NAČRTOVANJE STROJA ZA ODELAVO KOLUTNIH ŠČETKtemeljilo na analitičnih preračunih kritičnih komponent stroja. 1.2 Opredelitev magistrskega dela Podjetje, ki se ukvarja z izdelavo

NAČRTOVANJE STROJA ZA OBDELAVO

KOLUTNIH ŠČETK

Magistrsko delo

Študent: Boštjan VIDMAR

Študijski program 2. stopnje: Strojništvo

Smer: Proizvodne tehnologije in sistemi

Mentor: doc. dr. Aleš BELŠAK

Somentor: izr. prof. dr. Ivan PAHOLE

Maribor, september 2016

II

III

I Z J A V A Podpisani Boštjan Vidmar, izjavljam, da:

je magistrsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,

predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli

izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,

so rezultati korektno navedeni,

nisem kršil avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,

soglašam z javno dostopnostjo magistrskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter

Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru, v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in

elektronske verzije zaključnega dela.

Maribor,_____________________ Podpis: ________________________

IV

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju Alešu Belšaku in somentorju

Ivanu Paholetu za pomoč in vodenje pri opravljanju

magistrskega dela. Zahvaljujem se tudi staršem, ki so

mi omogočili študij, in vsem, ki so pomagali z nasveti

pri izdelavi magisterskega dela.

V

NAČRTOVANJE STROJA ZA OBDELAVO KOLUTNIH ŠČETK

Ključne besede: Konstruiranje, stroj za rezanje, žične ščetke

UDK: 621.8-11:621.9.02(043.2)

POVZETEK

V magistrskem delu je bilo obravnavano konstruiranje stroja za obdelavo kolutnih žičnatih

ščetk. Stroj je zasnovan tako, da obreže surovce ščetk na točno določen premer. V nalogi je

opisan potek zasnove stroja po smiselnih sklopih. Pri ključnih komponentah so bili opravljeni

predpisani preračuni za preverjanje njihove ustreznosti. Trdnostni in ostali preračuni so

pokazali, da komponente ustrezajo vsem zahtevam. Ob koncu naloge je predstavljen še

izdelani stroj. Glavna cilja magistrskega dela sta bila izdelava konstrukcije stroja za obdelavo

kolutnih ščetk in priprava potrebne tehnične dokumentacije.

VI

DESIGNING OF MACHINE FOR WHEEL BRUSH PROCESSING

Key words: Constructing, cutting machine, wire brushes

UDK: 621.8-11:621.9.02(043.2)

ABSTRACT

In the master’s thesis, the construction of a machine for the processing of wheel wire brushes

was discussed. The machine is designed to crop stocks of brushes on exact diameter. In

thesis, the design course of the machine in meaningful clusters was described. With key

components, the regulatory calculations were done to check their adequacy. Strength and

other calculations showed that components meet every requirement. At the end of the thesis

the constructed machine is presented. The main objectives of the master’s thesis were the

construction of the machine for the procession wheel brushes and the preparation of

necessary technical documentation.

VII

KAZALO

1 UVOD .................................................................................................................... - 1 -

1.1 Opis splošnega področja magistrskega dela ............................................................ - 1 -

1.2 Opredelitev magistrskega dela ................................................................................ - 1 -

1.3 Pregled podobnih obstoječih strojev na trgu .......................................................... - 2 -

2 ZAHTEVNIK ............................................................................................................ - 3 -

3 IZBIRA POGONSKIH MOTORJEV .............................................................................. - 5 -

4 PRERAČUN REZALNIH SPOSOBNOSTI GLEDE NA ZAHTEVE ....................................... - 6 -

4.1 IZRAČUN SIL, KI SE POJAVIJO ................................................................................... - 7 -

4.1.1 Izračun sile na obodu nožev ............................................................................. - 7 -

4.1.2 Izračun rezultante obodnih sil nožev na točki dotikališča nožev ..................... - 7 -

4.1.3 Strižna sila krožnega noža ................................................................................ - 8 -

4.2 IZRAČUN PEREZA, KI GA JE MOGOČE PRESTRIČI ..................................................... - 8 -

5 GRED ....................................................................................................................- 11 -

5.1 IZRAČUN SIL V ZOBNIŠKI DVOJICI .......................................................................... - 12 -

5.2 ANALITIČEN IZRAČUN SIL, KI DELUJEJO NA GRED ................................................. - 12 -

Določitev reakcijskih sil v ležajnih mestih ..................................................................... - 13 -

6 OGRODJE MIZE STROJA .........................................................................................- 21 -

7 OHIŠJE GONILA NOŽEV ..........................................................................................- 22 -

8 SESTAVA REZALNEGA DELA ...................................................................................- 23 -

9 MIZA ZA NASTAVLJANJE DIMENZIJE ŠČETK ............................................................- 24 -

9.1 Preračun vodil in izračun njihovega povesa .......................................................... - 25 -

9.1.1 Izračun reakcij za primer, ko je miza postavljena na sredino vodil: ............... - 25 -

9.1.2 Izračun reakcij za primer, ko je miza postavljena na skrajno desno stran: .... - 26 -

9.1.3 Izračun maksimalnega momenta: .................................................................. - 27 -

9.1.4 Izračun maksimalnega dopustnega povesa: .................................................. - 27 -

9.1.5 Izračun minimalnega prereza vodila: ............................................................. - 27 -

9.2 Končna oblika ......................................................................................................... - 28 -

10 PRIJEMALO ŠČETK .................................................................................................- 29 -

10.1 Vpetje ščetk ........................................................................................................ - 29 -

VIII

10.1.1 Izračun življenske dobe ležaja [3]: .................................................................. - 31 -

10.1.2 Čeljusti za vpetje ščetke ................................................................................. - 32 -

10.1.3 Kontrola striga v zatičih: ................................................................................. - 32 -

10.2 Jermen pogona ščetk ........................................................................................ - 33 -

10.2.1 Preračun potrebnega jermena: ...................................................................... - 33 -

10.2.2 Ustreznost jermena po proizvajalčevih pregledinicah: .................................. - 35 -

10.2.3 Napetje jermena:............................................................................................ - 36 -

10.3 Sestava prijemala ščetk ...................................................................................... - 37 -

11 KORITO ZA ODREZKE .............................................................................................- 38 -

12 SESTAVA SKELETA STROJA .....................................................................................- 39 -

13 OHIŠJE STROJA ......................................................................................................- 40 -

13.1 Vrata ................................................................................................................... - 40 -

14 KONČNA SESTAVA STROJA ....................................................................................- 41 -

15 TEHNIČNA DOKUMENTACIJA .................................................................................- 43 -

16 IZDELANI STROJ.....................................................................................................- 44 -

17 ZAKLJUČEK ............................................................................................................- 46 -

18 LITERATURA ..........................................................................................................- 47 -

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Magistrsko delo

- 1 -

1 UVOD

1.1 Opis splošnega področja magistrskega dela

Vsebina magistrskega dela je konstruiranje stroja za obdelavo krožnih žičnatih ščetk na

ustrezne dimenzije.

Konstruiranje pomeni pretvarjanje svojih idej in zamisli v praktično izvedbo oz.

konkretni izdelek. Najprej je ideja za izdelavo, nato s pomočjo svojega znanja o strojnih

elementih, statiki, trdnosti, načinih izdelave, idr. oblikujemo posamezne sestavne dele, ki se

na koncu sestavijo v celoto. Pri dimenzioniranju delov si lahko pomagamo na dva osnovna

načina, in sicer z analitičnimi preračuni posameznih kritičnih elementov in z računalniškimi

simulacijami.

Cilj te magistrske naloge ni v optimiziranju stroja, saj se bosta izdelala samo dva

takšna stroja. Zaradi tega ne bo potrebna računalniška simulacija, konstruiranje pa bo

temeljilo na analitičnih preračunih kritičnih komponent stroja.

1.2 Opredelitev magistrskega dela

Podjetje, ki se ukvarja z izdelavo vseh vrst krožnih ščetk, se z večanjem proizvodnje srečuje z

investicijami v nove stroje. Eden od strojev za izdelavo krožnih ščetk je tak, da jih na koncu

obreže na željen premer. Ker gre za specifični stroj, ki ga uporablja malo podjetij, je

posledično na trgu zelo majhna izbira teh strojev. Zaradi lastnih želja o določenih značilnostih

stroja je bilo smotrno razmišljati o razvoju novega. S tem raziskovalnim problemom se

ukvarja tudi ta magistrska naloga.

