------------------- = 76,4 p/min
3,14 x 225
2. Määrata antud nominaalvõimsuse Pnom järgi ajami kõigi nelja mootori jaoks eraldi
ajami
ülekandearv .
nnom1 2865
u1 = ------------ = --------- = 37,5
ntm 76,4
nnom2 1425 u2 = ------------ = --------- = 18,6
ntm 76,4 nnom3 960
u3 = ------------ = --------- = 12,6
ntm 76,4
nnom4 710
u4 = ------------ = --------- = 9,3
ntm 76,4
• Määrata ajami astmete
ülekandearvud .
37,5
ulü1 = ------------ = 9,375
4
18,6 ulü2 = ------------ = 4,65
4 12,6
ulü3 = ------------ = 3,15
4
9,3
ulü4 = ------------ = 2,325
4
• Määrata töömasina ajamivõlli pöörlemissageduse maksimaalne lubatud hälve
∆ntm, p/min
ntm δ
∆ntm = ----------
100
76,4 x 5
∆ntm = ------------- = 3,82
100
3. Määrata töömasina ajamivõlli lubatud pöörlemissagedus, arvestades lubatud hälvet
∆ntm, p/min.
[ntm] = ntm ± ∆ntm
[ntm] = 76,4 + 3,82 = 80,22 p/min
[ntm] = 76,4 – 3,82 = 72,58 p/min
4. Määrata ajami tegelik ülekandearv
uteg .
nnom
1425
umax = ---------- = -------------- = 19,69
[ntm]max
72,58
nnom
1425
umin = ---------- = ------------ = 17,76
[ntm]min
80,22
19,69 + 17,76
----------------- = 18,7
2
5. Täpsusta kinnise ja lahtise ülekande ülekandearvud nii, et nende korrutis võrduks
ajami tegeliku ülekandearvuga.
uteg
ulü = ---------
ukü
18,7
ulü = --------- = 4,675
4
uteg
ulü = ---------
ulü
18,7
ukü = --------- = 4
4,675
a. AJAMI KINEMAATILINE ARVUTUS JA JÕUARVUTUS
Ajami elementide ühendamise järjekord kinemaatilises skeemis
Parameeter Võll
m -lü - kü - s - tm
Võimsus
m
Pm = 1,866 kW
P
K
P1 = Pm ηlü ηvl
P1 = 1,866 x 0,95 x 0,99 = 1,755 kW
kW
A
P2 = P1 ηkü ηvl
P2 = 1,755 x 0,96 x 0,99 = 1,668 kW
tm Ptm = P2 ηs ηll
Ptm = 1,668 x 0,98 x 0,992 = 1,602
Pöörlemis- Nurk-
nnom = 1425 p/min
nnom
sagedus
kiirus
wnom = ----------- = 3,14 x 1425/30 = 149,23 rad/s
m
30
n,
nnom
nom
n1 = ----- = 1425 / 4,675 = 304,81 p/min 1 = ---------- =149,23/4,675 =31,92 rad/s
p/min
rad/s
K
ulü
ulü
n1
n2 = -------- = 304,81/ 4 = 76,2 p/min
2 = ---------- =31,92/4= 7,98 rad/s
A
ukü
ukü
ntm = n2 = 76,2 p/min
tm = 2 = 7,98 rad/s
tm
Pöördemoment Pm x 10³
T,
Tm = ------------------ = 1,866 x 10³/149,23 = 12,504 N/m
N/m
m
nom
K
T1 = Tm ulü ηlü ηvl = 12,504 x 4,675 x 0,95 x 0,99 = 54,978 N/m
A
T2 = T1 ukü ηkü ηvl = 54,978 x 4 x 0,96 x 0,99 = 209 N/m
tm Ttm = T2 ηs ηll = 209 x 0,98 x 0,992 = 200,74 N/m
2. HAMMASÜLEKANDE MATERJALI VALIK. 2.1. HAMMASRATASTE KÕVADUSE, TERMOTÖÖTLUSE JA MATERJALI VALIK Toorikute
Terase
piirmõõtmed,
Hammasrataste
kõvadus Termotöötlus
mark
mm
t, Mpa
Dpiir
Spiir
Südamik
Pind
Keskmine
235…262
235…262
Parendamine 200
125
248,5 HB
640
HB
HB
40Cr
Parendamine ja
269…320
kõrgsagedus-
125
80
45…50HRC 47,5 HRC
750
HB
karastamine 2.2. LUBATUD KONTAKTPINGETE
H MÄÄRAMINE 6
Eategur KHL = √𝑁𝐻𝑂, kus N = 573 𝜔𝐿
𝑁
ℎ
NHO – kontaktväsimuspiirile vastav
vahelduvpinge tsüklite arv
NHO1 – 68 miljonit; NHO2 16 miljonit
N- ajami kogu tööea vahelduvpinge tsüklite arv
N1 = 573 × 31,92 × 34765,374 = 635864252,9
N2 = 573 × 7,98 × 34765,374 = 158966063,2
KHL1 = KHL2 = 1, sest mõlema N > NHO
Lubatud kontaktpinged [𝜎]HO1 ja [𝜎]HO2, mis vastavad kontaktväsimuspiirile
vahelduvpinge tsüklitel NHO1 ja NHO2.
