Akademia Techniczno Rolnicza
im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
w Bydgoszczy
PROJEKT SKRZYNKI PRZEKŁADNIOWEJ
WYKONAŁ
sem. IV , inż
WM
Temat projektu:
Zaprojektować układ napędowy odbiornika o mocy 15 kW pracującego z prędkościami n1 =100 obr/min oraz n2 = 300 obr/min. Odbiornik pracuje w układzie silnik - przekładnia pasowa - przekładnia zębata - odbiornik. Skrzynka przekładniowa z nawrotnicą sterowana jest za pomocą sprzęgieł elektromagnetycznych.
Schemat kinematyczny nr 1
Schemat kinematyczny nr 2
Schemat kinematyczny nr 3
Schemat kinematyczny nr 4
Koncepcją optymalną dla której przeprowadzam dalsze obliczenia jest koncepcja nr 1.
Obliczenia
| Dane | Obliczenia | Wyniki |
|---|---|---|
| Dane | Sprawność łańcucha kinematycznego: ηt = ηp1 + ηr2 + ηs3 ηt - sprawność teoretyczna układu napędowego Przyjmuję: - dla przekładni pasowej η1 = 0,99 - dla pary kół zębatych η2 = 0,98 - dla łożysk wału η3 = 0,99 ηt = 0,99 . (0,98)3 .(0,99)4 = 0,8597 Sprawność mechaniczna: ηm = ηt (1- 0,12) ηm =0,8597 (1 - 0,12) = 0,7565 Moc silnika: P. = P. = = 19,8 [ kW ] Przyjmuję silnik asynchroniczny zwarty , normalny , budowy zamkniętej z przełącznikiem gwiazda-trójkąt Sf 225 M.-8 o parametrach: Nn = 22 [ kW ] nn = 735 [ obr/min ] Mn = 285,8 [ Nm ] Mr = 743,1 [ Nm ] Mm = 600,2 [ Nm ] Wymiary charakterystyczne dobranego silnika: A = 356 [ mm ] B = 311 [ mm ] Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | C = 149 [ mm ] D = 60 [ mm ] E = 140 [ mm ] F = 18 [ mm ] G = 64 [ mm ] H = 225 [ mm ] I = 34 [ mm ] K = 19 [ mm ] L = 835 [ mm ] M. = 505 [ mm ] N = 535 [ mm ] O = 245 [ mm ] P.= 29 [ mm ] Q = 390 [ mm ] R= 380 [ mm ] S= 110 [ mm ] T= 445 [ mm ] U= 85 [ mm ] V= 985 [ mm ] W=444 [ mm ] Przyjmuję wstępnie przełożenia - przekładnia pasowa i = 1,25 n = 588 [obr/min] -para kół 1-2 lub nawrotnica 3-4-5 i = 2,51 n = = 234,26 [obr/min] - przełożenia końcowe koła 6-7 i = 300/234 =1,28 Przyjmuję wartość znormalizowaną i = 1,26 Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | koła 8-9 i = 234,26/100 = 2,34 Przyjmuję wartość znormalizowaną i = 2,37 Przyjmuję ilości zębów z1 = s / i+1 z2 = s - z1 -dla kół 1-2 ; i = 2,51 ; s = 105 z1 = 105/2,51+1 = 30 z2 = 105 - 30 = 75 -dla kół 3-4 ; i = 2,51 ; s = 84 z3 = 84/2,51+1 = 24 z4 = 84 - 30 = 60 -dla kół 4-5 ; i = 1 ; s = 120 z4 = 120/1+1 = 60 z5 = 102-60 = 60 -dla kół 6-7 ; i = 1,26 ; s = 108 z6 = 108/1,26+1 = 48 z7 = 108-48 = 60 -dla kół 8-9 ; i = 2,37 ; s = 108 z8 = 108/2,37+1 = 32 z9 = 108-32 = 76 Obliczam przekładnię pasową