Naloga stroja bo avtomatiziran proces vpenjanja, podajanja, obrezovanja in

izpenjanja izdelka s pomočjo strege delavca s surovci in odlaganja končnih izdelkov.


- 2 -

1.3 Pregled podobnih obstoječih strojev na trgu

Pri pregledu spleta, kjer smo iskali že obstoječe podobne stroje, je bilo ugotovljeno, da je teh

na trgu zelo malo. Razlog je razumljiv, saj gre za specifični stroj, ki ni namenjen široki

uporabi.

Podjetje Wöhler sicer izdeluje takšne stroje, ki v večini primerov nudijo celotno izdelavo

ščetke, kar pa v našem primeru ni potrebno. Pri nobenem od strojev ni bilo zaslediti tako

velikega razpona velikosti ščetk, kot smo jih želeli v zahtevniku (v naslednjem poglavju), kar

kaže na to, da je takšen stroj zahteven za izdelavo. V dveh primerih je ta razpon 100–250 mm

in 100–360 mm. Podatki o največji debelini žice ustrezajo tudi našim zahtevam.

Slika 1.1: Stroj za obdelavo in izdelavo ščetk podjetja Wöhler


- 3 -

2 ZAHTEVNIK

Pred samim začetkom konstruiranja smo morali določiti zahtevnik, v katerem so zapisani vsi

ključni elementi stroja in v kakšnih okvirih morajo biti. Z atributi, ki smo jih dodelili

posameznim zahtevam, smo določili, kako pomembno je dosledno upoštevanje vsake

zahteve.

Preglednica 1.1: Zahtevnik

Zahteva Vrednost Enota Oznaka

Pogon nožev

Moč motorja 1,1 kW M

Vrtljaji nožev 90 min-1 B

Proizvajalec Watt drive Ž

Obratovalna napetost 400 V B

Pogon ščetk

Moč motorja 0,25 kW M

Vrtljaji nožev 112 min-1 B

Proizvajalec Watt drive Ž

Obratovalna napetost 400 V B

Sposobnost stroja

Minimalen premer ščetke 75 mm M

Maksimalen premer ščetke 450 mm M

Maksimalen premer žice 1 mm M

Izvedba gonila

Pomik pogonske gredi v aksialni smeri za nastavitev zračnosti

15 mm B

Energija za delovanje stroja

Pogon motorjev 400 V B

Pogon aktuatorjev Komprimiran zrak Ž

Senzorji in ventili 24 V Ž

Varnost

Vsi gibajoči deli morajo biti zaščiteni

B

Celoten stroj mora biti v ohišju B

Zapiranje okna po pritisku tipke START

B

Drugo

Možnost prenosa z viličarjem Ž

Barva ohišja 6011 ral B

Barva ogrodja 7035 ral B


- 4 -

Legenda:

Preglednica 2.2: Razlaga atributov

B Brezpogojno Zahteva mora biti izpolnjena

Ž Željeno Željeno je, da se zahteva izpolni

M Minimalno Zahteva more biti izpolnjena vsaj tako ali boljše

Podjetje, ki je izdalo zahtevnik, je podatke črpalo iz lastnih izkušenj s takšnimi stroji. Tako je

podatek za moč motorja in vrtljaje noža podalo glede na stroj, s katerim imajo dobre

izkušnje. Prav tako tudi podatke za motor pogona ščetke. Podatki o energiji izhajajo iz virov,

ki so jim na voljo v proizvodni delavnici.


- 5 -

3 IZBIRA POGONSKIH MOTORJEV

Z aplikacijo na spletni strani podjetja Watt drive [7] smo po vpisu željenih parametrov dobili

na izbiro nekaj elektromotorjev z gonili. Pri izbiri enega izmed njih smo se ravnali po

najbližjem številu vrtljajev glede na želene. Preglednici 3.1 in 3.2 prikazujeta nekaj osnovnih

podatkov izbranih dveh motorjev z gonili za pogon nožev in ščetke.

Motor za pogon nožev:

Preglednica 2.1: Podatki motorja in gonila za pogon nožev

Podatki motorja Vrednost Enota

moč motorja 1,1 kW

nazivni vrtljaji 945 1/min

nazivni moment 11 Nm

napetost 400 V

Podatki gonila vrednost enota

izhodna hitrost 90 1/min

izstopni moment 106 Nm

prestavno razmerje 10,53

votla gred 40H7 mm

Motor za pogon ščetk:

Preglednica 3.2: Podatki motorja in gonila za pogon ščetk

Podatki motorja Vrednost Enota

moč motorja 0,25 kW

nazivni vrtljaji 900 1/min

nazivni moment 2,6 Nm

napetost 400 V

Podatki gonila vrednost enota

izhodna hitrost 116 1/min

izstopni moment 18 Nm

prestavno razmerje 7,76

votla gred 25H7 mm


- 6 -

4 PRERAČUN REZALNIH SPOSOBNOSTI GLEDE NA ZAHTEVE

Na sliki 4.1 so prikazane razmere obremenitev pri rezanju žičnih spletov.

Vse oznake s številom 1 v indeksu se nanašajo na gonilno gred, s številom 2 pa na gnano gred.

Slika 4.1: Prikaz delovanja sil na nožu


- 7 -

4.1 IZRAČUN SIL, KI SE POJAVIJO

4.1.1 Izračun sile na obodu nožev

(4.1)

[Nm] moment gonila na motorju

[N] obodna sila kolutnega noža

[m] radij kolutnega noža

4.1.2 Izračun rezultante obodnih sil nožev na točki dotikališča nožev

Kot med tangentama skozi dotikališče nožev: 20°

Rezultanto izračunamo s pomočjo kosinusnega izreka, ki pravi, da lahko v trikotniku, kjer

poznamo dolžino dveh stranic in kot med njima, izračunamo velikost tretje stranice.

( ) (4.2)

( )

(

( )

[N] rezultanta obodnih sil

[°] kot med silo in rezultanto

[°] kot med silo in rezultanto


- 8 -

4.1.3 Strižna sila krožnega noža

( )

( )

(4.3)

[N] strižna sila noža 1 in 2

[°] kot med silama in

4.2 IZRAČUN PEREZA, KI GA JE MOGOČE PRESTRIČI Pri izračunu maksimalnega premera žice je bilo treba določiti lastnosti žic, ki se bodo

najpogosteje uporabljale. V preglednici 4.1 so prikazane lastnosti teh materialov.

Preglednica 3.1: Mehanske lastnosti uporabljenih materialov [1]

Material

Rm

[N/mm2] Re

[N/mm2]

[N/mm2]

E335 (1.0060)

590 335 201

CuZn37 (2.0321)

410 210 126

X46Cr13 (1.4034)

850–1000 650 390

Izračun za najpogosteje uporabljen material E335:

(4.4)

[N/mm2] dopustna strižna napetost


- 9 -

Izračun maksimalnega prereza:

(4.5)

[mm2] maksimalni prerez

Izračun maksimalnega premera:

√

√

(4.6)

[mm] maksimalni premer žice

Preglednica 4.2: Izračunan maksimalni prerez in premer za posamezni material

Material

Amax

[mm2] dmax

[mm]

E335 (1.0060)

15,3 4,4

CuZn37 (2.0321)

24,5 5,6

X46Cr13 (1.4034)

7,9 3,2


- 10 -

Dobljeni maksimalni premer ustreza, saj zahtevnik naročnika določa, da je maksimalni

premer žice v ščetki 1 mm. Žice so sicer v določenih primerih lahko spletene v šope nekoliko

večjega premera, pri čemer pa zaradi nazobčane oblike noža zobje v nobenem primeru ne

zajamejo šopa premera, večjega od 4,4 mm. Pri nerjavnem jeklu je zaradi bistveno večje

trdnosti materiala maksimalni premer žice manjši, in sicer 3,2 mm. Ta vrednost je še vedno

večja od zahtevanih vrednosti o premeru žic v ščetki. Pri medenini dobimo izračunan

maksimalni možni premer polne žice 5,6 mm. Kot je ugotovljeno, tudi tukaj zaradi oblike

noža nikoli ne pride do rezanje večjega premera naenkrat. V preglednici 4.2 so zbrane

izračunane vrednosti za vse tri materiale.

Slika 4.2: Slika nazobčane oblike noža


- 11 -

5 GRED

Pri preračunu gredi se bomo osredotočili na gonilno gred. Gnana stran je praktično simetrična gonilni.