[𝜎]HO1 = 14𝐻𝑅𝐶 + 170 = 14 × 47,5 + 170 = 835 𝑀𝑃𝑎
[𝜎]HO2 = 1,8𝐻𝐵 + 67 = 1,8 × 248,5 + 67 = 514 𝑀𝑃𝑎
Tegelikud lubatud kontaktpinged [𝜎]H = KHL. KHL = 1 jäävad eelnevalt leitud
pinged [𝜎]H1 = 835 MPa
[𝜎]H2 = 514 MPa
Hammasülekande keskmine lubatud kontaktpinge [𝜎]H = 0,45 × ([𝜎]𝐻1 + [𝜎]𝐻2)
[𝜎] = 0,45 × (835 + 514) ≈ 607 𝑀𝑃𝑎
2.3. LUBATUD PAINDEPINGETE
F MÄÄRAMINE 6
Eategur KHL = √𝑁𝐻𝑂
𝑁
NFO = 4
Paindeväsimuspiirile vastav vahelduvpinge tsüklite arv kõikide teraste jaoks.
N > NFO, seega KFL1 = KFL2 = 1
Paindeväsimuspiirile vahelduvpinge tsüklitel NFO vastavad lubatud paindepinged [𝜎]FO
[𝜎]FO1 = 310
[𝜎]FO2 = 1,03HB = 1.03 x 248,5 ≈ 256
Lubatud paindepinged [𝜎]F = KFL
[𝜎]F1 = 310 MPa
[𝜎]F2 = 256 MPa
2.4. KINNISE SILINDERHAMMASÜLEKANDE ARVUTUS Reduktori massi diapasoon, mmin = 0,1 T2 ; mmax = 0,2 T2 kg
mmin = 0,1 × 209 = 20,9 kg
mmax = 0,2 × 209 = 41,8 kg
Telgede vahe eeödatav diapasoon:
awmin = √290 × mmin mm --> awmin = √290 × 20,9 ≈ 78 mm
awmax = √290 × mmax mm --> awmax = √290 × 41,8 ≈ 110 mm
Telgede vahe
a
3
3
𝑤 ≥ 43 × (𝑢 + 1) × √ 𝑇2 103
𝐾
× 1 ≈
ᴪ×𝑢2×[𝜎]2
𝐻𝛽 = 43 × (4 + 1) × √
209 × 103
𝐻
0,32 × 42× 6072
105mm
Ka – abitegur. Kaldhammaste jaoks Ka = 43
u – reduktori ülekandearv, u=4
ᴪ𝑎 – suure ratta hambavöö laius ᴪ𝑎 = 0,28 … 0,36, kui väike hammasratas asub tugede
suhtes sümmeetriliselt (mõlemad laagrist ühekaugusel) ᴪ𝑎 = 0,28 + 0,8 𝑔, kus g on
optimismitegur
T2 – pöördemoment reduktori aeglasekäigulisel võllil, Nm
[𝜎]H – vähem tugevama ratta lubatud kontaktpinge (kui mõlema ratta kõbadus H ≥ 45HRC),
N/mm2
KHβ – tegur, mis
arvestab koormuse ebaühtlaselt jaotumist hamba pikkusel. Kui vähemalt ühe
ratta kõvadus on H ≤ 350 HB, siis KHβ = 1 saan telgede vaheks 105 mm, mis jääb eelnevalt
leitud diapasooni 78... 110 vahele.
