VÝPOČTOVÁ ZPRÁVA: POHON TALÍŘE

Katedra konstruování strojů

Fakulta strojní

KA 10 - VULKANIZAČNÍ LIS

VÝPOČTOVÁ ZPRÁVA: POHON TALÍŘE

doc. Ing. Martin Hynek, PhD. a kolektiv

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

verze - 1.0

Hledáte kvalitní studium?

Nabízíme vám jej na Katedře konstruování strojů Katedra konstruování strojů je jednou ze šesti kateder Fakulty strojní na Západočeské univerzitě v

Plzni a patří na fakultě k největším. Fakulta strojní je moderní otevřenou vzdělávací institucí

uznávanou i v oblasti vědy a výzkumu uplatňovaného v praxi.

Katedra konstruování strojů disponuje moderně vybavenými laboratořemi s počítačovou technikou,

na které jsou např. studentům pro studijní účely neomezeně k dispozici nové verze předních CAD

(Pro/Engineer, Catia, NX ) a CAE (MSC Marc, Ansys) systémů. Laboratoře katedry jsou ve všední dny

studentům plně k dispozici např. pro práci na semestrálních, bakalářských či diplomových pracích, i

na dalších projektech v rámci univerzity apod.

Kvalita výuky na katedře je úzce propojena s celouniverzitním systémem hodnocení kvality výuky, na

kterém se průběžně, zejména po absolvování jednotlivých semestrů, podílejí všichni studenti.

V současné době probíhá na katedře konstruování strojů významná komplexní inovace výuky, v rámci

které mj. vznikají i nové kvalitní učební materiály, které budou v nadcházejících letech využívány pro

podporu výuky. Jeden z výsledků této snahy máte nyní ve svých rukou.

V rámci výuky i mimo ni mají studenti možnost zapojit se na katedře také do spolupráce s předními

strojírenskými podniky v plzeňském regionu i mimo něj. Řada studentů rovněž vyjíždí na studijní stáže

a praxe do zahraničí.

Nabídka studia na katedře konstruování strojů:

Bakalářské studium (3roky, titul Bc.)

Studijní program B2301: strojní inženýrství („zaměřený univerzitně“)

B2341: strojírenství (zaměřený „profesně“)

Zaměření Stavba výrobních strojů a zařízení Dopravní a manipulační technika

Design průmyslové techniky Diagnostika a servis silničních vozidel Servis zdravotnické techniky

Magisterské studium (2roky, titul Ing.)

Studijní program N2301: Strojní inženýrství

Zaměření Stavba výrobních strojů a zařízení Dopravní a manipulační technika

Více informací naleznete na webech www.kks.zcu.cz a www.fst.zcu.cz

Západočeská univerzita v Plzni, 2014

ISBN © doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D.

Ing. Jakub Jirásko Ing. Šimon Pušman Ing. Zdeněk Raab, Ph.D. Ing. Petr Votápek, Ph.D.

http://www.kks.zcu.cz/

http://www.fst.zcu.cz/

Non-Commercial Use Only

Obsah:

1. Technická data

2. Výpočet výstupního momentu elektropřevodovky 2.1. Kontrola samosvornosti 2.2. Momenty od tření v závitech 2.3. Výpočet třecích momentů v kluzném uložení hřídele2.4. Skutečná rychlost pohybu nosného talíře dle navržené elektropřevodovky

3. Utahovací moment KM matice 3.1. Kontrola závitu na otlačení

4. Kontrola pouzder na otlačení

5. Kontrola spojky

6. Kontrola pera pastorku ozn.: 18E7x11x100

7. Výpočet ozubení pastorku a ozubeného kola

8. Kontrola hřídele

Přílohy:

Příloha 1 – MITCalc výpočet ozubení sestavy pohonu talíře

Příloha 2 – MITCalc kontrola hřídele sestavy pohonu talíře

Stránka 3


1. Technická data

Sestava pohonu talíře zajišťuje přenos točivého momentu na ozubení mechanismu nastavování formy. Sestava pohonu talíře viz obr. 3. Funkcí mechanismu nastavování formy je přesné nastavení formy dle její výšky. Mechanismus nastovavání formy a sestavu pohonu talíře zachycuje schéma obr. 1 a 2. Mechanismus pracuje následujícím způsobem. Na příčníku vulkanizačního lisu je připevněný elektromotor s převodovkou, ze kterého je vyveden poháněný hřídel zakončený pastorkem (komponenty sestavy pohonu talíře). Pastorek přenáší točivý moment na ozubené kolo, které je pevně připevněno k matici. Rotačním pohybem matice dochází k posuvnému pohybu nahoru nebo dolů v závislosti na smyslu rotace. Nosný talíř je veden v drážce, to zabraňuje jeho rotaci. Díky opačnému směru stoupání závitu matice na vnější a vnitřní straně koná nosný talíř posuvný pohyb směrem dolů. Otočení matice o jednu otáčku tedy způsobí zdvih o dvě stoupání použitého závitu. Návrhový výpočet pro volbu elektromotoru v sestavě pohonu talíře se tedy řídí požadovanou rychlostí přímočarého pohybu nosného talíře. Dle navrženého pohonu jsou pak kontrolovány ostatní komponenty sestavy pohonu talíře.Okrajové podmínky:

≔vTal =0.0005 ― 0.5 ―― rychlost pohybu nosného talíře s tolerancí +-0,1 mm/s

≔Lh 1000 životnost pastorku ozubení

≔ztalíř 345 zdvih talíře

Stránka 4

Obr. 1 - Schéma pohonu talíře a mechanismu nastavování formy

Obr. 2 - Schéma pohonu talíře a mechanismu nastavování formy ve spodní úvrati

Stránka 5

Obr. 3 - Detail sestavy pohonu talíře v řezu

Stránka 6

Obr. 4 - Detail sestavy pohonu talíře v nárysu

Stránka 7

Non-Commercial Use OnlyObr. 5 - Detail sestavy komory - Mechanismus nastavování formy

