PRZEKŁADNIA ZĘBATA JEDNOSTOPNIOWA

TEMAT:

ZAPROJEKTOWAĆ PRZEKŁADNIĘ ZĘBATĄ JEDNOSTOPNIOWĄ PRZEPROWADZAJĄC OBLICZENIA GEOMETRYCZNE I WYTRZYMAŁOŚCIOWE GŁÓWNYCH ELEMENTÓW PRZEKŁADNI.

Przekładnia - mechanizm lub układ maszyn służący do przeniesienia ruchu z elementu czynnego (napędowego) na bierny (napędzany) z jednoczesną zmianą parametrów ruchu, czyli prędkości i siły lub momentu siły.

Rodzaje przekładni:

• Reduktor - gdy człon napędzany obraca lub porusza się z mniejszą prędkością niż człon napędzający

• Multiplikator - gdy człon napędzany obraca lub porusza się z większą prędkością niż człon napędzający.

• Wariator - przekładnia o zmiennym przełożeniu

Szczególnym przypadkiem przekładni jest sytuacja, gdy prędkość na wejściu równa jest prędkości na wyjściu. Taki przypadek stosuje się, gdy chodzi tylko o zmianę kierunku wektora prędkości lub siły (momentu).

Ilość stopni w przekładni:

• przekładnia jednostopniowa - w której współpracuje jedna para kół zębatych

• przekładnia wielostopniowa - w której szeregowo pracuje więcej par kół zębatych; przełożenie całkowite przekładni wielostopniowej jest iloczynem przełożeń poszczególnych stopni

Umiejscowienie zazębienia:

• zazębienie zewnętrzne

• zazębienie wewnętrzne

Rodzaj przenoszonego ruchu:

• przekładnia obrotowa - uczestniczą w niej dwa koła zębate

• przekładnia liniowa - koło zębate współpracuje z listwą zębatą tzw. Zębatką . Ruch obrotowy zamieniany jest w posuwisty lub na odwrót

Wzajemne usytuowanie osi obrotu:

• przekładnia czołowa - w której obie osie obrotu leżą w jednej płaszczyźnie. Takie przekładnie występują w dwóch odmianach:

• przekładnia walcowa

• przekładnia stożkowa

• przekładnia śrubowa (zębata) - w której osie obrotu leżą w dwóch różnych płaszczyznach. Takie przekładnie występują w dwóch odmianach:

• przekładnia hiperboloidalna (o osiach zwichrowanych)

• przekładnia ślimakowa (o osiach prostopadłych)

Przekładnie zębate są najpowszechniej stosowanymi przekładniami w budowie maszyn.

Ich główne zalety, to:

• łatwość wykonania

• stosunkowo małe gabaryty

• stosunkowo cicha praca, gdy odpowiednio smarowane

• duża równomierność pracy

• wysoka sprawność dochodzącą do 98% (z wyjątkiem przekładni ślimakowej i falowej).

Natomiast do wad przekładni zębatych należą:

• stosunkowo niskie przełożenie dla pojedynczego stopnia

• sztywna geometria

• brak naturalnego zabezpieczenia przed przeciążeniem

Obliczenia konstrukcyjne do reduktora zębatego o zębach skośnych

 

Obliczam średnicę minimalną czopa końcowego zębnika

Przyjmuję wstępnie średnicę minimalną czopa na wałku czynnym równą 34[mm]

Dobieram odpowiednią średnicę wałka wg PN-78/M-85000

Zakładam, że zastosuję jeden wpust tak więc :

do czopa o średnicy minimalnej dobieram wpust pryzmatyczny typu A 14x9 Gdzie: b=14[mm], h=9[mm] oraz głębokość rowka na wpust

t = 5,5[mm].

Po dodaniu tych wartości otrzymamy minimalną średnicę wałka dla którego dobieram najbliższą wartość średnicy wałka z Polskich Norm

A więc:

Wg PN-78/M-85000 dobieram ostateczną średnicę czopa

Obliczam długość wpustu wg wzoru:

gdzie:

wtedy:

pdop - dla stali St5 wynosi 80[MPa]

Ostateczna długość wpustu wynosi:

Przyjmuję długość 50[mm]

Tak więc dla czopa drugiego będzie to wpust pryzmatyczny

A 12x8x50 wg PN-70/M85005

Dobieram uszczelnienie dla łożysk

Uszczelniacz dobieram o jeden rząd większe od średnicy wałka

Wg PN-72/M-86964

Dobrałem pierścień uszczelniający typu A z metalową wkładką o wymiarach : d=50[mm], D=70[mm], b=8[mm]

A 50x70x8

Według średnicy wewnętrznej uszczelniacza d=50[mm], dobieram łożyska ,które tak samo jak uszczelniacz przyjmuję o jeden rząd większe

Dobrałem łożyska stożkowe wg PN-ISO 355:1997 o parametrach:

d = 55[mm]

D = 100[mm]

T = 22,75[mm]

B = 21[mm]

C = 90,5[kN]

Średnica minimalna dla prawidłowego podparcia pierścienia wewnętrznego łożyska wynosi 64 [mm].