Zakładam: - średnica koła czynnego d1 = 300[mm] - średnica koła biernego d2 = 375 [mm] Dobieram współczynnik trwałości pasa CT = 1 Obliczam przełożenie i = d1 / d2 i = 300 / 375 = 0,8 Współczynnik przełożenia Ci = 1,1 Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | Obliczam średnicę równoważną de = d1 .Ci de = 300 .1,1 = 330 [mm] Obliczam prędkość pasa V = Π.de.n1/60000 V = 3,14.330.730/60000 = =12,6[obr/min] Obliczam odległość osi 0,5.(d1+d2) + 50 < a < 2.(d1+d2) 0,5.(375+300)+50 < a < 2.( 375+300) 387,5< a <1350 Przyjmuję a = 600 [mm] Obliczam kąt opasania mniejszego koła α = 180° - 57,3 . ( d2 - d1 )/a α = 180° - 57,3 . (375-300)/600 = =170,65° Przyjmuję pas klinowy typu D Dla V = 12,6 [m/s] ; de =330 [mm] odczytuję moc przenoszoną przez 1 pas P. = 10,5 [kW] Obliczam kąt rozwarcia γ sin γ = (d2 - d1)/ 2a sin γ = (375-300)/2.600 = 0,625 γ = 3,58° Obliczam długość pasa L=2a.cos γ+(d1+d2)π/2+π γ (d2-d1)/180° L =2.600.cos(3,58)°+(300+375)3,14/2+ 3,14.3,58°(375-300)/180°= 2262[mm] Przyjmuję wartość znormalizowaną L=2360[mm] Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | Przyjmuję współczynnik długości pasa Cl = 0,16 Przyjmuję współczynnik opasania Cα = 0,98 Liczba pasów klinowych j = N.CT/N1.CL. Cα j = 22.1/10,5.0,86.0,98 = 2,48 Przyjmuję wstępnie 3 pasy klinowe typu D. Obliczam przekładnię pasową w programie PAS Dane: -średnica koła napędzającego d1=300[mm] -średnica koła napędzanego d2=375[mm] -obroty koła napędzającego n1=735[obr/min] -obroty koła napędzanego n2=588[obr/min] -przełożenie i = 1,25 -odległość osi przekładni a=869[mm] -kąt opasania ϕ1=175,04° -kąt opasania ϕ2=184,96° -długość pasa L=2800[mm] Warunki pracy przekładni: -Godziny pracy na dobę - mniej niż 10 godzin -Warunki pracy - lekkie (obciążenie równomierne) -Rodzaj silnika - silnik elektryczny trójfazowy z przeł. Gwiazda-trójkąt Obliczenia |
Wyniki |
Dobrane współczynniki pracy: -współczynnik zależny od wielkości przełożenia k1=1,1 -współczynnik uwzględniający zmiany okresów obciążenia zależny od długości pasa kL=0,95 - współczynnik uwzględniający wielkość kąta opasania mniejszego koła rowkowanego kf=0,99 - współczynnik uwzględniający trwałość pasa kt=1 Wyniki: -pasek klinowy typu C -ilość pasów klinowych obliczona 2,99 -ilość pasów klinowych przyjęta 3 -obciążenie wałów i łożysk Q=3560[N] -kąt między siłą Q a płaszczyzną wału Obliczam rzeczywiste prędkości n1== =294[obr/min] n1== =99,1[obr/min] Obliczam błędy prędkości δ1= = - 2 % δ2== - 0,9% |
||
| Dane | Obliczenia | Wyniki |