Stránka 8


2. Výpočet výstupního momentu elektropřevodovky Potřebný výstupní moment z elektropřevodovky je vypočten z předpokladu tření v závitu v závitové dvojici matice - závěsný válec a matice - nosný talíř. Dále je uvažováno tření v kluzném uložení hřídele ve válcových plochách a v límci pouzder. Do výpočtu momentu je dále zahrnut výkon potřebný pro rovnoměrný pohyb talíře a matice.Jelikož zde nejsou kladeny nároky na rychlost rozběhu mechanismu a rychlost výstupního členu je nízká, není rozběhová část ve výpočtu zohledněna.Mechanismus je užíván jen při změně velikosti formy z tohoto důvodu není matice připojena na centrální mazání a je mazána manuálně. Za tohoto předpokladu je nutné uvažovat, že matice nemusí být vždy optimálně namazaná a pro výpočet momentu je tedy volen méně příznivý stav.

Vstupní hodnoty:

≔Ph 12 stoupání trapézového závitu

≔f 0.15 součinitel smykového tření v trapézovém závitu dle [1]

≔β 60 vrcholový úhel profilu závitu

≔fz =―――f

cos⎛⎜⎝―β

2

⎞⎟⎠

0.173 tření v závitu

≔k 1.4 součinitel bezpečnosti pro volbu elektropřevodovky, volený

≔ηoz 0.98 účinnost převodu přímého ozubení

≔mmat_a_ozub 445 hmotnost matice a ozubeného kola

≔mtal_a_forma 3427 hmotnost nosného talíře a formy

≔d21 474 střední průměr závitu závěsného válce

≔d22 394 střední průměr závitu nosného talíře

≔g 9.81 ―2

gravitační zrychlení

≔zpast 14 počet zubů pastorku

≔zkolo 148 počet zubů ozubeného kola na matici

Stránka 9


2.1. Kontrola samosvornostiU obou závitů je požadováno, aby byli samosvorné a nedošlo tak při předepínání lisu k prokluzu v závitech.

Výstupní hodnoty:

≔φ =atan⎛⎝fz⎞⎠ 9.826 třecí úhel trapézového závitu

≔α1 =atan⎛⎜⎝――Ph

⋅d21

⎞⎟⎠

0.462 úhel stoupání tr. závitu závěsného válce

≔α2 =atan⎛⎜⎝――Ph

⋅d22

⎞⎟⎠

0.555 úhel stoupání tr. závitu nosného talíře

=||||||

if

else

<α1 φ‖‖“samosvorný”

‖‖“nesamosvorný”

“samosvorný” =||||||

if

else

<α2 φ‖‖“samosvorný”

‖‖“nesamosvorný”

“samosvorný”

ZávěryZávity jsou samosvorné.

2.2. Momenty od tření v závitech

Síla působící na závit nosného talíře

≔F1 =⋅mtal_a_forma g 33.619

Třecí moment v závitu při pohybu talíře s formou

≔Mz_tal =⋅⋅F1 ――d22

2

⎛⎜⎝

+――Ph

⋅d22

fz⎞⎟⎠

1.211 ⋅

Síla působící na závit závěsného válce

≔F2 =⋅⎛⎝ +mtal_a_forma mmat_a_ozub⎞⎠ g 37.984

Třecí moment v závitu při pohybu matice

≔Mz_mat =⋅⋅F2 ――d21

2

⎛⎜⎝

+――Ph

⋅d21

fz⎞⎟⎠

1.632 ⋅

Celkový třecí moment přenášený na ozubené kolo matice

≔Moz_kolo =+Mz_tal Mz_mat 2.843 ⋅

Stránka 10

Převodový poměr ozubení

≔ipast_kolo =――zkolo

zpast10.571

Moment na hřídeli od třecích momentů mechanismu nastavování formy

≔Mhr =⋅―――Moz_kolo

ipast_kolo――1

ηoz

274.432 ⋅

2.3. Výpočet třecích momentů v kluzném uložení hřídele

Vstupní hodnoty:

≔Fspodni 27882 reakce ve spodním uložení poz. 9 obr. 3, velikost dle výpočtu v MitCalc, viz příloha 2

≔Fhorni 19107 reakce v horním uložení poz. 6 obr. 3, velikost dle výpočtu v MitCalc, viz příloha 2

≔dspodni 75 průměr spodního ložiska

≔dhorni 70 průměr horního ložiska

≔f 0.27 součinitel tření dle výrobce pouzder

≔FP 5000 předepnutí KM matice

≔dplo_spodni 81.5 střední průměr plochy límce spodního pouzdra

≔dplo_horni 76 střední průměr plochy límce horního pouzdra

Obr. 6 - Kluzné pouzdro

Stránka 11


Výstupní hodnoty:

Třecí moment ve spodním pouzdře

≔Mrad_spodni =⋅⋅Fspodni f ―――dspodni

2282.305 ⋅

Třecí moment v horním pouzdře

≔Mrad_horni =⋅⋅Fhorni f ――dhorni

2180.561 ⋅

Třecí moment v ploše límce spodního pouzdra

≔Mplo_spodni =⋅⋅FP f ―――dplo_spodni

255.013 ⋅

Třecí moment v ploše límce horního pouzdra

≔Mplo_horni =⋅⋅FP f ―――dplo_horni

251.3 ⋅

Celkový požadovaný výstupní moment elektropřevodovky≔Mhridel =⋅⎛⎝ ++++Mhr Mrad_horni Mrad_spodni Mplo_spodni Mplo_horni

