POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ MECHANICZNY

PODSTAWY KONSTRUKCJI MASZYN II

Projekt zespołu napędowego maszyny roboczej

Wojciech Pawlak

Nr indeksu: 194773

Kierunek: Mechanika i Budowa Maszyn

Grupa: poniedziałek 13:15

Prowadzący: Dr inż. Dymitry Capanidis

1. ZAŁOŻENIA KONSTRUKCYJNE

1. Opis istoty działania układu napędowego

Zadaniem układu napędowego jest przeniesienie momentu obrotowego i mocy silnika na wał wykonawczy, a także możliwość regulacji obrotów silnika, czyli w konsekwencji zwiększania mocy czynnika roboczego. Redukcje wykonuje się poprzez przekładnie pasową i reduktor zębaty dwustopniowy.

1. Dane sytuacyjne

Możemy wyróżnić dwa warianty sytuacji napędu różniące się umiejscowieniem przekładni pasowej w łańcuchu kinematycznym:

• WARIANT A

Zalety:

- większa sprawność przekładni pasowej,

- pierwsza przekładnia pracuje przy mniejszym momencie obrotowym niż druga,

- mniejsze cechy geometryczne przekładni pasowej,

- mniejsze poślizgi w przekładni pasowej (większa trwałość paska),

- prosty sposób napinania paska w przekładni pasowej.

Wady:

- tylko silnik jest chroniony od nadwyżki dynamicznej,

- konieczność stosowania sprzęgła podatnego (przeciążeniowego),

- konieczność zastosowania oddzielnego wyrównoważnika energii (koło zamachowe) w

przypadku wystąpienia bardzo dużych nadwyżek dynamicznych w układzie.

• WARIANT B

Zalety:

- przekładnia pasowa chroni reduktor zębaty, sprzęgło i silnik elektryczny od nadwyżki

dynamicznej,

- wyeliminowanie sprzęgła podatnego (jest ono w tym wypadku niepotrzebne),

- brak konieczności stosowania oddzielnego, dodatkowego wyrównoważnika energii

w przypadku bardzo dużych nadwyżek dynamicznych gdyż funkcję tę przejmuje duże

koło przekładni pasowej,

Wady:

- mniejsza sprawność przekładni pasowej,

- większe poślizgi przekładni pasowej – mniejsza trwałość paska,

- większe cechy geometryczne,

- trudniejsze napinanie paska

1. Dane ilościowe

- silnik elektryczny Sf 160m-4

dane silnika: Ps = 11 kW, n_s = 1450 obr/min, n_k = 118 obr/min

- silnik zwarty przełącznikiem gwiazda-trójkąt

- korpus odlewany

1. Warunki eksploatacyjne zespołu, wymagania dotyczące obsługi, trwałości i napraw:

- temperatura pracy: T otoczenia ok. -10°C – 30°C,

- trak będzie pracował w środowisku zapylonym i wilgotnym,

- liczba godzin pracy na dobę: 10-16h

- liczba godzin do remontu kapitalnego: 20000

- przeciążenia: średnie

1. Zasięg i wielkość produkcji według przewidywanego zapotrzebowania

wielkość produkcji: seryjna

1. Ograniczenia lub zalecenia dotyczące tworzyw potrzebnych do budowy

Brak ograniczeń materiałowych.

1. Zawartość dokumentacji konstrukcyjnej

- Szkic konstrukcyjny zespołu napędowego (zatwierdzony przez prowadzącego) odręcznie na A3 w 1 lub 2 rzutach.

- Rozdział przełożenia całkowitego na cząstkowego tj. na PP i PZ.

- Obliczenia konstrukcyjne (wg zaleceń prowadzącego).

- Rysunek złożeniowy całego zespołu napędowego 1:1. Dopuszcza się wykonanie każdego rzutu na osobnych arkuszach.

- Trzy rysunki wykonawcze wskazane przez prowadzącego.

