3. Wstępny dobór parametrów przekładni stałej

Transkrypt

1 4,55 n1= 3500 obr/min n= 1750 obr/min N= 4,55 kw 0,70 1, ,41 1,4 8 30,7 1,41 1. Obliczenie momentu Moment na kole n1 obliczam z zależności: Moment na kole n obliczam z zależności: Obliczenie przełożenia Przełożenie obliczam z wzoru: 4,55 1, / 4,55 4, / ,41 3. Wstępny dobór parametrów przekładni stałej 3.1. Dobór odległości osi k dla skrzynki dwuwałkowej Przyjmuję , ,03 Do dalszych obliczeń przyjmuję Średnica toczna i szerokość zazębienia Średnica toczna: ,7 1 1,41 1,41 Szerokość zazębień wyznaczam ze wzoru: 000 Zakładam ,4 1, ,7 5,6 1,41 Przyjmuję 6, 8 1,4 4,83 1, ,

2 3.3. Liczby zębów Zakładam ,41 17,5 1,709 9, ,41 Przyjmuję 9 9 1, ,89 Przyjmuję Sprawdzam poprawność zazębienia z warunków: na minimalną graniczną liczbę zębów : poszczególne liczby zębów nie powinny być podzielne przez wspólne liczby pierwsze, co zmniejsza zużycie powierzchni zębów Warunki spełnione, przyjmuję i do dalszych obliczeń Rzeczywisty stosunek liczby zębów oraz średnica toczna koła zębatego obliczanej przekładni wynoszą: 9 0, , Wskaźnik zmiany odległości osi λ Wstępnie przyjmuję 1, Kąt podziałowej linii zęba Przyjmuję β Kąt zarysu Przyjmuję zarys odniesienia o znormalizowanym kącie 0 a zatem kąt zarysu zęba na okręgu podziałowym w przekroju normalnym 0 30,65 1,05 β 0 0 3

3 30,65 1,05 9 0,95 β 0 1, , Moduł podziałowy normalny β 30,65 0 0,95 1, Moduł podziałowy czołowy 3.9. Odległość osi zerowa 0,95 1,011 β 0 1, ,385 Dla 38, rzeczywisty wskaźnik λ wynosi: 37 1,046 35, Podziałowy kąt zarysu w przekroju czołowym stąd β Kąt przyporu czołowy 0 0, ,17 0,95 1,011 35,385 1,046 1,17 1, ,385 zatem cos 35,385 1,17 0, ,898 6, Suma współczynników przesunięcia zarysu Dla zadanej odległości osi sumę współczynników przesunięcia zarysu oblicza się z wzoru: 6,898 1, ,898 0,0378 1,17 0, ,0378 0,01778

4 ,0378 0, ,0004 0, Rozdział sumy współczynników przesunięcia zarysu 0, , ,319 41,451 1,17 9,319 41,451 0,95 0,9635 1,00 0,5 ś ,9635 ś 0, Współczynniki wysokości głowy zęba i luzu wierzchołkowego zarysu odniesienia 1,00 0,5 4. Obliczenie podstawowych wielkości geometrycznych kół zębatych walcowych 4.1. Średnica podziałowa 4.. Średnica zasadnicza 9,319 41,451 9,319 1,17 7,34 41,451 1,17 38, Średnica podstaw 9,319 0,95 0, ,5 8,77 41,451 0,95 0, ,5 40,9 ś 0,9635 0,9635 1,00 0,5 9,319 41,451 7,34 38,65 8,77 40,9 5

5 37 35,385 0,95 1, ,319 41,451 0,95 0,9635 1,00 0,7 3,67 44,76 7,34 38,65 0,95 0,95 3,67 44,76 8,77 40, Współczynnik przesunięcia odległości osi 0, ,385 1,7 0, Współczynnik przesunięcia wyrównawczego 1, , Średnica wierzchołków 9,03 0,946 1, ,7 3,67 41,87 0,946 1, ,7 44,76 Sprawdzam prawidłowość zazębienia z warunku na średnice wierzchołków: 7,34 0,95 9,4 3,67 9,4 38,65 0,95 40,55 44,76 40,55 Warunek został spełniony. Sprawdzam prawidłowość zazębienia z warunku na luz wierzchołkowy: 0, 0, 0,19 0,15 0, , 0, 0,19 0,35 0,19 Warunek został spełniony. 37 3,67 40,9 44,76 8,77 0,15 0,35 1,7 0,7 3,67 44,76 6