⎞⎠ k 1.181 ⋅

Minimální výkon elektromotoru

≔isew 135.28 převodový poměr eletropřevodovky SEW:K77DRE90L4

≔not_hridel 11 min−1 výstupní otáčky elektropřevodovky

≔ηprev 0.95 předpokládaná účinnost převodovky

≔Pmotor =―――――――⋅⋅⋅Mhridel 2 not_hridel

ηprev

1.432 požadovaný výkon motoru

2.4. Skutečná rychlost pohybu nosného talíře dle navržené elektropřevodovkyOznačení vybrané elektropřevodovky dle výrobce SEW: K77DRE90L4 Výstupní otáčky: n=11Výstupní moment: M=1350N.mVýkon motoru: P=1,5kW

Vstupní hodnoty:

≔not_hridel 11 min−1 výstupní otáčky elektropřevodovky

≔Zdvih 345 zdvih mechanismu nastavování formy

=ipast_kolo 10.571 převodový poměr pastorek/kolo

Stránka 12


Výstupní hodnoty:

≔nmatice =―――not_hridel

ipast_kolo1.041 ――

1otáčky matice

≔vTal_skut =⋅⋅nmatice 2 Ph 24.973 ―― skutečná rychlost nosného talíře

=vTal_skut 0.41622 ――

≔tzdvih =―――Zdvih

vTal_skut13.815 doba zdvihu

ZávěryVýstupní moment elektropřevodovky je vyšší než požadovaný moment. Výstupní otáčky elektropřevodovky zajišťují požadovanou rychlost pohybu výstupního členu. Navržená elektropřevodovka ozn. dle výrobce SEW:K77DRE90L4 je vyhovující.

Stránka 13


3. Utahovací moment KM matice

KM matice viz obr. 3 pozice 5. Stanovení utahovacího momentu je důležité z hlediska nepřekročení předepínací síly definované v kapitole 2.4. Při překročení utahovacího momentu může dojít ke zvýšení měrných tlaků v límcích pouzder a k zvýšení třecího momentu v límcích pouzder což zvyšuje nároky na pohon.

Vstupní hodnoty:

≔Ph 2 stoupání závitu M60x2

≔dvnej 73 vnější průměr dosedací plochy matice

≔m 11 výška matice

≔d3_M60x2 57.546 malý průměr závitu

≔d2_M60x2 58.701 střední průměr závitu

≔dM60x2 60 průměr závitu

≔fz 0.3 součinitel tření v závitech voleno dle [2]

≔fM 0.2 součinitel tření v dosedací ploše matice voleno dle [2]

=FP 5 předepínací síla

≔βM60 60 vrcholový úhel závitu

≔ds =―――――+dvnej d3_M60x2

265.273 střední průměr v dosedací ploše matice

Výstupní hodnoty:

Třecí moment v závitu

≔Mz =⋅⋅⋅―1

2d2_M60x2 FP tan

⎛⎜⎜⎜⎝

+――――Ph

⋅d2_M60x2

――――fz

cos⎛⎜⎝――βM60

2

⎞⎟⎠

⎞⎟⎟⎟⎠

54.779 ⋅

Třecí moment v dosedací ploše matice

≔Mh =⋅⋅⋅―1

2ds FP fM 32.637 ⋅

Utahovací moment

≔Mu =+Mz Mh 87.415 ⋅

Stránka 14


3.1. Kontrola závitu na otlačení

Vstupní hodnoty:

≔Rm 410 minimální mez pevnosti matice dle [3]

≔pDz_poh 5 voleno dle dopuručených hodnot dle [2]

≔nz 5 počet závitů uvažovaných pro výpočet měrného tlaku dle [2]

Výstupní hodnoty:

Tlak v závitech

≔pz =―――――――――FP

⋅⋅nz ―――――――⎛⎝ −dM60x2

2 d3_M60x22 ⎞⎠

4

4.414

=||||||

if

else

<pz pDz_poh

‖‖“vyhovuje”

‖‖“nevyhovuje”

“vyhovuje”

ZávěryUtahovací moment byl stanoven na 87,5N.m. Byla provedena kontrola závitu KM matice na otlačení, vypočtená hodnota tlaku v závitu je nižší než dovolená hodnota, KM matice vyhovuje.

Stránka 15

4. Kontrola pouzder na otlačení

Vstupní hodnoty:

=Fspodni 27882 reakce ve spodním uložení poz. 9 obr. 3, velikost dle výpočtu v MitCalc, viz příloha 2

=Fhorni 19107 reakce v horním uložení poz. 6 obr. 3, velikost dle výpočtu v MitCalc, viz příloha 2

=FP 5 předepínací síla KM matice

≔lspodni 48 nosná délka spodního ložiska

≔lhorni 35 nosná délka horního ložiska

=dspodni 75 vnitřní průměr spodního ložiska, viz obr. 7

=dhorni 70 vnitřní průměr horního ložiska, viz obr. 7

≔dlim_sp 88 rozměr, viz obr. 7

≔dlim_sp_2 81 rozměr, viz obr. 7

≔dlim_hor 83 rozměr, viz obr. 7

≔dlim_hor_2 76 rozměr, viz obr. 7

≔pd 40 dovolený tlak dle výrobce dle obr. 8 při 180°C

Obr. 7 - Zatížení a rozměry kluzných pouzder

Stránka 16


Obr. 8 - Dovolený tlak na ložisko v závislosti na teplotě [4]

Výstupní hodnoty:

Tlak ve spodním ložisku ve válcové ploše

≔pspodni =―――――Fspodni

⋅dspodni lspodni7.745

Tlak ve spodním ložisku v ploše límce

≔pspodni_lim =―――――――FP

⋅――――――−dlim_sp

2 dlim_sp_22

4

5.381

Tlak v horním ložisku ve válcové ploše

≔phorni =――――Fhorni

⋅dhorni lhorni7.799

Tlak v horním ložisku v ploše límce

≔phorni_lim =――――――――FP

⋅―――――――−dlim_hor

2 dlim_hor_22

4

5.72

ZávěryHodnoty měrných tlaků v kluzných pouzdrech nepřevyšují hodnotu dovoleného tlaku dle výrobce kluzných pouzder. Kluzné pouzdra vyhovují.

