A. ZałoŜenia projektowo konstrukcyjne

Transkrypt

1 Projekt przekłani pasowej ZADANIE KONSTRUKCYJNE Zaanie polega na opracowaniu konstrukcji przekłani pasowej przenoszącej moment obrotowy z wałka silnika na wał napęowy zespołu obrabiarki. A. ZałoŜenia projektowo konstrukcyjne Ukła napęowy umieszczony jest na stalowej ramie. Działanie ukłau polega na przeniesieniu momentu obrotowego z wału silnika na wał obrabiarki. Rys. Moel fenomenologiczny przekłani pasowej Rys. Schemat konstruowanej przekłani pasowej

2 Projekt przekłani pasowej B. Dane o zaania Dane ilościowe: Moc maszyny N 0 = kw Prękość obrotowa wału n 0 = obr/min Liczba gozin pracy w ciągu oby L H = goz. Warunki pracy maszyny Minimalna oległość osi kół rowkowych a = 300 mm Kryteria: prostota wykonania, małe gabaryty ukłau napęowego, moŝliwość wymiany pasów, minimum kosztów. Rozaje i cechy pasów klinowych Weług [3] wyróŝnia się 7 typów pasów zwykłych: A, B, C, D, E, 0, 5 oraz 8 typów pasów specjalnych: HZ, HA, HB, HC, HE, H0, H5. Wymiary pasów pokazano na rys. 4. Rys 3. Przekrój i wymiary pasa

3 Projekt przekłani pasowej Rys.4. Rozaje kół pasowych o pasów klinowych: a - wielorowkowe, b - jenorowkowe skłaane z regulowaną śrenicą Rys. 5. Buowa koła pasowego 3

4 Projekt przekłani pasowej C. Dobór cech konstrukcyjnych kół rowkowych i pasa la przekłani pasowej C. Dobór silnika oraz wstępne obliczenie przełoŝenia Sprawność przekłani pasowej jest związana ze stratami wynikającymi z: tarcia mięzy kołem pasowym a pasem, tarcia wewnętrznego pasa wywołanego jego zginaniem oraz oporów aeroynamicznych. Przyjmuje się, Ŝe sprawność przekłani pasowej z pasem klinowym wynosi: η = 0,95 0,96 () Wymagana moc silnika: N0 N s =, [kw] () η Silnik obiera się z katalogu przyjmując wartości parametrów n s - prękość obrotowa silnika i N s - mocy znamionowej silnika większe niŝ obliczone i załoŝone. Wstępne przełoŝenie oblicza się z zaleŝności: ns u = (3) n 0 n s - prękość obrotowa silnika n 0 - prękość obrotowa wału obrabiarki C. Wyznaczanie śrenic kół rowkowych i określenie typów pasów klinowych DąŜąc o uzyskania minimalnych wymiarów gabarytowych przekłani pasowej, naleŝy przyjąć wstępnie śrenicę skuteczną mniejszego koła rowkowego najmniejszą ze znormalizowanych la pasa typu A, weług tabeli 4. = 90 mm, Obliczanie śrenicy równowaŝnej wg: D e = K, [mm] (4) K - liczba zaleŝna o przełoŝenia przekłani (tabela 3) Obliczanie prękości obwoowej v na śrenicy skutecznej: ω v = 0, m s (5) ω = ω s - prękość kątowa wału silnika wg π ns ra ω s =, 30 s (6) 4

5 Projekt przekłani pasowej Dla śrenicy D e i prękości v z tabeli wyznaczamy moc N przenoszoną przez jeen pas klinowy wybranego typu (tablice 9-3). Moc przenoszona przez zespół pasów klinowych wynosi: N z KL Kϕ = z N, [kw] (7) K T z - wymagana liczba pasów klinowych, N - moc przenoszona przez jeen pas klinowy przekłani ( w zaleŝności o typu pasa: tablice 9-3) K L - liczba uwzglęniająca zmienność obciąŝeń pasa w jenostce czasu zaleŝna o ługości pasa klinowego (tabela 6) K φ - liczba uwzglęniająca kąt opasania mniejszego koła rowkowego przekłani (tabela 7) K T - liczba uwzglęniająca trwałość pasa klinowego wyraŝona w gozinach pracy w czasie nia oraz przeciąŝenia w ruchu ustalonym i nieustalonym (tabela 8) Uwaga Na postawie otychczasowych anych nie moŝna określić liczby K L i K φ, latego na wstępie przyjmuje się je równe, natomiast K T z tablicy 8, w zaleŝności o warunków pracy. Moc N przyjmuje się w zaleŝności o prękości obwoowej v oraz śrenicy skutecznej D e w zaleŝności o typu pasa A, B, C, D, E (tablice 9-3). Po obraniu typu pasów oraz mocy pojeynczego pasa N (tablice 9-3) oblicza się wymaganą liczbę pasów ze wzoru: z = N N z N z = N s K K T L K ϕ Wymagana liczba pasów powinna być z 4. JeŜeli zatem liczba pasów z jest większa o 4 naleŝy zmienić typ pasa (A, B, C, D, E) lub powtórzyć cały punkt C przyjmując większą śrenicę skuteczną mniejszego koła rowkowego. (8) Po ostatecznym wyborze typu i ilości pasów naleŝy obliczyć śrenicę uŝego (biernego) koła rowkowego: =, [mm] (9) u 5

