Projekt 8

Technická zpráva
Tomáš Dušánek III/21
Zadané hodnoty:
Db=0,4m průměr bubnu
VB=1,11m/s Obvodová rychlost bubnu
Db=400 kgm2 moment setrvačnosti poháněného zařízení
Pb=2,4 kW výkon na hřídeli bubnu
1) Návrh hlavních rozměrů
1a) Návrh elektromotoru str. 17 (1)
Ze zadaných hodnot vypočteme
Fb= výkon na hřídeli bubnu
nb= otáčky bubnu
P´m== výkon hnacího elektromotoru
(c=(12((34((řet
(č=0,98 účinnost jednoho páru čelních kol
(řet=0,92 účinnost řetězového převodu
(c=0,903
Z katalogu vybírám motor
4AP 100L-4
nm=1430 min-1
dm=28 mm
lm=60 mm
Pm=3 kW
ic= celkový převodový poměr
1b) Návrh ozubených kol
mn= normálný modul kola
Součinitele volím
fp=20
kf=1,2
(m=20
(fp==250 MPa
k=2
(flim=500 MPa pro ocel 12 010
Mkm=
Z - počet zubů pastorkumn12=
Při počítání mn34 zadáme za MkmII=Mkm(i12((12
kde (12=0,98
Šířku ozubených kol navrhneme podle vzorce b=(m(m
b1=20(1,26228+1,25=26,49 mm
zaokrouhlím na b=26 mm
kde modul m=
Počty zubů Z2 a Z3 spočítáme z podmínky:
Z2=Z1(i12 a výsledné číslo zaokrouhlíme na celé.
Z2=19(4,9=93,1 zaokrouhlím
Z2=93
1c) Návrh průměru hřídelí str.31 (1)
Hřídele v převodovce jsou namáhány ohybem, krutem a ev. Tahem a tlakem. Navrhují se předběžně pevnostní podmínky v krutu. Která po úpravě zní:

Moment MkmIII je roven MkmIII=MkmII(i34((34
kde (34=0,98
Dovolené napětí ve smyku (D se volí
1 hřídel (D=25 Mpa
2 hřídel (D=35 Mpa
3 hřídel (D=50 Mpa
U hřídelí 1,3 přidáme ještě 10-15 mm jako přídavek na osazení
A u hřídele 2 přidáme 5-7 mm ze stejného důvodu.
1d) Návrh řetězu str.117 (2)
Zadáno:
PM=3000W – výkon motoru
nM=1430ot – otáčky motoru
iR=18 – převodový poměr ozubeného reduktoru
(R=0,9604 účinnost ozubeného reduktoru
nB=53ot – otáčky bubnu
výpočet výkonu P1 a otáček n1 na malém řetězovém kole
P1=PM((R=3000(0,9604=2881,2W
n1=nM/iR=1430/18=79,4 ot
určení převodového poměru i a počtu zubů z1 a z2
i´=1,5 – převodový poměr řetězového kola
z1=29-2(i´=29-2(1,5=26
z2=i´(z1=1,5(26=39
určení diagramového výkonu PD a návrh řetězu
PD=
Z diagramu vybírám řetěz 10 B
t=15,875
Roztečné průměry řetězových kol
d1=
d2=
Obvodová rychlost řetězu v1, výsledná síla v tažné větvi F
F=
sin(=
am=40·t=40·15,875=635 mm
Fvrx=F(cos(=10441,5(0,99866=10427,6 N
Fvry=F(sin(=10441,5(0,0516=539,3 N
635 řetězu 10 B – 1 ČSN 02 3311,1
2) Koncepční návrh
Na základě předběžně stanovených hodnot se nakreslí koncepční návrh. Nesplňuje-li řešení požadavky na správně navrženou převodovku, propočítají se analogicky další alternativy. Pro nejúčelnější řešení se upraví osové vzdálenosti ozubených kol a provede se kontrola ozubení.
2a) Úprava osových vzdáleností str. 32 (1)
Osová vzdálenost je číslo necelé. Pro výrobu je ale vhodné volit osovou vzdálenost jako číslo celé. Úprava osové vzdálenosti at na zvolenou osovou vzdálenost atw se provede korekcí ozubení.
atw=at
(t=arctg
(tw=arccos()
(tw1=arccos(
(t1=arctg=20,18(
výsledná korekce se vypočte podle:
x1+x2= x1+x2=MBED Equation.3 mm
inv (=tg (-arc(
Pokud je x1+x2(0,3 provede se korekce pouze pastorku a kolo zůstává nekorigované. V ostatních případech se součet x1+x2 rozdělí v opačném poměru převodového čísla soukolí.
, 3 ,  EMBED Equation.3 ,
Dále rozpracovávám variantu:
Z1Z2Z3Z4i12i34Mk I
(N/m)Mk II
(N/m)Mk III
(N/m)mn12mn34aw1
(mm)aw2
(mm)199317624,93,67320,0496,24346,491,252,257190Kolo 1:
 EMBED Equation.3
 EMBED Equation.3
 EMBED Equation.3
 EMBED Equation.3
 EMBED Equation.3  EMBED Equation.3
Kolo 4:
 EMBED Equation.3
 EMBED Equation.3
 EMBED Equation.3
 EMBED Equation.3
 EMBED Equation.3
kolo1kolo2kolo3kolo4d23,9834117,392538,6259140,8709da27,14839119,91743,68344145,4151df21,49259114,267533,50922135,2459db22,51104110,185636,25462132,2227dw24,08929117,910738,73417141,2658x0,25367400,112960
2b) Kontrola ozubení
Kontrolu ozubení provádím pomocí programu Ozub3.

