Upload
dominique-wade
View
573
Download
25
Embed Size (px)
DESCRIPTION
FSB vratilo nekog matije
Citation preview
SVEUILITE U ZAGREBUFAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJEZavod za konstruiranjeKatedra za elemente strojeva i konstrukcija
Dr. sc. Slavko umak, dipl. ing., izv. prof.Dr. sc. Mirko Jakopi, dipl. ing., vanj. sur.ELEMENTI KONSTRUKCIJA II
PRORAUNVRATILA
Matija Malacko
2-konstr-1
0035162879
Zagreb, travanj 2008.
Za dvostupnjevani zupasti reduktor prema skici treba proraunati i konstrukcijski oblikovati vratilo s brzinom vrtnje . Na ovom su vratilu uklinjeni pomou pera elni zupanik Z2 s ravnim zubima ( = 20) i elni zupanik Z3 s kosim zubima ().
Vratilo je optereeno silama od zupanika Z2 i Z3 kojima se dovodi i odvodi moment vrtnje (okretni moment). U tim momentima vrtnje kod proraunavanja vratila bit e sadrani i momenti tromosti masa (reducirani na os vratila) ulazne i izlazne strane zupastog reduktora, kao i svi gubitci koji se pojavljuju u sustavu prijenosa snage gibanja.
Skica dispozicije vratila
ZADANO:
Moment vrtnje u kojem su ukljuenimoment ubrzanja masa i gubitci T Nm420
Materijal vratilaSt 42-2 (0462)
Potrebna sigurnost Spotr1,4
Moment tromosti masa reduciranih na vratiloJ kgm2 = Nms2od ulaza na zupaniku Z2 J2od izlaza na zupaniku Z3 J3
0,03750,625
Razmak oslonaca A i Bl mm350
Teina
zupanika Z2 N
zupanika Z3 N21080
irina glavinezupanika Z2 b2 mmzupanika Z3 b3 mm110110
Diobeni polumjerzupanika Z2 - r2 = d2/2 mmzupanika Z3 - r3 = d3/2 mm16557,8
Torzijsko optereenje vratilaNaizmjenino
Vrsta pogonaBez udaraca
Trajnost pogonaTP = 100 %
Postotna uestalostmaksimalnog optereenjahb max = 50 %
Napomene:a) Teina vratila uzima se ukljuena u teinama zupanika.b) Kod naizmjenino torzijski optereenog vratila obratit e se pozornost pri izboru desnog leaja, kao i oblikovanju tog leajnog mjesta, zbog aksijalnog optereenja koje se javlja u oba smjera.
PROSTORNA SKICA SILA KOJE OPTEREUJU VRATILO
Skica se odnosi na smjer vrtnje kod kojeg je najpovoljniji sluaj optereenja vratila i za koji treba proraunati vratilo.
OPSEG CRTEA
Program sadri crte formata A1 na kojem je izraeno:Crte profila idealnog vratila u obliku kubne parabole, te pomou njega konstrukcijski odreeno oblikovano vratilo, sa svim potrebnim kotama, u mjerilu 1:1.Radioniki crte vratila s presjecima na mjestima 3, 6, 9 u mjerilu 1:1 i detaljima prijelaza od I do VIII (prema skici dispozicije vratila) u mjerilu 5:1 sa svim kotama, znakovima obradbe i tolerancijama.
OPSEG PRORAUNA1.Dimenzioniranje i oblikovanje vratila1.1. Proraun svih optereenja na vratilu sila i momenata.Odreivanje rezultantnih radijalnih i aksijalnih reakcija u osloncima A i B.1.2. Proraun idealnog oblika vratila, te odreivanje prethodnih dimenzija promjera vratila prema potrebama njegovog stupnjevanja.1.3. Odreivanje definitivnih dimenzija vratila1.3.1.Izbor i proraun najpovoljnijih valjnih leaja (prema katalogu SKF).1.3.2. Odreivanje konstrukcijske duine rukavaca u osloncima A i B, te ugradbene duine vratila L.1.3.3. Konano konstrukcijsko oblikovanje vratila.1.3.4. Kontrolni proraun dinamike sigurnosti gotovo oblikovanog vratila u svim opasnim presjecima (u presjecima 1 do 8 prema skici dispozicije vratila). TEHNIKI PRORAUN
1. DIMENZIONIRANJE I OBLIKOVANJE VRATILA
1.1. Optereenja na vratiluSile na zupaniku Z2:
Tangencijalna (obodna) sila
Radijalna sila
Sile na zupaniku Z3:Tangencijalana (obodna) sila
Radijalna sila
Aksijalna sila
Komponente radijalnih reakcija u A i B:
Rezultantne radijalne reakcije u A i B:
1.2. Prethodne dimenzije vratila1.2.1. Proraun idealnog oblika vratilaZa zadani materijal vratila St 52-2 (0561) prema danim uvjetima odabrano je:
Za materijal vratila St 52-2 (0561) (Prilog: tablica 1) slijedi:
Presjeci 1 do 3 (prema skici dispozicije vratila):Openito:
Presjeci 3, 4, 5 i 6 (prema skici dispozicije vratila) napregnuti su istovremeno savojno (fleksijski) i uvojno (torzijski).