6 4.7. Średnica czynna okręgu wierzchołków 3,67 44, , ,76 38,65 7, ,898 3,67 7,34 38,65 1,011 3,18 1, ,76 38,65 6,898 3,67 44, Średnica czynna okręgu podstaw 37 6,898 44,76 38,65 7,34 9, ,898 3,67 7,34 38,65 41, Podziałka czołowa Podziałka przyporu 1,011 3,18 3,18 1,17, Długość wzębiania 0, ,76 38,65 38,65 6,898 1, Długość wyzębiania 3,67 44,76 9,43 41,67 3,18,96 1,48 3,67 7,34 6,898 0,5 1 3,67 7,34 7,34 6,898,01,01 7

7 4.13. Długość odcinka przyporu 1,48,01, 3,49,95 6 β 0 0,95 1,18 0,6875 3,67 44,76 8,77 40,9 1,011 0, ,011 0, ,67 44,76 7,34 38,65 1,48,01 3, Wskaźnik zazębienia czołowy 3,49 1,18, Wskaźnik zazębienia poskokowy Wskaźnik zazębienia całkowity Wysokość zęba 6 0 0, ,18 0,6875 1,8675 0,5 0,5 3,9 1,95 0,5 0,5 3,86 1, Grubość zęba na walcu podziałowym w przekroju czołowym 1,011 0,9635 0,97 1,011 0,9635 0, Grubość zęba na walcu wierzchołków w przekroju czołowym Kąt zarysu na walcu wierzchołków w przekroju czołowym: 7,34 0,8368 3,67 33,19 38,65 0, ,76 8 3,49 1,18 0,6875 1,8675 1,95 1,93,97,97 33,19

8 30,9 30,9 1,17 33,19 3,67,97 9,319 0, , ,9 44,76,97 41,451 0, , ,67 9,319 0,697, ,76 41,451 0,796 1, ,17 33, , , , ,0748 3,67,97 0, ,0748 9,319 0,697 30,9 30, , ,76,97 0, , ,451 0, Grubość zęba na walcu wierzchołków w przekroju normalnym 3,67 0 0,4056 9,319,07 0,697,07 0, ,76 0 0,393 41,451 1,46 0,796 1,46 0,7408 0, ,0748 0,697 0,0554 0,796,07 0,6459 1,46 0,7408 9

9 0,6459 0,7408mm 1,011 0, ,011 0, Sprawdzam prawidłowość zazębienia z warunku że koło uzębione zewnętrznie nie może być zaostrzone u wierzchołka: Warunek spełniony. 0, 0, 0,19 0,6459 0, Szerokość wrębu na walcu podziałowym w przekroju czołowym 1,011 0, ,879 1,011 0, ,879 0,879 0,879 3,67 0,879 9,319 0, , Szerokość wrębu na walcu wierzchołków w przekroju czołowym 3,67 0,879 0, ,0748 9,319,84,84 44,76 0,879 41,451 0, ,0554,84,07,633 1,46 44,76 0,879 0, , ,451, Szerokość wrębu na walcu wierzchołków w przekroju normalnym,84,07,63,633 1,46,45,633,63,45 10

10 5. Obliczenia wytrzymałościowe przekładni zębatej 5.1. Wyznaczam naprężenie stykowe 1,4 4,83 9,319 41, ,75 1,17 18,75 6,898 3,67 44,76 7,34 38,65 1, ,0039 0,6875 Na materiał zębnika i koła zębatego przyjmuję stal 0HG. Koła pełne. a. Wyznaczam siłę obwodową: b. Geometria zazębienia , , , ,041 cos 1 cos ,75 34,416 48, ,75,07 1,17 6, ,67 7, , ,76 38,65 1 1, ,507 1,48 1 0,17 1, ,076 0,507 0,459 0,5563 0,507 1,0039 0, ,0039 0,6875 1, , , ,041 18,75 34,416 48,657,07 1,0039 1,001

11 3,67 44,76 7,34 38,65 1, ,98 0,6875 1,18 0,6875 β ,76 38, , ,67 7,34 1 1, ,507 1, ,153 1,48 1 0,0389 0,507 0,433 0,6153 0,507 0,98 0, ,98 0,6875 0,98 1 0,994 Ponieważ 1 przyjmuję ,18 1 0,6875 0, ,18 0,94 0,315 0,586 0, ,9397 0,98 1 0,936 0, ,416 48,657 0,9635 c. Sprężystość materiałów d. Współczynniki obciążenia 189,8 1 0,473 0, ,5791 0, , , ,4188 0,0059 0, ,8 1 1