Stránka 17

5. Kontrola spojky Spojka přenáší točivý moment z výstupní hřídele elektromotoru na hřídel poz. 8 viz obr. 3. Přenos točivého momentu na horní kotouč spojky poz. 2, z hřídele elektromotoru je zajištěn perem. Oba kotouče mají stejný průměr otvoru pro hřídel a stejně dlouhé pero. Přenos točivého momentu z horního kotouče poz. 2 na spodní kotouč poz. 4 je zajištěn pomocí čtyř vložek poz. 3. Spojka je kontrolována na měrné tlaky při předpokladu trojúhelníkového zatížení viz obr. 10. Ve výpočtu je uvažována nepřesnost výroby snížením počtu vložek na tři.

Materiál vložek pro přenášení momentu ČSN 11 600 Rm=588MPa, Re=314MPaMateriál kotoučů spojek ČSN 11 523 Rm=510MPa, Re=333MPaMateriálové hodnoty jsou pro tepelně nezpracovaný materiál.

Vstupní hodnoty:

≔Mhridel ⋅1350 max. moment přenášený spojkou

≔hhranol 5 nosná výška hranolu dle obr. 9

≔Dsp 137.5 průměr, viz obr. 10

≔dsp 57.5 průměr, viz obr. 10

≔nvlozek 3 uvažovaný počet zatížených vložek

≔r =−――Dsp

2⋅―

1

3

⎛⎜⎝―――

−Dsp dsp

2

⎞⎟⎠

55.417 rameno působiště síly

≔Re11600 314 mez kluzu materiálu ČSN 11600 dle [5]

≔ksp 3 součinitel bezpečnosti vůči mezi kluzu, volený

≔pd =―――Re11600

ksp

104.667 dovolený měrný tlak

Obr. 9 - Detail spojky v řezu

Stránka 18


Obr. 10 - Schéma zatížení vložek, rozměrové parametry

Výstupní hodnoty:

≔Svlozka =⋅⎛⎜⎝―――

−Dsp dsp

2

⎞⎟⎠

hhranol 200 2 styková plocha vložky

≔pmax_sp =―――――⋅2 Mhridel

⋅⋅nvlozek Svlozka r81.203

=||||||

if

else

<pmax_sp pd



“vyhovuje”

ZávěryVypočtený měrný tlak ve styčné ploše je menší než tlak dovolený. Spojka je vyhovující.

Stránka 19


6. Kontrola pera pastorku ozn.: 18E7x11x100 Materiál pera a hřídele ČSN 11 600 Rm=588MPa, Re=314MPaMateriálové hodnoty ČSN 11600 jsou pro tepelně nezpracovaný materiál.Materiál pastorku, povrchově kalený ČSN 12 051 Rm=640MPa, Re=390MPaPro výpočet pera je uvažována nejnižší hodnota meze kluzu ve spoji. Pero viz obr. 3 poz. 11.

Vstupní hodnoty:≔dhr_pastorek 65 průměr hřídele

≔lst 82 styková délka pera

≔hst 4.9 styková výška pera

≔Re11600 314 minimální mez kluzu materiálu ve spoji [5]

≔kpero 2 součinitel bezpečnosti vůči mezi kluzu volený dle [2]

≔pD =―――Re11600

kpero

157 dovolený měrný tlak

Výstupní hodnoty:

≔ppero =――――

――――Mhridel

――――dhr_pastorek

2

⋅lst hst

103.381 měrný tlak ve styčné ploše

=||||||

if

else

<ppero pD



“vyhovuje”

ZávěryMěrný tlak ve stykové ploše pera je menší než hodnota dovoleného měrného tlaku. Pero je vyhovující.

Stránka 20


7. Výpočet ozubení pastorku a ozubeného kola Materiál pastorku a kola je povrchově kalená ocel ČSN 12 051, Rm=640MPa, Re=390MPa. Výpočet je proveden v softwaru MitCalc. Zde jsou uvedeny pouze primární zátěžové parametry pro výpočet ozubení. Podrobně jsou jednotlivé hodnoty nastavení výpočtu obsaženy ve výstupu z programu. Výstup z programu MitCalc je uveden v příloze 1.

Základní vstupy výpočtu v programu MitCalc:

≔Lh 1000 požadovaná životnost ozubení

=Mhridel⎛⎝ ⋅1.35 103 ⎞⎠ ⋅ výstupní moment elektropřevodovky udávaný výrobcem

=not_hridel 11 ――1

otáčky pastorku

ZávěryZadané minimální hodnoty pro jednotlivé bezpečnostiKoeficicient bezpečnosti na únavu v dotyku: 1,25Koeficicient bezpečnosti na únavu v ohybu: 1,5

Vypočtené minimální hodnoty pro navržené ozubeníKoeficicient bezpečnosti na únavu v dotyku: 1,38Koeficicient bezpečnosti na únavu v ohybu: 3,16

Vypočtené koeficienty bezpečnosti jsou větší než požadované hodnoty bezpečnosti. Ozubení vyhovuje.

