ANALIZA GONILA PREČNEGA TRANSPORTERJA GREDIC · 2017. 11. 28. · Zobniška gonila so mehanska gonila z enakomerno vrtilno frekvenco. Zaradi izkoristka zobniškega gonila, nam moč

ANALIZA GONILA PREČNEGA

TRANSPORTERJA GREDIC

Diplomsko delo

Študent: Tomaž VOGEL

Študijski program: Visokošolski strokovni študijski program 1. stopnje

Strojništvo

Smer: Konstrukterstvo in gradnja strojev

Mentor: doc. dr. Aleš BELŠAK

Somentor: izr. prof. dr. Miran ULBIN

Maribor, september 2014

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- II -

Vložen original sklepa o

potrjeni temi diplomskega dela


- III -

I Z J A V A

Podpisani Tomaţ VOGEL izjavljam, da:

je bilo predloţeno diplomsko delo opravljeno samostojno, pod mentorstvom doc. dr.

Aleša BELŠAK-a in somentorstvom izr. prof. dr. Mirana ULBIN-a ;

predloţeno diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloţeno za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjiţnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, 4.9.2014 Podpis: ___________________________


- IV -

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju doc. dr. Alešu BELŠAKU in

somentorju izr. prof. dr. Miranu ULBINU za pomoč in

vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Zahvaljujem se tudi podjetju SERPA d.o.o, ki mi je

omogočilo opravljanje diplomskega dela .

Posebna zahvala velja staršem, ki so mi omogočili

študij ter prijateljem in vsem domačim, ki so mi stali

ob strani in me spodbujali pri študiju.


- V -

ANALIZA GONILA PREČNEGA TRANSPORTERJA GREDIC

Ključne besede: gonilo, transporter, reduktor, zobnik, zobniška dvojica

UDK: 621.833(043.2)

POVZETEK

Gonilo ali prenosnik je najpomembnejši vmesni člen od pogonskega do gnanega stroja, saj

prenaša moči ter prilagaja vrtilni moment in vrtilno frekvenco. V diplomski nalogi smo

analizirali gonilo prečnega transporterja gredic, kjer je prišlo do loma zobniške dvojice.

Napravili smo preračun zobniških dvojic s pomočjo programa Zobnik. Na koncu smo podali

rešitve, ki so mogoče in enostavne za naš primer ter zobniški prenosnik na koncu zmodelirali

in napravili tehniško dokumentacijo.


- VI -

ANALYSIS OF GEAR OF THE TRANSPORT SYSTEM

Key words: gear, transporter, reduction gear unit, gear wheel, gear pair

UDK: 621.833(043.2)

ABSTRACT

Gear or drive is the most important interface between drive machine and driven machine, as it

transfers the powers and adjusts torque and speed frequency. In my diploma I analyzed the

gear of the transport system, where a gear pair fracture occurred. I made a calculation of gear

pairs with the help of a program called Zobnik. In the end I wrote down solutions that are

possible and simple for our case and made a gear drive model and also technical

documentation.


- VII -

KAZALO

1 UVOD ................................................................................................................................ 1

1.1 PREDSTAVITEV PODJETJA .............................................................................................. 1

1.2 PREDSTAVITEV PROBLEMA ........................................................................................... 2

1.3 PREDSTAVITEV STROJA ................................................................................................. 3

2 TEORETIČNE OSNOVE ZOBNIŠKIH GONIL ......................................................... 5

3 IZRAČUN ......................................................................................................................... 7

3.1 MOTOR ......................................................................................................................... 7

3.2 REDUKTOR .................................................................................................................... 9

3.2.1 Podatki o zobnikih ................................................................................................ 9

3.3 IZRAČUN ..................................................................................................................... 12

3.3.1 1. stopnja ............................................................................................................. 12

3.3.2 2. stopnja ............................................................................................................. 12

3.3.3 Dejansko razmerje .............................................................................................. 12

3.4 MATERIAL ZOBNIKOV ................................................................................................. 13

3.5 PREGLED REZULTATOV ............................................................................................... 14

3.6 UKREPI ....................................................................................................................... 18

4 MODELIRANJE GONILA ........................................................................................... 24

5 TEHNIČNA DOKUMENTACIJA ............................................................................... 28

6 ZAKLJUČEK ................................................................................................................. 30

6.1 SKLEP ....................................................................................................................... 31

7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV .......................................................................... 32

8 PRILOGE ........................................................................................................................ 33


- VIII -

KAZALO SLIK

Slika 1: Valjasta zobniška dvojica - polomljena ........................................................................ 2

