Akademia Techniczno - Rolnicza

w Bydgoszczy

WYDZIAŁ TELEKOMUNIKACJI I ELEKTROTECHNIKI

Projekt

Temat : Zaprojektować mechanizm sterujący do ekranu rzutnika.

Opis urządzenia oraz założenia techniczne

Urządzenie służy do sterowania ekranem rzutnika powodując jego rozwijanie i nawijanie na bęben. Mechanizm ten będzie pracował w pomieszczeniach suchych i w stałej temperaturze, środowisku nieagresywnym. Będzie wykorzystywany np. w salach dydaktycznych. Urządzenie to będzie pracować 5 dni w tygodniu będąc włączany i wyłączane do 2/h. Mechanizm będzie pracował bez przeciążeń. Załączenia i wyłączenia będą realizowane przez wyłączniki krańcowe. Zmianę kierunku obrotów wykonuje się przez zmianę faz w sieci.

Schemat kinematyczny urządzenia

1 – silnik

2 - sprzęgło

3 – reduktor

4 - odbiornik

Moment obrotowy jest przenoszony z silnika poprzez sprzęgła na reduktor gdzie jest zwielokrotniony przez zmniejszanie ilości obrotów w jednostce czasu. Sprzęgło ma na celu połączenie wału silnika z wałem reduktora. Moment obrotowy z reduktora jest przenoszony bezpośrednio na wał bębna.

Koncepcje rozwiązań

Wybór rozwiązania optymalnego

Kryteria oceny

1. gabaryty

2. prostota wykonania

3. koszt wykonania

4. łatwość konserwacji

5. równomierność przenoszenia obciążeń

	a = 1	b = 1	c = 0,75	d = 0,5	e = 0,5	Suma
1	1	1	2	1	2	5
2	2	2	2	1	2	7
3	3	2	2	1	2	8,5

Koncepcją optymalną w świetle przyjętych kryterii jest koncepcja nr 2.

Obliczenia wstępne

Zakładam ciężar ekranu

Q = 10 [kg] = 10 ^. 9,81 = 981 [N]

Przyjmuję średnicę bębna d = 30 [mm]

Przenoszony moment obrotowy

M_O = Q ^. l = 981 ^. 30 ≈ 3000 [Nmm]

Sprawność łańcucha kinematycznego:

η_t = η^p₁ + η^r₂ + η^s₃

Przyjmuję:

- dla przekładni ślimakowej η₁ = 0,7

- dla sprzęgła sztywnego η₂ = 0,99

- dla łożysk tocznych wałów η₃ = 0,99

η_t = 0,7 ^. 0,99 ^. (0,99)² = 0,67

Obliczam potrzebną prędkość obrotową na wyjściu

Przyjmuję długość ekranu l = 1000 [mm]

Przyjmuję czas wciągania t = 8 [s]

1 [obr] → π ^. d = 3,14 ^. 30 = 94,2 [mm]

x [obr] → 1000 [mm]

x = = 10,6 [obr]

10,6 [obr] → 10 [s]

x [obr] → 60 [s]

x = = 79,5 [obr]

Prędkość na wyjściu powinna wynosić n = 79,5 [obr/min]

Obliczam wymaganą moc silnika

N =

N = = 0,04 [kW]

Przyjmuję silnik asynchroniczny zwarty , normalny , budowy zamkniętej Sf71-6A o parametrach:

N = 0,25 [ kW ]

n = 910 [ obr/min ]

Obliczam przełożenie przekładni

i =

i = = 11,6

Obliczenia przekładni ślimakowej:

Przyjmuję przełożenie przekładni: i = 12

Warunki pracy przekładni:

- napęd silnikiem elektrycznym

- przeciążenie małe (obciążenie równomierne)

Dobieram współczynnik przeciążenia:

K = 1

Dobieram krotność ślimaka:

z₁ = 4

Liczba zębów ślimacznicy:

z₂ = z₁ ^. i = 4 ^. 12 = 48

Obroty koła ślimakowego:

n₁ = = = 75,8 [obr/min]

Obliczam przekładnię z warunku na dopuszczalne rozgrzewanie:

Średnica wałka ślimaka:

d = 160 ^. = 160 ^. = 9,4 [mm]