8. Kontrola hřídele Hřídel je vyrobena z materiálu ČSN 11 600, Rm=588MPa, Re=314MPaVýpočet je proveden v softwaru MitCalc. Ve výpočtu není uvažováno silové zatížení hřídele od předepnutí KM maticí, jelikož hodnota napětí vzniklá předepnutím je zanedbatelná vzhledem k ostatním zatížením. Dále je zanedbán závitový otvor ve spodní části hřídele v oblasti pastorku. Závitový otvor může být zanedbán, jelikož se nenachází v zatížené oblasti hřídele a na výslednou bezpečnost tedy nemá rozhodující vliv.Z ozubení pastorku je na hřídel přenášena radiální reakce. Je uvažován nejméně příznivý stav, kdy je ozubené kolo ve své dolní poloze a ohybový moment na hřídeli dosahuje v této poloze ozubeného kola svého maxima.Hřídel je dále zatížena točivým momentem od elektropřevodovky.Podrobně jsou jednotlivé hodnoty nastavení výpočtu obsaženy ve výstupu z programu. Výstup z programu MitCalc je uveden v příloze 2.

Základní vstupy výpočtu v programu MitCalc

=not_hridel 11 ――1

otáčky pastorku

≔M =Mhridel⎛⎝ ⋅1.35 103 ⎞⎠ ⋅ výstupní moment elektropřevodovky udávaný výrobcem

≔FR 8775 radiální reakce v ozubení

Stránka 21

Zatížení:Hřídel je zatížena dle schématu viz obr. 11. Hřídel je zatěžována momentem M a radiální silou od ozubení Fr. Fspodni a Fhorni jsou reakce v uložení hřídele, které program dopočítává.

Obr. 11 - Rozměry a zatížení hřídele pro výpočet v MitCalc

Stránka 22


ZávěryZadané minimální hodnoty pro jednotlivé bezpečnostiStatická bezpečnost: 2Dynamická bezpečnost: 1,5

Vypočtené minimální hodnoty bezpečnostíStatická bezpečnost: 2,43Dynamická bezpečnost: 1,72

Vypočtené koeficienty bezpečnosti jsou větší než požadované hodnoty bezpečnosti. Hřídel vyhovuje.

Stránka 23


Použité zdroje[1] BENEŠ, V., KLŮNA, J. . 1.vyd. Úvaly: Albra, 2008.[2] Hosnedl, Stanislav a Krátký, Jaroslav.

Vyd 1. Praha: Computer Press, 1999.[3] DRASTÍK, F. . Vyd 2. Ostrava: Monatex, 1999.[4] Katalog a podkladové materiály firmy igus®[5] Knihovny materiálů programu MITCalc

Stránka 24

Příloha 1 – MITCalc výpočet ozubení sestavy pohonu talíře

Stránka 25

Čelní ozubení s přímými a šikmými zuby [mm/ISO]

i Pastorek Kolo

ii

?

1.0

1,1 Přenášený výkon Pw [kW] 1,555 1,540

1,2 Otáčky pastorku / kola n [/min] 11,0 1,0 [/min]

1,3 Krouticí moment (pastorek / kolo) Mk [Nm] 1350,02 14134,38 [Nm]

1,4 Požadovaný převodový poměr / z tabulky i 10,57

1.5 Skutečný převodový poměr / odchylka i 10,57 0,01%

2.0

2.0 Označení materiálu podle normy :

2.1 Materiál pastorku :

2.2 Materiál kola :

2.3 Typ zatížení převodovky od hnacího stroje

2.4 Typ zatížení převodovky od poháněného stroje

2.5 Typ uložení soukolí

2.6 Stupeň přesnosti - ISO1328 | Ra max | v max.

2.7 Koeficient jednorázového přetížení KAS

2,8 Požadovaná životnost Lh [h]

2.9 Koeficient bezpečnosti (dotyk/ohyb) SH / SF 1,25 1,50

2.10 Automatický návrh

3.0

3.1 Normalizovaný nástroj

3.2 Výška hlavy nástroje ha0* 1,250 1,250 [modul]

3.3 Výška paty nástroje hf0* 1,000 1,000 [modul]

3.4 Poloměr zaoblení hlavy ra0* 0,380 0,380 [modul]

3.5 Poloměr zaoblení paty rf0* 0,000 0,000 [modul]

3.6 Zkoseni paty cha* 0,000 0,000 [modul]

3.7 Zkoseni paty chb* 0,000 0,000 [modul]

3.8 Výška protuberance δ0* 0,000 0,000 [modul]

3.9 Úhel protuberance αnp 0,000 0,000 [°]

3.10 Min. jednotková hlavová vůle ca*min 0,2500 0,2500 [modul]

3.11 Jednotková hlavová vůle ca* 0,2500 0,2500 [modul]

Zkontrolujte řádek:4.5;4.11;

Informace o projektu

Kapitola vstupních parametrů

1000

Parametry profilu nástroje a zubu

Volba základních vstupních parametrů

Volba materiálů, režimu zatížení, provozních a výrobních parametrů.

Čelní ozubení s přímými a šikmými zuby [mm/ISO]

2,00

-12,00

-10,00

-8,00

-6,00

-4,00

-2,00

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

-15,00 -10,00 -5,00 0,00 5,00 10,00 15,00

Stránka 26

4.0

4.1 Počty zubů pastorku / kola z 14 148

4.2 Normálný úhel záběru α [°]

4.3 Základní úhel sklonu zubů β [°]

4.4 Nastavení poměru šířky pastorku k průměru4.5 Poměr šířky pastorku k jeho průměru ψd / max 0,8 < 0,6

4.6 Modul ozubení / normalizovaná hodnota mn 8 [mm]

4.7 Průměr roztečné kružnice pastorku / kola d1/d2 112,00 1184,00 [mm]

4.8 Doporučená šířka ozubení [mm]

4.9 Šířka pastorku / kola b1/b2 170,00 40,00 [mm]