Slika 2: Pastorek 2. para zobniške dvojice ................................................................................. 3

Slika 3: Verižni transporter ........................................................................................................ 4

Slika 4: Gonilo s sklopko ............................................................................................................ 4

Slika 5: Shema gonila [2] ........................................................................................................... 5

Slika 6: Osnovne izvedbe zobniških dvojic [2] ........................................................................... 6

Slika 7: Hidromotorji [6] ........................................................................................................... 7

Slika 8: Diagram vrednosti za hidromotor OMT 160 [5] .......................................................... 8

Slika 9: Skica gonila v prerezu ................................................................................................... 9

Slika 10: Naslovna stran programa Zobnik ............................................................................. 13

Slika 11: Diagram vrednosti za hidromotor OMT 160 [5] ...................................................... 21

Slika 12: Model spodnjega dela ohišja .................................................................................... 24

Slika 13: Model zgornjega dela ohišja ..................................................................................... 24

Slika 14: Dobljeni model iz MITCalca za 2. zobniški par ........................................................ 25

Slika 15: Model pastorka Z1 ..................................................................................................... 25

Slika 16: Model zobnika Z2 ....................................................................................................... 25

Slika 17: Model pastorka Z3 ..................................................................................................... 26

Slika 18: Model zobnika Z4 ....................................................................................................... 26

Slika 19: Sestavljeno gonilo brez zgornjega ohišja .................................................................. 26

Slika 20: Sestavljeno končno gonilo ......................................................................................... 27

Slika 21: Pogled na tehnični dokumentaciji za pastorek Z1 ..................................................... 29

Slika 22: Tabela podatkov za ozobje Z1 na teh. dokumentaciji ................................................ 29


- IX -

KAZALO TABEL

Tabela 1: Podatki o zobniku 1 9




Tabela 5: Podatki o materialu 16CrMo5 14

Tabela 6: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 1. para - zobnik1 14

Tabela 7: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 1.para - zobnik2 15

Tabela 8: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba - zobnik 1 15

Tabela 9: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba- zobnik 2 15

Tabela 10: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para - zobnik 3 16

Tabela 11: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para - zobnik 4 16

Tabela 12: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para - zobnik 3 16

Tabela 13: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para – zobnik 4 17

Tabela 14: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para, širine 95mm - zobnik 3 18

Tabela 15: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para, širine 95mm - zobnik 4 18

Tabela 16: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para, širine 95mm - zobnik 3 19

Tabela 17: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para, širine 95mm - zobnik 4 19

Tabela 18: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para, moči 9,5kW - zobnik 3 21

Tabela 19: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para, moči 9,5kW - zobnik 4 22

Tabela 20: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para, moči 9,5kW - zobnik 3 22

Tabela 21: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para, moči 9,5kW - zobnik 4 22


- X -

UPORABLJENI SIMBOLI

p - tlak

Q - pretok

T - navor

n - število vrtljajev

i - prestavno razmerje

Ra - srednja aritmetična sredina

P - moč

UPORABLJENE KRATICE

CAD - Computer Aided Design

FS - Fakulteta za strojništvo

ISO - International Organization for Standardization

DIN - Deutsches Institut für Normung

SIST - Slovenski inštitut za standardizacijo

Pro/E - Pro/ENGINER

SIJ - Slovenska industrija jekla

CNC - Computer Numerically Controlled


- XI -


- 1 -

1 UVOD

Najpomembnejši vmesni člen ali prenosnik od pogonskega do gnanega stroja so gonila, saj

prenašajo moči ter prilagajajo vrtilni moment in vrtilno frekvenco zahtevam delovnega stroja.

Njihova uporaba je nepogrešljiva v vsakdanjem ţivljenju, saj se včasih sploh ne zavedamo kje

vse jih lahko najdemo, ampak če ţe snamemo glavno ohišje jih ţe hitro opazimo. Na

gospodinjskih aparatih, majhnih igračah, urah, kmetijskih in gradbenih strojih, navsezadnje

tudi na ogromnih naftnih črpališčih, povsod najdemo gonila, z razliko, da je vsako

skonstruirano in preračunano na določene zahteve, ki jih gonilo zahteva.

V diplomski nalogi se bomo ukvarjali s preračunom dvostopenjskega zobniškega prenosnika,

zaradi večkratne okvare. Ideja za to diplomsko nalogo je nastala v podjetju Serpa d.o.o, saj

sem tudi njihov štipenditor, s tem pa bom podjetju pripomogel k rešitvi tega problema.

1.1 Predstavitev podjetja

Serpa d.o.o. je podjetje, ki je bilo ustanovljeno leta 1994 in se nahaja na Ravnah na

Koroškem. Njen večinski lastnik je Metal Ravne d.o.o., ki spada v skupino SIJ (Slovenska

industrija jekla). Osnovna dejavnost podjetja je ozko povezana z razvojem jeklarske in

kovinsko – predelovalne dejavnosti na lokaciji in širše. S tem je podjetje v neposrednem stiku

s potrebami jeklarske in predelovalne industrije in sodeluje pri iskanju inovativnih rešitev v

posodabljanju strojev in naprav za izboljšanje parametrov proizvodnih procesov. Dolgoletne

izkušnje, znanje in tradicija zagotavljajo kakovost in zanesljivost njihovih izdelkov in

storitev. Proizvodnja strojnih delov se vrši na klasičnih in CNC obdelovalnih strojih.

Komponente, strojne dele in opremo izdelujejo po lastni ali kupčevi dokumentaciji, ki so

namenjeni za tehnološke procese v metalurgiji, strojegradnji, energetiki, gradbeništvu,

rudarstvu in reciklaţni industriji. Poudarek podjetja je celovita ponudba od načrtovanja,

proizvodnje in montaţe, kjer skušajo pokrivati vsa področja strojništva.[1]neposrednem stiku

s potrebami jeklarske in predelovalne industrije in sodeluje pri iskanju inovativni

rešitev v posodabljanju strojev in naprav za izboljšanje parametrov proizvodnih p


- 2 -

1.2 Predstavitev problema

Sam problem se je začel, ko se je ustavil veriţni transporter, ki prenaša gredice dimenzij 100

x 100 in različne dolţine (povprečno 3000 mm). Ta stroj deluje v podjetju Metal obrat

Valjarna na Ravnah na Koroškem nekje od leta 1980. Po pregledu stroja je bilo ugotovljeno,

da je prišlo do okvare gonila stroja, to pa je dvostopenjski reduktor, ki ga poganja hidravlični

motor. Do tega problema je prišlo ţe večkrat, vendar pa zmeraj ni dovolj časa za dolgotrajno

analizo in raziskavo, saj je podjetje časovno omejeno za sanacijo. Zaradi tega so vgradili

enake strojne elemente, kot so bili v gonilu vgrajeni ţe v preteklosti. Odločili smo se, da

samo gonilo analiziramo in na koncu podamo moţnosti za izboljšavo.

Slika 1: Valjasta zobniška dvojica - polomljena


- 3 -

Slika 2: Pastorek 2. para zobniške dvojice

Na sliki vidimo, da je najverjetneje prišlo do nasilnega zloma zob. To ocenjujemo po grobi

zrnavosti prelomne površine. Vzrok so lahko trenutne preobremenitve, sunkoviti vklopi in

izklopi, napaka montaţe, itd. [2]

1.3 Predstavitev stroja

Veriţni transporter je stroj, kateri transportira komade iz ene točke v drugo. Narejen je po

sistemu tračnih transporterjev. Vlečni element je veriga, ki drsi po jeklenem profilu ter

prenaša jeklene komade iz ene stani na drugo stran. Dolţina našega transporterja je 12 m.

Pogonski element je hidromotor Danfoss OMT 160, kateri preko sklopke prenaša moč in

moment na gonilo, ki je dvostopenjski reduktor z valjastimi zobniškimi pari.

Slabost tega stroja je, da je gonilo na zadnji strani stroja. To pomeni, da reduktor vleče na

spodnji strani oz. stroj na spodnji veji vleče, na zgornji pa pritiska. Boljše bi bilo gonilo na

sprednji strani, s tem bi zgornjo vejo vleklo, spodnja pa bi bila jalova veja – ne bi bila pod

napetostjo.


- 4 -

Slika 3: Verižni transporter

Stroj transportira komade naprej (v desno smer).

Slika 4: Gonilo s sklopko


- 5 -

2 TEORETIČNE OSNOVE ZOBNIŠKIH GONIL

Ţe ime zobniško gonilo nam pove, da sestavljajo gonilo zobniki. Ime zobniški prenos pa nam

pove, da je to prenos pri katerem prenašajo vrtenje zobniki. Pri zobniških gonilih se torej

ukvarjamo z vrtenjem zobnikov, ki nam prenašajo moč (P), vrtilno frekvenco (n) ter vrtilni

moment (T) iz gonilne gredi na gnano gred. Zobniška gonila so mehanska gonila z

enakomerno vrtilno frekvenco. Zaradi izkoristka zobniškega gonila, nam moč na gnani gredi

upade – upad je odvisen od izvedbe gonila (najslabše so polţaste dvojice) in stopenj.