Pro první soukolí:
Kontrola ozubení dle ISO 6336 jednotky mm, Nmm, o, kW, Mpa, m.s-1Roz. kolo 1 kolo 2 kolo 1 kolo 2z119d23,9834117,3925Flim
500
500
z2
93
da
27,10754
119,8824
Hlim
1210
1210
mn
1,25
df
21,49259
114,2675
YFa
2,433745
2,196427
x1
0,253674
db
22,51104
110,1856
Ysa
1,675596
1,790325
x2
0
dW
24,08929
117,9107
Y
0,71578
0,71578
n
20
ha
1,56207
1,244977
Y
0,940933
0,89368

8
hf
1,245407
1,5625
F
11
13
aW
71
h
2,807477
2,807477
YN.X
1
1
b1
25
sn
2,19432
1,963495
ZH
2,430603
2,430603
b2
45
st
2,215885
1,982792
ZE
189,8
189,8
P
3
vn
1,732671
1,963495
Z
0,807263
0,794887
n1
1430
vt
1,749699
1,982792
Z
0,995122
0,995122
Mk1
20033,49
W
20,85516
ZB
1
1
v
1,795748
ZR.T
1
1
u
4,894737
KA
1,1
1,1
KV
1,074394
1,128748
Kontrolní rozměry
KF
1
1
KF
1,312057
1,159705
hk
1,209449
0,929449
KH
1
1
sk
1,937634
1,937634
konst. tloušťka
KH
1,357333
1,17115
z'
3
11
M/z
9,784366
40,42097
přes zuby
d
1,845082
1,845082
SF
2,196102
4,64804
M/d
26,2948
119,2041
přes kuličky
SH
1,443252
1,407286
Pro druhé soukolí:
Kontrola ozubení dle ISO 6336
jednotky mm, Nmm, o, kW, Mpa, m.s-1
Roz.
kolo 1
kolo 2
kolo 1
kolo 2
Z3
17
d
38,6259
140,8709
Flim
500
500
Z4
62
da
43,62905
145,3658
Hlim
1210
1210
mn
2,25
df
33,50922
135,2459
YFa
2,713038
2,271415
X3
0,11296
db
36,25462
132,2227
Ysa
1,58437
1,737173
X4
0
dW
38,73418
141,2658
Y
0,713621
0,713621
n
20
ha
2,501574
2,247415
Y
0,940933
0,940933