Presjek 3 ()
Presjek 4 ()
Presjek 5 ()
Presjek 6 ()
Presjeci 6 do 8 (prema skici dispozicije vratila)Openito:
1.2.2. Stupnjevanje vratila - prethodne dimenzije
Presjeci 1 i 8:
Presjeci 2 i 7:
Presjeci 3, 4, 5 i 6: Promjer sredinjeg naslona:
1.3. Definitivne dimenzije vratila1.3.1. Izbor i proraun valjnih leajaIzbor leajeva birat e se prema on-line katalogu i proraunima SKF-a, web stranica http://www.skf.com/portal/skf/home/home. Daklem, izabrani leajevi bit e SKF-ovi prema njihovim internim normama.
Leaj oslonca A
Leajno mjesto u osloncu A je prema zahtjevu slobodno, te kao takvo moe preuzeti samo optereenja radijalnim silama. Prema tome izbor valjnog leaja za ovo leajno mjesto vri se prema radijalnoj reakciji FA i prethodno odabranom promjeru rukavca .
Sigurnost noenja iznosi , a ekvivalentna dinamika optereenost leaja . Iz toga slijedi kako je dinamika optereenost leaja A:
.
Zbog kriterija optereenja samo radijalnim silama, izbor kree sa jednorednim valjkastim leajem. Pa je odabrani leaj:jednoredni valjkasti leajN205 ECP
izmjere d/DxB25/52x15
doputeno dinamiko optereenje C [kN]28,6
Vidi se kako je C > pa leaj zadovoljava.
Leaj oslonca BPrema zahtjevu leajno mjesto u osloncu B mora biti izvedeno kao vrsto, pa prema tome treba preuzeti slijedea optereenja:
Radijalna sila:
Aksijalna sila:
Prethodni promjer rukavca: .
Sigurnost noenja iznosi . Biramo prvi jednoredni kuglini leaj koji odgovora, zbog preuzimanja radijalnih i aksijalnih optereenja, sa navedenim promjerom koji zadovoljava. Prema katalogu za navedeni promjer i omjer C/P oitavamo:
Prema SKF-ovom katalogu odabran je slijedei leaj:
jednoredni kuglini leaj6406
izmjere d/DxB30/90x23
doputeno dinamiko optereenje C [kN]43,6
Vidi se kako je C > pa leaj zadovoljava, meutim zbog veeg promjera moramo i popraviti izbor leaja na rukavcu A, kako bi bilo .
Ponovni izbor leaja na rukavcu A
Daklem, biramo prvi slijedei leaj sa promjerom 30 mm koji zadovoljava, zbog . To je:
jednoredni valjkasti leajN206 ECM
izmjere d/DxB30/62x16
doputeno dinamiko optereenje C [kN]44
Navedeni leaj ispunjava zahtjeve.
Korigirane prethodne dimenzije vratila
d1 = d8 = 30 mm
d2 = d7 = 40 mm
d3,4,5,6 = 60 mm
Meutim zbog utora za pero dubine moramo poveati promjer, pa ispravljeni promjer iznosi:
d3,4,5,6 = 67 mm
Sredinji naslon .
1.3.2.Konstrukcijske duine rukavaca oslonaca A i B i ukupna duina vratila LDuine rukavcaOslonac A:
irina leaja N206 ECM
irina uskonika
irina ruba na kraju vratila
Oslonac B:
irina leaja 6406 irina sigurnosnog lima
(zvjezdaste sigurnosne ploice) MB6
irina matice za - KM6
Ukupna duina vratila (ugradbena duina )
Nazivna mjera i tolerancije od naslona leaja do vanjskog ruba utora za uskonik na rukavcu oslonca A
Nazivna mjera:
irina utora za uskonik za promjer
Odabrana tolerancije nazivne mjere: Pri tom se dobiva izmeu uskonika i leaja:
-minimalna zranost
-maksimalna zranost1.3.3. Konano konstrukcijsko oblikovanje vratila
1.3.4.Kontrolni proraun dinamike sigurnostiOptereenje vratila momentima u pojedinim presjecima
Presjek 1
Presjek 2
Presjek 3
...faktor zareznog djelovanja kod savijanja (fleksije). U presjeku 3 zarezno djelovanje uzrokovano je izvedbom utora za pero za materijal St 52-2 ( 0561) - i oblik utora za pero B (Prilog: tablica 4)
- faktor zareznog djelovanja kod uvijanja (torzija) (Prilog: tablica 4)
- faktor vrstoe materijala
Presjek 4
Na mjestu 4 zarezno djelovanje uzrokovano je promjenom veliine presjeka:
- Prilog: Dijagram 4Prema konstrukcijskom oblikovanju (crte):
; ;
Presjek 5
; ;
Presjek 6
... oitano iz tablice 4 (prilog)
Presjek 7
Presjek 8
Kontrola pojedinih presjeka (postojee sigurnosti)
Potrebna sigurnost:
Presjek 1
Presjek 2
Presjek 3
Presjek 4
Presjek 5
Presjek 6
Presjek 7
Presjek 8
Budui kako postojee sigurnosti u svim opasnim presjecima zadovoljavaju, a to znai kako su vee od potrebne sigurnosti , vratilo je dobro dimenzionirano; podlijee svim standardima i normama, ne predstavlja potencijalnu opasnost pri uporabi te je kao takvo spremno za uporabu.