Poznamo enostopenjska gonila (sestavljena iz ene zobniške dvojice) in večstopenjska gonila

(sestavljena iz več zobniških dvojic), ki so lahko različnih izvedb. Slika 6 nam prikazuje

osnovne izvedbe zobniških dvojic, ki imajo različno postavljene osi obeh zobnikov: [2]

- valjasta zobniška dvojica (slika 6 a) – osi vzporedni

- stoţčasta zobniška dvojica (slika 6 b) – osi se sekata

- polţasta dvojica (slika 6 c) – osi sta mimobeţni

Slika 5: Shema gonila [2]


- 6 -

Faktorji, ki so pomembni pri konstruiranju novega gonila:

- prenosne moči

- vrtilne frekvence

- obodne hitrosti zobnikov

- prestavnega razmerja

- lege gnane in gonilne gredi

- smeri vrtenja

- izkoristka

Običajno imenujemo manjši zobnik pastorek. Označimo ga z Z1 , večji zobnik pa označimo z

Z2. Pri polţastih dvojicah imenujemo manjši zobnik polţ, ki ga prav tako označimo z Z1, večji

zobnik pa polţnik – Z2. [2]

Slika 6: Osnovne izvedbe zobniških dvojic [2]


- 7 -

3 IZRAČUN

3.1 Motor

Za pogon gonila uporabimo hidromotor Danfoss OMT 160, ki je nastavljen na tlak p = 125

bar in pretoka Q = 90 l/min.

p = 125bar

Q = 90 l/min

Slika 7: Hidromotorji [6]


- 8 -

Slika 8: Diagram vrednosti za hidromotor OMT 160 [5]

Iz diagrama dobimo naslednje podatke, ki so pomembni za nadaljni preračun:

T = 260 Nm

n = 550 min-1

P = 15 kW


- 9 -

3.2 Reduktor

Gonilo v našem stroju je dvostopenjski reduktor:

Slika 9: Skica gonila v prerezu

3.2.1 Podatki o zobnikih

Tabela 1: Podatki o zobniku 1

Število zob z 18

Modul čelni ms 2

Modul normalni mn 2,0612

Ubirni kot α0 20°

Nagibni kot bočnic β0 14°

Smer nagiba bočnic smer leva

Premer razdelnega kroga d0 37,102


- 10 -

Zunanji premer dk 41,98

Profilni premik xm +0,448

Merno število zob zw 3

Mera preko zob W

Število zob protizobnika z2 79

Medosna razdalja a 100±0,035


Število zob z 79

Modul čelni ms 2


Ubirni kot α0 20°


Smer nagiba bočnic smer desna



Profilni premik xm -0,418


Mera preko zob W




- 11 -


Število zob z 18

Modul čelni ms 2,75


Ubirni kot α0 20°


Smer nagiba bočnic smer desna





Mera preko zob W




Število zob z 81

Modul čelni ms 2,75


Ubirni kot α0 20°


Smer nagiba bočnic smer leva





- 12 -


Mera preko zob W



3.3 Izračun

3.3.1 1. stopnja

z1 = 18

z2 = 79

Nm

3.3.2 2. stopnja

z3 = 18

z4 = 81

Nm

3.3.3 Dejansko razmerje


- 13 -

Ko smo preračunali vrtljaje, moči ter prestavna razmerja, smo se odločili, da opravimo

preračun v programu Zobnik - verzija 7.0. To je program za preračunavanje valjastih

zobnikov, ki nam je dostopen na fakulteti. S tem programom smo lahko z navedenimi podatki

izračunali sile na zobe, trdnostne kontrole na Hertzov tlak, trdnostne kontrole na lom v korenu

zob, izgube moči in izkoristke. Program nam poda tudi osnovne podatke o gonilu,

geometrijske podatke za izdelavo, podatke o materialu zobnikov, podatke o mazanju, merilne

veličine zobniške dvojice, skratka lep izpis vsega potrebnega za zobniško dvojico.

Slika 10: Naslovna stran programa Zobnik

3.4 Material zobnikov

Za material zobnikov smo se odločili vzeti čim boljši material, saj imamo problem za katerega

bi bilo teoretično mogoče, da bi z dovolj visoko kvaliteto lahko dosegli dovolj dobre rezultate,

da bi gonilo lahko drţalo naše zahteve. Jeklo 16CrMo5 je material za cementacijo, s čimer ga

najprej površinsko naogljičimo nato pa zakaljimo, da dobimo trdo površino in ţilavo

notranjost.

