P4, kW 10 5 1 9 4 1,5 3 8 0,5 1 Sisukord 1. Ülesande püstitus ...................................................................................................................................... 3 2. Võlli väändemomendi epüür ..................................................................................................................... 4 3. Täisvõll...................................................................................................................................................... 6 4. Toruvõll ..................................................................................................................................................... 7 5. Toruvõlli ja täisvõlli kaalusuhe ................................................................................................................. 8 6
Lõige IV T4= M4=57,3 (-) 3.2. Sisejõudude epüür Tmax=286,3 Nm 4. Tugevustingimus väändele Lubatav väändepinge 5. Leian võllide diameetrid Arvutan diameetri ring-ristlõikel Vastavalt eelisarvude R10'' reast valin sobivaks diameetriks 50 mm. Arvutan diameetri rõngas-ristlõikel Vastavalt eelisrvude R10'' reast valin sobivaks diameetriks 50 mm, seega d = 0,6*40 = 30mm 6. Leian võllide reaalsed varutegurid ja kontrollin tugevust Täisvõll: Tugevus on tagatud! Arvutan tegeliku varuteguri Toruvõll: Tugevus on tagatud! 7. Vastus Toruvõll on kindlasti otstarbekam valik, sest täisvõll kaalub rohkem ning ta on natuke liiga tugev antud rakenduse jaoks materjali raiskamine. Samade mõõtmetega torumaterjal on ka natuke odavama hinnaga.
Lõige IV T4 = M4 = 19,1 Nm (+) Sisejõudude epüür Tmax = 66,8 Nm 4. Tugevustingimus väändele Lubatav väändepinge 5. Leian võllide diameetrid Arvutan diameetri ring-ristlõikel Vastavalt eelisarvude R10'' reast valin sobivaks diameetriks 30mm. Arvutan diameetri rõngas-ristlõikel Vastavalt eelisrvude R10'' reast valin sobivaks diameetriks 30 mm, seega d = 0,6*30 = 18mm 6. Leian võllide reaalsed varutegurid Täisvõll: Toruvõll: = 18,9 MPa 7. Analüüs Toruvõll on kindlasti otstarbekam valik, sest täisvõll kaalub rohkem ning ta on natuke liiga tugev antud rakenduse jaoks materjali raiskamine. Samade möötmetega torumaterjal on ka natuke odavama hinnaga.
W 0 π D [ 1− ( ¿¿ 4 ] π (0,05) [ 1−( ¿¿ 4 ] Rõngasvõlli tugevus on tagatud. 295 MPa Tegelik varutegur : [S] = =10,17 ≈ 10 29 MPa Lahenduste analüüs : Täisvõlli tugevusvarutegur ja ka väändepinge on suurem kui rõngasvõllil. Täisvõllile kulub rohkem materjali, kui rõngasvõllile. ( A täisvõll ≥ A rõngasvõll ) Seega on täisvõlli mass suurem ja seetõttu ka hind kõrgem, kui rõngasvõllil. Täisvõll on 1,6 korda raskem ja kulukam, kui rõngasvõll. Antud konstruktsiooni puhul on mõtekam kasutada rõngasvõlli, kuna täisvõlli tugevus on liiga suur ning seetõttu ka kulukam ja raskem. Seejuures on rõngasvõlli puhul endiselt tugevus suure varuga tagatud. A = π D2 A täisvõll =π ∙ 502=7850 mm 2 50 (¿ ¿ 2−30 )=5024 mm2 2
32114,60,12 AB = 841090,03 4 = 2,059*10^-3 rad Õõnesvõll D = 0.03 D = 0,018 3295,50,12 DE = 841090,03 40,87 = 1,972*10^-3 rad 32152,80,12 CD = 841090,03 40,87 = 3,155*10^-3 rad 32133,70,12 BC = 841090,03 40,87 = 2,761*10^-3 rad 32114,60,12 AB = 841090,03 40,87 = 2,366*10^-3 rad 8. Täisvõll + väiksem diameeter + lihtsam toota, töödelda + käitub ootamatus olukorras kindlamalt - suurem mass - kallim Õõnesvõll + väiksem mass + madalam hind - suurem diameeter - raskem toota, töödelda - ootamatud olukorrad on ohtlikumad Põhjendused: 1. Sama tugevuse juures on täisvõlli diameeter väiksem, teisisõnu sama diameetri juures on täisvõll tugevam. Selge on see, et ainuüksi materjali eemaldades tugevus väheneb. (eeldusel, et materjali omadusi sellega ei mõjutata). 2
