Imię i nazwisko: Michał Drzewiecki

Kierunek studiów: Mechanika i Budowa Maszyn

Tryb studiów: Stacjonarne, I stopnia

Rok akademicki: 2012/13

Semestr: 3

PODSTAWY KONSTRUKCJI

I EKSPLOATACJI MASZYN

„Obliczenia kół zębatych ślimakowych”

1. OBLICZENIA WSTĘPNE.

Dane początkowe

T₂ = 700 [N·m]

n₂ = 140[obr/min]

Kierunek: -

• Dobór silnika:

  • Sprawność przekładni ślimakowej:

    • Sprawność zazębienia(napęd od ślimaka):

    • Sprawność zazębienia(napęd od ślimacznicy):

$${\eta'}_{z} = \frac{{tg(\gamma}_{1} + \rho')}{\text{tgγ}_{1}} = \frac{tg(14,744)}{tg11,31} = 1,316$$

Kąt wzniosu linii śrubowej:

Przyjmuję: ;

• Pozorny kąt natarcia:

Przyjmuję:

Odczytuje:

• Sprawność biegu luzem:

• Sprawność łożysk:

• Sprawność uszczelnień:

• Wartość współczynnika przeciążenia dla umiarkowanych uderzeń wynosi:

• Obliczeniowy moment wyjściowy:

• Moc znamionowa silnika elektrycznego:

Przyjmuję silnik elektryczny Sg180L-4 o parametrach:

• Prędkość obrotowa:

• Mocy znamionowa:

Przełożenie przekładni jednostopniowej:

• Znamionowy moment obrotowy na wejściu przekładni ślimakowej:

• Znamionowy moment obrotowy na wyjściu przekładni ślimakowej:

• Wstępne wyznaczenie modułu z warunku wytrzymałości na złamanie zęba ślimacznicy:

  • Moduł osiowy ślimaka:

Przyjmuję:

• Liczba zębów ślimacznicy:

• Wskaźnik szerokości ślimacznicy:

, przyjmę

• Współczynnik kontaktu:

• Współczynnik kształtu:

• Współczynnik pochylenia zęba:

• Współczynnik grubości wieńca ślimacznicy:

• Graniczna wartość naprężeń ścinających:

Wnioski:

Przyjmuję: CuSn12

• Dla klasy 8:

• Wstępne wyznaczenie odległości osi z warunku trwałości powierzchni boku zęba ślimacznicy:

  • Wyliczenie zastępczej wartości a_d:

  • Odległość osi przekładni ślimakowej:

, warunek jest spełniony, ostatecznie przyjmę

• Parametr dla średnich naprężeń stykowych:

• Zredukowany moduł Younga:

; ; ;

• Wartość graniczna naprężeń stykowych:

• Zmęczeniowa wytrzymałość stykowa:

• Współczynnik oczekiwanej trwałości:

• Współczynnik prędkości:

• Współczynnik wymiarowy:

• Współczynnik rodzaju oleju (dla poliglikoli):

2. OBLICZENIA GEOMETRII ŚLIMAKA I ŚLIMACZNICY.

2.1. Parametry geometryczne ślimaka

• Przełożenie geometryczne:

• Podziałka osiowa:

• Skok:

• Średnica podziałowa odniesienia ślimaka:

• Kąt wzniosu linii śrubowej na okręgu podziałowym odniesienia:

• Kąt pochylenia linii śrubowej na okręgu podziałowym odniesienia:

• Normalna podziałka na walcu odniesienia:

• Moduł normalny:

• Wysokość głowy odniesiona do średnicy podziałowej odniesienia:

• Średnica wierzchołkowa (głów) ślimaka :

• Wysokość stopy odniesiona do średnicy podziałowej odniesienia:

• Średnica stóp ślimaka:

• Luz dolny ślimaka:

• Wysokość zęba:

• Osiowa grubość zęba:

• Osiowa szerokość wrębu na walcu podziałowym odniesienia:

• Normalna grubość zęba na walcu podziałowym odniesienia:

• Normalna szerokość wrębu na walcu podziałowym odniesienia:

• Kształt zarysów boku zęba ślimaka:

A – zarys prostoliniowy w przekroju osiowym (oznaczenie ślimaka ZA)

• Średnica toczna ślimaka :

• Kąt wzniosu linii śrubowej na okręgu zasadniczym dla zarysu I:

• Średnica zasadnicza dla zarysu I:

• Podziałka zasadnicza dla zarysu I:

• Szerokość czołowa ślimaka :

2.2 Parametry geometryczne ślimacznicy

• Moduł czołowy ślimacznicy:

• Średnica podziałowa odniesienia ślimacznicy:

• Podziałka nominalna ślimacznicy:

• Nominalna grubość zęba ślimacznicy na średnicy odniesienia:

• Szerokość wrębu na średnicy odniesienia:

• Wysokość głowy zęba :

• Wysokość stopy zęba:

• Wysokość zewnętrzna głowy:

• Wysokość zęba:

• Średnica głów zębów ślimacznicy:

• Średnica stóp zębów ślimacznicy:

• Średnica zewnętrzna:

• Szerokość czołowa ślimacznicy:

,

• Promień stożka:

• Kąt stożka:

• Przesunięcie zazębienia:

• Średnica toczna ślimacznicy:

• Odległość osi:

3. OBLICZENIA SPRAWDZAJĄCE NOŚNOŚĆ ŚLIMAKA I ŚLIMACZNICY WG METODY C:

3.1. Sprawdzenie sztywności ślimaka

• Siła obwodowa:

• Kąt obróbczy:

• Współczynnik średni tarcia w zazębieniu:

  • Podstawowy współczynnik tarcia przy smarowaniu poliglikolem EO:PO=0:1:

  • Współczynnik wymiarowy:

  • Współczynnik geometryczny:

  • Współczynnik materiałowy:

  • Współczynnik chropowatości :

Wnioski:

3.2. Sprawdzenie sztywności ślimacznicy

• Współczynnik bezpieczeństwa ze względu na zużycie zęba ślimacznicy:

• Zużycie zęba ślimacznicy w przekroju normalnym:

  • Długość ścieżki zużycia:

  • Dla ślimaków I,N,K,A:

  • Liczba cykli dla oczekiwanej trwałości:

  • Zredukowany moduł Younga:

  • Średnie naprężenie stykowe:

  • Parametr dla średnich naprężeń stykowych:

  • Intensywność zużycia:

    • Współczynnik materiałowo-smarowy:

    • Intensywność zużycia odniesienia:

• Parametr grubości filmu olejowego:

• Grubość średnia filmu olejowego:

• Współczynnik struktury smaru:

• Stała dla poliglikoli:

• Lepkość dynamiczna:

• Gęstość oleju:

• Temperatura chwilowa przy smarowaniu rozbryzgowym:

• Współczynnik prędkości obrotowej:

• Współczynnik lepkości:

• Współczynnik wymiarowy:

• Zużycie dopuszczalne:

  • według kryterium grubości zęba na okręgu wierzchołków:

  • według kryterium zadanego luzu międzyrębnego:

3.3. Sprawdzenie trwałości ślimacznicy ze względu na pitting:

• Współczynnik bezpieczeństwa na pitting:

  • Wartość graniczna naprężeń stykowych:

    • Stykowa wytrzymałość zmęczeniowa:

    • Współczynnik oczekiwanej trwałości:

    • Współczynnik prędkości:

    • Współczynnik wymiarowy:

    • Współczynnik rodzaju oleju:

3.4. Sprawdzenie wytrzymałości ze względu na złamanie zęba ślimacznicy:

• Współczynnik bezpieczeństwa:

  • Naprężenie ścinające:

• Współczynnik kontaktu:

• Współczynnik kształtu:

• Średnia grubość zęba ślimacznicy w przekroju czołowym:

• Grubość zęba na okręgu odniesienia:

• Współczynnik pochylenia zęba:

$$Y_{\gamma} = \frac{1}{\cos_{\gamma 1}} = \frac{1}{cos11,31} = 1,0198$$

• Współczynnik grubościowy zęba ślimacznicy:

  • Graniczna wartość naprężeń ścinających:

  5. Sprawdzenie temperatury przekładni (smarowanie natryskowe):

• Współczynnik bezpieczeństwa temperaturowy przy smarowaniu natryskowym:

  • Pojemność cieplna:

    • Ciepło właściwe oleju:

    • Gęstość oleju:

    • Wydatek smarowania:

    • Różnica temperatury na wlocie i wylocie:

  • Całkowita strata mocy:

    • Strata mocy w zazębieniu:

    • Strata mocy przy biegu luzem:

    • Strata mocy w łożyskach:

    • Strata mocy w uszczelnieniach:

5. WNIOSKI:

Porównanie wartości przyjętych i obliczonych:

Wartość przyjęta	Wartość obliczona

Wyniki uzyskane w obliczeniach wytrzymałościowych przekładni ślimakowej spełniają wszystkie z warunków bezpieczeństwa. Współczynniki te świadczą o tym że dobrane materiały ślimaka i ślimacznicy, oleje oraz inne czynniki mające wpływ na te wskaźniki zostały dobrane poprawnie.

Współczynniki sztywności ślimaka i ślimacznicy mają większe wartości niż zadane 1,0 i 1,1. Ma na to wpływ zastosowanie materiału o większej odporności (ZsF10) oraz dobranie odpowiedniego modułu i nieco większego kąta wzniosu linii śrubowej.

Parametry obliczone dla ślimacznicy, są bardzo zbliżone do współczynników wzorcowych. Związane jest to z materiałem zastosowanym do jej wykonania. Poza tym w przekładni będzie używany olej typu poliglikol, a co za tym idzie współczynnik rodzaju oleju zmalał o ok. 0,1.

Obliczany współczynnik temperatury przekładni również zbliżony do zadanej wartości 1,1. Jest to wynikiem prawidłowego doboru środków smarnych przekładni oraz odpowiedniego wyboru liczonych na początku projektu podstawowych parametrów takich moduły, średnice oraz odległość osi.

Wykonany projekt pozwala na rozwinięcie „myślenia inżynierskiego”. Projektant dobiera współczynniki związane z materiałem, smarowaniem oraz parametrami geometrycznymi elementów przekładni, które w tym przypadku mają kluczowe znaczenie w projekcie. Otrzymane współczynniki bezpieczeństwa pozwalają nam stwierdzić iż przekładnia ta pod granicznym obciążeniem zadanym w obliczeniach będzie prawidłowo pracować, jej elementy nie ulegną uszkodzeniu, a temperatura pracy nie przekroczy wartości maksymalnej. Warto również zauważyć że otrzymana wytrzymałość przekładni nie jest za duża co z kolei świadczy o tym, że parametry geometryczne jej elementów, a także zastosowane materiały zostały dobrane prawidłowo.

6. ZAŁĄCZNIKI.

W załącznikach znajdują się rysunki wykonawcze obu kół walcowych, wykonane zgodnie z obliczeniami.