Vzeli smo material 16CrMo5


- 14 -

Tabela 5: Podatki o materialu 16CrMo5

Trajna dinamična trdnost za Hertzov tlak σHlim1 = 1630,000 N/mm2

Trajna dinamična trdnost za utripno

napetost v zobnem korenu

σFlim1 = 460,000 N/mm2

Poissonovo število ν2 = 0,300 N/mm2

Modul elastičnosti E2 = 210000,000

Povprečna srednja višina neravnosti Rz2 = 3,000 μm

Trdota jedra zoba 270

Trdota zobnih bokov 720

Toplotna obdelava Cementirano in kaljeno

3.5 Pregled rezultatov

Tabela 6: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 1. para - zobnik1

ZOBNIK 1

Imenski bočni tlak σH01 = 1322,404 N/mm2

Dejanski bočni tlak σH1 = 1389,348 N/mm2

dopustni bočni tlak σHP1 = 1603,488 N/mm2

Varnost proti jamničenju SH1 = 1,154

Minimalna varnost proti jamničenju SHmin1 = 1,000

Varnostna proti jamničenju USTREZA


- 15 -

Tabela 7: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 1.para - zobnik2

ZOBNIK 2






Varnostna proti jamničenju USTREZA

Tabela 8: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba - zobnik 1

ZOBNIK 1

Imenski napetost v korenu zoba σF01 = 548,580 N/mm2

Dejanska napetost v korenu zoba σF1 = 598,619 N/mm2

Dopustna napetost v korenu zoba σFP1 = 920,000 N/mm2

Varnost proti lomu v korenu zoba SF1 = 1,536

Minimalna varnost proti lomu v korenu zoba SFmin1 = 1,400

Varnost proti lomu v korenu zoba USTREZA

Tabela 9: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba- zobnik 2

ZOBNIK 2








- 16 -

Tabela 10: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para - zobnik 3

ZOBNIK 3






Varnostna proti jamničenju NE USTREZA

Tabela 11: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para - zobnik 4

ZOBNIK 4



Dopustni bočni tlak σHP2 = 1599,170 N/mm2



Varnostna proti jamničenju NE USTREZA

Tabela 12: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para - zobnik 3

ZOBNIK 3

Imenska napetost v korenu zoba σF01 = 967,793 N/mm2


Dopustna napetost v korenu zoba σFP1 = 920 N/mm2



Varnost proti lomu v korenu zoba NE USTREZA


- 17 -

Tabela 13: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para – zobnik 4

ZOBNIK 4

Imenska napetost v korenu zoba σF02 = 950,124 N/mm2





Varnost proti lomu v korenu zoba NE USTREZA

S tem preračunom smo prišli do ugotovitve, da v gonilu 2. par zobnikov ni bil ustrezno

skonstruiran za naše sedanje zahteve. Izkazalo se je, da zobnik 3 ima koeficient varnosti proti

jamničenju (0.906 - minimalna varnost pa je 1.000). Prav tako je varnost proti lomu v korenu

zoba 0.912, minimalna pa bi morala biti 1.400. Zobnik 4, ki ima enake minimalne zahteve, pa

ima varnost proti jamničenju 0.906 in varnost proti lomu v korenu zoba 0.929.


- 18 -

3.6 Ukrepi

- povečanje širine ubiranja zobniške dvojice

Ena od moţnosti za dosego minimalnih zahtev je povečava širine zobnikov 2. para, saj bi za

minimalne dopustne zahteve morali imeti vsaj 95mm širine ubiranja zobniškega para, kar pa v

našem trenutnem primeru ni mogoče. S tem bi morali celotno gonilo predelati, ohišje

povečati, sklopko med gonilom in pogonskim elementom pa izbrati drugo, skratka celotno

gonilo bi morali skonstruirati na novo.

Tabela 14: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para, širine 95mm - zobnik 3

ZOBNIK 3






Varnost proti jamničanju USTREZA

Tabela 15: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para, širine 95mm - zobnik 4

ZOBNIK 4






Varnost proti jamničenju USTREZA


- 19 -

Tabela 16: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para, širine 95mm - zobnik 3

ZOBNIK 3


Dejanski napetost v korenu zoba σF1 = 643,642 N/mm2





Tabela 17: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para, širine 95mm - zobnik 4

ZOBNIK 4








- 20 -

- zmanjšanje parametrov pogonskega stroja

Druga izmed moţnosti za ukrep je, da pogonskemu stroju prilagodimo parametre, da gonilo

zdrţi. To smo naredili s poskusno metodo, kjer smo v programu Zobnik poskušali

zmanjševati vhodne parametre, hkrati pa smo obdrţali izhodno hitrost. Pri tem smo dobili, da

z materialom 16CrMo5, 2. zobniški par zdrţi z močjo največ 9,5 kW ter momentom 725 Nm

na 2. zobniški par, kar znaša vhodni moment gonila 165 Nm, izhodni moment gonila pa 3112

Nm. Izhodno število vrtljajev pa prav tako ohranimo z 27.5 min-1

.