Tak więc przyjąłem łożysko stożkowe 30211 wg PN-ISO 355:1997 dla wałka czynnego

Obliczam prędkość obrotową zębnika

Obliczam średnicę minimalną czopa końcowego wałka drugiego

Gdzie:

Wtedy:

Przyjmuję wstępnie średnicę minimalną czopa równą 52[mm]

Dobieram odpowiednią średnicę wałka wg PN-78/M-85000

Zakładam też zastosowanie jednego wpustu.

Do czopa o średnicy minimalnej dobieram wpust pryzmatyczny typu A o wymiarach b=16[mm], h=10[mm] oraz głębokość rowka na wpust

t = 6[mm].

Po dodaniu tych wartości otrzymam minimalną średnicę wałka dla którego dobieram najbliższą wartość średnicy wałka z Polskich Norm

A więc:

Wg PN-78/M-85000 dobieram ostateczną średnicę czopa

Obliczam długość wpustu wg wzoru:

gdzie:

wtedy:

pdop - dla stali St5 wynosi 80[MPa]

Ostateczna długość wpustu wynosi:

Przyjmuję długość 100[mm]

Tak więc dla czopa drugiego będzie to wpust pryzmatyczny

A 16x10x100 wg PN-70/M85005

Dobieram uszczelnienie dla łożysk

Uszczelniacz dobieram o jeden rząd większe od średnicy czopa wałka biernego wg PN-72/M-86964

Dobrałem pierścień uszczelniający typu A z metalową wkładką o wymiarach : d = 70[mm], D = 95[mm], b = 10[mm]

A 70x95x10

Według średnicy wewnętrznej uszczelniacza d=65[mm], dobieram łożyska ,które tak samo jak uszczelniacz przyjmuję o jeden rząd większe

Dobrałem łożyska stożkowe wg PN-ISO 355:1997 o parametrach:

d = 75[mm]

D = 130[mm]

T = 27,75[mm]

C = 140[kN]

Średnica minimalna dla prawidłowego podparcia pierścienia wewnętrznego łożyska wynosi 84[mm].

Tak więc przyjąłem łożysko stożkowe 30215 wg PN-ISO 355:1997 dla wałka biernego

Obliczam prędkość obrotową zębnika

Obliczam rzeczywisty kąt przyporu

Przyjąłem kąt przyporu αn=20°

Obliczenia potrzebne do sprawdzenia czasu pracy łożysk wcześniej dobranych na podstawie wyznaczenia reakcji w podporach

Dla wału czynnego

Wyznaczenie reakcji i momentów w płaszczyźnie YZ

l - odległość od osi zębnika do środka łożyska i wynosi 47mm

Wyznaczanie reakcji i momentów belki na płaszczyźnie XZ

ostatecznie :

Obliczam reakcję wypadkową FWP

Wtedy FWP będę obliczał wg wzoru

gdzie V - jest to współczynnik przeciążenia K = 1,4 podany w założeniach do projektu

Obliczam czas pracy łożysk na wale czynnym wg wzoru

gdzie :

FWP - reakcja wypadkowa

n1 - liczba obrotów na wale czynnym

C - nośność łożyska wg PN-72/M-86964 odczytana z tabeli

Dla wałka biernego

Wyznaczanie reakcji i momentów belki na płaszczyźnie YZ

Gdzie :

l - odległość od osi koła zębatego do środka łożyska i wynosi 48,5mm

d2 - średnica podziałowa koła zębatego równa 274,17mm

Wyznaczanie reakcji i momentów belki na płaszczyźnie XZ

ostatecznie :

Wtedy FWP będę obliczał wg wzoru

gdzie V - jest to współczynnik przeciążenia K = 1,4 podany w założeniach do projektu

Obliczam czas pracy łożysk na wale czynnym wg wzoru

gdzie :

FWP - reakcja wypadkowa

n1 - liczba obrotów na wale czynnym

C - nośność łożyska wg PN-72/M-86964 odczytana z tabeli

Wewnętrzne rozplanowanie reduktora

- Grubość ścianki δ ≥ 8[mm]

Przyjmuję 8[mm]

- Odległość od wewnętrznej powierzchni ścianki reduktora

do bocznej powierzchni obracającej się części

a = (1,0÷1,2)δ [mm]

a = 8[mm]

do bocznej powierzchni łożyska tocznego

e₁ = (3÷5)[mm]

e₁ = 3[mm]

- Odległość w osiowym kierunku między obracającymi się częściami

na jednym wale

e₂ = (0÷5)[mm]

e₂ = 0[mm]

- Promieniowa odległość między kołem zębatym jednego stopnia a

wałem drugiego stopnia

e₄ = (1,5÷2,0)δ [mm]

e₄ =12[mm]

- Promieniowa odległość od wierzchołków kół zębatych do wewnętrznej powierzchni ścianki korpusu

e₅ = 9,6[mm]

do wewnętrznej dolnej powierzchni ścianki korpusu

e₆ = (5÷10)m

e₆ = 5∙3=15[mm]

- Odległość od bocznych powierzchni części obracających się razem z wałem do nieruchomych części zewnętrznych reduktora

e₇ = (5÷8) [mm]

e₇ = 5[mm]

---