4.10 Pracovní šířka ozubení bw [mm]

4.11 Poměr šířky pastorku k jeho průměru ψd / max 1,52 < 0,6

4.12 Pracovní vzdálennost os aw [mm]

4.13 Přibližná hmotnost soukolí (plné válce) m [kg]

4.14 Minimální koeficient bezpečnosti SH / SF 1,38 3,16

4.15 Boční vůle v ozubení (normálná)

4.16 - Doporučená min | max. hodnota 0,153 0,611 [mm]

4.17 - Zvolená boční vůle jn [mm]

72 - 67

20

0

40

648,000

356,369

0,0000

Návrh modulu a geometrie ozubení

-800

-600

-400

-200

0

200

400

600

800

-500 0 500 1000 1500 2000 2500

Stránka 27

5.0

5.1 Typy korekcí

5.2 - Přípustné podříznutí zubu (min. hodnota) 0,000 -0,905 Σ= -0,905

5.3 - Zabraňující podřezání zubu (min. hodnota) 0,214 -0,885 Σ= -0,671

5.4 - Zabraňující zúžení zubu (min. hodnota) 0,518 -8,154 Σ= -7,636

5.5 Nastavení jednotkového posunutí pastorku

5.6 Jednotkové posunutí pastorku a kola x 0,3200 -0,3200 [modul]

5.7 Součet jednotkových posunutí | min.hodnota Σx 0,0000 > -3,317 [modul]

5.8 Součinitel záběru v čelní rovině / celkový εα/εγ 1,5665 1,5665

5.9 Jednotková tloušťka zubu na hlavové kružnici sa* 0,4699 0,8338

5.10 Velikost měrného skluzu na patě ϑA1/ϑE2 -4,4816 -1,3821

5.11 Velikost měrného skluzu na hlavě ϑE1/ϑA2 0,5802 0,8176

5.12 Součet všech měrných skluzů Sum|ϑ|

5.13 Koeficient bezpečnosti na únavu v dotyku SH 1,38 1,45

5.14 Koeficient bezpečnosti na únavu v ohybu SF 9,84 3,16

5.15 Zobrazení zubu a natočení nástroje pro : 0 [°]

6.0

6.1 Počty zubů pastorku / kola z 14 148

6.2 Šířka pastorku / kola b 170 40 [mm]

6.3 Normálný modul mn [mm]

6.4 Tečný modul mt [mm]

6.5 Normálná rozteč p [mm]

6.6 Čelní rozteč pt [mm]

6.7 Základní rozteč ptb [mm]

6.8 Osová vzdálenost (roztečná) a [mm]

6.9 Osová vzdálenost (výrobní) av [mm]

6.10 Osová vzdálenost (pracovní) aw [mm]

6.11 Úhel záběru α [°]

8

7,2615

648,0000

648,0000

8,0000

Kapitola výsledků

23,617

25,133

648,0000

25,133

20,00

Korigování ozubení

Základní rozměry ozubení

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

0

5

10

15

20

-20

-15

-10

-5

0

-15,0

-10,0

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

-10,0 -5,0 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0

Stránka 28

6.12 Čelní úhel záběru αt [°]

6.13 Valivý úhel záběru normálný αwn [°]

6.14 Valivý úhel záběru čelní αwt [°]

6.15 Úhel sklonu zubů β [°]

6.16 Základní úhel sklonu β b [°]

6.17 Průměr hlavové kružnice da 133,1200 1194,8800 [mm]

6.18 Průměr roztečné kružnice d 112,0000 1184,0000 [mm]

6.19 Průměr základní kružnice db 105,2456 1112,5961 [mm]

6.20 Průměr patní kružnice df 97,1200 1158,8800 [mm]

6.21 Průměr valivé kružnice dw 112,0000 1184,0000 [mm]

6.22 Výška hlavy zubu ha 10,5600 5,4400 [mm]

6.23 Výška paty zubu hf 7,4400 12,5600 [mm]

6.24 Tloušťka zubu na hlavové kružnici sna 3,7594 6,6704 [mm]

6.25 Tloušťka zubu na hlavové kružnici sta 3,7594 6,6704 [mm]

6.26 Tloušťka zubu na roztečné kružnici sn 14,4299 10,7028 [mm]

6.27 Tloušťka zubu na roztečné kružnici st 14,4299 10,7028 [mm]

6.28 Tloušťka zubu patní kružnici sb 13,9603 27,7482 [mm]

6.29 Jednotková tloušťka zubu na hlavové kružnici sa* 0,4699 0,8338 [modul]

6.30 Jednotkové přisunutí kol dY [modul]

6.31 Celková jednotková korekce x1+x2 [modul]

6.32 Jednotkové posunutí x 0,3200 -0,3200 [modul]

7.0

8.0

8.1 Součinitel záběru v čelní rovině / osové rovině εα | εβ 1,5665 0,0000

8.2 Součinitel celkového záběru εγ8.3 Koeficient odlehčení kola Cdi/df 0,00 0,00

8.4 Kritické otáčky nE1 [ /min]

8.5 Resonanční poměr N

8.6 Přibližná hmotnost soukolí (plné válce) m [kg]

8.7 Účinnost převodového soukolí µ8.8 Doporučená viskozita oleje v50 527 527 [mm2/sec]