Ta rešitev bi pripomogla k temu, da bi se gonilo zaradi preobremenjenosti transportnega traku

ustavilo. Delavci bi takoj vedeli, da je gonilo preobremenjeno ter da bi ga morali

razbremeniti. Z razbremenitvijo bi stroj sam začel obratovati. S to rešitvijo bi ohranili gonilo

ter seveda zobnike.

Največji problem je bil v tem, da ni bilo varnostnega elementa, ki bi preprečil delavcem

preobremenitev traku. Delavci posledično hitijo in brez pomisleka naloţijo trak do

onemoglosti in naše gonilo, ki je sorazmerno majhno za takšen stroj, postane preobremenjeno.

Tako pride do zloma zob, ali celo do loma ohišja, leţajev, moznikov, gredi, itd.

Vhodni podatki za trenutno rešitev:

P = 9,5 kW

T = 165 Nm

nvhod = 550 min-1

Pogonski element ostaja hidromotor Danfoss OMT 160:


- 21 -

Slika 11: Diagram vrednosti za hidromotor OMT 160 [5]

Dobljeni podatki iz tabele:

p = 80 bar

Q = 90 l/min

Tabela 18: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para, moči 9,5kW - zobnik 3

ZOBNIK 3






Varnost proti jamničanju USTREZA


- 22 -

Tabela 19: Trdnostna kontrola na Hertzov tlak 2. para, moči 9,5kW - zobnik 4

ZOBNIK 4






Varnost proti jamničenju USTREZA

Tabela 20: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para, moči 9,5kW - zobnik 3

ZOBNIK 3 –







Tabela 21: Trdnostna kontrola na lom v korenu zoba 2. para, moči 9,5kW - zobnik 4

ZOBNIK 4








- 23 -

Pri tem izpisu vidimo, da imamo zobnika 3 in 4 oba na minimalni varni strani. Zobnika 3 in 4

imata varnost proti jamničenju (1.123, minimalna pa je 1), varnost proti lomu v korenu zoba

pa ima zobnik 3 (1,408) ter zobnik 4 (1.434, minimalna obeh pa je 1,400). S takšnimi

parametri smo na varni strani pred zlomom zob, hkrati se s temi vhodnimi parametri stroj

ustavi.


- 24 -

4 MODELIRANJE GONILA

Po vseh pridobljenih podatkih in preračunih gonila, smo modelirali v programskem paketu

Pro/Engineer 5, ki ga uporabljamo v podjetju. Najprej smo celotno staro ohišje geometrijsko

premerili in skicirali, da smo lahko zmodelirali varjeno izvedbo ohišja.

Slika 12: Model spodnjega dela ohišja

Spodnje ohišje je zvarjeno iz 16 kosov. Prav tako je zvarjeno zgornje ohišje, ki ima odprtino

za dolivanje olja ter za vizualno kontrolo zobnikov.

Slika 13: Model zgornjega dela ohišja


- 25 -

Sledilo je modeliranje najpomembnejših strojnih elementov – zobnikov. To smo napravili s

programskim paketom MITCalc, s katerim smo lahko najprej ponovno preračunali zobniške

dvojice. Program nam je nato podal poročilo, ki se ujema s predhodnimi preračuni s

programom Zobnik, s tem programom imamo moţnost izrisa 2D risbe ali 3D CAD model

ozobja, ki smo ga nadaljnje modelirali do končnih zahtev.

Slika 14: Dobljeni model iz MITCalca za 2. zobniški par

Slika 15: Model pastorka Z1

Slika 16: Model zobnika Z2


- 26 -

Slika 17: Model pastorka Z3

Slika 18: Model zobnika Z4

Sledi še konstruiranje in modeliranje manj zahtevnih strojnih elementov, kot so distančni

obroči, pokrovi, nazivna tablica, votla gred, itd. Ostale standardizirane strojne elemente

naloţimo s spletne knjiţnice (vijake, podloţke, oljekaz, leţaje, radialna tesnila, moznike,… ).

Ko imamo vse potrebne elemente, začnemo sestavljati v sklop (modul Assembly) - v našem

primeru je gonilo.

Slika 19: Sestavljeno gonilo brez zgornjega ohišja


- 27 -

Slika 20: Sestavljeno končno gonilo

Sklop je sestavljen iz 125 delov - če štejemo ves pritrdilni material (vijaki, podloţke,…).

Gonilo tehta 100,2kg. Zunanje mere gonila so: 530 x 339 x 324 (dolţina x širina x višina).

Končan izdelek bo pobarvan: zunanja barva RAL 9003 (bela), notranja barva RAL 3002

(rdeča) in odporna na olje, temeljni premaz pa RAL 7047.


- 28 -

5 TEHNIČNA DOKUMENTACIJA

Vso tehnično dokumentacijo smo naredili v Pro/E, v modulu (Drawing) tehniška

dokumentacija. V dokumentaciji je podano vse za izdelavo pastorkov ter zobnikov. Ujem

k6/H7 smo podali povsod, kjer je nasajen zobnik na gred, ter leţaj na gred. Širino utorov za

moznike smo predpisali s toleranco P8 (toleranca v minus), da je nasadni zobnik aksialno

nepomičen. Vse netolerantne mere so po standardu SIST ISO 2768 določene razreda m

(medium). Označena so središčna gnezda, kjer so potrebna za izdelavo, določena po DIN 332

standardu. Podatki o materialu izdelka so zapisani v glavi, termične obdelave pa nad oznako

materiala. Poleg materiala so v glavi podani naziv in mere, masa izdelka, naročniška številka,

ident številka, podatki o naročniku, številka sestavnega načrta, objekt (kamor izdelek sodi),

merilo in podatki o konstrukterju ter datumi.

HRAPAVOST POVRŠIN

Hrapavost površin je v splošnem mikrogeometrijska nepravilnost (neravnost) površine, do

katere pride zaradi obdelovalnih postopkov ali drugih vplivov [3]. Pomembno je, da določimo

manjšo hrapavost, kjer je to potrebno, saj boljšo ko imamo površino bolj zahteven je postopek

obdelave in posledično podraţitev izdelka. Manjša hrapavost površine vpliva na večjo

odpornost proti koroziji, boljšo prevajanje toplote, večjo dinamično trdnost, večjo sposobnost

tesnjenja itd.

Splošno stopnjo hrapavosti površin zobnikov smo določili N9, kar znaša Ra (srednji

aritmetični odstopek profila) = 6,3μm. Hrapavost ozobja smo določili ţe pri izračunu in znaša

N6, to je Ra = 0,8μm, kar v našem primeru doseţemo z brušenjem ozobja. Hrapavost N6 smo

podali tudi povsod, kjer so nasajeni zobniki ter kjer je pastorek vleţajen. Doseţemo jo lahko z

zelo finim struţenjem ali brušenjem. Zadnja naša izboljšana hrapavost je še med moznikom in

utorom v gred ter moznikom in utorom na zobniku. Tu je hrapavost N7, ki znaša Ra = 1,6 μm

(v našem primeru jo bomo dosegli s finim rezkanjem).


- 29 -

Slika 21: Pogled na tehnični dokumentaciji za pastorek Z1

PODATKI O OZOBJU NA TEHNIČNI DOKUMENTACIJI

Slika 22: Tabela podatkov za ozobje Z1 na teh. dokumentaciji

Na delavniški risbi kotiramo ozobje kolikor je mogoče. V kolikor pa ni mogoče, moramo

podati podatke v tabeli, ki jo naredimo na delavniški risbi. V tabeli za čelne zobnike s

poševnim ozobjem imamo zapisano število zob, modul čelni, modul normalni, ubirni kot,

nagibni kot bočnic, smer nagiba, premer razdelnega kroga, zunanji premer, profilni premik in

pa kontrolo ozobja (merno število zob, mero preko zob, odstopke, število zob protizobnika,

medosno razdaljo).


- 30 -

6 ZAKLJUČEK

V diplomski nalogi smo najprej opisali nekaj teoretičnih osnov o zobniških gonilih. To so bili

osnovni podatki za razumevanje naloge.