Hambumise moodul, m ≥ 2 × 𝐾𝑚 × 𝑇2 × 103 mm
𝐷2 × 𝐵2 × [𝜎]𝐹
Km – abitegur. Kaldhammaste jaoks Km = 5,8
2 × 𝑎
D
𝑤 × 𝑢
2 =
= 2 × 105 × 4 ≈ 168 mm – suure ratta läbimõõt
𝑢 + 1
4 + 1
B2 = ᴪ𝑎 × 𝑎𝑤 = 0,32 × 105 = 33,6 mm – suure ratta hambavöö laius mm
[𝜎]F – vähem tugevama ratta hamba materjali lubatud
paindepinge , N/mm2
m ≥ 2 × 𝐾𝑚 × 𝑇2 × 103 = 2 × 5,8 × 209 × 103 = 1,68mm
𝐷2 × 𝐵2 × [𝜎]𝐹
168 × 33,6 × 256
Lähim suurim väärtus mooduli standardväärtuste reast on 2 mm.
Hammaste minimaalne
kaldenurk βmin
β𝑚𝑖𝑛 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 3,5𝑚 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑖𝑛 3,5×2 = 12,2º
𝐵2
33
Väikese ja suure ratta sumaarne hammaste arv zƩ
2 × 𝑎
2 × 105 × 𝑐𝑜𝑠12,2
z
𝑤 × 𝑐𝑜𝑠𝛽𝑚𝑖𝑛
Ʃ =
=
= 102,63 ≈ 103
hammast 𝑚
2
Tegelik hammaste kaldenurk β
𝛽 = 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠 zƩ × m = 𝑎𝑟𝑐𝑐𝑜𝑠 103 × 2 = 11,2º
2 × 𝑎𝑤
2 × 105
Väikese ratta hammaste arv z1
zƩ
z1 = 𝑢 + 1 = 103
4 + 1 = 20,6 ≈ 21
Suure ratta hammaste arv z2
z2 = zƩ - z1 = 103 – 21 = 82 hammast
Tegelik ülekandearv uteg
𝑧
82
u
2
teg =
= = 3,9
𝑧1
21
Kontrollin kõrvalekallet ∆𝑢, etteantud ülekandearvuga u
𝑢
3,9 − 4
∆𝑢 = 𝑡𝑒𝑔 − 𝑢 × 100 = |
| × 100 = 2,5%
𝑢
4
Ülekande tegelikud
geomeetrilised põhiparameerid
Parameeter
Väike ratas
Suur ratas
2 × 21
2 × 82
Jaotusringjoon
𝐷1 = 𝑚 × 𝑧1 =
= 42,82
𝐷
=
= 167,18
𝑐𝑜𝑠𝛽
𝑐𝑜𝑠11,2
2 = 𝑚 × 𝑧2
𝑐𝑜𝑠𝛽
𝑐𝑜𝑠11,2
Läbimõõt
Peaderingjoon
Da1= D1 + 2m = 42,82 + 4 = 46,82 Da2= D2 + 2m = 167,18 + 4 = 171,18
Jalgaderingjoon Df1=D1-2,4m=42,82-4,8=38,02
Df2=D2-2,4m=167,2-4,8=162,18
B
Hambavöö laius
1=1,07 x B2 = 1,07 x 33,6 =
B
35,95
2=ᴪ x aw = 0,32 x 105 = 33,6
Telgede vahekontroll
𝐷
42,82 + 167,18
210
𝑎
1 + 𝐷2
𝑤 =
=
=
= 105𝑚𝑚
2
2
2
3. RIHMÜLEKANDE ARVUTUS 3.1. KIILRIHMA ARVUTUS Rihma valin vastavalt nomogrammile. Saan B, mille andmed on:
Laius:
14mm Kõrgus: 10,5mm
Ristlõikepindala A: 138mm2