12 0,473 0, ,5791 0, , ,416 48,657 0, ,9635 0, , ,416 0,4188 0,9635 0,0059 0, ,657 0,0018 0,9635 0,473 0,0045 0,0053 0,0061 0,0036 0, , , , , ,47311, , , ,586 5,6 0,4 140, ,11 0, ,8 0,8, ,586 5,6 0,075 0,075 5,6 0,4 845, , ,586 5,6 0,4 140, ,075 0, ,45 0,058, ,586 5,6 0,4 140,978 0, ,45 6 0,45 1, ,45 140,978 0,064 0,064 1, , ,586 0, ,978 0,

13 3,67 44,76 8,77 40,9 30,7 7,34 4,83 38,65 7, ół ł 0, , ,586 1,18 3,67 8,77 44,76 40,9 30,7 4, ,7 1 7, ,34 0, ,48 1 7, , ,83 1 7, ,65 0,39 5, , , , , ,0039 0, , ,75 0,5 1,586 0,75 1,18 0,5 1, ,7 4,83 0, , ,0039 1,80011 n1= 3500 obr/min 9 1, ,0039 0,387 0,3 0,34 0,3 0,058 0,064 0, ,387 39,86 7,444 1, , ,3870,3 0,058 0,34 0,064 0,3 0, , ,5 0,5 7 3,5 0,387 1, ,5 14

14 3,5 0,15 0,15 3,5 0,55 0,55 1, ,5 0,55 140,978 1,8675 1, ,6 0,4 140, , ,9 0,4 1, ,5 0,55 140,978 1,8675 1, ,6 0,4 0,9 0,4 140,978 0, ,9 0,4 0,066 0,86506 Ponieważ 1 przyjmuję 1 1, ,87 9, ,41,07 1,001 0,936 0, ,8 1 1,103 1, ,87 1,41 1,07 1,001 0,936 9, ,41 0, ,8 1 1,103 1, ,8 1,71 345,98 1,06,86 345,98 1, , , , ,586 5,6 0,4 199, ,45 1, , , , ,586 5,6 0,4 199,6735 1, ,45 199,6735 0,0411 0, ,6735 0,0411 0,

15 1, , ,586 0,99 199,6735 0,99 0,387 0,3 0,34 0,3 0,0411 0,0440 0,99 1, ,5 0,55 199,6735 1,8675 1, ,6 0,4 199, ,3870,3 0,0411 0,34 0,0440 0,3 0,99 1 1, ,9 0,4 1, ,5 0,55 199,6735 1,0134 1,8675 1, ,6 0,4 0,9 0,4 199,6735 0, ,9 0,4 0,0467 0, Ponieważ 1 przyjmuję 1 1,0991 1, ,041 41, ,41,07 1 0,936 0, ,8 1 1,0991 1, ,041 1,41 1,07 1 0,936 0,9397 9, ,41 189,8 1 1,0991 1, ,81 1,71 345,56 1,055 3,41 345,56 1,06 149,06 Naprężenie stykowe dla zębnika: 1048,87 Naprężenie stykowe dla koła zębatego: 149,06 149,06 16

16 , , Wyznaczam dopuszczalne naprężenia stykowe: Porównuję wartości naprężeń obliczeniowych z wartościami naprężeń dopuszczalnych Naprężenie stykowe dla zębnika: 1048,87 Naprężenie stykowe dla koła zębatego: 149,06 Dopuszczalne naprężenie stykowe: 1500 Warunek spełniony 5.4. Wyznaczam naprężenie u podstawy zęba ,96 1,98,1, ,6875 0, ,103 1, ,95 6 0, , ,35 0,10565, 1,01899, 1, ,96 1,98,1,14 0, ,103 1,0991 1,013

17 1,0134 1, ,87 6 0,95 1,96,1 0, ,103 1, ,041 7,5 0,95 1,98,14 0, ,0991 1,009 1,1,14 1,3 90 1, ,93 6 0,70 1,93 6, 1,0134, 1, ,316 0, ,87 1,96,1 0, ,103 1, , ,39 1,96,1 0, ,103 1, , ,041 1,98,14 0, , ,95 1, ,63 4,16 655, Wyznaczam dopuszczalne naprężenia u podstawy zęba: 1 0,44 0,1 0,44,1 0,1 1,058 0,44 0,1 0,44,14 0,1 1, , ,06 1,3 1, , ,74 1,058 1, ,06 18

