75
Sveučilište u Zagrebu Fakultet strojarstva i brodogranje ZAVRŠNI RAD Voditelj rada: Prof.dr.sc. Milan Opalić Ivan Lijović Zagreb, 2013.

ZAVRŠNI RAD - repozitorij.fsb.hrrepozitorij.fsb.hr/2179/1/22_02_2013_ZAVRSNI_RAD_-_Ivan_Lijovic... · komplicirana konstrukcija s velikim brojem dijelova mali volumen ulja za podmazivanje

Embed Size (px)

Citation preview

Sveučilište u Zagrebu

Fakultet strojarstva i brodogranje

ZAVRŠNI RAD

Voditelj rada:

Prof.dr.sc. Milan Opalić Ivan Lijović

Zagreb, 2013.

Sveučilište u Zagrebu

Fakultet strojarstva i brodogranje

ZAVRŠNI RAD

Ivan Lijović

0035163306

Zagreb, 2013.

Izjavljujem da sam ovaj rad izradio samostalno, svojim znanjem te uz pomoć navedene

literature.

Također, želim zahvaliti voditelju rada, prof. dr.sc. Milanu Opaliću na pomoći, stručnim savjetima i prijedlozima prilikom izrade završnog rada.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

2Završni rad – Ivan Lijović

SAŽETAK

U radu je potrebno razraditi planetarni prijenosnik za farmacetusku miješalicu, te dati konstrukcijsko rješenje mješalice. U toj grani industrije potrebno je izabrati elektromotor koji zadovoljava siguran rad, s obzirom da prilikom miješanja supstanca lijekova može doći do stvaranja eksplozivnog omjera plinova u zraku. Uz poznatu potrebnu brzinu mješanja, zadana je i snaga elektromotora, čijim odabirom su automatski zadane ulazna brzina i moment.

Na samom početku jedan od zadanih ciljeva je bio i da planetarni prijenosnik bude usklađenih dimenzija sa elektromotorom, s obzirom da su njegove dimenzije nepromjenjive. S obzirom na malu izlaznu brzinu, planetarni prijenosnik ima veliki prijenosni omjer, kao i veliki izlazni moment. Kako bi se unatoč tome dobilo rješenje željenih dimenzija (ali i traženih izlaznih vrijednosti ), usvojeno je rješenje da se planetarni prijenosnik sastoji od dva stupnja, koji su identični.

Prema konstrukcijskom rješenju planetarnog prijenosnika tada je konstruktivno razrađen cijeli sklop mješalice.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

3Završni rad – Ivan Lijović

SADRŽAJ

1.  OPIS PLANETARNIH PRIJENOSNIKA ...................................................................................... 8 

1.1.  Definicija i primjena planetarnih prijenosnika ........................................................................ 8 

1.2.  Podjela planetarih prijenosnika ............................................................................................... 9 

2.  PRORAČUN ZUPČANIKA PLANETARNOG PRIJENOSNIKA .............................................. 11 

2.1.  Izbor elektomotora ................................................................................................................ 11 

2.2.  Određivanje prijenosnog omjera planetarnog prijenosnika ................................................... 12 

2.3.  Određivanje broja zubi zupčanika i broja satelita ................................................................. 15 

2.3.1.  Kriterij koaksijalnosti .................................................................................................... 15 

2.3.2.  Kriterij susjednosti ........................................................................................................ 17 

2.3.3.  Kriterij sprezanja ........................................................................................................... 18 

2.4.  Proračum snaga i okretnih momenata ................................................................................... 19 

2.4.1.  I stupanj prijenosnika .................................................................................................... 19 

2.4.2.  II stupanj prijenosnika ................................................................................................... 21 

2.5.  Stupanj iskorištenja planetarnog prijenosnika ....................................................................... 23 

2.6.  Proračun modula zupčanog para z1-z2 ................................................................................... 24 

2.7.  Proračun modula zupčanog para z2-z3 ................................................................................... 25 

2.8.  Proračun modula zupčanog para z4-z5 ................................................................................... 26 

2.9.  Proračun modula zupčanog para z5-z6 ................................................................................... 27 

2.10.  Određivanje dimenzija i kontrola naprezanja zupčanika ................................................... 28 

2.10.1.  Dimenzije zupčanika z1 ................................................................................................. 28 

2.10.2.  Dimenzije zupčanika z2 ................................................................................................. 28 

2.10.3.  Dimenzije zupčanika z3 ................................................................................................. 28 

2.10.4.  Dimenzije zupčanika z4 ................................................................................................. 29 

2.10.5.  Dimenzije zupčanika z5 ................................................................................................. 29 

2.10.6.  Dimenzije zupčanika z6 ................................................................................................. 29 

2.11.  Kontrola zupčanika ............................................................................................................ 30 

2.11.1.  Kontrola zupčanog para z1-z2 ........................................................................................ 30 

2.11.1.  Kontrolauodnosunadozvoljenonaprezanjeukorijenuzuba ................................ 31 

2.11.2.  Kontrola u odnosu na dozvoljenu čvrstoću boka ........................................................... 32 

2.11.3.  Kontrola zupčanog para z2-z3 ........................................................................................ 33 

2.11.3.1.  Kontrola u odnosu na dozvoljeno naprezanje u korijenu zuba .................................. 34 

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

4Završni rad – Ivan Lijović

2.11.3.2.  Kontrola u odnosu na dozvoljenu čvrstoću boka ....................................................... 35 

2.11.3.3.  Određivanje materijala zupčanika z4 ......................................................................... 35 

2.11.4.  Kontrola zupčanog para z4-z5 ........................................................................................ 36 

2.11.4.1.  Kontrolauodnosunadozvoljenonaprezanjeukorijenuzuba ............................ 37 

2.11.4.2.  Kontrola u odnosu na dozvoljenu čvrstoću boka ....................................................... 38 

2.11.5.  Kontrola zupčanog para z5-z6 ........................................................................................ 39 

2.11.5.1.  Kontrola u odnosu na dozvoljeno naprezanje u korijenu zuba .................................. 40 

2.11.5.2.  Kontrola u odnosu na dozvoljenu čvrstoću boka ....................................................... 41 

2.11.5.3.  Određivanje materijala zupčanika z6 ......................................................................... 41 

3.  PRORAČUN VRATILA ............................................................................................................... 42 

3.1. Proračun vratila B ..................................................................................................................... 43 

3.2. Proračun vratila F ..................................................................................................................... 45 

3.3. Proračun osovine satelita ............................................................................................................ 47 

3.3.1. Proračun osovine za zupčnik 2 ............................................................................................ 47 

3.3.1. Proračun osovine za zupčnik 5 ............................................................................................ 48 

4.  PRORAČUN LEŽAJEVA ............................................................................................................ 49 

5.  ZAKLJUČAK ............................................................................................................................... 52 

6.  POPIS LITERATURE .................................................................................................................. 53 

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

5Završni rad – Ivan Lijović

POPIS SLIKA I TABLICA

Slika 1. Jednostavni planetarni prijenosnik ............................................................................................. 8 

Slika 2. Primjer jednostrukog planetarnog zupčanka 1VU ................................................................... 10 

Slika 3. Dvostruki planetarni prijenosnik 2VU ..................................................................................... 10 

Slika 4. Dvostruki planetarni prijenosnik 1VU ..................................................................................... 12 

Slika 5. Uvjeti koaksijalnosti za 1VU prijenosnik ................................................................................ 15 

Slika 6. Opterećenje vratila ................................................................................................................... 42 

Slika 7. Vratilo B ................................................................................................................................... 43 

Slika 8. Vratilo B ................................................................................................................................... 45 

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

6Završni rad – Ivan Lijović

POPIS OZNAKA I MJERNIH JEDINICA

, mm Razmak osi zupčanog para

mm Tjemena zračnost

mm Minimalna tjemena zračnost

mm Diobeni promjer

mm Tjemeni promjer

mm Temeljni promjer

mm Podnožni promjer

F N Radijalna sila

N Obodna sila

Faktor tvrdoće

Faktor pogonskih uvjeta

Faktor okretanja

prijenosniomjer

Faktorraspodjeleopterećenjakodopteretivostikorijena

faktorraspodjeleopterećenjapouzdužnojlinijibokazuba

Vanjskododatnodinamičkoopterećenje

Vanjskododatnodinamičkoopterećenje

mm Modul

min Brzina vrtnje

W Snaga elektomotora

W Snaga dijela A

W Zupčana snaga dijela A

W Spojna snaga dijela A

Pomoćni faktor raspodjele

r mm Polumjer

Faktor sigurnosti protiv ljuštenja bokova

Faktor sigurnosti protiv loma u korijenu zuba

Nm Moment vrtnje (Okretni moment)

