PROJEKT NAPĘDU ŻURAWIA

Marcin Ollesz

Grupa D WTiE

I. Założenia projektowo - konstrukcyjne.

1. Siła obciążająca żuraw P=12000N

2. Szybkość podnoszenia V = 0,2m/s

II. Obliczenie pozostałych wartości:

1. Dobieram linę

Przyjmuje współczynnik przeciążenia liny 50%

Z poradnika mechanika przyjmuje linę
dla której:

Średnica liny jest równa d = 14mm i siła zrywająca P_z = 21067N

2. Obliczam średnice bębna z wzoru z książki „Części maszyn”

Przyjmuje:

D = 225mm

3. Obliczam prędkość obrotową bębna ze wzoru z powyższej książki:

4. Obliczam moment obrotowy bębna

5. Obliczam moc wyjściową

5. Dobieram silnik.

Ponieważ moc silnika musi być większa wiec dobieram silnik o mocy 3KW trójfazowy prądu zmiennego firmy TAMEL Sg 132M -8

Typ	Moc		Prędkość obrotowa min^-1	Prąd (A) przy			Spraw- ność  %		Współ- czynnik mocy cos 		Krotność prądu rozrucho- wego Ir/In		Krotność momentu rozrucho- wego Mr/Mn,		Mmax Mn		Moment bezwład- ności kgm^2		Masa silnika bez hamulca [kg]
		kW		KM		220V													380V	400V													IMB3	IMB5			IMB35
8-BIEGUNOWE, 750 min^-1, 50 Hz
Sg132M-8	3,0	4,0	720	13,0	7,5	7,1	82	0,74		5,0		2,0		2,4		0,040		51			53	10,8

6. Dobieram sprzęgła:

K=2 - współczynnik przeciążenia przyjmuje z tabeli ze strony internetowej firmy Elkon

Przyjmuje sprzęgło podatne firmy Elkon typu SE-1 o M_max= 98Nm i pozostałych parametrach:

Wielkość sprzęgła	Główne wymiary								Ciężar w (kg)*
		D	L	D^12min	D^12max	d	L 1;L2	L3		L4
1	95	105	10	30	30	50	40	58	2,5

7. Obliczam przełożenie reduktora:

i = i₁ ^. i₂ ^. i₃

Przyjmuję wartości poszczególnych przełożeń:

i₁ = i₂ = i₃= 3,5

i = 3,5 ^. 3,5 ^. 3,5 = 42,875

8. Obliczam liczby zębów na kołach zębatych

Przyjmuję ilości zębów:

- dla pierwszego koła zębatego z₁ = 17

z₂­ = z₁ ^. i = 17 ^. 3,5 ≈ 60

Obliczam prędkości na poszczególnych wałach

Wał pośredni pierwszy

Wał pośredni drugi

Wał wyjściowy

Obliczam wartość modułu kół zębatych

m ≥ 10

q - współczynnik kształtu zęba odpowiadający liczbie zębów

N - moc przenoszona przez koło zębate

λ - współczynnik szerokości zęba

z - liczba zębów obliczanego koła

n - prędkość koła

Przyjmuję:

λ=10; q_Z = 2,42 oraz materiał kół stal 55 ulepszana cieplnie → k_gj = 320 [MPa]

Najbardziej obciążonym kołem jest koło wyjściowe (4) i dla niego przeprowadzam obliczenia

m₄ ≥ 10 ^.
= 3,55 [mm]

Przyjmuję moduł m = 4,0 [mm]

9. Obliczam wymiary kół zębatych

- średnica podziałowa d = m ^. z

- średnica wierzchołkowa d_f = m ^. (z + 2)

- średnica podstaw d_a = m ^. (z - 2,5)

- szerokość uzębienia b = λ ^. m

- całkowita wysokość zęba h = h_a + h_f

- wysokość głowy zęba h_f = 1,25 ^. m

- wysokość stopy zęba h_a = m

- odległość osi kół współpracujących a = 0,5 ^. m ^. (z_1,3,5 + z_2,4)

L.p.	Z	d [mm]	da [mm]	df [mm]	b [mm]	h [mm]	ha [mm]	hf [mm]	a [mm]
1, 3, 5	17	68	58	76	40	9	4	5	154
2, 4, 6	60	240	230	248	40	9	4	5	154

10. Obliczam momenty skręcające występujące na poszczególnych wałach

Ms =

N - moc przenoszona przez koło

n - obroty na wale

Wał wejściowy

n = n_sil = 720 [obr/min]

M_s =
= 39,8 [Nm]

Wał pośredni pierwszy

Wał pośredni drugi

Wał wyjściowy

M_s =
= 1749,1 [Nm]

11. Obliczenia wałów ze względu na moment skręcający

materiał wałów St0S → k_sj = 50 [MPa]