Przyjmuję d = 10 [mm]

Zakładam ślimak jednolity z wałem, w związku z tym średnica podziałowa ślimaka:

D₁ = 2,5 ^. d = 2,5 ^. 10 = 25 [mm]

Prędkość obwodowa ślimaka:

v = = = 1,2 [m/s]

Współczynnik nadwyżek dynamicznych:

K_v = 1 + = 1 + = 1,15

Przyjmując sprawność η = 0,7 obliczam moc na ślimacznicy:

N₂ = N ^. K ^. K_v ^. η = 0,25 ^. 1 ^. 1,25 ^. 0,7 = 0,21 [kW]

Współczynnik zależny od prędkości poślizgu dla żeliwa :

Przyjmuję prędkość poślizgu: v_p = 2 [m/s]

C = 4,5

Współczynnik zależny od liczby zębów ślimacznicy C_z :

C_z = 1,08

Współczynnik szerokości wieηca :

λ = 10

Moduł przekładni:

m = 184 ^. = 184 ^. = 1,9

Przyjmuję moduł znormalizowany m = 2 [mm]

Obliczam podstawowe wymiary przekładni :

Nominalny kąt wzniosu linii śrubowej mierzony na walcu podziałowym :

tg γ = = = 0,32

γ = 17°44′

Wymiary ślimaka :

- wysokość głowy zęba

h_g1 = m ^. cosγ = 2 ^. cos17°44′ = 1,9 [mm]

- wysokość stopy zęba

h_s1 = 1,2 ^. m ^. cosγ = 1,2 ^. 2 ^. cos17°44′ = 2,3 [mm]

- wysokość zęba

h = h_s1 + h_g1 = 2,3 + 1,9 = 4,2 [mm]

- średnica podziałowa

d₁ = = = 25,1 [mm]

- średnica głów zębów

d_g1 = d₁ + 2 ^. h_g1 = 25,1 + 2 ^. 1,9 = 28,1 [mm]

- średnica stóp zębów

d_s1 = d₁ - 2 ^. h_s1 = 25,1 - 2 ^. 2,3 = 20,5 [mm]

- podziałka osiowa

t₀ = π ^. m = 3,14 ^. 2 = 6,28 [mm]

- grubość zwoju w przekroju osiowym

g₀ = 0,5 ^. π ^. m = 0,5 ^. 3,14 ^. 2 = 3,14 [mm]

- długość ślimaka

L_smin = = = 3,14 [mm]

Wymiary ślimacznicy :

- wysokość głowy zęba

h_g2 = m ^. cosγ = 2 ^. cos17°44′ = 1,9 [mm]

- wysokość stopy zęba

h_s2 = 1,2 ^. m ^. cosγ = 1,2 ^. 2 ^. cos17°44′ = 2,3 [mm]

- wysokość zęba

h = h_s2 + h_g2 = 2,3 + 1,9 = 4,2 [mm]

- średnica podziałowa

d₂ = m ^. z₂ = 2 ^. 48 = 96 [mm]

- średnica głów zębów

d_g2 = d₂ + 2 ^. h_g2 = 96 + 2 ^. 1,9 = 99,8 [mm]

- średnica stóp zębów

d_s2 = d₂ - 2 ^. h_s2 = 96 - 2 ^. 2,3 = 91,4 [mm]

- grubość zwoju w przekroju osiowym

g₀ = 0,5 ^. π ^. m = 0,5 ^. 3,14 ^. 2 = 3,14 [mm]

- podziałka osiowa

t₀ = π ^. m = 3,14 ^. 2 = 6,28 [mm]

- szerokość wieńca

b = 2 ^. m ^. = 2 ^. 2 ^. = 14,7 [mm]

- obliczam odległości osi wałów

a = 0,5 ^. (d₁ + d₂)

a = 0,5 ^. (25,1 + 96) = 60,5 [mm]

Obliczam wałów ślimacznicy (ze względu na moment skręcający)

- materiał wału St7 → z_sj = 163 [MPa]

- współczynnik bezpieczeństwa x = 2,5

[MPa]

n =

n = = 75,8 [obr/min]

= 21,2 [Nm] = 21200 [Nmm]

= 11,7 [mm]

Przyjmuję d = 12 [mm]