8
hf
2,55834
2,8125
F
11
13
aW
90
h
5,059915
5,059915
YN.X
1
1
b3
45
sn
3,719305
3,534292
ZH
2,446224
2,446224
b4
45
st
3,755857
3,569025
ZE
189,8
189,8
P
3
vn
3,349279
3,534292
Z
0,805481
0,805481
n1
1430
vt
3,382194
3,569025
Z
0,995122
0,995122
Mk1
20033,49
W
20,61209
ZB
1
1
v
2,8921
ZR.T
1
1
u
3,647059
KA
1,1
1,1
KV
1,0135
1,0135
Kontrolní rozměry
KF
1
1
KF
1,361823
1,150759
hk
1,903893
1,679465
KH
1
1
sk
3,284229
3,284229
konst. tloušťka
KH
1,415459
1,415459
z'
2
8
M/z
10,68818
51,82632
přes zuby
d
3,321148
3,321148
SF
2,272637
2,92981
M/d
42,45537
144,1921
přes kuličky
SH
1,540322
1,340765
2c)Volba spojky str.: 20 (1)
Spojku volím podle kroutícího momentu na hřídeli elektromotoru
Mkm=
Mv=Mkm(K=20(1,5=30N/m
PNC 1
h



3c) Kontrola hřídelí str.: 68 (1)
1) První směr otáčení
Hřídel 1
Mk=20043,65 N/mm
Z vypočtených ohybových momentů vypočtu výsledný moment
M0=
Ohybový modul průřezu Wo vypočítám
Wo=
Kroutící modul průřezu
Wk=
Napětí v ohybu
(o=
Napětí v krutu
(k=
Redukované napětí v ohybu
(ored=
V průřezech bez drážek pro pera lze redukované napětí stanovit také pomocí redukovaného momentu v ohybu
Mored=
Redukované napětí v ohybu
(ored=
Kontrolujeme koeficient statické bezpečnosti ks= jeho minimální hranice je 1,2
ks=
Kontrola pod pastorkem
Hřídel 1
d (mm)
26
W0 (mm3)
Wk (mm3)
Mo (MPa)
(o (MPa)
(k (MPa)
Mored (MPa)
t (mm)
0
1724,645
3449,29
49200,9146
28,5281404
5,81094968
52173,1823
b (mm)
0
Mox (N/mm)
45300
(ored (MPa)
(ored (MPa)
Moy (N/mm)
19200
30,25
30,25
Mk (N/mm)
20043,6506
(
1,73205081
k
k
(Do (MPa)
80
2,6446281
2,64449271
Kontrola za dvojitou čarou je provedena pomocí redukovaného momentu v ohybu.
Pod pastorkem
Hřídel 2
d (mm)
32
W0 (mm3)
Wk (mm3)
Mo (MPa)
(o (MPa)
(k (MPa)Mored (MPa)t (mm)03215,366430,72178660,2655,5646214,96715197148,3b (mm)0Mox (N/mm)177000(ored (MPa)(ored (MPa)Moy (N/mm)2430062,3562,6441319Mk (N/mm)96249,6103(1,73205081kkRe (MPa)801,283079391,27705497
Ohybový modul průřezu Wo na hřídeli s perem vypočítám
Wo=
Kroutící modul průřezu
Wk=
Pod perem
d (mm)
29
W0 (mm3)
Wk (mm3)
Mo (MPa)
(o (MPa)
(k (MPa)
Mored (MPa)
t (mm)
4,1
2042,54428
4435,71491
128278,642
62,80335
21,69878
152981,7
b (mm)
8
Mox (N/mm)
119000
(ored (MPa)
(ored (MPa)
Moy (N/mm)
47900
65,55
65,5568125
Mk (N/mm)
96249,6103
(
1,73205081
k
Re (MPa)
80
1,22044241
Pod pravým ložiskem
Hřídel 3
d (mm)40W0 (mm3)Wk (mm3)Mo (MPa)(o (MPa)(k (MPa)Mored (MPa)t (mm)0628012560289201,72946,051230727,58746416753,642b (mm)0Mox (N/mm)289000(ored (MPa)(ored (MPa)Moy (N/mm)1080066,3666,3620449Mk (N/mm)346498,597(1,73205081kkRe (MPa)801,205545511,20550836


Pod kolem
d (mm)40W0 (mm3)Wk (mm3)Mo (MPa)(o (MPa)(k (MPa)Mored (MPa)t (mm)4,95374,4726511654,4727219837,98640,9041029,73095371987,497b (mm)12Mox (N/mm)
151500
(ored (MPa)
(ored (MPa)
Moy (N/mm)
159300
65,76
69,2137669
Mk (N/mm)
346498,597
(
1,73205081
k
Re (MPa)
80
1,21654501
2)Druhý směr otáčení
Pod pastorkem
Hřídel 1
d (mm)
26
W0 (mm3)
Wk (mm3)
Mo (MPa)(o (MPa)(k (MPa)Mored (MPa)t (mm)01724,6453449,2948782,168928,28533925,810949551778,4794b (mm)0Mox (N/mm)45300(ored (MPa)(ored (MPa)Moy (N/mm)1810030,0230,0226884Mk (N/mm)20043,65(1,73205081kkRe (MPa)802,664890072,66465145