- wał wejściowy

M_s = 39800 [Nmm]

= 15,8 [mm]

- wał pośredni pierwszy

M_s = 140440 [Nmm]

= 24,13 [mm]

- wał pośredni drugi

M_s = 495650[Nmm]

= 36,74 [mm]

- wał wyjściowy

M_s = 1749100 [Nmm]

= 55,93 [mm]

12. Obliczam siły działające na kołach zębatych

Po = 2Ms / d

Pn = Po . tgα

α = 20°, d₁ = d₃= d₅ = 68 [mm], d₂ = d₄ = d₆= 240 [mm]

M_s1 = 39800 [Nmm], M_s2,3 = 140440 [Nmm], M_s4,5 = 495650 [Nmm], M_s6 = 1749100 [Nmm]

L.p.	Po [N]	Pn [N]
1	1170	426
2	1170	426
3	4130	1503
4	14578	5306
5	4130	1503
6	14578	5306

13. Obliczam reakcje podpór, momenty w punktach szczególnych oraz średnice przyjmując materiał na wał stal 20:

Wał wejściowy

Płaszczyzna X - Z

30 70

R_BX = P_O ^. 
= 1170 ^.
= 351 [N]

R_AX = P_O ^. 
= 1170 ^.
= 819 [N]

Płaszczyzna Y - Z

30 70

R_BY = P_n ^. 
= 506,8 ^.
= 152 [N]

R_AY = P_n ^. 
= 225 ^.
= 354,7 [N]

Reakcje wypadkowe

R_A =

R_B =

gdzie

W sposób podobny obliczam reakcje momenty i średnice na pozostałych wałach i otrzymuję wyniki:

- na wale pośrednim

R_A = 14772 N

R_B = 36654 N

- na wale wyjściowym

R_A = 15920 [N]

R_B = 37147 [N]

14. Dobieram łożyska kulkowe zwykłe za pomocą programu mieszczonego w internecie przez Politechnikę śląską autorstwa Marka Jakubowskiego na stronie:

http://pcws.ia.polsl.gliwice.pl/marek/ver_msie/index.htm

Dobieram łożyska na wale pierwszym przyjmując jednakowe na obuch czopach:

DOKONANE WYBORY
		TYP ŁOŻYSKA :	kulkowe zwykłe
		PRACA :	spokojna
		RODZAJ SMAROWANIA :	olej
		TYP OBCIĄŻENIA :	stałe obciążenie i stała prędkość obrotowa
		SPOSÓB MOCOWANIA :	ruchomy wałek

WARTOŚCI PARAMETRÓW
ŚREDNICA WEWNĘTRZNA	d =	25	[mm]
TRWAŁOŚĆ	L =	20000	[h]
TEMPERATURA PRACY	T =	50	[^oC]
WSP. NADWYŻEK DYNAMICZNYCH	Fd =	1	[/]
WSP. BEZP. STATYCZNEGO	So =	0.8	[/]
PRĘDKOŚĆ OBROTOWA	n =	720	[obr/min]
OBCIĄŻENIE RZECZYWISTE	Prz =	1148	[N]

W BAZIE DANYCH ŁOŻYSK WYBRANEGO TYPU ZNALEZIONO NASTĘPUJĄCE ŁOŻYSKA SPEŁNIAJĄCE ZADANE WARUNKI :

	ŁOŻYSKO nr: 1
SYMBOL ŁOŻYSKA			6005
ŚREDNICA WAŁKA	d =	25	[mm]			ŚREDNICA OPRAWY	D =	47	[mm]
SZEROKOŚĆ ŁOŻYSKA	B =	12	[mm]			PROMIEŃ ZAOKRĄGLENIA	Rs =	0.6	[mm]
MASA ŁOŻYSKA	m =	0.08	[kg]
TRWAŁOŚĆ						NOŚNOŚĆ
WYMAGANA	L =	20000	[h]			DYNAMICZNA	C =	11000	[N]
OBLICZONA	L =	20356	[h]			STATYCZNA	Co =	5850	[N]
L  2 [lata]  i  117 [dni]
PRĘDKOŚCI GRANICZNE PRZY SMAROWANIU :						NOŚNOŚCI WYMAGANE
OLEJEM	V =	18000	[obr/min]			DYNAMICZNA	C =	10935	[N]
SMAREM	V =	15000	[obr/min]			STATYCZNA	Co =	918.4	[N]

Dobieram łożyska na wale drugim przyjmując jednakowe na obuch czopach:

DOKONANE WYBORY
		TYP ŁOŻYSKA :	walcowe jednorzędowe
		PRACA :	spokojna
		RODZAJ SMAROWANIA :	olej
		TYP OBCIĄŻENIA :	stałe obciążenie i stała prędkość obrotowa
		SPOSÓB MOCOWANIA :	ruchomy wałek