Slika 5.1: Prerez sestave gonilne gredi z nekaj osnovnimi merami

Slika 5.3: Shematski prikaz delovanja sil na gonilno gred


- 12 -

[N] strižna sila noža 1

[N] aksialna sila noža 1

[N] radialna sila zobnika 1

[N] radialna sila v ležaju A v smeri y

[N] aksialna sila v ležaju A v smeri z

[N] radialna sila v ležaju A v smeri x

[N] radialna sila v ležaju B v smeri y

[N] radialna sila v ležaju B v smeri x

[N] obodna sila zobnika 1

[N] obodna sila noža 1

5.1 IZRAČUN SIL V ZOBNIŠKI DVOJICI

Izračun sil v zobniški dvojici je bil izveden s programom zobnik (priloga). Pri preračunu je bil

upoštevan skrajni primer, ki se lahko zgodi, tj. prenos celotne moči na gnano gred.

obodna sila zobnika

radialna sila zobnika

aksialna sila zobnika

5.2 ANALITIČEN IZRAČUN SIL, KI DELUJEJO NA GRED

Določitev aksialne sile na nožu:

Iz teorije sledi, da je nastavitev zračnosti na rezilih približno 8 % debeline rezanega materiala.

Tako je iz trikotnika sil razvidno, da znaša aksialna sila na rezila 8 % strižne sile.

(5.1)


- 13 -

Določitev reakcijskih sil v ležajnih mestih [3]:

Ravnina x-z:

∑ (5.3)

∑ (5.4)

Ravnina y-z:

∑ ( ) (5.5)

∑ (5.6)

∑ ( ) (5.2)


- 14 -

Skupni radialni sili v podporah

√

√ (5.7)

√

√ (5.8)

Določitev upogibnih momentov v označenih prerezih:

Ravnina x-z:

(5.9)

(5.10)

[N] upogibni moment prereza 1 okoli osi y

[N] upogibni moment prereza 2 okoli osi y

Ravnina y-z:

(5.11)

(5.12)

[N] upogibni moment prereza 1 okoli osi x

[N] upogibni moment prereza 2 okoli osi x

Rezultirajoči upogibni momenti:

√

√ (5.13)

√

√ (5.14)

[N] rezultirajoči upogibni moment v prerezu 1

[N] rezultirajoči upogibni moment v prerezu 2


- 15 -

Kontrola napetosti v prerezu 1:

Prerez 1 je obremenjen z upogibnim in vzvojnim momentom.

(5.15)

[N/mm2] upogibna napetost v prerezu 1

(5.16)

[mm3] upogibni odpornostni moment prereza 1

za gladko gred (tabela 10.3) [2]

(5.17)

[N/mm2] največja vzvojna napetost v prerezu 1

(5.18)

[N/mm2] vzvojni odpornostni moment prereza 1 za

gladko gred (tabela 10.3) [2]

(5.19)

[N/mm2] rezultirajoči upogibni moment v prerezu 1

(5.20)

[mm2] površina prereza 1

(5.21)

[N/mm2] največja rezultirajoča normalna napetost


- 16 -

(5.22)

[/] karakteristika nihajoče normalne obremenitve

√ ( ) (5.23)

√ ( )

[N/mm2] največja primerjalna normalna napetost

( ) (5.24)

[/] korekturni obremenitveni koeficient pri utripni vzvojni obr.

( )

(5.25)

[N/mm2] amplitudna primerjalna normalna napetost

(5.26)

[N/mm2] oblikovna dopustna upogibna napetost v prerezu 1

(5.27)

[N/mm2] upogibna trajna dinamična izmenična trdnost iz tabele 10.1 [2]

za jeklo S235

[/] koeficient velikosti premera iz tabele 10.4 [2] za

[/] koeficient kvalitete površine iz tabele 10.5 [2] za brušeno

površino in jeklo S235 z

iz tabele 10.1 [2]


- 17 -

(5.28)

[/] koeficient zareznega učinka pri normalni obremenitvi

[/] oblikovni koeficient pri normalni obremenitvi iz slike

10.8 za prehod iz manjšega na večji premer za

⁄ in ⁄

(5.29)

[mm] premer gredi v prerezu 1

[mm] premer gredi, na katerega se poveča premer iz prereza 1

(5.30)

[mm] radij zaokrožitve na prehodu iz manjšega premerov

[mm] razdalja povečanja polmera gredi na prehodu

[/] dinamični odpornostni koeficient iz tabele 10.6 [2]

[/] varnostni koeficient proti trajnemu lomu

Primerjava:


- 18 -

Kontrola napetosti v prerezu 2:

Prerez 2 je obremenjen z upogibnim in vzvojnim momentom.

(5.31)

[N/mm2] upogibna napetost v prerezu 2

(5.32)

[mm3] upogibni odpornostni moment prereza 2

za gladko gred (tabela 10.3) [2]

(5.33)

[N/mm2] največja vzvojna napetost v prerezu 2

(5.34)

[N/mm2] vzvojni odpornostni moment prereza 2 za

gladko gred (tabela 10.3) [2]

(5.35)

[N/mm2] normalna napetost zaradi delovanja aksialne sile v prerezu 2

[mm2] površina prereza 2

(5.36)

[N/mm2] največja rezultirajoča normalna napetost v prerezu 2


- 19 -

(5.37)

[/] karakteristika nihajoče normalne obremenitve

√ ( ) (5.38)

√ ( )

[N/mm2] največja primerjalna normalna napetost

( ) (5.39)

[/] korekturni obremenitveni koeficient pri utripni vzvojni obr.

( )

(5.40)

[N/mm2] amplitudna primerjalna normalna napetost

[N/mm2] oblikovna dopustna upogibna napetost v prerezu 2

(5.41)

[N/mm2] upogibna trajna dinamična izmenična trdnost iz tabele 10.1 [2]

za jeklo S235

[/] koeficient velikosti premera iz tabele 10.4 [2] za

[/] koeficient kvalitete površine iz tabele 10.5 [2] za brušeno

površino in jeklo S235 z

iz tabele 10.1 [2]


- 20 -

(5.42)

[/] koeficient zareznega učinka pri normalni obremenitvi

[/] oblikovni koeficient pri normalni obremenitvi iz slike

10.8 za prehod iz manjšega na večji premer za

⁄ in ⁄

(5.43)

[mm] premer gredi v prerezu 1

[mm] premer gredi, na katerega se poveča premer iz prereza 1

(5.44)

[mm] radij zaokrožitve na prehodu iz manjšega premerov

[mm] razdalja povečanja polmera gredi na prehodu

[/] dinamični odpornostni koeficient iz tabele 10.6 [2]

[/] varnostni koeficient proti trajnemu lomu

Primerjava:


- 21 -

6 OGRODJE MIZE STROJA

Za ogrodje stroja smo izbrali klasično obliko mize. Da bi bila konstrukcija primerno toga, je

zvarjena iz kvadratnih cevi dimenzij 60 x 60 x 5. K ogrodju sta privarjena dva kotnika 60 x 5, ki

služita kot vodili predala za odrezke. Da bi bilo celoten stroj mogoče prevažati z viličarjem,

sta 100 mm od tal prečno privarjeni kvadratni cevi, na kateri se lahko naslonijo vilice viličarja.

Za niveliranje celotnega stroja služijo štiri standardne gibljive noge z navojem M16 x 70 mm.

Višina mize je prilagojena tako, da omogoča delavcu ergonomično delo ob stroju.

Slika 6.1: Ogrodje podstavne mize stroja


- 22 -

7 OHIŠJE GONILA NOŽEV

Zaradi izdelave samo dveh takšnih strojev smo se odločili za varjeno izvedbo ohišja gonila, saj

je ta najbolj ekonomsko upravičena. Gre za gonilo s prestavo 1, s pomočjo katerega

izvedemo vrtenje dveh krožnih nožev v nasprotni smeri z enako vrtilno hitrostjo. Ohišje je

sestavljeno iz 10 mm in 15 mm debelih plošč konstrukcijskega jekla. Te so oblikovane tako,

da je bilo mogoče celotno ohišje zvariti s kotnimi zvari a = 5 mm. Poravnava ležišča ohišja in

izvrtine za pritrditev ležajnih ohišij so bile izdelane s CNC-rezkalnim strojem. Na notrajnih

straneh izvrtin za ležajna ohišja so ojačitveni obroči, s katerim povečamo debelino plošče za

zmanjševanje površinskega tlaka med ohišjem gonila in ležajnim ohišjem.

Slika 7.1: Ohišje gonila nožev


- 23 -

8 SESTAVA REZALNEGA DELA

Slika 8.1 prikazuje celotno sestavo rezalnega dela stroja. V ohišje gonila sta vstavljeni dve

gredi. Zgornja gnana gred je uležajena v svojem ležajnem sistemu, ki je privijačeno na ohišje.