Pod pastorkem
Hřídel 2
d (mm)
32
W0 (mm3)
Wk (mm3)
Mo (MPa)
(o (MPa)
(k (MPa)
Mored (MPa)
t (mm)
0
3215,36
6430,72
121455,712
37,77359
14,96715
147307,4
b (mm)
0
Mox (N/mm)
119000
(ored (MPa)
(ored (MPa)
Moy (N/mm)
24300
47,58
47,578405
Mk (N/mm)96249,6103(1,73205081kkRe (MPa)801,681378731,6814351
Pod perem
d (mm)29W0 (mm3)Wk (mm3)Mo (MPa)(o (MPa)(k (MPa)Mored (MPa)t (mm)4,12042,544284435,714187601,7091,8470621,69878205286,11b (mm)8Mox (N/mm)177200(ored (MPa)(ored (MPa)Moy (N/mm)6160069,5669,648743Mk (N/mm)96249,6103(1,73205081kRe (MPa)801,15008626
Pod pravým ložiskem
Hřídel 3
d (mm)
40
W0 (mm3)
Wk (mm3)
Mo (MPa)
(o (MPa)
(k (MPa)
Mored (MPa)
t (mm)
0
6280
12560
208769,275
33,243511
27,58746
365555,151
b (mm)
0
Mox (N/mm)
208500
(ored (MPa)
(ored (MPa)
Moy (N/mm)
10600
58,2158,2094189Mk (N/mm)346498,597(1,73205081kkRe (MPa)801,374334311,37434803
Pod kolem
d (mm)40W0 (mm3)Wk (mm3)Mo (MPa)(o (MPa)(k (MPa)Mored (MPa)t (mm)4,95374,4726511654,4727251409,5046,7784229,73095391475,029b (mm)12Mox (N/mm)194500(ored (MPa)(ored (MPa)Moy (N/mm)15930069,5772,8397099Mk (N/mm)346498,597(1,73205081kRe (MPa)801,20432
Všechny hřídele vyhovují kontrole na statickou bezpečnost.

3) Silové poměry a volba ložisek str.: 44 (1)
3a) První směr otáčení
Hřídel 1
M=2829 N/mm
Fa21=234 N
Fr21=634 N
Z: Az= Fa21
Y: Fr21-Ay-By=0
MA: M+ Fr21(38,75-By(130=0
Az=234 N
Ay=423,3 N
By=210,7 N
I1
M0=-Ay(x
I2
M0=-Ay(x-M+ Fr21((x-38,75)
Ft21=1664N
X: Ax+Bx- Ft1=0
MA: Bx(130=Ft1(38,75
Ax=1168 N
Bx=496 N
I1
M0=Ax(x
I2
M0=Ax(x- Fr21((x-38,75)Fr=
Fa=Az=235 N
Dynamické ekvivalentní zatížení:
F=X·Fr+Y·Fa=1·1242+0·235=1242
Dynamická trvanlivost:
C=F·
kuličková
X
1
(f0·Fa)/C0
F (N)
C (N)
Y
0
0,37308978
1242
9430,44098
fo
13,5
Co
8,5
Fr
1242
Fa/Fr
Fa
235
0,18921095
Volím:
FAG 6204
Fr=
Fa=0 N
Volím:
FAG 6204
Hřídel 2
M1=13847,7 N/mm
M2=13552,7 N/mm
Fa12=235N
Fa34=700N
Fr12=634 N
Fr34=186
Z: Cz= Fa34-Fa12
Y: -Fr21+ Fa34-Cy-Dy=0
MC: M2-M1- Fr12(38,75+ Fa34(80,25-Dy(130=0
Cz=465,5 N
Cy=272,5 N
Dy=962,5 N
I1
M0=-Cy(x
I2
M0=-Cy(x+M1-Fr12((x-38,75)