WARTOŚCI PARAMETRÓW
ŚREDNICA WEWNĘTRZNA	d =	40	[mm]
TRWAŁOŚĆ	L =	20000	[h]
TEMPERATURA PRACY	T =	50	[^oC]
WSP. NADWYŻEK DYNAMICZNYCH	Fd =	1	[/]
WSP. BEZP. STATYCZNEGO	So =	0.8	[/]
PRĘDKOŚĆ OBROTOWA	n =	112	[obr/min]
OBCIĄŻENIE RZECZYWISTE	Prz =	36654	[N]

W BAZIE DANYCH ŁOŻYSK WYBRANEGO TYPU ZNALEZIONO NASTĘPUJĄCE ŁOŻYSKA SPEŁNIAJĄCE ZADANE WARUNKI :

ŁOŻYSKO nr: 1

SYMBOL NU		NU 2308 E			SYMBOL NUP		NUP 2308 E
ŚREDNICA WAŁKA	d =	40	[mm]			ŚREDNICA OPRAWY	D =	90	[mm]
SZEROKOŚĆ ŁOŻYSKA	B =	33	[mm]			PROMIEŃ ZAOKRĄGLENIA	Rs =	1.5	[mm]
MASA ŁOŻYSKA	m =	0.96	[kg]
TRWAŁOŚĆ						NOŚNOŚĆ
WYMAGANA	L =	20000	[h]			DYNAMICZNA	C =	120000	[N]
OBLICZONA	L =	20763	[h]			STATYCZNA	Co =	130000	[N]
L  2 [lata]  i  134 [dni]
PRĘDKOŚCI GRANICZNE PRZY SMAROWANIU :						NOŚNOŚCI WYMAGANE
OLEJEM	V =	7500	[obr/min]			DYNAMICZNA	C =	108771	[N]
SMAREM	V =	6300	[obr/min]			STATYCZNA	Co =	20000	[N]

Dobieram łożyska na wale trzecim przyjmując jednakowe na obuch czopach:

DOKONANE WYBORY
		TYP ŁOŻYSKA :	kulkowe zwykłe
		PRACA :	spokojna
		RODZAJ SMAROWANIA :	olej
		TYP OBCIĄŻENIA :	stałe obciążenie i stała prędkość obrotowa
		SPOSÓB MOCOWANIA :	ruchomy wałek

WARTOŚCI PARAMETRÓW
ŚREDNICA WEWNĘTRZNA	d =	60	[mm]
TRWAŁOŚĆ	L =	20000	[h]
TEMPERATURA PRACY	T =	50	[^oC]
WSP. NADWYŻEK DYNAMICZNYCH	Fd =	1	[/]
WSP. BEZP. STATYCZNEGO	So =	0.8	[/]
PRĘDKOŚĆ OBROTOWA	n =	18	[obr/min]
OBCIĄŻENIE RZECZYWISTE	Prz =	37147	[N]

W BAZIE DANYCH ŁOŻYSK WYBRANEGO TYPU ZNALEZIONO NASTĘPUJĄCE ŁOŻYSKA SPEŁNIAJĄCE ZADANE WARUNKI :

ŁOŻYSKO nr: 1

SYMBOL ŁOŻYSKA			6412
ŚREDNICA WAŁKA	d =	60	[mm]			ŚREDNICA OPRAWY	D =	150	[mm]
SZEROKOŚĆ ŁOŻYSKA	B =	35	[mm]			PROMIEŃ ZAOKRĄGLENIA	Rs =	2.1	[mm]
MASA ŁOŻYSKA	m =	2.77	[kg]
TRWAŁOŚĆ						NOŚNOŚĆ
WYMAGANA	L =	20000	[h]			DYNAMICZNA	C =	109000	[N]
OBLICZONA	L =	23384	[h]			STATYCZNA	Co =	69500	[N]
L  2 [lata]  i  243 [dni]
PRĘDKOŚCI GRANICZNE PRZY SMAROWANIU :						NOŚNOŚCI WYMAGANE
OLEJEM	V =	5000	[obr/min]			DYNAMICZNA	C =	103466	[N]
SMAREM	V =	4500	[obr/min]			STATYCZNA	Co =	29717.6	[N]

15. Obliczam wymiary sworznia mocującego wykonanego ze stali St52 dla której k_t = 129MPa

Obliczam średnice sworznia z warunku na ścinanie z ksiązki „Statyka i wytrzymałość materiałów” B.Siołkowskiego

Do dalszych obliczeń przyjmuje sworzeń o średnicy:

16. Obliczam grubość blachy mocującej sworzeń (giętej wokół ceownika):

Przyjmuje grubość blachy - 5mm

R_AX

P_O

z

R_BX

P_n

R_A

R_B

z

---