Najprej smo se morali s strojem dobro spoznati in preučiti njegovo delovanje. Morali smo si

ogledati stroj ter ugotoviti kje deluje in na kakšen način. Ko so vzdrţevalci celotno gonilo

demontirali in razstavili, smo strojne elemente pregledali in ugotovili, da je prišlo do zloma

zob v gonilu. Potem smo glavne elemente »posneli«, skicirali in premerili. Ugotovljeno je

bilo, da so bili zobniki ţe leta 1990 ročno skicirani za izdelavo. Te skice so nam prihranile

celoten izračun ozobja in s temi podatki o ozobju smo naredili preračun v programu Zobnik -

verzija 7, ki nam je dostopen na FS. Ugotovljeno je bilo, da drugi par zobniške dvojice ni bil

ustrezno skonstruiran na določeno moč, ki je obratovala. Podali smo dve rešitvi: prva je ta, da

ostanejo vhodni parametri enaki in celotno gonilo predelamo tako, da dobimo drugi par

ustrezne širine za varno delovanje; druga rešitev pa je, da vhodne parametre spremenimo, kar

je dokaj enostavno zaradi hidravličnega motorja, in s tem nastavimo takšne parametre, da

gonilo zdrţi in se nam motor ustavi zaradi preobremenitve teţe.

Po celotnem preračunu in analizi, smo zobnike zmodelirali v CAD modelirniku

Pro/ENGINEER 5 ter v njem izdelali tehniško dokumentacijo za gonilo in sestavo, katero

smo opremili z vsemi potrebnimi podatki in informacijami za izdelavo le teh.

Cilj te naloge je bila ugotovitev zaradi česa pride do loma zobniške dvojice, ki jo je ţe

tolikokrat deformiralo. Zraven te naloge smo se veliko naučili, izvedeli veliko novih podatkov

o zobniških dvojicah ter hidravličnih motorjih in na splošno o vsem, kar spada zraven

zobniških gonil. Upam, da bo naša analiza pripomogla podjetju do dolgotrajne rešitve in

posledično manj zastojev na stroju zaradi sanacije.


- 31 -

6.1 SKLEP

Po skupnem delu in analizi bi predlagali drugo rešitev – spremembo vhodnih parametrov, ki

nam je trenutno bolj enostavna in ekonomična. Če bi se kdaj odločili za predelavo gonila, bi

predlagali, da bi se gonilo prestavilo na sprednjo stran stroja, saj bi s tem zmanjšali napetost v

verigi, ki je sedaj obremenjena na obeh vejah (transportna, povratna), saj je gonilo na zadnji

strani. V tem primeru bi morali celotno gonilo skonstruirati na novo ter povečati njegovo moč

vsaj na 20 – 25 kW moči. S tem bi omogočili nemoten transport gredic in preobremenitev

gonila.


- 32 -

7 SEZNAM UPORABLJENIH VIROV

[1] Internetna stran podjetja Serpa d.o.o. [svetovni splet] dostopno na:

http://www.serpa.si/proizvodni-program.aspx

[2] Flašker Joţe, Glodeţ Srečko, Ren Zoran: Zobniška gonila, Pasadena, 2010

[3] Ren Zoran, Glodeţ Srečko: Strojni elementi – I. del, univerzitetni učbenik, Maribor,

Fakulteta za strojništvo, 2005.

[4] Kraut Bojan. Krautov strojniški priročnik, 14. slovenska izdaja / izdajo pripravila Joţe

Puhar, Joţe Stropnik. Ljubljana : Littera picta, 2003.

[5] Katalog Sauer Danfoss: OMS, OMT and OMV Orbital Motors, Tecnical data [svetovni

splet] dostopno na:

http://powersolutions.danfoss.com/stellent/groups/publications/documents/product_liter

ature/520l0407.pdf

[6] Internetna stran [svetovni splet] dostopno na:

http://www.directindustry.com/prod/sauer-danfoss/orbital-hydraulic-motors-high-

torque-4998-1245469.html

http://www.serpa.si/proizvodni-program.aspx

http://powersolutions.danfoss.com/stellent/groups/publications/documents/product_literature/520l0407.pdf

http://powersolutions.danfoss.com/stellent/groups/publications/documents/product_literature/520l0407.pdf


- 33 -

8 PRILOGE

- Skice zobnikov:

o Skica reduktorja

o Skica zobnika Z1

o Skica zobnika Z2

o Skica zobnika Z3

o Skica zobnika Z4

- Delavniške risbe:

o Pastorek Z18/2

o Zobnik Z79/2

o Pastorek Z18/2,75

o Zobnik Z81/2,75

- Sestavna risba :

o Reduktor

- Izpis podatkov za zobniške dvojice program Zobnik:

o 1. par – P = 15 kW

o 2. par – P = 15 kW

o 2. par – širine 95mm, P = 15kW

o 2. par – P = 9.5 kW

Documents

ANALIZA GONILA PREČNEGA TRANSPORTERJA GREDIC · 2017. 11. 28. · Zobniška gonila so mehanska gonila z enakomerno vrtilno frekvenco. Zaradi izkoristka zobniškega gonila, nam moč