I3
M0=-Cy(x+M1-Fr12((x-38,75)+ Fr34((x-80,25) EMBED AutoCAD.Drawing.15 Ft12=1664 N
Ft34=4970 N
X: -Cx-Dx+ Ft12+ Ft34=0
MA: -Dx(130+Ft11(38,75+ Ft34(80,25

Cx=3069 N
Dx=3564 N

I1
M0=-Cx(x

I2
M0=-Cx(x+Ft12((x-38,75)


I3
M0=-Cy(x + Ft12((x-38,75)+ Ft34((x-80,25)
Fr= EMBED Equation.3
Fa=Cz=465,5 NDynamické ekvivalentní zatížení:
F1=Fr=3081N pro
F2=0,4·Fr+Y·Fa pro
Dynamická trvanlivost:
C=F·
kuželíková
Fr (N)
3081
Ka (N)
465,5
Y
1,8
F1 (N)
3918,9
Fa (N)
1321,33333
C (N)
24295,9311
Fa/Fr
0,42886509
Volím:
FAG 32005x
Fr=
Fa=0 N
Dynamické ekvivalentní zatížení:
F1=Fr=3691N pro
kuželíková
Fr (N)
3691
Ka (N)
0
Y
1,8
F1 (N)
3691
Fa (N)
1025,27778
C (N)
22883,0237
Fa/Fr
0,27777778
Volím:
FAG 32005x
Hřídel 3
Bez řetězového kola
M=49554 N/mm
Fa34=700 N
Fr34=1870 NZ: Ez= Fa34
Y: -Fr21+Ey+Fy=0
ME: -M-Fr34(80,25+Fy(130=0
Ez=700,4 N
Ey= 334,5 N
Fy=1535,5 N
I1
M0=Ey(x
I2
M0=Ey(x+M- Fr34((x-80,25)

 EMBED AutoCAD.Drawing.15
Ft34=4970 N
X: +Ex+Fx- Ft34 =0
ME: Fx(130=Ft34(80,25

Ex=1902 N
Fx=3068 N

I1
M0=Ex(x
I2
M0=Ex(x- Ft34((x-80,25)

Fr= EMBED Equation.3
Fa=Ez=700,4 N


Dynamické ekvivalentní zatížení:
F=X·Fr+Y·Fa=1·1931,2+0·700,4=1931,2N
Dynamická trvanlivost:
C=F·
kuličková
X
1
(f0·Fa)/C0
F (N)
C (N)
Y
0
0,18009642
1931,2
14663,5005
fo
13,8
Co
18
Fr
1931,2
Fa/Fr
Fa
700,4
0,36267606
Volím:
FAG 6208
Fr=
Fa=0 N
kuličková
X
1
(f0·Fa)/C0
F (N)
C (N)
Y
0
0,40521696
3430,8
26049,8848
fo
13,8
Co
8
Fr
3430,8
Fa/Fr
Fa
0
0
Volím:
FAG 6208
S řetězovým kolem
M=49554 N/mm
Fa34=700 N
Fr34=1870 N
Fvrx=10427,6 N

Z: Ez= Fa34
Y: -Fr21+Ey+Fy-Fvrx=0
ME: -M-Fr34(80,25+Fy(130-Fvrx(150=0

Ez=700,4 N
Ey= -1270 N
Fy=13567 N

I1
M0=Ey(x
I2
M0=Ey(x+M- Fr34((x-80,25)

I3
M0=Ey(x - Fr34((x-38,75)+ Fy((x-130)
 EMBED AutoCAD.Drawing.15
Ft34=4970 N
Fvry=539,3 NX: +Ex+Fx- Ft34+Fvry=0
ME: Fx(130=Ft34(80,25-Fvry(150

Ex=1985 N
Fx=2446 N

I1
M0=Ex(x
I2
M0=Ex(x- Ft34((x-80,25)

I3
M0=Ey(x- Ft34((x-38,75)+ Fx((x-130)Fr=
Fa=Ez=700,4 N
Dynamické ekvivalentní zatížení:
F1=Fr pro
F2=0,4·Fr+Y·Fa=0,4·2356,5+1,6·700,4=3477N pro
Dynamická trvanlivost:
C=F·
kuželíková

Fr (N)
2356,5
Ka (N)
700,4