18 1,3 90 1, , ,9 1, Porównuję wartości naprężeń obliczeniowych z wartościami naprężeń dopuszczalnych Naprężenie u podstawy zęba dla zębnika: 610,108 Naprężenie u podstawy zęba dla koła zębatego: 655,74 Dopuszczalne naprężenia u podstawy zęba dla zębnika: 745,06 Dopuszczalne naprężenia u podstawy zęba dla koła zębatego: 751,9 751,9 Warunek spełniony 6. Obliczenie wałków oraz łożysk przekładni 6.1. Dobór łożysk wałka zębnika Na materiał wałka przyjmuję stal St7 a. Obliczam średnicę wału z warunku na skręcanie: 16 1,4 130 stąd: 1, , ,87 1,17 6,89 Przyjmuję średnicę wału zębnika pod łożyska 10 b. Obliczam siłę osiową i promieniową obciążające łożyska wałka zębnika 845,87 6,89 845,87 0,485 1,17 410, ,331 19

19 845, n1= 3500 obr/min 410, , ,871 Dla przekładni zębatych żądana trwałość łożyska w godzinach wynosi h. Przyjmuję , , Z katalogu dobieram wstępnie łożysko kulkowe 7000C w układzie Tandem dla którego 8650 oraz , ,65 307, ,331 0,60 0,44 1,19 307, , ,871 0,75 410,331 c. Obliczam obciążenie zastępcze łożysk dla wałka zębnika 0,44 410,331 1,19 307, ,91 546,91 546, n1= 3500 obr/min Wymagana nośność łożyska: ,91 819, Przyjmuję łożysko kulkowe 7000C w układzie Tandem. Wymiary łożyska: Średnica wew.: 10mm Średnica zew.: 6mm Szerokość : x8mm=16mm 0,3 Do łożysk dobieram simmering o wymiarach: Średnica wew.: 10mm Średnica zew.: mm Szerokość: 7mm 819,57 0

20 6.. Obliczanie średnic czopów wałka zębnika a. Obliczam wymaganą długość wałka zębnika: szerokość luzu montażowego: x4mm szerokość łożyska: 16mm x szerokość simmeringu: 7mm szerokość segera: mm x (wstępnie) szerokość zębnika: 6mm Powiększam długość wałka o x1mm sfazowania na końcach wałka oraz odstęp między uszcz. a łożyskiem oraz grubość ścianki(xmm). Wstępnie przyjmuję całkowitą obliczeniową długość wałka zębnika 63 Długość wałka do obliczenia reakcji na podporach (odejmuję szerokość uszcz., sfazowania i oset. między łożyskiem a uszcz. i grubość ścianki oraz 0,5 szerokości łożysk, ponieważ przyjmuję, że reakcje będą występowały w połowie szerokości łożysk): mm b. Obliczam momenty zginające wałek zębnika ,87 845,87 4,935 Zapisuję warunki równowagi: , , ,79 61, ,87 4, ,87 4,935 4, ,935 4,935

21 0 0 0,017 4,935 0,017 7,19 0,05 0, ,19 0 c. Obliczam momenty zastępcze: gdzie dla stali St0S 1,53 1,4 0 10, ,53 1,4 10,84 7,19 1,53 1,4 13,01 10,84 13,01 0 1,53 1,4 10,84 d. Obliczam minimalne średnice czopów pod łożyska i zębnik: I. Średnice czopów pod łożyska: 10, , ,84 0, , We wcześniejszych obliczeniach do doboru łożysk przyjąłem 10mm a więc jest to poprawna średnica. II. Średnica czopa pod zębnik: , ,01 0, , Ponieważ z doboru łożysk do wałka zębnika wynika, że łożysko powinno opierać się na karbie wałka o średnicy min1,6mm i średnica ta jest większa od minimalnej wymaganej pod czop zębnika, przyjmuję średnicę wałka pod czop zębnika 13 13