6 Projekt przekłani pasowej C3. Obliczenie przełoŝenia rzeczywistego, oległości mięzyosiowej, ługości pasów oraz liczby pasów PrzełoŜenie przekłani pasowej nie ma wartości stałej i jest zaleŝne o obciąŝenia. Wynika to z poślizgu spręŝystego pasa na kole napęzającym. Liczba uwzglęniająca poślizg wynosi: ξ = 0,0 0,0 (0) Obliczanie przełoŝenia rzeczywistego wg: u rz = ( () ξ ) Obliczanie rzeczywistej prękości kątowa wału obrabiarki wg: ω ra ω =, s () u rz Wyznaczenie oległości mięzyosiowej a z zakresu wg: a +, [ mm] (3) Uwaga: warunek a 300 mm. Wyznaczenie ługości pasów wg zaleŝności: + γ Lp = π + π ( ) + a cosγ, [ mm] (4) 80 sinγ = a ϕ = 80 γ Wyznaczoną ługość pasów ostateczne przyjmuje się jako znormalizowaną z tabeli 5. Ze wzglęu na ostosowanie ługości pasa o wartości znormalizowanej, koryguje się oległość mięzyosiową a wg zaleŝności: L a = p π + γ π ( 80 cosγ, ), [ mm] (5) Na postawie powyŝszych wyników określa się: k L - la rozaju pasa i ługości pasa L p z tabeli 6 k φ - la φ tabeli 7 Uwaga naleŝy ponownie zweryfikować liczbę pasów z la przyjętych wartości k L i k φ wg (8). 6

7 Projekt przekłani pasowej C4. Rozwiązanie Przykła rozwiązania W wyniku rozwiązania uzyskano: typ pasa: B liczbę pasów (z): 4 śrenice skuteczne kół rowkowych (, ): = 40 mm, = 50 mm rzeczywiste przełoŝenie (u rz ): u rz =,8 oległość mięzyosiowa (a): a = 34 mm ługość pasa (L p ): L p = 50 mm wymiary zarysu kół pasowych weług wymiarów z tabeli 4, i z tabeli 5 Rys. 6. Zarys wieńca koła małego wraz z pasami Rys. 7. Zarys wieńca koła uŝego wraz z pasami 7

8 Projekt przekłani pasowej D. Dobór cech konstrukcyjnych wału Cechy konstrukcyjne wału obieramy bez obliczeń wychoząc z załoŝenia, Ŝe śrenica wału po sprzęgło wynosi: sprz = sil (6) sprz - śrenica czopu po sprzęgło (Rys., ) sil - śrenica czopu silnika (Rys., D) Rys. 8. Sprzęgło poatne Rys. 9. Silnik elektryczny Zakłaając, Ŝe w miejscu osazenia sprzęgła jest najmniejsza śrenica naleŝy ukształtować wał stosując zasaę: A B, (7) Rys. 0. Wymiary stopniowanych śrenic wałka Zalecenia ukształtowania wału: we wszystkich przekrojach wału musi być zapewniona wymagana wytrzymałość.; w przypaku wałów kształtowych (schokowych) zaleca się unikanie karbów, powoujących m.in. niekorzystne spiętrzenie napręŝeń kształt wału musi zapewniać Ŝąane ustalenie części osazanych na wale (np. przez stosowanie osazeń zabezpieczających prze przesunięciem wzłuŝnych elementów) konstrukcja wału musi być ostosowana o warunków montaŝu i emontaŝu wału oraz osazanych na nim elementów kształt wału powinien być moŝliwie najprostszy w celu zapewnienia łatwości wykonania oraz moŝliwie niskich kosztów proukcji 8

9 Projekt przekłani pasowej E. Dobór łoŝysk Moment obrotowy na wale silnika: N M =, [ N m] (8) ω Siła obwoowa: M P = [ N] (9) p Napięcie wstępne pasa: S 0 0 F z [ N] = σ (0) σ 0 - napręŝenie wstępne pasa σ 0 = 0.9 σ 0 =, σ 0 =,5 N mm N mm N mm - la cięŝkich warunków pracy - la śrenich warunków pracy - la lekkich warunków pracy F - pole przekroju poprzecznego pasa (przekrój trapez) z - liczba pasów w przekłani Pomięzy napięciem w cięgnie czynnym S, napięciem w cięgnie biernym S, siłą obwoową P i napięciem wstępnym S 0 zachozą następujące zaleŝności: S S = P S + S = S0 Z powyŝszego ukłau równań wyznaczyć moŝna S i S. Kąt opasania α wyznaczyć moŝna z zaleŝności: cos α p = a Wypakowa sił S i S : Q α [ N] = S + S S S cos (3) () () 9

10 Projekt przekłani pasowej ObciąŜenie zastępcze łoŝyska: P z [ N] = V R = V 0,5Q (4) V= - la ruchomego wałka V=, - la ruchomej oprawy Liczba obrotów w milionach: 3600 L = L h ω rz (5) π 0 6 gzie L h = goz. (tablica 6) Nośność ruchowa łoŝyska: C [ N] q = P z L (6) q = 3 - la łoŝysk kulkowych Na postawie nośności ruchowej i wyznaczonych śrenic wałów przyjmujemy z katalogu łoŝysk tocznych łoŝyska. Przykłaowy katalog moŝna znaleźć na stronie: NaleŜy obrać zabezpieczenia łoŝysk prze ruchem wzłuŝnym wzglęem wału. Opowienie normy: PN-M ŁoŜyska toczne - Nakrętki łoŝyskowe PN-M ŁoŜyska toczne - Pokłaki zębate i łoŝyskowe PN-M ŁoŜyska toczne - Pierścienie osacze spręŝynujące PN-M-85 - Pierścienie osacze spręŝynujące F. Dobór wpustu przenoszącego moment obrotowy z koła rowkowego na wał Czop obieramy la opowieniej śrenicy wału wg PN-M-85005: 970. Bez obliczeń wytrzymałościowych. G. Rysunek złoŝeniowy przekłani Przygotować rysunek złoŝeniowy przekłani rysunek wykonawczy koła biernego i wałka. 0