m/s Obodna brzina na diobenoj kružnici

Faktoroblikazaproračunopterećenjakorijena

Faktorstupnjaprekrivanja

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

7Završni rad – Ivan Lijović

mm Mjera preko nekoliko zubi

Broj zubi zupčanika

Broj mjernih zubi

√MPa Faktor materijala

Faktor oblika

Faktor stupnja prekrivanja

° Zahvatni kut

° Kut nagiba boka

Stupanj prekrivanja

Faktor širine zuba

Stupanj iskorištenja

Ukupni stupanj iskorištenja planetarnog prijenosnika

N/mm2 Naprezanje na savijanje u korijenu zuba

N/mm2 Praktički diozvoljena vrijednost naprezanja u korijenu zuba

N/mm2 Dinamička čvrstoća kod naprezanja na savijanje korijena zuba

N/mm2 Hertz-ov kontaktni pritisak u kinematskom polu

N/mm2 Praktički diozvoljeni kontaktni pritisak bokova

N/mm2 Dinamička čvrstoća kontaktnog pritiska

rad/s Kutna brzina

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

8Završni rad – Ivan Lijović

1. OPIS PLANETARNIH PRIJENOSNIKA

1.1. Definicija i primjena planetarnih prijenosnika

Planetarnim nazivamo one prijenosnike kod kojih barem jedan glavni član, osim gibanja oko vlastite osi, obavlja i gibanje oko neke druge osi. Sastoje se od najmanje tri člana, uz planetarni, od kojih jedan mora biti reakcijski u slučaju prijenosnika snage. Planetarni član pritom ne može biti reakcijski. Većina jednostavnih planetarnih prijenosnika snage građena je od dva centralna (sunčana) zupčanika, jednog ili više planetarnih zupčanika s njihovim nosačem (ručicom) te kučišta. Dijelovi su dobili imena prema karakteru gibanja, što je prikazano na slici 1. gdje je:

P – planetarni zupčanik (satelit)

R – ručica (nosač planetarnog zupčanika)

S – sunčani zupčanici (centralni)

 

Slika 1. Jednostavni planetarni prijenosnik

U odnosu na standardne prijenosnike, planetarni prijesnosnici imaju niz prednosti kao što su:

veliki prijenosni omjer u jednom stupnju

praktično neograničene mogućnosti prijenosnih omjera kombinacijama raznih planetarnih prijenosnika

kompaktna izvedba

mogućnost da se snaga pogonskog vratila podijeli na nekoliko gonjenih vratila

dobar stupanj iskoristivosti

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

9Završni rad – Ivan Lijović

smanjenje vanjskih dinamičkih sila ugradnjom elastičnih elemenata na reakcijskom članu

mogućnost diferencijalne izvedbe s više stupnjeva slobode gibanja

zbog koaksijalnosti je moguće izvesti nasadnu izvedbu čime nema posebnog temeljenja

ali također, postoje i mane poput:

komplicirana konstrukcija s velikim brojem dijelova

mali volumen ulja za podmazivanje umakanjem

centrifugalna sila koja posebno opterećuje ležajeve

veliki zahtjevi na kvalitetu izrade

veća cijena u odnosu na standardne prijenosnike

Planetarni prijenosnici se najčešće koriste tamo gdje se traži prijenos što većih snaga i brzina uz što manji volumen i težinu prijenosnika. To je kod njih omogućemo grananjem snage na više planetarnih zahvata zupčanika, a osim manjeg volumena prijenosnika to može imati za posljedicu i manje brzine klizanja, manje dinamičke sile i manju buku. Područje primjene im je kod mobilnih postrojenja (automobili, brodovi, avioni), kod stacionarnih postrojenja (turbinski prijenosnici, kompresori) te u općoj strojogradnji [1]

1.2. Podjela planetarih prijenosnika

Planetarne prijenosnike možemo podijeliti u dvije velike grupe:

prijenosnici s otvorenim zupčaničkim lancem koji osim kučišta imaju najmanje tri člana (P, R, S) i prije svega su prijenosnici gibanja,

prijenosnici sa zatvorenim zupčaničkim lancem, koji se dobiju dodavanjem još jednog zupčanika u otvoreni lanac koji je koaskijalan s postojećim centralim zupčanikom otvorenog lanca

Također, planetarne zupčanike možemo podijeliti i prema složenosti:

jednostavni planetarni prijenosnici,

složeni planetarni prijeosnici.

Jednostavni planetarni prijenosnici su prijenosnici s otvorenim i zatvorenim lancem zupčanika i samo jednom ručicom (R). Obično se izvode s planetarnim zupčanicima s jednim stupnjem i dva stupnja (jednostruki i dvostruki). Pojavljuju se u različitim izvedbama koje se razlikuju po konstruktivnom obliku i razmještaju njihovih kola. Za razliku od njih, glavno obilježje složenih planetarnih prijenosnika je da ili imaju više od jedne ručice ili su složeni od više jednostrukih planetarnih prijenosnika.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

10Završni rad – Ivan Lijović

Označavanje planetarnih prijenosnika obavlja se pomoću dva slova i dvije brojke. Na prvo mjesto dolazi brojka 1 ili 2, što označava da li je prijenosnik jednostruk ili dvostruk (odnosno da li mu je planetarno kolo jednostruko ili stupnjevano). Na drugo i treće mjestu dolazi kombinacija slova U i V, koja simboliziraju jesu li centralni zupčanici s unutrašnjim ili vanjskim ozubljenjem. Na slikama 2 i 3 su prikazani primjeri jednostrukog odnosno dvostrukog planetarnog prijenosnika.