| Dane | Obliczam wartość modułu z warunku na zginanie m≥10 qz-współczynnik kształtu zęba zależny od zastępczej liczby zębów zz = z / cos3β β-kąt pochylenia zęba N0=N.Kp.Kb.Kd N-moc przenoszona przez koło zębate Kp-współczynnik przeciążenia Kb-współczynnik uwzględniający ugięcie wału Kd-współczynnik dynamiczny λ=b/m. Współczynnik szerokości zęba z-liczba zębów obliczanego koła n’-najmniejsza prędkość koła Przyjmuję wstępnie Kp = Kb= Kd=1; λ=5; β=20°; zęby daszkowe; materiał kół - 20 do ulepszania cieplnego → kgj=165[MPa] -koło 1 z1=30; zz=30/cos320° =36,1 n’==588[obr/min]; q=1,85 m1≥10 =3,7mm -koło 2 z2=75; zz=75/cos320° =90,4 n’==235,2[obr/min] ; q=1,63 Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | m2≥10 =3,6mm -koło 3 z3=24; zz=24/cos320° =28,9 n’==588[obr/min] ; q=1,95 m3≥10 =4,1mm -koło 4 z4=60; zz=60/cos320° =72,3 n’==235,2[obr/min] ; q=1,7 m4≥10 =3,9mm -koło 5 z5=60; zz=60/cos320° =72,3 n’==235,2[obr/min] ; q=1,7 m5≥10 =3,9mm -koło 6 z6=60; zz=60/cos320° =72,3 n’==235,2[obr/min] ; q=1,7 m6≥10 =3,9mm -koło 7 z7=48; zz=48/cos320° =57, n’==294[obr/min] ; q=1,73 Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | m7≥10 =3,9mm -koło 8 z8=32; zz=32/cos320° =38,6 n’==235,2[obr/min] ; q=1,83 m8≥10 =4,9mm -koło 9 z9=76; zz=76/cos320° =91,6 n’==99,1[obr/min] ; q=1,65 m9≥10=4,7mm Obliczam wartość modułu ze względu na wytrzymałość powierzchniową m≥10 y1-wskaźnik jednoparowego punktu zazębienia β1wstawiany do wzoru przy obliczaniu koła o mniejszej liczbie zębów Kβ-współczynnik uwzględniający nierównomierność rozkładu nacisków Przyjmuję wstępnie Kβ=1; k0=450[MPa] -koło 1 z1=30; zz=30/cos320° =36,1 n’==588[obr/min]; i=75/30 = 2,5; y1=3,24 Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | m1≥10 m1=1,4[mm] -koło 2 z2=75; zz=75/cos320° =90,4 n’==235,2[obr/min] i=75/30 = 2,5; y1=3,24 m2≥10 m2=1,1[mm] -koło 3 z3=24; zz=24/cos320° =28,9 n’==588[obr/min] i=60/24 = 2,5; y1=3,24 m3≥10 m3=1,7[mm] -koło 4 z4=60;zz=60/cos320° =72,3 n’==235,2[obr/min] i=60/24 = 2,5; y1=3,24 m4≥10 m4=1,3[mm] -koło 5 z5=60; zz=60/cos320° =72,3 n’==235,2[obr/min] Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | i=60/60 = 1; y1=3,12 m5≥10 m5=1[mm] -koło 6 z6=60; zz=60/cos320° =72,3 n’==235,2[obr/min] i=60/48 =1,25; y1=3,13 m6≥10 m6=1[mm] -koło 7 z7=48; zz=48/cos320° =57, n’==294[obr/min] i=60/48 =1,25; y1=3,13 m7≥10 m7=1,2[mm] -koło 8 z8=32; zz=32/cos320° =38,6 n’==235,2[obr/min] i=76/32 =2,37; y1=3,2 m8≥10 m8=1,9[mm] -koło 9 z9=76; zz=76/cos320° =91,6 Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | n’==99,1[obr/min] i=76/32 =2,37; y1=3,2 m9≥10 m9=1,4[mm] Ostatecznie przyjmuję wartości modułów m1=4,5[mm] m2=4,5[mm] m3=4,5[mm] m4=4,5[mm] m5=4,5[mm] m6=5[mm] m7=5[mm] m8=5[mm] m9=5[mm] Obliczam wymiary kół zębatych d = m . da = m (+2) df = m (-2,5) b = λ . -koło 1 d = 4,5 . = 143,6 [mm] da = 4,5 .