Zaradi tanjšanja nožev pri brušenju mora biti spodnja gred pomična v aksialni smeri.

Pomikamo jo s pomočjo matice, ki je nameščena med zobnikom in ohišjem. Pri pomiku

moremo najprej sprostiti nosilec motorja in zaporo matice, nato z vrtenjem matice

primikamo noža skupaj ali ju po potrebi odmikamo narazen ter s tem nastavljamo zračnost.

Celoten zobniški sklop je pod pločevinastim zaščitnim pokrovom za preprečitev nezgod. Kot

je bilo že omenjeno, je izbran standardni motor z gonilom, s katerim smo na izstopni gredi že

dobili želeno vrtilno hitrost. Tako ni potrebe po dodatnih prestavah, kar bi podražilo izvedbo

gonila.

Slika 8.1: Sestava motroja in gonila z rezili


- 24 -

9 MIZA ZA NASTAVLJANJE DIMENZIJE ŠČETK

Pri nastavljanju dimenzij ščetk smo se osredotočili na dve rešitvi. Prva je pomikanje

podajalnega mehanizma ščetk k nožem in od njih, druga pa pomikanje rezalnega dela ščetk

(nožev) k ščetki in od nje. Na podlagi težavnosti izvedbe smo izbrali eno od rešitev. Ker je

rezalni del izveden bolj kompaktno, tj. v ohišju, ga je lažje pomikati.

Prvotna ideja pomične mize je bila, da so na spodnji plošči pritrjena vodila, po katerih se s

pomočjo navojnega vretena pomika zgornja plošča z rezalnim sklopom (slika 9.1).

Slika 9.1: Prvotna ideja pomične mize

Po premisleku je bilo ugotovljeno, da bi v primeru rezanja večje dimenzije ščetk bila vodila že

pod noži in bi odrezki padali nanje. Zaradi tega bi bilo treba načrtovati še zaščitni pokrov za

vodila, ki bi bil v napoto podajalnemu mehanizmu ščetk. Tako se je porodila preprosta

rešitev, in sicer celoten sklop obrnjen na glavo (slika 9.2).

Slika 9.2: Druga ideja pomične mize


- 25 -

9.1 Preračun vodil in izračun njihovega povesa

Skupna masa komponent, ki bodo na pomični mizi, je izračunana s pomočjo programske

opreme za modeliranje, teža motorja z gonilom pa je odčitana s podatkovnega lista motorja.

Masa zgornjega dela mize, pritrjenega na vodila, se ocenjuje na 50 kg. Vse skupaj znaša

230 kg, kar je enako 2300 N. Ker bosta vodili dve in ker predpostavljamo, da se na vsako

stran vodila prenese približno polovica teže, ki deluje nanjo, pri izračunu uporabimo eno

četrtino te teže.

9.1.1 Izračun reakcij za primer, ko je miza postavljena na sredino vodil:

Slika 9.3: Shema za prikaz delovanja sil na vodila pomične mize v srednji legi

∑ ( ) (9.1)

Ker je shema vodil simetrična, velja tudi:

[N] reakcijska sila v podpori B v smeri y

[N] reakcijska sila v podpori A v smeri y

[N] četrtina sile teže rezalnega sklopa


- 26 -

9.1.2 Izračun reakcij za primer, ko je miza postavljena na skrajno desno stran:

Slika 9.4: Shema za prikaz delovanja sil na vodila pomične mize v skrajni legi

∑ ( ) (9.2)

∑ ( ) (9.3)

[N] reakcijska sila v podpori B v smeri y

[N] reakcijska sila v podpori A v smeri y

[N] četrtina sile teže rezalnega sklopa

Ker smo v drugem primeru dobili najvišjo reakcijsko silo (v podpori B), bomo dalje

obravnavali ta primer.


- 27 -

9.1.3 Izračun maksimalnega momenta:

Maksimalen moment se pojavi pri podpori B

(9.4)

[Nm] maksimalni moment, ki se pojavi v vodilu

[m] razdalja od podpore do sile

9.1.4 Izračun maksimalnega dopustnega povesa:

Za vodila se bo uporabil material 42CrMo4 z modulom elastičnosti

(9.5)

[mm] maksimalni dopustni poves

9.1.5 Izračun minimalnega prereza vodila:

(9.6)

√

(9.7)

√


- 28 -

[mm] poves vodila

[N/mm2] modul elastičnosti

[mm4] vztrajnostni moment vodila z okroglim prerezom

[mm] premer vodila

Izbrali smo premer vodil 40 mm. Toliko večji premer smo izbrali zato, da je togost in

nosilnost stroja nekoliko večja, saj je lahko predpostavljena obremenitev nekoliko večja. Pri

kontinuiranem rezanju žičk nastajajo tudi vibracije, česar pri rezanju pločevine ni.

9.2 Končna oblika

Mizo sestavljata dve plošči debeline 20 mm. Spodnja je pritrjena na ogrodje stroja, na njej pa

so drsne puše, ki omogočajo natančno vodenje. Na zgornjo ploščo so pritrjene brušene in

polirane vodilne palice premera 40 mm. Celoten rezalni sklop, vključno s pogonskim

motorjem, je pritrjen na izdelana ležišča v zgornji plošči. Natančen pomik mize in s tem

nastavitev dimenzije ščetke, omogoča navojno vreteno s trapeznim navojem. Pomik se ročno

izvede s pomočjo ročice. Celoten pomik znaša 210 mm, kar zadošča za celoten razpon

premerov ščetk.

Slika 9.5: Pomična miza za nastavitev premera ščetk


- 29 -

10 PRIJEMALO ŠČETK

Prijemalo ščetk je predstavljalo najkompleksneši sestavni del stroja. Zagotavljati mora več

funkcij, in sicer: vpetje ščetke, pomik ščetke k nožem, krožno podajalno gibanje ščetke in

višinsko nastavitev ščetke. Pri vsem tem je bila največja ovira motor z gonilom, saj je njegova

masa relativno velika (19,4 kg), kar pri hitrih gibih predstavlja veliko masno vztrajnost.

Za izvedbo tega prijemala smo se osredotočili na dve možnosti izvedbe pomika ščetke

k nožem. Izvedba z linearnimi vodili, kjer bi bil pomik ščetke vzporeden z noži, in pa izvedba z

ročico, kjer se ščetka pomakne k nožu z vrtenjem okoli tečaja. Za slednjo rešitev smo se tudi

odločili, saj nam tako ni treba uporabiti vodil, ki so relativno drag sklop.

Kot je že bilo omenjeno, je največji problem predstavljala postavitev motorja in

njegova teža. Da bi njegova teža predstavljala čim manjši vpliv na gibanje, ga je bilo treba

postaviti tako, da je njegovo težišče čim bolj sovpadalo z vrtiščem ročice. Ker je zgornje

prijemalo ščetke pomično, smo naredili gnano spodnje prijemalo, in sicer s pomočjo

zobatega jermena. Zaradi različnih dimenzij ščetk je tako potrebno tudi prilagajanje obodne

hitrosti ščetk, da se uskladi z rezalno hitrostjo nožev. To je izvedeno s pomočjo frekvenčnega

regulatorja, ki omogoča zvezno nastavitev vrtljajev motorja v ustreznem območju.

10.1 Vpetje ščetk

Vpetje ščetk mora biti izvedeno s pnevmatskimi cilindri. Želja naročnika je, da je sila vpetja

pri največjih ščetkah okoli 600 N in delovni tlak do maksimalno 7 barov.

Izračun potrebnega premera bata:

(10.1)

√

√

[N] vpenjalna sila

[N/m2] tlak komprimiranega zraka

[ ] premer bata

[ ] površina bata


- 30 -

Pri izračunu potrebnega premera bata smo dobili minimalni potrebni premer 33 mm.

Najbližji standardni premer bata je 32 mm, vendar smo zaradi ocene potrebne sile in

možnosti, da se pojavi nižji tlak, izbrali naslednji večji premer, ki znaša 40 mm. Za lažje

vstavljanje ščetke v čeljusti znaša hod batnice 200 mm. Izbrani standardni (ISO 15552)

pnevmatski cilinder: DSBC-40-200-PA

Pri vpetju ščetke se je pojavila še ena dodatna zahteva, in sicer, da se ob vrtenju

ščetke ne sme vrteti bat pnevmatskega cilindra. Zato smo morali načrtovati še vmesni člen,

ki omogoča, da se čeljust vrti, batnica pa miruje. Vse skupaj je bilo treba skonstruirati čim

manjše (slika 10.1).