Pikkus l: 800...6300mm
Ühe meetri mass q: 0,18kg/m
Normalne
ristlõige Rihma
tähistus O
A
B
Pöördemoment
𝑒;
𝑉𝐹
𝑟
𝐹
𝐹 = 𝑉𝐹
𝑎
𝑟𝐾𝑑𝐾𝑇, 𝑘𝑢𝑖
≤ 𝑒
𝑉𝐹
𝑟
Fa = 495 N
V = 1
Fr = FD =
1497 ,1 N
Raske seeria
laager C = 47000 N
C0 = 26700 N
𝐹𝑎 = 495 = 0,3306 > 𝑒
𝑉𝐹𝑟
1497,1
𝐹𝑎
495
=
= 0,01854
𝐶
0
26700
e =
0,2092 𝐹𝑎 ≥ 𝑒 𝑡äℎ𝑒𝑛𝑑𝑎𝑏, 𝐹 = (𝑋𝑉𝐹
𝑉𝐹
𝑟 + 𝑌𝐹𝑎)𝐾𝑑𝐾𝑇
𝑟
Y = 2,1
V = 1
Fr = 1497,1 N
Kd = 1,15
KT = 1
𝑭 = (0,56 ∗ 1 ∗ 1497,1 + 2,1 ∗ 495)1,15 ∗ 1 = 𝟐𝟏𝟓𝟗, 𝟓𝟔 𝑵
5.4. Laagrite arvutuslik tööiga 5.4.1. Aeglasekäigulised laagrid (kerg seeria) 106
32000
𝐿10ℎ = 1 ∙ 0,8 ∙
) 3 = 𝟏𝟐𝟓𝟑𝟐, 𝟕 𝒉
60 ∙ 76,2 7705,43
Tööiga ei ole piisav! 5.4.2. Kiirekäigulised laagridv (raske seeria) 106
47000
𝐿10ℎ = 1 ∙ 0,8 ∙
) 3 = 𝟓𝟔𝟗𝟐𝟗𝟓, 𝟕 𝒉
60 ∙ 304,8 2159,56
Tööiga liiga suur! 5.5. TEINE VERSIOON 5.6. Aeglasekäigulised laagrid: 𝐹
𝐹 = (𝑋𝑉𝐹
𝑎
𝑟 + 𝑌𝐹𝑎)𝐾𝑑𝐾𝑇, 𝑘𝑢𝑖
> 𝑒;
𝑉𝐹𝑟
𝐹
𝐹 = 𝑉𝐹
𝑎
𝑟𝐾𝑑𝐾𝑇, 𝑘𝑢𝑖
≤ 𝑒
𝑉𝐹
𝑟
Fa = 495 N
V = 1
Fr = FB = 6700,37 N
Keskmine seeria laager C = 63700 N
C0 = 36500 N
𝐹𝑎
495
=
= 0,07388
𝑉𝐹
𝑟
6700,37
𝐹𝑎
495
=
= 0,01356
𝐶
0
36500
e =
0,19 𝐹
𝐹 = 𝑉𝐹
𝑎
𝑟𝐾𝑑𝐾𝑇, 𝑘𝑢𝑖
≤ 𝑒
𝑉𝐹
𝑟
Y = 2,3
V = 1
Fr = 6700,37 N
Kd = 1,15
KT = 1
𝑭 = 1 ∙ 6700,37 ∙ 1,15 ∙ 1 = 𝟕𝟕𝟎𝟓, 𝟒𝟐𝟓𝟓 𝑵
5.7. Kiirekäigulised laagrid: 𝐹
𝐹 = (𝑋𝑉𝐹
𝑎
𝑟 + 𝑌𝐹𝑎)𝐾𝑑𝐾𝑇, 𝑘𝑢𝑖
> 𝑒;
𝑉𝐹
𝑟
𝐹
𝐹 = 𝑉𝐹
𝑎
𝑟𝐾𝑑𝐾𝑇, 𝑘𝑢𝑖
≤ 𝑒
𝑉𝐹
𝑟
Fa = 495 N
V = 1
Fr = FD = 1497,1 N
Keskmine seeria laager C = 29100 N
C0 = 14600 N
𝐹𝑎
495
=
= 0,3306
𝑉𝐹
𝑟
1497,1
𝐹𝑎
495
=
= 0,0334
𝐶
0
14600
e =
0,24 𝐹𝑎 ≥ 𝑒 𝑡äℎ𝑒𝑛𝑑𝑎𝑏, 𝐹 = (𝑋𝑉𝐹
𝑉𝐹
𝑟 + 𝑌𝐹𝑎)𝐾𝑑𝐾𝑇
𝑟
Y = 1,85
V = 1
Fr = 1497,1N
Kd = 1,15
KT = 1
𝑭 = (0,56 ∗ 1 ∗ 1497,1 + 1,85 ∗ 495)1,15 ∗ 1 = 𝟐𝟎𝟏𝟕, 𝟐 𝑵
5.8. Laagrite arvutuslik tööiga 5.8.1. Aeglasekäigulised laagrid (keskmine seeria) 106
63700
𝐿10ℎ = 1 ∙ 0,8 ∙
) 3 = 𝟗𝟖𝟖𝟓𝟕, 𝟗 𝒉
60 ∙ 76,2 7705,43
Laager sobib! 5.8.2. Kiirekäigulised laagridv (keskmine seeria) 106
29100
𝐿10ℎ = 1 ∙ 0,8 ∙
) 3 = 𝟏𝟑𝟏𝟑𝟐𝟕, 𝟔 𝒉
60 ∙ 304,8
2017 ,2
Laager sobib!
Kõik kommentaarid