Joonis 3: Võlli väändenurga epüür 8. Lahenduse analüüs Täisvõlli tegelik tugevusvarutegur on palju väiksem ja lähemal nõutavale varutegurile, seega optimaalsem. Õõnesvõlli varutegur on aga suurem, võll on jäigem ja seega turvalisem. Kuna õõnesvõlli välisläbimõõt on suurem kui täisvõllil ning see tuleb tootmisel läbi puurida, siis ilmselt on selle hind ka kallim. Täisvõll on sobiva tugevusvaruteguriga õõnesvõllist vaid 1,09 korda suurema ristlõike pindala ja massiga. Antud konstruktsiooni puhul oleks seega mõtekam kasutada täisvõlli. Ristlõike pindala arvutamine: 2 A= r 2 2 A täisvõll = 12,5 =490,9 mm 15 (¿ ¿ 2-9 )=452,4 mm 2 2 A õõnesvõll = ¿ A täisvõll 490,9 = 1,09 A õõnesvõll 452,4
30mm välisläbimõõdu ja 18mm siseläbimõõduga õõnesvõlli puhul on tugevus tagatud. 7. Väändenurga epüür Täisvõlli D = 0.28 mm, võtan komponentide keskkohtade kaugusteks 4 * 0.28 = 1.12 mm Hindamistabel Lahendi Sisu Illustratsioonid Tähiste Korrektsus Kokku (täidab õigsus selgitused seletused õppejõud) 8. Lahenduse analüüs Täisvõll + väiksem diameeter + lihtsam toota, töödelda + käitub ootamatus olukorras kindlamalt - suurem mass - kallim Õõnesvõll + väiksem mass + madalam hind - suurem diameeter - raskem toota, töödelda - ootamatud olukorrad on ohtlikumad Täisvõlli tegelik tugevusvarutegur on palju väiksem ja lähemal nõutavale varutegurile, seega optimaalsem. Õõnesvõlli varutegur on aga suurem, võll on jäigem ja seega turvalisem. Kuna
.................................... Töö esitatud: Töö parandada: Arvestatud: dets 2011 TTÜ MEHHATROONIKAINSTITUUT MHE0041 - MASINAELEMENDID I MASINAELEMENTIDE JA PEENMEHAANIKA ÕPPETOOL TTÜ MEHHATROONIKAINSTITUUT MHE0041 - MASINAELEMENDID I MASINAELEMENTIDE JA PEENMEHAANIKA ÕPPETOOL 1.Algandmed Võll T = 500 Nm (pöördemoment) Fa = 900 N (telgjõud) [S] = 1,5 (ehk K) d = 35 mm d1 = 0 mm (täisvõll) Materjal teras C45 = ReH = 370 MPa Rumm d2 = 70 mm = 0.07 m l = 100 mm = 0.1 m Ra = 0.6 * 10-6 m (pinnakaredus) Materjal valuteras 1.0558 = ReH = 300 Mpa Keskmine töötemperatuur on 40ºC. Tõrkedeta töö tõenäosus on 95% ehk töökindluse tegur P = 0.95. 2. Kontaktala survepinge Esiteks tuleb leida kontaktala survepinge. Selleks aga tuleb leida pressliitega ülekantav telgjõud ning ülekantav pöördemoment. Ülekantav telgjõud Tugevustingimus: f * p * * d 2
32 * 10−3 rad = 0.076° (-) 75 * 10 * 6.92 * 10 (89.77−19.9−13.37−38.2) * 0.24 φ4 = 9 −8 = 8.83 * 10−3 rad = 0.051° (-) 75 * 10 * 6.92 * 10 7.3. Täis- ja õõnesvõlli väändenurkade epüürid Joonis 2. Võlli väändenurkade epüürid 7 8. Kahe võlli erinevuste analüüs Täisvõll: välisläbimõõt D = 30 mm, varutegur S = 9.6 Õõnesvõll: välisläbimõõt D = 30 mm, siseläbimõõt d = 18 mm, varutegur S = 8.35 Mõlema võlli optimaalne välisläbimõõt on sama, kuid ilmselgelt on täisvõlli kaal suurem. Õõnesvõll on küll kergem, aga veidi nõrgem (varutegur on väiksem) ning väändenurgad on veidi suuremad. Täisvõlli valmistamiseks kulub küll rohkem materjali kuid õõnesvõlli tegemine on keerukam
annaabi.ee 