Slika 10.1: Prerez vrtljive sklopke za preprečevanje vrtenja batnice


- 31 -

10.1.1 Izračun življenske dobe ležaja [3]:

Osnovni podatki izbranega ležaja [8]:

6001-2Z

Določitev dinamične ekvivalentne obremenitve ležaja:

(10.2)

}

[N] dinamična ekvivalentna obremenitev ležaja

[N] radialna obremenitev

[N] aksialna obremenitev

[/] dinamični radialni koeficient

[ ] dinamični aksialni koeficient

[ ] površina bata

Določitev približne življenske dobe ležaja:

(

)

(

)

(10.3)

osnovna življenska doba ležaja

eksponent za krogljični ležaj

temperaturni koeficient ležaja iz tabele 11.18 za

[h] življenska doba ležaja


- 32 -

Izračunana življenska doba ležaja znaša 52257 ur, kar je 2177 dni neprestanega obratovanja.

Ta doba je visoko nad pričakovano, zato je ta ležaj ustrezen za vgradnjo.

10.1.2 Čeljusti za vpetje ščetke

Čeljusti, ki vpenjajo ščetke, so za vsak tip drugačne, saj imajo ščetke različne premere

vpenjalnih lukenj. Tako je bilo treba narediti vpetje čeljusti tako, da jih je mogoče hitro

zamenjati. Zgornja čeljust se natakne na ležišče in skozi sredino privijači. Spodnja čeljust

mora prenašati še vrtilni moment, zato sta vstavljena dva zatiča, s katerima se prenese vrtini

moment iz gredi na čeljust (slika 10.2).

Slika 10.2: Prerez pogona spodnje čeljusti

10.1.3 Kontrola striga v zatičih:

Iz podatkov motorja z gonilom (Preglednica 3.2):

(10.4)

[Nm] moment motorja za pogon ščetk

[N] strižna dvojica sil


- 33 -

(10.5)

Primerjava:

⁄

Sornika ustrezata.

10.2 Jermen pogona ščetk

10.2.1 Preračun potrebnega jermena:

Izbira velikosti jermena za

(10.6)

(10.7)

(10.8)

[/] koeficient obratovanja zobatih jermenov

koeficient obratovanja slika 1.12 [5] za:

pogonski stroj: el. motor z majhnim zagonskim momentom

delovni stroj: lahki sunki

vrsta gonila: jermensko

čas obratovanja: 3 ure dnevno

[kW] moč motorja

korekturni koeficient za zobate jermene s HTD-profilom

koeficient prestavnega razmerja za



- 34 -

Izbrani profil jermena za in je 5M

Potrebna širina jermena:

(10.9)

[mm] širina jermena

[N] obodna sila

[N] dopustna obodna sila na milimeter širine jermena

[/] koeficient števila zob v obiru za

[/] koeficient dolžine jermena iz tabele 3.29 [5]

(10.10)

[m/s] hitrost jermena

(10.11)

[/] število zob jermenice

[min-1] nazivno število vrtljajev jermenice

[mm] delitev zob jermena

(

) (10.12)

(

( )

)

}

}


- 35 -

[mm] širina jermena

korekturni koeficient za zobate jermene s HTD-profilom

koeficient prestavnega razmerja za


(10.13)

[/] število zob v obiru na manjši jermenici

[/] število zob manjše jermenice

[°] objemni kot na manjši jermenici

Izračunana vrednost širine jermena znaša 35,4 mm. To velja za pogoje, kadar je jermen

maksimalno obremenjen. Največja standardna širina za velikost jermena 5M znaša 25 mm.

Ker pogon omogoča enako obodno hitrost ščetke, kot je rezalna hitrost, in so izkušnje pri

podobnih strojih pokazale, da tudi brez pogona noži sami zavrtijo ščetko, menimo, da tudi

širina 25 mm ustreza.

10.2.2 Ustreznost jermena po proizvajalčevih pregledinicah:

Število zob jermenice: 30

Nazivni vrtljaji: 120 min-1

Profil jermena 5M

Odčitki maksimalnih moči za jermen iz preglednice proizvajalca (podatki v preglednici veljajo

za širino jermena 25 mm):

Preglednica 10.1: Proizvajalčevi podatki o maksimalni moči za jermen (celotna preglednica v prilogi)

28 [zob] 30 [zob]

100 [min-1] 0,188 [kW] 0,221 [kW]

300 [min-1] 0,497 [kW] 0,587 [kW]


- 36 -

Linearna interpolacija vrednosti za naš primer:

28 zob:

( )

( ) (10.14)

32 zob:

( )

( ) (10.15)

30 zob:

(10.16)

Iz odčitka iz tabel je razvidno, da je največja dovoljena moč večja od vgrajenega motorja z

gonilom. Po proizvajalčevih podatkih jermen ustreza.

10.2.3 Napetje jermena:

V proizvajalčevem katalogu je navedena maksimalna sila napetja 208 N za tip in profil

jermena HTD 5M. Ta vrednost je podana za širino jermena 10 mm.

Maksimalna sila napetja za naš primer:

(10.17)

[N] maksimalna sila napetja


- 37 -

10.3 Sestava prijemala ščetk

Slika 10.3 prikazuje končno sestavo prijemala ščetk. Na zgornjem delu tečaja je vijak z

zaporo, ki omogoča nastavitev celotnega prijemala po višini za 15 mm. Zaradi različnih tipov

in debelin ščetk je treba nastaviti tako višino, da sredina ščetke sovpada s sredino nožev.

Dodana je še zaščita jermena, saj bi drugače odrezki (kosi žice) prišli med jermen in

jermenico in ju tako poškodovali.

Slika 10.3: Sestav prijemala in pogona ščetk


- 38 -

11 KORITO ZA ODREZKE

Ker stroj ustvarja veliko odrezkov, je za te potrebno imeti ustrezno mesto. Za ta namen je

pod celotnim rezalnim delom nameščeno korito v obliki predala. Korito leži na vodilih,

narejenih iz kotnikov, po katerih ga izvlečemo ven, da ga lahko izpraznimo. To je mogoče

storiti tudi z viličarjem, če je le dovolj prostora za njegov dostop s te strani stroja. Korito je

narejeno iz treh kosov 3 mm debele krivljene pločevine in zvarjeno skupaj (slika 11.1).

Slika 11.1: Korito za odrezke


- 39 -

12 SESTAVA SKELETA STROJA

Ko so bili skonstruirani in pridobljeni vsi standardni sestavni deli in sklopi, se je pričela

sestava v celoto. Najprej se je sestavil funkcionalni del stroja, nato pa se je dodalo še zaščitno

ohišje.

Slika 12.1 prikazuje sestavljen funkcionalni del stroja. Kot je razvidno že iz prejšnjih

poglavij, stroj sestoji iz mize, na katero je pritrjena pomična miza za nastavljanje premera

ščetk, na tej pa je pogonski motor z gonilom in krožnikastimi škarjami. Na nasprotni strani je

na mizo pritrjen podajalni in vpenjalni mehanizem ščetk.

Slika 12.1: Sestava stroja brez ohišja


- 40 -

13 OHIŠJE STROJA

Za zagotavljanje varnosti pred poškodbami operaterja na stroju je celoten stroj zaprt v

pločevinasto ohišje. To ohišje preprečuje operaterju, da ga gibljivi deli ne poškodujejo.

Operater streže stroj skozi okno, ki je v stanju pripravljenosti odprto. Operater vstavi surovec

in pritisne tipko start. Okno se avtomatsko zapre in po zaprtju se opravi celoten delovni

proces. Šele ko je celoten delovni proces končan, se okno odpre in operater lahko vzame

ščetko.

13.1 Vrata

Za omogočanje vzdrževalnih del so na stroju vrata. Vrata imajo vgrajeno varnostno stikalo, ki

blokira celoten stroj, če se vrata odprejo. Na vratih smo morali narediti okno, skozi katero

operater streže stroj. Odpiranje okna je izvedeno s pomočjo pnevmatskega cilindra, in sicer

tako, da se okno pomakne navzdol. Zaradi omejitve z višinami je lahko pomičnega dela okna

le dobra polovica, ostali del mora biti fiksen. Največja težava, ki se je tukaj pojavila, je zunanji

premer cilindra, ki je moral biti manjši od debeline vrat. Zaradi varnostnega stikala na vratih

ni potrebne ključavnice, tako je zapiranje izvedeno z vijakom, ki ga je mogoče priviti z roko.