1. Kryterium zaliczenia:

1. Systematyczne przygotowywanie się do zajęć z problematyki podawanej przez prowadzącego zajęcia

2. Opracowanie dokumentacji konstrukcyjnej dla konstruowanego zespołu napędowego wg zaleceń podanych przez prowadzącego zajęcia

3. Wykazanie się znajomością algorytmów, wg których były prowadzone obliczenia konstrukcyjne poszczególnych elementów zespołu

4. Brać czynny udział w 12 ćwiczeniach projektowych.

DANE:	OBLICZENIA I SZKICE:	WYNIKI:
ns = 1450 $\frac{\text{obr}}{\min}$ nk = 118 $\frac{\text{obr}}{\min}$	Rozdział przełożenia ( całkowite, cząstkowe) $$i_{c} = \frac{n_{s}}{n_{k}} \approx 12$$ ip^* = 1, 2 ÷ 2, 0 $${i_{z}}^{*} = \frac{i_{c}}{{i_{p}}^{*}} = \frac{12}{1,2 \div 2,0} = 6 \div 10$$ dobieram z PN :   iz = 6 ip = 2	iz = 6 ip = 2
P = 11 kW ns = 1450 $\frac{\text{obr}}{\min}$ U = ip = 2 ip rzecz = 2 ηp = 0,9858	Obliczenie przekładni pasowej za pomocą programu ppk2001 (na osobnej stronie). Postępując zgodnie z tokiem postępowania podanym przez prowadzącego program dokonał obliczeń konstrukcyjnych przekładni pasowej. Przygotowanie danych do przekładni zębatej: $$n_{1} = \frac{n_{s}}{i_{\text{p\ rzecz}}} = \frac{1450}{2} = 725\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack\ $$ P1 = Ps • ηp = 11 • 0, 9858 = 10, 8438[kW]	$$n_{1} = 725\frac{\text{obr}}{\min}$$ P1 = 10, 8438kW

DANE:	OBLICZENIA I SZKICE:	WYNIKI:
P = 11 kW ns = 1450 $\frac{\text{obr}}{\min}$ U = ip = 2 ip rzecz = 2 ηp = 0,96	Obliczenie przekładni pasowej za pomocą programu PKMPasy 1.81 (Pełne wyniki na osobnej stronie) Postępując zgodnie z tokiem postępowania podanym przez prowadzącego program dokonał obliczeń konstrukcyjnych przekładni pasowej. Pełne wyniki przedstawione są w formie wydruku z programu zestawu wszystkich możliwych wariantów. Podczas wyboru zestawu, kierowano się małymi gabarytami i w konsekwencji niską masą oraz jak najwyższą sprawnością. Przygotowanie danych do przekładni zębatej: $$n_{1} = \frac{n_{s}}{i_{\text{p\ rzecz}}} = \frac{1450}{2} = 725\left\lbrack \frac{\text{obr}}{\min} \right\rbrack\ $$ P1 = Ps • ηp = 11 • 0, 96 = 10, 56 [kW] Za radą prowadzącego jako bardziej wiarygodne wyniki przyjmuję te z programy PKMPasy i te dane uwzględniam w przekładni zębatej: $$n_{1} = 725\frac{\text{obr}}{\min}$$ P1 = 10, 56 kW iz = u = 6	$$n_{1} = 725\frac{\text{obr}}{\min}$$ P1 = 10, 56 kW

DANE:	OBLICZENIA I SZKICE:	WYNIKI:
$$n_{1} = 725\frac{\text{obr}}{\min}$$ P1 = 10, 56 kW iz = u = 6	Obliczenie przekładni zębatej za pomocą programu pz2001 Postępując zgodnie z tokiem postępowania podanym przez prowadzącego program dokonano obliczeń konstrukcyjnych przekładni zębatej. Wyniki na osobnej stronie.

Wał I

1. Wstępne ustalenia:

2. Obliczone reakcje:

1. Naprężenia zastępcze:

1. Kształtowanie wału I:

2. Strzałka ugięcia:

3. Obliczenia prędkości krytycznej:

4. Wytrzymałość zmęczeniowa, współczynniki bezpieczeństwa:

Wał II

1. Wstępne ustalenia:

2. Obliczone reakcje:

1. Naprężenia zastępcze:

1. Kształtowanie wału:

2. Strzałka ugięcia:

3. Prędkość krytyczna:

4. Wytrzymałość zmęczeniowa, współczynniki bezpieczeństwa: