Projekt z Podstaw Konstrukcji Maszyn
Motoreduktor
Wykonawca:
Beata Buśko M1
WBMiZ, MiBM
Dane projektowe:
a) Prędkość obrotowa wału silnika indukcyjnego trójfazowego: ns = 1500 [obr/min]
b) Prędkość obrotowa wału odbiornika: no = 90 [obr/min]
c) Moc na wale odbiornika : Po = 9,6 [kW]
d) Przełożenie całkowite : uc = 16,67
e) Przekładnia bezawaryjna : przez 10 lat
f) Błąd przełożenia: ±4%
g) Warunki eksploatacji: lekkie
h) Silnik bez połączenia kołnierzowego
i) Połączenie bezpośrednie (sztywne sprzęgło)
j) Przekładnie dwustopniowa stożkowo-walcowa, z wyjściami z dwóch stron
k) Połączenie z odbiornikiem poprzez sprzęgło
Schemat kinematyczny:
Sprawność przekładni:
ηst = 0,97
ηwal = 0,98
ηł = 0,99
ηspz=0,99
ηcał = ηst ∙ηw ∙ηł3 ∙ηsp=0,92
Maksymalny czas pracy:
tmax = 25000 [h]
Moc silnika:
$$P_{\text{sil}} = \frac{P_{0}}{\eta_{c}} = \frac{9,6kW}{0,92} = 10,44kW$$
Kryterium cieplne :
Pmax = 9,6 [kW]
tmax = 10 lat = 25000 [h]
Pg = 40% Pmax = 3,84 [kW]
$P_{z} = \ P_{1} - \ \frac{(P_{1} - P_{g})t_{z}}{t_{\max}}$ = 9,024
ΔPi =9,6 - 9,024 = 0,576 [kW]
Pi1 = 9,312
Pi2 = 8,736
Pi3 = 8,160
Pi4 = 7,584
Pi5 = 7,008
Pi6 = 6,432
Pi7 = 5,5856
Pi8 = 5,280
Pi9 = 4,704
Pi10 = 4,128
Pzast = 6,92
Ps ≥ Pzast
Dobór silnika:
silnik M132Mc :
Ps = 11[kW]
ns = 1430 [obr/min]
średnica wału: D = 38 [mm]
Przełożenie:
$$u_{c} = \ \frac{P_{o}}{n_{0}} = \ \frac{1430}{90} = 15,89$$
us = 3,97
uw = 4
Momenty obrotowe:
$$M_{s} = 9550\frac{P_{s}}{n_{s}} = 9550\ \frac{11}{1430} = 73,5\ \left\lbrack \text{Nm} \right\rbrack$$
$$\frac{M_{\max}}{M_{s}} = 2,5$$
Mmax = 2, 5 Ms = 182, 5 [Nm]
M1 = Ms ∙ ηł = 73,5 ∙0,99 = 73 [Nm]
M2 = M1∙us ∙ ηł = 73 ∙ 3,97 ∙ 0,99 = 286,91 [Nm]
M3 = M2∙uw ∙ ηł = 286,91 ∙ 4 ∙ 0,99 = 1136,16 [Nm]
Obliczenia wstępne projektowe:
I Przełożenie stożkowe
a) średnica zębnika
wybieram stal 40 HM (do ulepszania)
$$d_{e1} = \ f_{H}\sqrt[3]{\frac{M_{1} \bullet \ K_{\text{Hβ}}}{\left( 1 - \Psi_{\text{be}} \right) \bullet \Psi_{\text{be}} \bullet u_{\text{st}} \bullet \ {\sigma_{\text{HP}}}^{2}\ }} = 51,67\left\lbrack \text{mm} \right\rbrack\ \ \ \ Przyjmuje:\ \mathbf{d}_{\mathbf{e}\mathbf{1}}\mathbf{= 52\ \lbrack}\mathbf{\text{mm}}\mathbf{\rbrack}$$
fH = 102, dla kol o zebach prostych
KHβ = 1, 15
Ψbe = 0, 3
σHP ≈ 0, 8σHlim=0,8 ∙ 1100 = 880 [MPa]
σHlim = 1100 [MPa]
b) średnica koła:
de2 = de1ust = 52 • 3, 97=206,44[mm] Przyjmuje de2=206 [mm]
de1=52 [mm]
de2=206 [mm]
c) Liczba zębów zębnika:
$z_{1} = \sqrt{\left( 22 - 9\log u_{\text{st}} \right)^{2} + \left( 6,25 - 4\log u_{\text{st}} \right)\frac{{d_{e1}}^{2}}{645}} = 17,09\ \ \ \ \ \ \ $Przyjmuje z1 = 17
d) Liczba zębów koła:
z2 = z1 ∙ ust = 17 ∙ 3,97 = 67,48 Przyjmuje z2 = 68
z1 = 17
z2 = 68
e) moduł uzębienia w przekroju czołowym
$$m_{\text{te}} = \ \frac{d_{e1}}{z_{1}} = 3,05$$
Przyjmuje: mte=3, 5
II Przełożenie walcowe
a) Średnica zębnika
$$d_{1} = f_{h}\sqrt[3]{\frac{M_{2}K_{H}}{\psi\sigma_{\text{HP}}^{2}}\ \frac{u_{w} + 1}{u_{w}}} = 58,4\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ Przyjmuje\ \mathbf{d}_{\mathbf{1}}\mathbf{= 60\ }\left\lbrack \mathbf{\text{mm}} \right\rbrack$$
fh = 690 , dla kol o zebach skosnych
M2 = 286,91 [Nm]
KH ≈ KA • KHβ
KA = 1
KHβ = 1, 15
KH = 1, 15
Ψ = 1,1
$$\sigma_{\text{HP}} = \ \frac{\sigma_{\text{Hlim}}}{S_{\text{Hlim}}} = \ \frac{1100}{1,4} = 786\ \lbrack MPa\rbrack$$
σHlim = 1100
SHlim = (1,1÷1,6), przyjmuje SHlim = 1, 4
b) Średnica koła:
d2 = d1uw = 60 • 4 = 240 [mm]
d1=60 [mm]
d2=240 [mm]
c) Liczba zębów zębnika:
$$z_{1} = \ w_{z}\frac{u + 1}{u} = 20\frac{4 + 1}{4} = 25$$
Przyjmuję wz = 20
d) Liczba zębów koła
z2 = z1 ∙ u = 100, ale przyjmuję z2 = 101
z1 = 25
z2 = 101
e) moduł normalny:
$$m_{n} = 18\sqrt[3]{\frac{M_{2}K_{F}}{\frac{b}{d1}z_{1}\sigma_{\text{FP}}^{2}}} = 2,28\ \ \ \ \ \ \ Przyjmuje\ \mathbf{m}_{\mathbf{n}}\mathbf{= 2,5}$$
KF ≈ (0,9÷0,95)KH = 1, 10
σFP ≈ 0, 6σFlim = 240 [MPa]
σFlim = 400 [MPa]
mn=2, 5
f) szerokość uzębienia
b = ψd1 = 1, 1 • 60 = 66
g) odległość między osiami
$$a = \frac{u_{w} + 1}{2}d_{1} = \frac{4 + 1}{2}60 = 150\ \lbrack mm\rbrack$$
Obliczenia geometryczne stopnia stożkowego:
Liczba zębów zębnika z1: | $$z_{1} = \sqrt{\left( 22 - 9\log u_{\text{st}} \right)^{2} + \left( 6,25 - 4\log u_{\text{st}} \right)\frac{{d_{e1}}^{2}}{645}}$$ |
z1 = 17 |
---|---|---|
Liczba zębów koła z2: | z2 = z1ust |
z2 = 68 |
Moduł obwodowy zewnętrzny mte: | $$m_{\text{te}} = \frac{d_{e2}}{z_{2}}$$ |
mte= 3,5 mm |
Liczba zębów koła płaskiego zc: | $$z_{c} = \sqrt{z_{1}^{2} + z_{2}^{2}}$$ |
zc = 70,09279 |
Zewnętrzna długość tworzącej Re: | Re = 0, 5mtezc |
Re = 122,66239 mm |
Szerokość uzębienia b: |
|
Przyjmuje b=35mm |
Średnia długość tworzącej Rm: | Rm = Re − 0, 5b |
Rm=105,16239mm |
Średni moduł obwodowy mtm: | $$m_{\text{tm}} = m_{\text{te}}\frac{R_{m}}{R_{e}}$$ |
mtm = 3,00066mm |
Wewnętrzny moduł obwodowy mti: | $$m_{\text{ti}} = m_{\text{te}}\frac{R_{e} - b}{R_{e}}$$ |
mti= 2,50132mm |
Średnia średnica podziałowa dm: |
|
dm1 = 51,01125mm dm2=204,04501mm |
Zewnętrzna średnica podziałowa de: |
|
de1 = 59,5mm de2 = 238 mm |
Kąt stożka podziałowego δ: |
|
δ1 = 14,03624⁰ δ2 = 75,96375⁰ |
Przełożenie rzeczywiste u: | $$u = \frac{z_{1}}{z_{2}}$$ |
u = 4,0 |
Współczynnik przesunięcia xt: | xt1 xt2=-xt1 (tabela 6.4) |
xt1 = 0,46 xt2 = -0,46 |
Współczynnik zmiany grubości zęba xs: |
|
xs1 = 0,042 xs2 = -0,042 |
Zewnętrzna wysokość głowy zęba hae: | ha* z tabeli 6.1
|
hae1 = 5,11mm hae2 = 1,89mm |
Zewnętrzna wysokość stopy zęba hfe: | c* z tabeli 6.1
|
hfe1 = 2,59mm hfe2 = 5,81mm |
Zewnętrzna wysokość zęba he: |
|
he1 = 7,7mm he2 = 7,7mm |
Zewnętrzna średnica wierzchołków dae: |
|
dae1 = 69,41485mm dae2 = 238,9474mm |
Odległość od wierzchołka do płaszczyzny zewnętrznego okręgu wierzchołków zębów B: |
|
B1 = 117,76064mm B2 = 27,91643mm |
Kąt stopy zęba θf: |
|
θf1 = 1,20961⁰ θf2 = 2,71183⁰ |
Kąt głowy zęba θa: |
|
θa1 = 2,71183⁰ θa2 = 1,20961⁰ |
Kąt stożka wierzchołków δa: |
|
δa1 = 16,74807⁰ δa2 = 77,17337⁰ |
Kąt stożka podstaw δf: |
|
δf1 = 12,82663⁰ δf2 = 73,25192⁰ |
Zewnętrzna obwodowa grubość zęba se: | αn z tabeli 6.1
|
se1 = 6,81677mm se2 = 4,17880mm |
Połowa zewnętrznej kątowej grubości zęba ψe: |
|
ψe1 = 6,36824⁰ ψe2 = 0,24399⁰ |
Zewnętrzna grubość pomiarowa zęba po cięciwie $\overset{\overline{}}{s_{e}}$: |
|
$\overset{\overline{}}{s_{e1}} = \ $6,80274mm $\overset{\overline{}}{s_{e2}} = \ $4,17879mm |
Zewnętrzna wysokość pomiarowa do cięciwy $\overset{\overline{}}{h_{\text{ae}}}$: |
|
$\overset{\overline{}}{h_{ae1}} = \ $5,29941mm $\overset{\overline{}}{h_{ae2}} = \ $1,89445mm |
Obliczenia geometryczne stopnia walcowego:
Zarys odniesienia: | α | α = 20⁰ |
---|---|---|
ha = 1mn | ha = 2,5 | |
C = 0,25mn | c = 0,625 | |
Narzędzie do nacinania uzębienia: | ha0 = 1,25mn | ha0 = 3,125 |
ρa0 = 0,38mn | ρa0 = 0,95 | |
Moduł normalny: | mn | mn = 2,5 mm |
Liczby zębów: | z1 | z1 = 25 |
z2 | z2 = 101 | |
Przełożenie: | u | u = 4 |
Kąt pochylenia linii śrubowej zębów: | β(8⁰÷15⁰) | β = 8,603726⁰ |
Współczynniki przesunięcia zarysów: | x1 | x1 = 0,5 |
x2 | x2 = 0,6 | |
Szerokość zazębienia: | bw | bw = 64mm |
Szerokość uzębienia: | b1 | b1 = 66 mm |
b2 | b2 = 64 mm | |
Czołowy kąt zarysu αt: |
|
|
Toczny kąt przyporu w przekroju czołowym αtw: |
invα z tabeli 1.2 -> invαt = 0, 016 |
invαtw≈0,02235 αtw≈22,45⁰ |
Odległość osi aw: | $$a_{w} = \frac{\left( z_{1} + z_{2} \right)m_{n}}{2cos\beta}\ \frac{\cos\alpha_{t}}{\cos\alpha_{\text{tw}}}$$ |
aw = 162 mm |
Średnice toczne kół dw: |
|
dw1 = 64,8 mm dw2 = 259,2 mm |
Średnice podziałowe kół dt: |
|
dt1 = 63, 21134 mm dt2 = 255, 37381 mm |
Średnice zasadnicze kół db: |
|
db1 = 59, 31986 mm db2 = 239, 65222 mm |
Średnice podstaw df: |
|
df1 = 59, 46134 mm df2 = 252, 12381 mm |
Średnice wierzchołków, przy założeniu pełnego normalnego luzu wierzchołkowego c=0,25mn, da: |
|
da1 = 70, 62619 mm da2 = 263, 28866 mm |
Wysokość zęba h: |
|
h1 = 5, 58242 mm h2 = 5, 58242 mm |
Moduł czołowy mt: | $$m_{t} = \frac{m_{n}}{\text{cosβ}}$$ |
mt = 2, 52845 mm |
Podziałka czołowa pt: | $$p_{t} = \frac{\pi m_{n}}{\text{cosβ}}$$ |
pt = 7, 94337 mm |
Podziałka zasadnicza pbt: | $$p_{\text{bt}} = \pi m_{n}\frac{\cos\alpha_{t}}{\text{cosβ}}$$ |
pbt = 7, 45435 mm |
Kąt pochylenia linii zęba na walcu zasadniczym βb: | tgβb = tgβcosαt |
tgβb=0,14189 βb=8,08127⁰ |
Kąt pochylenia linii zęba na walcu tocznym βw: | $$\text{tg}\beta_{w} = \frac{d_{w1}}{d_{t1}}\text{tgβ}$$ |
tgβw=0,15510 βw=8,81660⁰ |
Kąt pochylenia linii zęba na walcu wierzchołków βa: |
|
tgβa1=0,16905 βa1=9,59520⁰ tgβa2=0,15599 βa2=8,86621⁰ |
Kąt zarysu na kole wierzchołkowym w przekroju czołowym αta: |
|
cosαta1=0,83991 αta1=32,86906⁰ cosαta2=0,91022 αta2=24,46338⁰ |
Grubość zęba na walcu wierzchołkowym w przekroju czołowym sta: |
|
sta1 = 1, 36949 mm sta2 = 2, 07388 mm |
Grubość zęba na walcu wierzchołkowym w przekroju normalnym sa: |
|
sa1 = 1, 35033 mm sa2 = 2, 04910 mm |
Grubość względna zęba na walcu wierzchołkowym sa/mn: |
|
|
Wskaźnik zazębienia przekładni czołowy εα: | $$\varepsilon_{\alpha} = \frac{z_{1}\left( \text{tg}\alpha_{ta1} - tg\alpha_{\text{tw}} \right) + z_{2}\left( \text{tg}\alpha_{ta2} - tg\alpha_{\text{tw}} \right)}{2\pi}$$ |
εα = 1, 59829 |
Wskaźnik zazębienia poskokowy εβ: | $$\varepsilon_{\beta} = \frac{b_{w}\text{sinβ}}{\pi m_{n}}$$ |
εβ = 1, 25714 |
Wskaźnik zazębienia przekładni całkowity εγ: | εγ = εα + εβ |
εγ = 2, 85543 |
Zastępcza linia zębów zv: |
|
|
Promienie krzywizny zarysów w charakterystycznych punktach zazębienia: | A-Punkt przyporu stopy zęba zębnika:
B-Wewnętrzny punkt pojedynczego przyporu zęba:
C-Biegun zazębienia:
D-Wewnętrzny punkt pojedynczego przyporu koła:
E-Punkt przyporu stopy zęba koła:
|
ςA2 = 54,51544 mm ςA1 = 7,34864 mm ςB1 = 11,71082 mm ςB2 = 50,15328 mm ςC1 = 12,25523 mm ςC2 = 49,51113 mm ςD1 = 14,80299 mm ςD2 = 47,06109 mm ςE1 = 19,16515 mm ςE2 = 42,69893 mm |
Długość wzdłuż wspólnej normalnej W, wymiar nominalny: | Liczba zębów objętych pomiarem (rysunek 2.28): zw1=4; zw2=14
|
W1=27,62589 mm W2=104,45685 mm |
Minimalna szerokość uzębienia umożliwiająca dokonanie pomiaru długości W: |
|
b2 = 64 > b2min=14, 68430 |
Sprawdzenie poprawności geometrycznej uzębienia ςl: | Promień krzywizny zarysu w punkcie granicznym ewolwenty: hk0=1
|
ςl1 = 7,29973 mm ςl2 = 41,21472 mm |
Warunek nie podcinania zębów: | ςl > 0 |
7,29973 mm >0 41,21472 mm >0 |
Warunek niewystąpienia interferencji: |
|
20,64935mm>19,16515mm 54,56435mm>54,51544mm |
Walcowa przekładnia zastępcza:
Kąt zarysu koła zastępczego αnv | αnv = αn |
αnv = 20 |
---|---|---|
Czołowy kąt zarysu αtv: |
βm - kąt pochylenia lini zębów
|
|
Kąt pochylenia linii zębów walcowych koła βmv: | βmv = βm |
βmv = 0 |
Kąt pochylenia linii zęba na walcu zasadniczym koła βbv : | sinβbv = sinβm • cosαn |
βbv = 0 |
Moduł normalny mn: |
|
mnv = 3, 00066 mm |
Moduł czołowy mtv: | mtv = mtm |
mtv = 3, 00066 mm |
Średnice podziałowe walcowych kół: |
|
dv1 = 52, 60465 mm dv2 = 835, 36186 mm |
Liczba zębów walcowych kół : |
|
|
Liczba zębów kół w przekroju normalnym: |
|
|
Przełożenie geometryczne przekładni walcowej: | $$u_{v} = \left( \frac{z_{2}}{z_{1}} \right)^{2} = \ u^{2}$$ |
uv = 16 |
Średnice wierzchołków kół zębatych: |
|
dav1 = 62, 51949 mm dav2= 836,27864 mm |
Średnice zasadnicze kół walcowych: |
|
dbv1 = 49, 43220 mm dbv2 = 784, 98337 mm |
Szerokość uzębienia walcowej przekładni zastępczej: | bv = b |
bv = 35 mm |
Odległość osi przekładni zastępczej: | av = 0, 5 • (dv1+dv2) |
av = 443, 98325 mm |
Wskaźniki zazębienia: dla walcowej przekładni zastępczej:
Długość odcinka przyporu: | $$g_{\text{αv}} = 0,5 \bullet \left( \sqrt{{d_{av1}}^{2} - {d_{bv1}}^{2}} + \sqrt{{d_{av2}}^{2} - {d_{bv2}}^{2}} \right) - a_{v}\sin\alpha_{\text{tv}}$$ |
gαv = 11, 47743 mm |
---|---|---|
Czołowy wskaźnik zazębienia przekładni: | $$\varepsilon_{\text{αv}} = \frac{g_{\text{αv}}\cos\beta_{m}}{\pi m_{\text{nm}}\cos\alpha_{\text{tv}}}$$ |
εαv = 1, 29566 mm |
Czołowy wskaźnik zazębienia w przekroju normalnym: | $$\varepsilon_{\text{αvn}} = \frac{\varepsilon_{\text{αv}}}{\cos^{2}\beta_{\text{bv}}}$$ |
εαvn = 1, 29566 mm |
Poskokowy wskaźnik zazębienia: |
|
εβv= 0 |