9.0

10.0

10.1 Na únavu v dotyku SH 1,38 1,45

10.2 Na únavu v ohybu SF 9,84 3,16

10.3 V dotyku při jednorázovém přetížení SHst 1,38 1,45

10.4 V ohybu při jednorázovém zatížení SFst 10,85 2,67

10.5 Variační součinitel pro výpočet pravděpodobnosti poruchy vH/vF 0,08 0,1

10.6 Pravděpodobnost poruchy P [%]

10.7 Jmenovité napětí v dotyku SigmaH0 [MPa]

10.8 Výpočtové napětí v dotyku SigmaH 1233,01 1172,17 [MPa]

10.9 Mez únavy v dotyku SigmaHG 1700,76 1700,76 [MPa]

10.10 Dovolené napětí v dotyku SigmaHP 1360,61 1360,61 [MPa]

10.11 Jmenovité napětí v ohybu v patě zubu SigmaF0 55,98 227,51 [MPa]

10.12 Výpočtové napětí v ohybu v patě zubu SigmaF 67,59 274,74 [MPa]

10.13 Mez únavy v ohybu SigmaFG 665,16 868,17 [MPa]

10.14 Dovolené napětí v ohybu SigmaFP 443,44 578,78 [MPa]

11.0

11.1 Počet zubů přes které se měří zw 2 17

11.2 Počet zubů přes které se měří zw 2 17

11.3 Rozměr přes zuby W 38,7453 404,5128 [mm]

11.4 Průměr válečku/kuličky dt 14,0000 14,0000 [mm]

11.5 Průměr válečku/kuličky dt 14,0000 14,0000 [mm]

11.6 Rozměr přes válečky/kuličky M 135,2343 1199,2822 [mm]

20,0000

20,0000

Kvalitativní ukazatele ozubení

Součinitele pro výpočet koeficientů bezpečnosti

356,3692

0,0000

0,0000

Doplňkové parametry ozubení

99,04%

Koeficienty bezpečnosti

20,0000

1034,99

Kontrolní rozměry ozubení

1,5665

0,0000

6812,59

0,00

0,44

0,00

Stránka 29

12.0

12.1 Obvodová síla Ft [N]

12.2 Normálná síla Fn [N]

12.3 Axiální síla Fa [N]

12.4 Radiální síla Fr [N]

12.5 Ohybový moment Mo 0,00 0,00 [Nm]

12.6 Obvodová rychlost na roztečné kružnici v | vmax 0,06 < 15 [m/s]

12.7 Šířkové zatížení / měrné zatížení wt | wt* 602,69 75,34 [N/mm | MPa]

13.0

13.1 Hustota Ro 7870 7870 [kg/m^3]

13.2 Modul pružnosti (tah, tlak) E 206 206 [GPa]

13.3 Mez pevnosti v tahu Rm 640 640 [MPa]

13.4 Mez kluzu v tahu Rp0.2 390 390 [MPa]

13.5 Poisonova konst. 0,3 0,3

13.6 Mez únavy v dotyku SHlim 1140 1140 [MPa]

13.7 Mez únavy v ohybu SFlim 605 605 [MPa]

13.8 Tvrdost zubu na boku VHV 600 600 [HV]

13.9 Tvrdost zubu v jádře JHV 200 200 [HV]

13.10 Bázový počet zatěžovacích cyklů v dotyku NHlim 1,00E+08 1,00E+08

13.11 Exponent Wohlerovy křivky pro dotyk qH 10 10

13.12 Bázový počet zatěžovacích cyklů v ohybu NFlim 3,00E+06 3,00E+06

13.13 Exponent Wohlerovy křivky pro ohyb qF 9 9

24107,55

25654,72

8774,43

Silové poměry (síly působící na ozubení)

0,00

Parametry zvoleného materiálu

Stránka 30

Příloha 2 – MITCalc kontrola hřídele sestavy pohonu talíře

Stránka 31

iii Informace o projektu

?

1.0

1.1

1.2 [kW] 1.6

1.3 [/min]

1.4 [Nm] 1.7

1.5 [mm]

2.0

2.1

2.2 Tabulka 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Počátek 0,00 188,00 245,00 345,00 354,30 408,00 414,20 416,60 464,00 556,00

L 188,000 57,000 100,000 9,300 53,700 6,200 2,400 47,400 92,000

ø Da 65,000 88,000 75,000 75,000 70,000 57,000 57,000 60,000 50,000

ø Db 65,000 88,000 75,000 70,000 70,000 57,000 60,000 60,000 50,000

ø da 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

ø db 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

R 1,000 1,000 0,100 0,100 1,000 1,000 1,000 0,100

2.3 556,00 [mm] 2.6

2.4 Volná 270,00 [mm]

2.5 Pevná 394,00 [mm]

3.0

3.1 588,0 [MPa]

3.2 0,45

3.3

X[mm] d[mm] β c β b β t1,00 1,00 1,00

1,00 1,00 1,00

3.4

X[mm] d[mm] r[mm] β c β b β t245,00 74,40 0,80 1,57 1,58 1,31

1,00 1,00 1,00

1,00 1,00 1,00

3.5

X[mm] b[mm] β c β b β t43,00 100,00 1,64 1,64 1,37

471,00 80,00 1,64 1,64 1,37

424,00 40,00 1,78 1,78 1,00

1,00 1,00 1,00

1,00 1,00 1,00

3.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9

β c 2,10 2,02 1,00 1,00 1,94 1,00 1,00 3,76 1,00

β b 1,91 1,88 1,00 1,00 1,80 1,00 1,00 3,38 1,00

β t 1,47 1,44 1,00 1,00 1,40 1,00 1,00 2,18 1,00

Zkontrolujte řádek:7.4;7.5;

Návrh a výpočet hřídele

Celková délka hřídele

Tvar a rozměry hřídele

Povrch hřídele (Drsnost Ra)

X-ová souřadnice levé podpory (ložiska)

C. Obecný vrub

X-ová souřadnice pravé podpory (ložiska)

Kapitola vstupních parametrů

1,56

Jednotky výpočtu

Předběžný návrh průměru hřídele

Přenášený výkon Typ zatížení hřídele

1350,02

Otáčky hřídele

Krouticí moment

Měřítko průměru zobrazeného hřídele 1:1 Jednotky výpočtu

Informace o projektu

Materiál hřídele (pevnost v tahu)

