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 Pz = 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- |
Krotność prądu rozrucho- wego Ir/In |
Krotność momentu rozrucho- wego Mr/Mn, |
Mmax |
Moment bezwład- ności kgm2 |
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 Mmax= 98Nm i pozostałych parametrach:
Wielkość sprzęgła |
Główne wymiary |
Ciężar w (kg)* |
|||||||
|
D |
L |
D12min |
D12max |
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; qZ = 2,42 oraz materiał kół stal 55 ulepszana cieplnie → kgj = 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 df = m . (z + 2)
- średnica podstaw da = m . (z - 2,5)
- szerokość uzębienia b = λ . m
- całkowita wysokość zęba h = ha + hf
- wysokość głowy zęba hf = 1,25 . m
- wysokość stopy zęba ha = m
- odległość osi kół współpracujących a = 0,5 . m . (z1,3,5 + z2,4)
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 = nsil = 720 [obr/min]
Ms =
= 39,8 [Nm]
Wał pośredni pierwszy
Wał pośredni drugi
Wał wyjściowy
Ms =
= 1749,1 [Nm]
11. Obliczenia wałów ze względu na moment skręcający
materiał wałów St0S → ksj = 50 [MPa]
- wał wejściowy
Ms = 39800 [Nmm]
= 15,8 [mm]
- wał pośredni pierwszy
Ms = 140440 [Nmm]
= 24,13 [mm]
- wał pośredni drugi
Ms = 495650[Nmm]
= 36,74 [mm]
- wał wyjściowy
Ms = 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]
Ms1 = 39800 [Nmm], Ms2,3 = 140440 [Nmm], Ms4,5 = 495650 [Nmm], Ms6 = 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
RBX = PO .
= 1170 .
= 351 [N]
RAX = PO .
= 1170 .
= 819 [N]
Płaszczyzna Y - Z
30 70
RBY = Pn .
= 506,8 .
= 152 [N]
RAY = Pn .
= 225 .
= 354,7 [N]
Reakcje wypadkowe
RA =
RB =
gdzie
W sposób podobny obliczam reakcje momenty i średnice na pozostałych wałach i otrzymuję wyniki:
- na wale pośrednim
RA = 14772 N
RB = 36654 N
- na wale wyjściowym
RA = 15920 [N]
RB = 37147 [N]
14. Dobieram łożyska kulkowe zwykłe za pomocą programu mieszczonego w internecie przez Politechnikę śląską autorstwa Marka Jakubowskiego na stronie:
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 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |
|
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 |
|
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 kt = 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
RAX
PO
z
RBX
Pn
RA
RB
z