Slika 12.1: Vrata


- 41 -

14 KONČNA SESTAVA STROJA

Ko so bili skonstruirani vsi sestavni deli, je sledila še končna sestava modela. Sliki 12.2 in 12.3

prikazujeta dokončno sestavljen model. Sestava oz. stroj vsebuje vse strojne elemente, ki so

potrebni za delovanje stroja, razen električnega dela in pnevmatskega krmilja. V ta namen je

bila dograjena elektroomara z vso električno in pnevmatsko opremo ter s krmilno omaro.

Na sliki 12.2 se vidi del stroja, ki ni zaprt v ohišju. To je narejeno zaradi lažjega

nastavljanja velikosti ščetk in dostopa do elektro motorja. Na tem delu so prav tako zaščiteni

vsi nevarni deli. Tukaj je tudi mogoče dostopati do predala z odrezki, da se ga po potrebi

izprazni.

Slika 12.2: Končna sestava stroja 1


- 42 -

Avtomatsko pomično okno omogoča pogled operaterja na območje obdelave (slika 12.3).

Kot je že bilo omenjeno, je zgornji del okna fiksen, spodnji pa je v stanju čakanja odprt

(spuščen navzdol) in se med procesom delovanja zapre, da onemogoči poseganje operaterja

v nevarno območje.

Slika 12.4: Končna sestava stroja 2, pogled operaterja na delovno območje


- 43 -

15 TEHNIČNA DOKUMENTACIJA

Ko je bil 3D-model stroja končan, se je začela izdelovati tehnična dokumentacija. Celotna

tehnična dokumentacija je bila narejena v skladu z navodili in napotki tehničnega risanja,

povzetih po standardih SIST ISO, ki jih je prevzel Urad za standardizacijo in meroslovje

Slovenije in po ustreznih nemških standardih DIN [4].

Za različne namene uporabljamo različne risbe, ki so klasificirane po SIST ISO 10209. V

začetku so nastajale skice, ki so bile narejene prostoročno, za upodobitev nastalih idej.

Kasneje je bilo pri izdelavi tehnične dokumentacije izdelanih 12 sestavnih risb in 62

delavniških risb. Uporabljeni so bili formati risb od A4 do A1.

Slika 13.1 prikazuje primer delavniške risbe, po kateri je bilo izdelano ohišje zgornje

gredi v gonilu.

Slika 13.1: Delavniška risba ohišja zgornje gredi


- 44 -

16 IZDELANI STROJ

Ko je bila izdelana celotna dokumentacija, je šel stroj v izdelavo. Izdelava je stekla po

smiselno urejenih sklopih. Izdelava pločevinastega ohišja je potekala na drugi lokaciji kot

ostali del. Istočasno z začetkom izdelave je bilo treba naročiti vse standardne sestavne dele,

kot so na primer: ročaj, kolesce za vrtenje, vreteno, nastavljive noge, motorja, pnevmatska

cilindra, jermen, itd. Večina standardnih delov je od proizvajalca Mädlerja.

Slika 14.1 prikazuje dokončani stroj, ki je pripravljen za uporabo.

Slika 14.1: Izdelani stroj


- 45 -

Za delovanje stroja je potreben še električni in pnevmatski del, ki se nahaja v elektroomari,

kjer je vgrajeno vso krmilje in napajanje elektromotorjev. Vgrajeno ima glavno stikalo, s

katerim odvzamemo električno napetost celotnemu stroju. Desno nad omaro je pnevmatska

pripravna skupina za oskrbo s komprimiranim zrakom.

Slika 14.2: Krmilna omara in pnevmatska pripravna skupina

Na vratih je pritrjen komandni pult (slika 14.3), s katerim operater nastavlja hitrost vrtenja

ščetke in čas rezanja ščetke. Vsebuje tudi tipko start za zagon delovnega cikla, ustavitev cikla

in zasilni izklop.

Slika 14.5: Komandni pult


- 46 -

17 ZAKLJUČEK

Pri nalogi smo naleteli na različne izzive, na primer: kako rešiti problem pomikanja gonilne

gredi v osni smeri za nastavitev zračnosti nožev ali kako izvesti uležajenje ščetke za tako velik

razpon velikosti ščetk in še mnoge druge. Z ogledi že obstoječega stroja in posvetovanji z

drugimi smo prišli do rešitev, ki so se v času testiranja stroja pokazale za dobre. Med samo

izdelavo se je sicer pokazalo, da je mogoče narediti še kakšne manjše spremembe, ki

pripomorejo k lažji izdelavi, na funkcionalnost pa nimajo vpliva.

Ob morebitnem večjem povpraševanju po stroju tega tipa bi bilo treba narediti še

kakšne optimizacije, kjer bi zaradi manjše porabe materiala in lažje izdelave lahko

privarčevali nekaj denarja.

V času pisanja magistrske naloge je bil dokončno izdelan en stroj in dobavljen kupcu,

drugi pa je bil v fazi sestavljanja vseh komponent v celoto.


- 47 -

18 LITERATURA

[1] B. Kraut, Krautov strojniški priročnik, 13. izdaja. Ljubljana: Littera picta, 2001.

[2] Z. Ren, S. Glodež, Strojni elementi: I. del. Maribor: Založništvo Fakultete za

strojništvo, 2001.

[3] Z. Ren, A. Belšak, Zbirka nalog iz strojnih elementov: I. del. Maribor: Založništvo

Fakultete za strojništvo, 2012

[4] S. Glodež, Tehnično risanje 5. izdaja. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije, 2012.

[5] Z. Ren, S. Glodež, Strojni elementi: Torna, jermenska in verižna gonila. Maribor:

Fakulteta za strojništvo, 2007

[6] Z. Ren, S. Glodež, A. Belšak, Zbirka nalog iz strojnih elementov: Torna, jermenska in

verižna gonila. Maribor: Fakulteta za strojništvo, 2007

[7] E-katalog Watt drive, dosegljivo: http://www.wattdrive.com/en/e-catalog-

cat4cad.html [datum dostopa: 16. 12. 2015]

[8] E-katalog SKF, dosegljivo: http://www.skf.com/group/products/bearings-units-

housings/ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/single-row-deep-groove-ball-

bearings/single-row/index.html [datum dostopa: 23. 3. 2016]

[9] E-katalog Mädler, dosegljivo: http://info.maedler.de/ [datum dostopa: 15. 11. 2015]

http://www.wattdrive.com/en/e-catalog-cat4cad.html

http://www.wattdrive.com/en/e-catalog-cat4cad.html

http://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings/ball-bearings/deep-groove-ball-bearings/single-row-deep-groove-ball-bearings/single-row/index.html



http://info.maedler.de/

ZOBGON 6.0

Program za preračun valjastih zobnikov

Univerza v Mariboru,

Fakulteta za strojništvo

OSNOVNI PODATKI O GONILU

Vhodna moč P1 = 1,000 kW

Izhodna moč P2 = 0,964 kW

Vstopni moment T1 = 106,103 Nm

Izstopni moment T2 = 102,240 Nm

Vhodna vrtilna hitrost n1 = 90,000 min-1

Izhodna vrtilna hitrost n2 = 90,000 min-1

Število zob - zobnik 1 z1 = 48

Število zob - zobnik 2 z2 = 48

Željeno prestavno razmerje i = 1,000

Dobljeno prestavno razmerje id = 1,000

Odstopanje prestavnega razmerja = 0,000 %

Medosna razdalja a = 192,000 mm

Dovoljeno odstopanje medosne razdalje = +0,036/-0,036 mm

Izkoristek zobniškega para ηz = 99,351 %

Celotni izkoristek ηs = 96,351 %

Stopnja profilnega ubiranja εp = 1,748

Stopnja bočnega ubiranja εq = 0,000

Stopnja celotnega ubiranja εs = 1,748

Vsota koeficientov profilnih premaknitev x1+x2 = 0,000

Normalni modul mn = 4,000 mm

Čelni modul m = 4,000 mm

Nagibni kot bočnic na:

Razdelnem krogu

Kinematičnem krogu

Osnovnem krogu

β0 =

β =

βB =

0,000

0,000

0,000

°

°

°

Ubirni kot v normalnem prerezu na:

Razdelnem krogu

Kinematičnem krogu

αn =

αcn =

20,000

20,000

°

°

Ubirni kot v celotnem prerezu na:

Razdelnem krogu

Kinematičnem krogu

α0 =

α =

20,000

20,000

°

°

Normalni razdelek tn = 12,566 mm

Razdelek v čelnem prerezu t0 = 12,566 mm

Osnovni razdelek v:

Normalnem prerezu

Čelnem prerezu

tnb =

tb =

11,809

11,809

mm

mm

Kvaliteta izdelave ozobja : 8

GEOMETRIJSKI PODATKI ZOBNIKA 1


Število zob z1 = 48

Kinematični premer dw1 = 192,000 mm

Razdelni premer d1 = 192,000 mm

Osnovni premer db1 = 180,420 mm

Temenski premer da1 = 200,000 mm

Vznožni premer df1 = 182,000 mm

Koeficient profilne premaknitve x1 = 0,000

Profilna premaknitev x1*mn = 0,000 mm

Širina zobnika b1 = 30,000 mm

Višina korena zoba hf1 = 5,000 mm

Višina vrha zoba ha1 = 4,000 mm

Debelina vrha glave zoba skn1 = 0,800 mm

Temenski razstop c1 = 1,000 mm

PODATKI O MATERIALU ZOBNIKA 1

Material

Ck 45_______

(C.1531)

Shl=1100

Sfl=350

Trajna dinamična trdnost za Hertzov tlak σHlim1 = 1100,000 N/mm2

Trajna dinamična trdnost za utripno napetost v

zobnem korenu σFlim1 = 350,000

Poissonovo število ν1 = 0,300 N/mm2

Modul elastičnosti E1 = 210000,000

Povprečna srednja višina neravnosti Rz1 = 3,000 μm

Trdota jedra zoba : 220

Trdota zobnih bokov : 400

Toplotna obdelava : Nitrirano v

kopeli

GEOMETRIJSKI PODATKI ZOBNIKA 2


Število zob z2 = 48

Kinematični premer dw2 = 192,000 mm

Razdelni premer d2 = 192,000 mm

Osnovni premer db2 = 180,420 mm

Temenski premer da2 = 200,000 mm

Vznožni premer df2 = 182,000 mm

Koeficient profilne premaknitve x2 = 0,000

Profilna premaknitev x2*mn = 0,000 mm

Širina zobnika b2 = 30,000 mm

Višina korena zoba hf2 = 5,000 mm

Višina vrha zoba ha2 = 4,000 mm

Debelina vrha glave zoba skn2 = 0,800 mm

Temenski razstop c2 = 1,000 mm

PODATKI O MATERIALU ZOBNIKA 2

Material

Ck 45_______

(C.1531)

Shl=1100

Sfl=350

Trajna dinamična trdnost za Hertzov tlak σHlim2 = 1630,000 N/mm2

Trajna dinamična trdnost za utripno napetost v

zobnem korenu σFlim2 = 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 : Nitrirano v

kopeli

SILE NA ZOBE V KINEMATIČNEM POLU C

Sile na zobe zobnika 1:

Obodna sila

Radialna sila

Aksialna sila

Fo1 =

Fr1 =

Fa1 =

1105,241

402,275

0,000

N

N

N

Sile na zobe zobnika 2:

Obodna sila

Radialna sila

Aksialna sila

Fo2 =

Fr2 =

Fa2 =

1105,241

402,275

0,000

N

N

N

PODATKI O MAZANJU

Kinematična viskoznost olja pri 50°C ν = 150,000 mm2/s

Gostota olja pri 15°C ρ = 900,000 kg/m3

Delovna temperatura olja Td = 60,000 °C

Temperatura okolice Td = 20,000 °C

IZGUBE MOČI IN IZKORISTKI

Izguba moči v ozobju Pvz = 0,005 kW

Izguba moči v prostem teku Pvzo = 0,000 kW

Izguba moči v ležajih in tesnilih Pvlt = 0,030 kW

Skupna izguba moči Pv = 0,036 kW

Izkoristek ozobja ηz = 99,351 %

Celotni izkoristek ηg = 96,351 %

TRDNOSTNA KONTROLA ZOBNIŠKE DVOJICE PO DIN 3990

TRDNOSTNA KONTROLA NA HERTZOV TLAK

ZOBNIK 1:

Imenski bočni tlak

Dejanski bočni tlak

Dopustni bočni tlak

Dopustni bočni tlak je izračunan za TRAJNO

trdnost!

Varnost proti jamničenju

Minimalna varnost proti jamničenju

Varnost proti jamničenju USTREZA!

σH01 =

σH1 =

σHP1 =

SH1 =

SHmin1 =

256,620

537,463

1093,936

2,035

1,000

N/mm2

N/mm2

N/mm2

ZOBNIK 2:

Imenski bočni tlak

Dejanski bočni tlak

Dopustni bočni tlak

Dopustni bočni tlak je izračunan za TRAJNO

trdnost!

Varnost proti jamničenju

Minimalna varnost proti jamničenju

Varnost proti jamničenju USTREZA!

σH02 =

σH2 =

σHP2 =

SH2 =

SHmin2 =

256,620

537,463

1628,264

3,029

1,000

N/mm2

N/mm2

N/mm2

TRDNOSTNA KONTROLA NA LOM V KORENU ZOBA

ZOBNIK 1:

Imenska napetost v korenu zoba

Dejanska napetost v korenu zoba

Dopustna napetost v korenu zoba

Dopustna napetost je izračunana za TRAJNO

trdnost!

Varnost proti lomu v korenu zoba

Minimalna varnost proti lomu v korenu zoba

Varnost proti lomu v korenu zoba USTREZA!

σF01 =

σF1 =

σFP1 =

SF1 =

SFmin1 =

27,138

99,222

700,000

7,054

1,400

N/mm2

N/mm2

N/mm2

ZOBNIK 2:

Imenska napetost v korenu zoba

Dejanska napetost v korenu zoba

Dopustna napetost v korenu zoba

Dopustna napetost je izračunana za TRAJNO

trdnost!

Varnost proti lomu v korenu zoba

Minimalna varnost proti lomu v korenu zoba

Varnost proti lomu v korenu zoba USTREZA!

σF02 =

σ F2 =

σFP2 =

SF2 =

SFmin2 =

27,138

99,222

920,000

9,272

1,400

N/mm2

N/mm2

N/mm2

MERILNE VELIČINE ZOBNIŠKE DVOJICE

Minimalni krožni razstop jmin = 0,134 mm

Maksimalni krožni razstop jmax = 0,586 mm

MERILNE VELIČINE ZOBNIKA 1:

Označba za kontrolo in tolerance po DIN3967

S' 8 d 28

Ločna debelina zob na temenskem krogu v:

čelnem prerezu sk1 = 3,092 mm

normalnem prerezu snk1 = 3,092 mm

Ločna debelina zob na razdelnem krogu v:

čelnem prerezu st1 = 6,283 mm

normalnem prerezu sn1 = 6,283 mm

Tetivna debelina zob na razdelnem krogu

v normalnem prerezu scn01 = 6,282 mm

globina merjenja hn01 = 4,051 mm

Tetivna debelina zob na premeru dy1 = 192,mm

v normalnem prerezu scny1 = 6,282 mm

globina merjenja hny1 = 4,051 mm

Zgornji odstopek debeline zob Asne1 = -0,080 mm

Spodnji odstopek debeline zob Asni1 = -0,280 mm

Število zob, ki čeznje merimo k1 = 6,000 mm

Mera čez zobe Wk1 = 67,635 mm

Zgornji odstopek mere Awe1 = -0,033 mm

Spodnji odstopek mere Awi1 = -0,115 mm

Premer merilne kroglice-valjčka dM1 = 7,000 mm

Mera čez kroglici-valjčka Mdk1 = 202,032 mm

Zgornji odstopek mere AMde1 = -0,198 mm

Spodnji odstopek mere AMdi1 = -0,693 mm

MERILNE VELIČINE ZOBNIKA 2:

Označba za kontrolo in tolerance po DIN3967

S' 8 d 28

Ločna debelina zob na temenskem krogu v:

čelnem prerezu sk2 = 3,092 mm

normalnem prerezu snk2 = 3,092 mm

Ločna debelina zob na razdelnem krogu v:

čelnem prerezu st2 = 6,283 mm

Tetivna debelina zob na razdelnem krogu

v normalnem prerezu scn02 = 6,282 mm

globina merjenja hn02 = 4,051 mm

Tetivna debelina zob na premeru dy2 = 192,mm

v normalnem prerezu scny2 = 6,282 mm

globina merjenja hny2 = 4,051 mm

Zgornji odstopek debeline zob Asne2 = -0,080 mm

Spodnji odstopek debeline zob Asni2 = -0,280 mm

Število zob, ki čeznje merimo k2 = 6,000 mm

Mera čez zobe Wk2 = 67,635 mm

Zgornji odstopek mere Awe2 = -0,033 mm

Spodnji odstopek mere Awi2 = -0,115 mm

Premer merilne kroglice-valjčka dM2 = 7,000 mm

Mera čez kroglici-valjčka Mdk2 = 202,032 mm

Zgornji odstopek mere AMde2 = -0,198 mm

Spodnji odstopek mere AMdi2 = -0,693 mm

134 ®

14 16 18 20 24 28 32 36 40 44 48 56 64 72 80 22,28 25,46 28,65 31,83 38,20 44,56 50,93 57,30 63,66 70,03 76,39 89,13 101,86 114,59 127,32

6 8 9 12 15 19 22 25 32 40 50 0,18 0,25 0,29 0,42 0,54 0,72 0,86 1,0 1,32 1,69 2,14

20 0,005 0,006 0,009 0,012 0,015 0,017 0,020 0,022 0,025 0,028 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 40 0,009 0,012 0,017 0,022 0,027 0,032 0,037 0,042 0,047 0,052 0,056 0,066 0,075 0,084 0,093 60 0,013 0,017 0,024 0,032 0,039 0,046 0,054 0,061 0,068 0,075 0,082 0,095 0,109 0,122 0,135 100 0,020 0,026 0,038 0,050 0,062 0,074 0,085 0,096 0,107 0,118 0,129 0,151 0,172 0,193 0,214 200 0,036 0,048 0,071 0,093 0,115 0,137 0,158 0,179 0,200 0,220 0,240 0,280 0,320 0,358 0,397 400 0,065 0,087 0,130 0,171 0,212 0,252 0,291 0,330 0,369 0,406 0,444 0,517 0,590 0,660 0,730 600 0,091 0,122 0,184 0,244 0,302 0,359 0,415 0,471 0,525 0,579 0,632 0,736 0,838 0,937 1,035 800 0,115 0,155 0,235 0,312 0,387 0,461 0,533 0,604 0,674 0,742 0,810 0,942 1,070 1,194 1,315 1000 0,13 0,19 0,28 0,38 0,47 0,56 0,64 0,73 0,81 0,89 0,98 1,13 1,29 1,43 1,57 1400 0,18 0,24 0,37 0,50 0,62 0,74 0,86 0,97 1,08 1,18 1,29 1,49 1,67 1,85 2,01 1600 0,20 0,27 0,42 0,56 0,69 0,83 0,96 1,08 1,20 1,32 1,43 1,64 1,84 2,02 2,19 2000 0,23 0,33 0,59 0,67 0,84 0,99 1,14 1,29 1,43 1,56 1,69 1,92 2,13 2,31 2,45 2400 0,32 0,41 0,59 0,76 0,92 1,08 1,22 1,36 1,51 1,64 1,77 2,02 2,26 2,49 2,71 2850 0,35 0,46 0,67 0,86 1,04 1,22 1,39 1,55 1,71 1,86 2,00 2,29 2,55 2,81 3,06 3600 0,41 0,54 0,79 1,02 1,23 1,44 1,64 1,83 2,01 2,19 2,36 2,69 3,00 3,29 3,58 4000 0,44 0,58 0,85 1,09 1,33 1,55 1,765 1,97 2,16 2,35 2,54 2,89 3,22 3,53 3,83 5000 0,51 0,67 0,98 1,27 1,55 1,81 2,05 2,29 2,52 2,73 2,95 3,35 3,72 4,07 4,41 6000 0,56 0,75 1,11 1,44 1,75 2,04 2,32 2,58 2,84 3,08 3,31 3,76 4,17 4,56 4,93 8000 0,80 1,03 1,46 1,84 2,19 2,52 2,82 3,09 3,34 3,57 3,77 4,12 4,39 4,57 4,66 10000 0,89 1,16 1,65 2,09 2,48 2,83 3,15 3,43 3,68 3,89 4,07 4,34 4,47 4,47 4,33 12000 0,97 1,27 1,81 2,29 2,71 3,07 3,39 3,66 3,88 4,06 4,19 4,30 4,21 - - 14000 1,03 1,36 1,94 2,45 2,88 3,24 3,50 3,78 3,96 4,07 4,11 3,99 - - -

20 0,016 0,020 0,024 0,028 0,036 0,044 0,051 0,059 0,066 0,074 0,081 0,095 0,110 0,124 0,138 40 0,031 0,038 0,046 0,053 0,068 0,082 0,097 0,111 0,125 0,139 0,153 0,180 0,207 0,234 0,261 60 0,044 0,055 0,065 0,076 0,098 0,119 0,140 0,160 0,181 0,201 0,221 0,261 0,300 0,339 0,377 100 0,068 0,085 0,103 0,120 0,154 0,188 0,221 0,254 0,286 0,319 0,351 0,414 0,476 0,538 0,599 300 0,171 0,219 0,266 0,313 0,406 0,497 0,587 0,675 0,762 0,848 0,934 1,101 1,266 1,426 1,584 400 0,216 0,278 0,340 0,401 0,521 0,638 0,754 0,868 0,980 1,091 1,200 1,413 1,621 1,823 2,020 600 0,299 0,388 0,477 0,564 0,736 0,903 1,068 1,229 1,386 1,540 1,691 1,984 2,263 2,528 2,779 800 0,374 0,490 0,604 0,716 0,936 1,149 1,357 1,559 1,756 1,946 2,131 2,481 2,805 3,101 3,366 1000 0,44 0,58 0,72 0,86 1,12 1,38 1,62 1,86 2,09 2,31 2,51 2,90 3,23 3,52 3,75 1400 0,68 0,84 0,98 1,14 1,43 1,71 1,98 2,25 2,51 2,77 3,02 3,51 3,99 4,44 4,89 1600 0,76 0,90 1,10 1,26 1,59 1,90 2,21 2,51 2,80 3,08 3,36 3,91 4,43 4,93 5,41 2000 0,89 1,10 1,31 1,51 1,90 2,27 2,64 2,99 3,34 3,68 4,01 4,65 5,25 5,83 6,37 2400 1,03 1,27 1,50 1,74 2,19 2,62 3,04 3,45 3,85 4,24 4,61 5,33 6,00 6,63 7,21 2850 1,16 1,44 1,71 1,98 2,50 2,99 3,47 3,94 4,38 4,82 5,23 6,02 6,74 7,40 7,99 3600 1,37 1,70 2,04 2,36 2,98 3,57 4,13 4,67 5,19 5,68 6,15 7,01 7,75 8,39 8,90 4000 1,48 1,84 2,20 2,54 3,21 3,85 4,46 5,03 5,58 6,09 6,57 7,44 8,17 8,74 9,17 5000 1,71 2,14 2,57 2,98 3,76 4,49 5,18 5,81 6,40 6,94 7,42 8,22 8,77 9,05 9,04 6000 1,97 2,42 2,89 3,36 4,23 5,04 5,77 6,44 7,02 7,53 7,95 8,52 8,69 8,42 8,26 8000 2,63 3,14 3,53 4,00 4,92 5,62 6,38 6,65 6,96 7,12 7,12 7,02 - - - 10000 2,92 3,49 4,03 4,51 5,33 5,95 6,36 6,53 6,46 6,12 6,00 - - - - 12000 3,32 3,73 4,27 4,74 5,46 5,86 5,93 5,62 - - - - - - - 14000 3,62 3,93 4,35 4,76 5,27 5,30 4,83 - - - - - - -

10 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 56 64 72 80 9,55 11,46 15,28 19,10 22,92 26,74 30,56 34,38 38,20 42,02 45,84 53,48 61,12 68,75 76,39

Profile 3M, Performance Figures in kW/25 mm Timing Belt Width

HTD Timing-Belt Drives (Metric Pitch)

Profile 5M, Performance Figures in kW/25 mm Timing Belt Width

The permissible performance figures for any timing belt width can be calculated by multiplying the figures in the table above with the respective width factors.

Teeth No. of Small Pulley

Effective Diameter mm

Speed of small pulley (min-1)

Teeth No. of Small Pulley

Effective Diameter mm

Speed of small pulley (min-1)

Width Factors 3M and 5M

In this area of the table the service life might be shortened with increasing torque and a ratio close to 1 : 1. Please ask for more information.

Refers to cases where both circumstance come together. (shorter service life and no pulleys made from cast iron).

Speeds higher than 30 m/s. Cast iron pulleys cannot be used in this range.

Timing Belt Width Width Factor

Documents

NAČRTOVANJE STROJA ZA ODELAVO KOLUTNIH ŠČETKtemeljilo na analitičnih preračunih kritičnih komponent stroja. 1.2 Opredelitev magistrskega dela Podjetje, ki se ukvarja z izdelavo