( + 2) = 152,6 [mm] df = 4,5 (- 2,5) = 132,4 [mm] b = 5 = 23,9 [mm] Obliczenia |
Wyniki |
-koło 2 d = 4,5 . = 359,1 [mm] da = 4,5 . (+2) = 399,6 [mm] df = 4,5 . (-2,5) = 347,9 [mm] b = 5. = 23,9 [mm] -koło 3 d = 4,5 . = 114,9 [mm] da = 4,5 .(+2) = 123,9 [mm] df = 4,5 (-2,5) = 103,7 [mm] b = 5 . = 23,9 [mm] -koło 4 d = 4,5 . = 287,3 [mm] da = 4,5 .(+2) = 296,3 [mm] df = 4,5 (-2,5) = 276,1 [mm] b = 5 . = 23,9 [mm] -koło 5 d = 4,5 . = 287,3 [mm] da = 4,5 .(+2) = 296,3 [mm] df = 4,5 (-2,5) = 276,1 [mm] b = 5 . = 23,9 [mm] |
||
| Dane | Obliczenia | Wyniki |
-koło 6 d = 5 . = 319,2 [mm] da = 5 .(+2) = 329,2 [mm] df = 5 (-2,5) = 306,7 [mm] b = 5 . = 26,6 [mm] -koło 7 d = 5 . = 255,4 [mm] da = 5 .(+2) = 265,4 [mm] df = 5 (-2,5) = 242,8 [mm] b = 5 . = 26,6 [mm] -koło 8 d = 5 . = 170,2 [mm] da = 5 .(+2) = 180,3 [mm] df = 5 (-2,5) = 157,7 [mm] b = 5 . = 26,6 [mm] -koło 9 d = 5 . = 404,4 [mm] da = 5 .( +2) = 414,4 [mm] df = 5 (-2,5) = 391,8 [mm] b = 5 . = 26,6 [mm] |
||
| Dane | Obliczenia | Wyniki |
| Dane | Obliczam momenty skręcające występujące na poszczególnych wałach Ms = 9500 N - moc przenoszona przez koło n - obroty na wale -wał wejściowy n = = 584 [obr/min] Ms = 9500 = 355,44[Nm] -wał nawrotnicy n = = 233,58 [obr/min] Ms = 9500 = 899,47[Nm] -wał pośredni n = = 233,58 [obr/min] Ms = 9500 = 899,47[Nm] -wał wyjściowy n1 = = 99 [obr/min] Ms = 9500 = 2122,22[Nm] n2 = = 294 [obr/min] Ms = 9500 = 714,62[Nm] Obliczenia |
Wyniki |
| Dane | Dobieram sprzęgła wielopłytkowe elektromagnetyczne typ VEP firmy PONAR-PLASOMAT -koło 1; Ms = 355,44[Nm] Przyjmuję sprzęgło VEP630 Md = 400[Nm] dmax = 60[mm] D = 130 [mm] L = 72[mm] -koło 3; Ms = 355,44[Nm] Przyjmuję sprzęgło VEP630 Md = 400[Nm] dmax = 60[mm] D = 130 [mm] L = 72[mm] -koło 7; Ms = 714,62[Nm] Przyjmuję sprzęgło VEP1600 Md = 1000[Nm] dmax = 90[mm] D = 215 [mm] L = 83[mm] -koło 8; Ms = 899,47[Nm] Przyjmuję sprzęgło VEP1600 Md = 1000[Nm] dmax = 90[mm] D = 215 [mm] L = 83[mm] Obliczam odległości osi wałów a = 0,5 . m . (d1 + d2) a1-2 = 0,5. (143,6+359,1) = 251[mm] a3-4 = 0,5. (114,9+287,3) = 201[mm] a4-5 = 0,5. (287,3+287,3)=287[mm] Obliczenia |
Wyniki |
a6-7 = 0,5. (319,2+255,4) = 287[mm] a8-9 = 0,5 . (170,2+404,4) = 287[mm] Obliczam wały |