Całkowity wskaźnik zazębienia: | εγv = εαv + εβv |
εγv= 1, 29566 mm |
Wały:
Materiał na wały: 41Cr4 (40H)
kgo = 114
kso = 67
kgj = 177
ksj = 124
Wał 1
$$F_{y} = F_{t}\frac{2M_{1}}{d_{m1}} = 2862,2\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
Fx = F′rcosδ1 = Fttgαncosδ1 = 1010, 7 [N]
Fz = F′rsinδ1 = Fttgαnsinδ1 = 252, 7 [N]
a)
$\sum_{}^{}{F_{x} = 0}$
−Ax − Bx + Fx = 0
$\sum_{}^{}{M_{A} = 0}$
$${- B}_{x} \bullet 0,09 + F_{x} \bullet 0,12 - F_{z}\frac{0,05101}{2} = 0$$
Ax = − 265, 3 [N]
Bx = 1276 [N]
0 ≤ x1 ≤ 0, 09
M(x1) = − Ax • x1
M(x1=0) = 0
M(x1=0,09) = 23, 9 [Nm]
0, 09 ≤ x2 ≤ 0, 12
M(x2) = − Ax • x2−Bx • (x2 − 0, 09)
M(x2=0,09) = 23, 9 [Nm]
M(x2=0,12) = −6, 4 [Nm]
b)
$\sum_{}^{}{F_{x} = 0}$
−Ay − By + Fy = 0
$\sum_{}^{}{M_{A} = 0}$
−By • 0, 09 + Fy • 0, 12 = 0
Ay = − 954, 1 [N]
By = 3816, 3 [N]
0 ≤ x1 ≤ 0, 09
M(x1) = − Ay • x1
M(x1=0) = 0
M(x1=0,09) = 85, 9 [Nm]
0, 09 ≤ x2 ≤ 0, 12
M(x2) = − Ay • x2−By • (x2 − 0, 09)
M(x2=0,09) = 85, 9 [Nm]
M(x2=0,12) = 0
Mgz1 = 0
$$M_{\text{gz}\left( x = 0,09 \right)} = \sqrt{{23,9}^{2} + {85,9}^{2}} = 89,2\ \left\lbrack \text{Nm} \right\rbrack$$
$$M_{\text{gz}\left( x = 0,012 \right)} = \sqrt{0^{2} + {6,4}^{2}} = 6,4\ \left\lbrack \text{Nm} \right\rbrack$$
$$M_{z} = \sqrt{{M_{\text{gz}}}^{2} + \frac{a^{2}}{4}{M_{s}}^{2}}\ \ \ \ ,\ a = \frac{k_{\text{go}}}{k_{\text{sj}}} = \frac{114}{124} = 0,92$$
$$M_{z1} = \sqrt{0^{2} + \frac{\left( 0,92 \right)^{2}}{4}73^{2}} = 33,6\ \lbrack Nm\rbrack$$
$$M_{z2} = \sqrt{0^{2} + \frac{\left( 0,92 \right)^{2}}{4}73^{2}} = 33,6\ \lbrack Nm\rbrack$$
$$M_{z3} = \sqrt{{89,2}^{2} + \frac{\left( 0,92 \right)^{2}}{4}73^{2}} = 95,3\ \lbrack Nm\rbrack$$
$$M_{z4} = \sqrt{{6,4}^{2} + \frac{\left( 0,92 \right)^{2}}{4}73^{2}} = 34,2\ \lbrack Nm\rbrack$$
$$d = \sqrt[3]{\frac{M_{z}\ \bullet 32}{\pi \bullet k_{\text{go}}}}$$
$$d_{1} = d_{2} = \sqrt[3]{\frac{33,6\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 14,4\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$d_{3} = \sqrt[3]{\frac{95,3\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 20,4\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$d_{4} = \sqrt[3]{\frac{34,2\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 14,5\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
Dobór łożysk:
$$R_{a} = \sqrt{{A_{x}}^{2} + {A_{y}}^{2}} = 990,3\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
$$R_{b} = \sqrt{{B_{x}}^{2} + {B_{y}}^{2}} = 4024\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
Fz = 252, 7 [N]
P = XFr + YFa
P - równoważne obciążenie dynamiczne łożyska [kN]
Fr - obciążenie promieniowe łożyska, kN
Fa - obciążenie osiowe łożyska, kN
X - współczynnik przeliczeniowy obciążenia promieniowego
Y - współczynnik przeliczeniowy obciążenia osiowego
X = 0, 4
Y = 1, 6
Fra = 990, 3 [N]
Frb = 4024 [N]
Fa = 252, 7 [N]
Pa = 0, 4 • 990, 3 + 1, 6 • 252, 7 = 800, 44 [N]
Pb = 0, 4 • 4024 + 1, 6 • 252, 7 = 2013, 92 [N]
$$f_{h} = \sqrt[q]{\frac{L_{h}}{500}} = \sqrt[\frac{10}{3}]{\frac{25000}{500}} = 3,23$$
$$f_{n} = \sqrt[q]{\frac{33\frac{1}{3}}{n}} = \sqrt[\frac{10}{3}]{\frac{33\frac{1}{3}}{1430}} = 0,32$$
$$q = \frac{10}{3},\ dla\ lozysk\ waleczkowych$$
$C_{a} = \frac{f_{h}}{f_{n}}P_{a} = 8079,44\ \left\lbrack N \right\rbrack$
$$C_{b} = \frac{f_{h}}{f_{n}}P_{b} = 20328,01\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
Wybieram łożysko 30206J2/Q:
d = 30 mm
D = 62 mm
C = 40,2 kN
Wpusty:
$$\frac{{4M}_{1}}{\text{pdh}} < l$$
$$p = 80\ \frac{N}{\text{mm}^{2}}$$
d = 38 mm
h = 8mm , b = 12 mm
$$\frac{4 \bullet 73 \bullet 10^{3}}{80 \bullet 38 \bullet 8} = 11,9\ mm$$
Przyjmuje l = 50 mm
$$\frac{{4M}_{1}}{\text{pdh}} < l$$
$$p = 80\ \frac{N}{\text{mm}^{2}}$$
d = 26 mm
h = 7 mm , b = 8 mm
$$\frac{4 \bullet 73 \bullet 10^{3}}{80 \bullet 38 \bullet 8} = 20,1\ mm$$
Przyjmuje l = 45 mm
Wał 2
Fz2 = −Fx1 = 1010, 7
Fx2 = −Fz1 = 252, 7
Fy2 = −Fy1 = 2862, 2
$$F_{y3} = \frac{2M_{2}}{d_{t3}} = 9079,4\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
Fx3 = Fy3 • tgαtw = 3751, 5 [N]
Fz3 = Fy3 • tgβ = 1373, 1 [N]
a)
$\sum_{}^{}{F_{x} = 0}$
−Ax − Fx2 + Fx3 − Bx = 0
$\sum_{}^{}{M_{A} = 0}$
$$- F_{x2} \bullet 0,055 + F_{z2} \bullet \frac{d_{m2}}{2} + F_{x3} \bullet 0,135 + F_{z3} \bullet \frac{d_{t3}}{2} - \ B_{x} \bullet 0,19 = 0$$
Ax = − 135, 5 [N]
Bx = 3363, 3 [N]
0 ≤ x1 ≤ 0, 055
M(x1) = − Ax • x1
M(x1=0) = 0
M(x1=0,055) = −7, 5 [Nm]
0, 055 ≤ x2 ≤ 0, 135
$$M_{\left( x_{2} \right)} = \ - A_{x} \bullet \ x_{2} - F_{x2}\left( x_{2} - 0.055 \right) - F_{z2} \bullet \frac{d_{m2}}{2}$$
M(x2=0,055) = 110, 5 [Nm]
M(x2=0,135) = −141, 6 [Nm]
0, 135 ≤ x3 ≤ 0, 19
$$M_{\left( x_{3} \right)} = \ - A_{x} \bullet \ x_{3} - F_{x2}\left( x_{3} - 0,055 \right) - F_{z2} \bullet \frac{d_{m2}}{2} + F_{x3}\left( x_{3} - 0,135 \right) + F_{z3} \bullet \frac{d_{t2}}{2}$$
M(x3=0,135) = − 98, 2 [Nm]
M(x2=0,19) = 0
b)
$\ \sum_{}^{}{F_{x} = 0}$
−Ay − Fy2 − Fy3 − By = 0
$\sum_{}^{}{M_{A} = 0}$
−Fy2 • 0, 055 − Fy3 • 0, 135 − By • 0, 19 = 0
Ay = − 4661, 9 [N]
By = −7279 [N]
0 ≤ x1 ≤ 0, 055
M(x1) = − Ay • x1
M(x1=0) = 0
M(x1=0,055) = 256, 4 [Nm]
0, 055 ≤ x2 ≤ 0, 135
M(x2) = − Ay • x2 − Fy2(x2−0.055)
M(x2=0,055) = 256, 4 [Nm]
M(x2=0,135) = 400, 4 [Nm]
0, 135 ≤ x3 ≤ 0, 19
M(x3) = − Ay • x3 − Fy2(x3−0,055) − Fy3(x3−0,135)
M(x3=0,135) = 400, 4 [Nm]
M(x2=0,19) = 0
Mgz1 = 0
$$M_{gz2} = \sqrt{{256,4}^{2} + {7,5}^{2}} = 256,5\ \left\lbrack \text{Nm} \right\rbrack$$
$$M_{gz2'} = \sqrt{{110,5}^{2} + {256,4}^{2}} = 279,2\ \left\lbrack \text{Nm} \right\rbrack$$
$$M_{gz3} = \sqrt{{141,6}^{2} + {400,4}^{2}} = 412,3\ \lbrack Nm\rbrack$$
$$M_{gz3'} = \sqrt{{98,2}^{2} + {400,4}^{2}} = 424,7\ \left\lbrack \text{Nm} \right\rbrack$$
Mgz4 = 0
$$M_{z} = \sqrt{{M_{\text{gz}}}^{2} + \frac{a^{2}}{4}{M_{s}}^{2}}\ \ \ \ ,\ a = \frac{k_{\text{go}}}{k_{\text{sj}}} = \frac{114}{124} = 0,92$$
Mz1 = 0
Mz2 = 288, 5 [Nm]
Mz2′ = 308, 8 [Nm]
Mz3 = 432, 9 [Nm]
Mz3′ = 444, 7 [Nm]
Mz4 = 0
$$d = \sqrt[3]{\frac{M_{z}\ \bullet 32}{\pi \bullet k_{\text{go}}}}$$
d1 = d6 = 0 [mm]
$$d_{2} = \sqrt[3]{\frac{288,5\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 29,5\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$d_{3} = \sqrt[3]{\frac{308,8\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 30,2\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$d_{4} = \sqrt[3]{\frac{432,9\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 33,8\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$d_{5} = \sqrt[3]{\frac{444,7\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 34,1\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$R_{a} = \sqrt{{A_{x}}^{2} + {A_{y}}^{2}} = 4663,9\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
$$R_{b} = \sqrt{{B_{x}}^{2} + {B_{y}}^{2}} = 8018,5\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
Fz = Fz3 − Fz2 = 1120, 4 [N]
P = XFr + YFa
X = 0, 4
Y = 1, 9
Fra = 4663, 9 [N]
Frb = 8018, 5 [N]
Fa = 1120, 4 [N]
Pa = 0, 4 • 4663, 9 + 1, 9 • 1120, 4 = 3994, 3 [N]
Pb = 0, 4 • 8018, 5 + 1, 9 • 1120, 4 = 5336, 2 [N]
$f_{h} = \sqrt[q]{\frac{L_{h}}{500}} = \sqrt[\frac{10}{3}]{\frac{25000}{500}} = 3,23$
$$f_{n} = \sqrt[q]{\frac{33\frac{1}{3}}{n}} = \sqrt[\frac{10}{3}]{\frac{33\frac{1}{3}}{1430}} = 0,32$$
$C_{a} = \frac{f_{h}}{f_{n}}P_{a} = 40317,7\ \left\lbrack N \right\rbrack$
$$C_{b} = \frac{f_{h}}{f_{n}}P_{b} = 53861,9\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
Wybieram łożysko 30307 J2/Q:
d = 35 mm
D = 80 mm
C = 72,1 kN
Wpusty:
$$p = 80\ \frac{N}{\text{mm}^{2}}$$
d = 38 mm
h = 8mm , b = 12 mm
$$\frac{4 \bullet 286,9 \bullet 10^{3}}{80 \bullet 38 \bullet 8} = 45,2\ mm$$
Pzryjmuje l = 46 mm
Wał 3
$$F_{y4} = \frac{2M_{3}}{d_{t4}} = 8898,1\left\lbrack N \right\rbrack$$
Fx4 = Fy4 • tgαtw = 3676, 6 [N]
Fz4 = Fy4 • tgβ = 1345, 7 [N]
a)
$\sum_{}^{}{F_{x} = 0}$
−Ax − Bx − Fx4 = 0
$\sum_{}^{}{M_{A} = 0}$
$$- F_{x4} \bullet 0,135 + F_{z4} \bullet \frac{d_{t4}}{2} - \ B_{x} \bullet 0,19 = 0$$
Ax = − 1968, 6 [N]
Bx = −1708 [N]
0 ≤ x1 ≤ 0, 135
M(x1) = − Ax • x1
M(x1=0) = 0
M(x1=0,135) = 265, 8 [Nm]
0, 135 ≤ x2 ≤ 0, 19
$$M_{\left( x_{2} \right)} = \ - A_{x} \bullet \ x_{2}{- F}_{x4} \bullet (x_{2} - 0,135){- F}_{z4} \bullet \frac{d_{t4}}{2}$$
M(x2=0,135) = 94 [Nm]
M(x2=0,19) = 0
b)
$\ \sum_{}^{}{F_{x} = 0}$
−Ay + Fy4 − By = 0
$\sum_{}^{}{M_{A} = 0}$
Fy4 • 0, 135 − By • 0, 19 = 0
Ay = 2575, 8 [N]
By = 6322, 3 [N]
0 ≤ x1 ≤ 0, 135
M(x1) = − Ay • x1
M(x1=0) = 0
M(x1=0,135) = −347, 7 [Nm]
0, 136 ≤ x2 ≤ 0, 19
M(x2) = − Ay • x2−Fy4 • (x2 − 0, 135)
M(x2=0,135) = −347, 7 [Nm]
M(x2=0,19) = 0
Mgz1 = 0
Mgz2 = 437, 7[Nm]
Mgz2′ = 360, 2 [Nm]
Mgz4 = 0
Ms = 1136, 16 [Nm]
$$M_{z} = \sqrt{{M_{\text{gz}}}^{2} + \frac{a^{2}}{4}{M_{s}}^{2}}\ \ \ \ ,\ a = \frac{k_{\text{gj}}}{k_{\text{so}}} = \frac{177}{67} = 2,6$$
Mz1 = 1447 [Nm]
Mz2 = 1447 [Nm]
Mz3 = 1540, 5 [Nm]
Mz3′ = 1520, 3 [Nm]
Mz4 = 1477 [Nm]
Mz5 = 1477 [Nm]
$$d = \sqrt[3]{\frac{M_{z}\ \bullet 32}{\pi \bullet k_{\text{go}}}}$$
$$d_{1} = d_{2} = d_{5} = d_{6} = \sqrt[3]{\frac{1447\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 50,9\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$d_{3} = \sqrt[3]{\frac{1540,5\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 51,6\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$d_{4} = \sqrt[3]{\frac{1520,3\ \bullet 10^{3} \bullet 32}{\pi \bullet 114}} = 51,4\ \left\lbrack \text{mm} \right\rbrack$$
$$R_{a} = \sqrt{{A_{x}}^{2} + {A_{y}}^{2}} = 3241,9\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
$$R_{b} = \sqrt{{B_{x}}^{2} + {B_{y}}^{2}} = 6548,9\ \left\lbrack N \right\rbrack$$
Fz = 1345, 7 [N]
P = XFr + YFa
X = 0, 4
Y = 1, 5
Fra = 3241, 9 [N]
Frb = 6548, 9 [N]
Fa = 1345, 7 [N]
Pa = 0, 4 • 3241, 9 + 1, 5 • 1345, 7 = 3315, 31 [N]
Pb = 0, 4 • 6548, 9 + 1, 5 • 1345, 7 = 4638, 1 [N]
$$f_{h} = \sqrt[q]{\frac{L_{h}}{500}} = \sqrt[\frac{10}{3}]{\frac{25000}{500}} = 3,23$$
$$f_{n} = \sqrt[q]{\frac{33\frac{1}{3}}{n}} = \sqrt[\frac{10}{3}]{\frac{33\frac{1}{3}}{1430}} = 0,32$$
$C_{a} = \frac{f_{h}}{f_{n}}P_{a} = 33463,9\ \left\lbrack N \right\rbrack$
$$C_{b} = \frac{f_{h}}{f_{n}}P_{b} = 46815,9\ \ \left\lbrack N \right\rbrack$$
Wybieram łożysko 32211 J2/Q:
d = 55 mm
D = 100 mm
C = 106 kN
Wpusty:
$$p = 80\ \frac{N}{\text{mm}^{2}}$$
d = 60 mm
h = 11 mm , b = 18 mm
$$\frac{4 \bullet 1036,16 \bullet 10^{3}}{80 \bullet 60 \bullet 11} = 75,8\ mm$$
Pzryjmuje l = 76 mm
Obliczenia sprawdzające dla stożkowej:
$$F_{t} = \frac{2M_{1}}{d_{v1}} = \frac{2 \bullet 73}{52,60465} = 2,77N$$
Ft1 = 0, 83737 N
bw = 35 mm
mn = 3 mm
Naprężenia stykowe zmęczeniowe: |
|
σH = 22, 76302 |
---|---|---|
Naprężenia stykowe nominalne: |
|
σHO = 18, 58593 |
Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych: |
|
KH = 1, 5 |
Naprężenia zmęczeniowe stykowe dopuszczalne: |
ZR= 1 σHlim= 1100 SHlim= 1,3 |
σHP = 846, 15 |
Naprężenia stykowe statyczne: |
|
σHmax = 12, 51551 |
Dopuszczalne naprężenia stykowe statyczne: | σHPmax = 2, 6 σHlim |
σHPmax = 2860 |
Naprężenia gnące zmęczeniowe: |
2, 03479≤ 235, 71428
|
σF = 2, 03479 |
Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych: |
|
KF = 1, 5 |
Naprężenia zmęczeniowe gnące dopuszczalne: |
|
σFP = 235, 71428 |
Naprężenia gnące statyczne: |
|
σFmax = 0, 61243 |
Dopuszczalne naprężenia gnące statyczne: |
|
σFPmax = 948, 8125 |
Obliczenia sprawdzające dla walcowej:
$$F_{t} = \frac{2M_{2}}{d_{1}} = \frac{2 \bullet 286,91}{60} = 9,56\ N$$
Ft1 = 2, 89533 N
bw = 64 mm
mn = 2, 5 mm
Naprężenia stykowe zmęczeniowe: |
|
σH = 23, 41 |
---|---|---|
Naprężenia stykowe nominalne: |
|
σHO = 19, 93026 |
Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych: |
|
KH = 1, 38 |
Naprężenia zmęczeniowe stykowe dopuszczalne: |
ZR= 1 σHlim= 1100 SHlim= 1,3 |
σHP = 846, 15 |
Naprężenia stykowe statyczne: |
|
σHmax = 12, 8821 |
Dopuszczalne naprężenia stykowe statyczne: | σHPmax = 2, 6 σHlim |
σHPmax = 2860 |
Naprężenia gnące zmęczeniowe: |
2, 02593≤ 235, 71428
|
σF = 2, 02593 |
Współczynnik obciążeń eksploatacyjnych: |
|
KF = 1, 38 |
Naprężenia zmęczeniowe gnące dopuszczalne: |
|
σFP = 235, 71428 |
Naprężenia gnące statyczne: |
|
σFmax = 0, 61357 |
Dopuszczalne naprężenia gnące statyczne: |
|
σFPmax = 901, 607121 |