22 6.3. Obliczam całkowitą długość wałka zębnika: ł , Przyjmuję dodatkową długość wałka zębnika (długość wałka wychodzącego poza obudowę) 17 ł Dobór pierścieni osadczych SEGERA do wałka zębnika. Dobieram pierścienie z Katalogu segerów zewnętrznych DIN 471 Seger 1 Średnica karbu pod pierścień: 11mm Wysokość pierścienia: 1,8mm Minimalna szerokość karbu pod pierścień: 1,1mm Szerokość pierścienia: 1mm 6.5. Obliczanie długości wpustu na wałku zębnika Na materiał wpustu przyjmuję stal St7 0,014 0,013 1, ,8 0, ,5 0,5 5,5 Przyjmuję długość wpustu ,45 1, Dobór łożysk wałka koła zębatego Na materiał wałka przyjmuję stal St7 a. Obliczam średnicę wału z warunku na skręcanie: 17 ł , stąd: 4, , Przyjmuję średnicę wału koła zębatego pod łożyska 1 3

23 1198,041 1,17 6, , n1= 1750 obr/min 581,05 b. Obliczam siłę osiową i promieniową obciążające łożyska wałka zębnika 1198,041 6, ,041 0,485 1,17 581, , ,05 Dla przekładni zębatych żądana trwałość łożyska w godzinach wynosi h. Przyjmuję , , Z katalogu dobieram wstępnie łożysko kulkowe 7001A w układzie Tandem dla którego 9400 oraz ,05 436, ,35 436, ,05 436,051 0,75 581,05 0,50 0,44 1,1 436, ,05 744, n1= 1750 obr/min a. Obliczam obciążenie zastępcze łożysk dla wałka zębnika 0,44 581,05 1,1 436, ,039 Wymagana nośność łożyska: , , Przyjmuję łożysko kulkowe 7001A w układzie Tandem. Wymiary łożyska: Średnica wew.: 1mm Średnica zew.: 8mm Szerokość: x8mm 0,3 744, , 4

24 Do łożysk dobieram simmering o wymiarach: Średnica wew.: 1mm Średnica zew.: 4mm Szerokość: 7mm 6.7. Obliczanie średnic czopów wałka koła zębatego b. Obliczam wymaganą długość wałka zębnika: szerokość luzu montażowego: x3mm szerokość łożyska: 16mm x szerokość simmeringu: 7mm szerokość segera: mm x (wstępnie) szerokość zębnika: 8mm Powiększam długość wałka o x1mm sfazowania na końcach wałka oraz odstęp między uszcz. a łożyskiem oraz grubość ścianki(xmm). Wstępnie przyjmuję całkowitą obliczeniową długość wałka zębnika 63 Długość wałka do obliczenia reakcji na podporach (odejmuję szerokość uszcz., sfazowania i oset. między łożyskiem a uszcz. i grubość ścianki oraz 0,5 szerokości łożysk, ponieważ przyjmuję, że reakcje będą występowały w połowie szerokości łożysk): mm b. Obliczam momenty zginające wałek zębnika. Zapisuję warunki równowagi:

25 , , , , , , , , , , , , , ,005 0,017 10,18 0,05 0, e. Obliczam momenty zastępcze: 599, , ,18 0 gdzie dla stali St7 1,53 4, , ,53 4,83 1,7 15,57 1,53 4,83 6,7 1,7 6,7 0 1,53 4,83 1,7 f. Obliczam minimalne średnice czopów pod łożyska i zębnik: I. Średnice czopów pod łożyska: 1,7 65 1, ,7 0, , We wcześniejszych obliczeniach do doboru łożysk przyjąłem 1mm a więc jest to poprawna średnica. 1 6

26 II. Średnica czopa pod koło zębate: 65 6, ,7 0,0171 1, Z doboru łożysk do wałka koła zębatego wynika, że łożysko powinno opierać się na karbie wałka o średnicy 14,5mm i średnica ta jest większa od minimalnej wymaganej pod czop koła zębatego, przyjmuję więc średnicę wałka pod czop koła zębatego Obliczam całkowitą długość wałka koła zębatego: , ł Przyjmuję dodatkową długość wałka koła zębatego (długość wałka wychodzącego poza obudowę) 17 ł Dobór pierścieni osadczych SEGERA do wałka koła zębatego. Dobieram pierścienie z Katalogu segerów zewnętrznych DIN 471 Seger 15 Średnica karbu pod pierścień: 13,8mm Wysokość pierścienia:,mm Minimalna szerokość karbu pod pierścień: 1,1mm Szerokość pierścienia: 1mm Obliczanie długości wpustu na wałku koła zębatego Na materiał wpustu przyjmuję stal 55 0,0483 0,015 3, ,8 0, ,5 0,5 5,5 Przyjmuję długość wpustu ,35 1, ł

27 8