11

Předběžný min. průměr 71,21

Vruby a zápichy na hřídeli

Mez pevnosti v tahu (Su, Rm)

B. Zápich

Koeficient citlivosti materiálu (q)

D. Zaoblení mezi válcovými úseky hřídele

A. Průchozí díra

-100 0 100 200 300 400 500 600

-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

-100 0 100 200 300 400 500 600

Výpočet hřídele Čistit tabulku výsledků

Stránka 32

4.0

4.1 Zatížení X Fx F alfa Mt Mb alfa Q b alfa

[mm] [°] [°] [N/mm] [mm] [°]

1 93,00 1350,00

2 511,00 -1350,00

3 0,00 8775,0

4

5

6

7

8

9

10

5.0

6.0

6.1 6.17

[MPa] 6.18 20

6.2 Su/Rm 588 [MPa] 6.19 α0 0,70

6.3 SY/Re 341 [MPa] 6.20

6.4 SYb/Reb 443 [MPa] 6.21 1,70

6.5 SYs/Res 239 [MPa] 6.22 1,70

6.6 6.23 1,70

6.7 σC 223 [MPa] 6.24 1,70

6.8 σeC 288 [MPa] 6.25

6.9 τC 206 [MPa] 6.26

6.10 6.27

6.11 σhC 335 [MPa] 6.28

6.12 σehC 432 [MPa] 6.29

6.13 τhC 237 [MPa] 6.30

6.14 Ro 7850,0 [kg/m^3] 6.31

6.15 E 210000 [MPa] 6.32

6.16 G 80000 [MPa] 6.33

Pro míjivé zatížení

Mez únavy - tah/tlak

Zatížení posouvající silou

Ohyb

Posouvající síla

Zatížení ohybovým momentem

Zatížení krouticím momentem

[N]

Zatížení hřídele

Mez únavy - ohyb

Mez únavy - krut

Mez únavy - krut

Součinitel namáhání

Mez kluzu v tahu

Rotující hmoty

Zatížení tahovou/tlakovou silou

Dynamická kontrola

Vliv povrchu hřídele

[Nm]

Max. zobrazený součinitel bezpečnosti

Materiál a způsob namáhání

Součinitel max. zatížení

Zatížení vlastní vahou

Krut

Tah/Tlak

Zatěžovací podmínky

Materiál hřídele (Pevnost v tahu min-max)

Vliv velikosti hřídele

Vliv koncentrace napětí (vrub)

Mez pevnosti v tahu

Mez kluzu v ohybu

Pro střídavé zatížení

Mez únavy - tah/tlak

Mez únavy - ohyb

Měrná hmotnost

Modul pružnosti v tahu

Modul pružnosti ve smyku

Mez kluzu ve smyku

-100 0 100 200 300 400 500 600

Stránka 33

?

7.0

x y z ΣΣΣΣ y+z 7.17

7.1 0 0 -27881,855 27881,8548 [N]

7.2 0 0 19106,8548 19106,8548 [N]

7.3 m 15,68 [kg]

7.4 y 0,2775 [mm]

7.5 ϕ 0,2404 [°]

7.6 ϑ 0,0175 [°]

7.7 ϑ 0,0093 [°]

7.8 σe 61,5 [MPa]

7.9 τs 5,0 [MPa]

7.10 τt 57,9 [MPa]

7.11 σg 0,0 [MPa]

7.12 σr 70,2 [MPa]

7.13 SFSt 2,43

7.14 SFD 1,72

7.15 nc 0,0 [/min]

nc 42843,2 [/min]

nc 31820,6 [/min]

7.16 0,00 100,00 200,00 250,00 300,00 400,00 500,00 510,00

0,27749739 0,13210681 0,03524219 0,00787476 -0,0059843 0,00084123 0,01700676 0,01862331

20 3,52218919 7,36684766 3,74387153 4,49105424 20 20 20

20 4,05203722 7,72327769 4,15585816 4,48428205 7,0055894 2,42540449 2,42540449

0 49,6881212 29,6152712 57,2403665 50,4052278 24,3034778 70,1986771 70,1986771

0 0 0 0 0 0 0 0

8.0

9.0

10.0

11.0

12.0 Graf - Úhel zkroucení, Redukované napětí, Koeficient bezpečnosti

Graf - Osová síla, Krouticí moment

Dynamická bezpečnost Statická bezpečnost

Celková hmotnost hřídele

Úhel zkroucení [°]

Graf - Ohybový moment, Napětí v ohybu

Maximální průhyb

Maximální zkroucení

Graf - Průhyb, Ohybový úhel

Graf - Posouvající síla, Napětí ve střihu

Redukované napětí [MPa]

Reakce v podpoře R1

Reakce v podpoře R2

Výsledky - shrnutí

Graf

Rezonanční otáčky (A)

Rezonanční otáčky (B)

Rezonanční otáčky (C)

Max. napětí ve střihu

Výsledky v souřadnici X =

Max. napětí v krutu

Max. napětětí v tahu/tlaku

Max. redukované napětí

Min. statická bezpečnost

Min. dynamická bezpečnost

Naklopení v R1

Kapitola výsledků

Naklopení v R2

Max. napětí v ohybu

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 100 200 300 400 500 600

0

5

10

15

20

25

0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400 500 600

0

5

10

15

20

25

0

5

10

15

20

25

0 100 200 300 400 500 600

Stránka 34

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu

č. CZ.1.07/2.2.00/28.0056 „Ukázkové vývojové projekty z praxe pro posílení praktických znalostí budoucích strojních inženýrů“.

doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D.,

Ing. Petr Votápek Ph.D., Ing. Šimon Pušman

Ing. Jakub Jirásko Ing. Zdeněk Raab Ph.D.

Documents

VÝPOČTOVÁ ZPRÁVA: POHON TALÍŘE