Slika 2. Primjer jednostrukog planetarnog zupčanka 1VU

 

 

Slika 3. Dvostruki planetarni prijenosnik 2VU

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

11Završni rad – Ivan Lijović

2. PRORAČUN ZUPČANIKA PLANETARNOG PRIJENOSNIKA

2.1. Izbor elektomotora

U raznim industrijskim granama (kemijska industrija, prehrambena industrija, rafinerije, rudarstvo, benzinske postaje, gospodarenje otpadom) postoji stalni rizik od eksplozija. Rizik od eksplozije postoji kada se plinovi, pare, maglice ili prašine miješaju s kisikom iz zraka u eksplozivni omjer u blizini izvora zapaljenja tako da postoji mogućnost oslobađanja tzv. minimalne energije zapaljenja. Protueksplozijska oprema dizajnirana je u različitim vrstama zaštite, na način da se pravilnom upotrebom može spriječiti eksplozija.Stoga se u zonama gdje postoji mogućnost eksplozije koriste trofazni asinkroni kavezni motori potpuno zatvorene izvedbe hlađeni vlastitim ventilatorom IC411, te izvedeni u vrsti PEX zaštite.

Za pogon procesne mješalice potrebno je odrediti trofazni asinkroni elektromotor u S izvedbi snage 14 kW. S obzirom na tražene uvjete, prema [3] izabran je sljedeći elektromotor:

Končar 7AT 180L-8 sljedećih karakteristika: Pem = 15 kW

nem = 970 min-1

η = 90.5 %

cos φ = 0.84

In = 28.5 A

Ik/In = 7.8

Mk/Mn = 2.7

Mmax/Mn = 3.6

J = 0.2 kgm2

m = 195 kg

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

12Završni rad – Ivan Lijović

2.2. Određivanje prijenosnog omjera planetarnog prijenosnika

 

Slika 4. Dvostruki planetarni prijenosnik 1VU

S obzirom na zadane početne uvjete (nem = 970 min-1, nizl = cca 35 min-1), očito je da je

ukupni prijenosni omjer relativno velik i iznosi oko 27.7. S obzirom na taj podatak, kao i s obzirom na želju da dimenzije prijenosnika ne odstupaju mnogo od dimenzija elektromotora, odluka je pada da se planetarni prijenosnik izvede u dva stupnja, a da se svaki stupanj izvede kao 1VU planetarni prijenosnik (slika 4.). Također, zbog jednostavnije izrade oba 1VU prijenosnika će biti identična, s isti brojem zubi i istim prijenosnim omjerom. Prijenosni omjer oba stupnja također je izabran stanandardni ( i = 5 ), zbog čega konačni izlazni broj okretaja malo odstupa od 35 min-1 i iznosi 38.8 min-1.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

13Završni rad – Ivan Lijović

Poznate su vrijednosti:

970min

0min

0min

Ukupni prijenosni omjer prvog stupnja reduktora iznosi 5, iz toga slijedi:

5970

196min

Brzina vrtnje zupčanika z4 jednaka je brizini vrtnje ručice r1.

196min

Ukupni prijenosni odnos drugog stupnja reduktora iznosi 5, iz toga slijedi:

5196

38.8min

Ukupni prijenosni omjer cijelog reduktora iznosi:

∙ 5 ∙ 5

25

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

14Završni rad – Ivan Lijović

Za prvi stupanj reduktora vrijedi:

970 1940 194

4

Za drugi stupanj reduktora vrijedi:

194 38.80 38.8

4

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

15Završni rad – Ivan Lijović

2.3. Određivanje broja zubi zupčanika i broja satelita

Kod izbora broja zubi planetarnog prijenosnika treba obratiti pažnju na ograničenja, tj. na ugradbene kriterije. Da bi ugradnja pojedinih članova prijenosnika bila moguća i da bi se omogućilo ispravno sprezanje pojedinih zupčanika, moraju se zadovoljiti tri osnovna ugradnena kriterija:

kriterij koaksijalnosti

kriterij susjednosti

kriterij sprezanja

2.3.1. Kriterij koaksijalnosti

Osni razmaci zupčanih parova moraju biti odabrani tako da se ostvari koaksijalnost vratila centralnih zupčanika. U konkretnom slučaju, za planetarni prijenosnik 1VU, prema slici 5., glasi:

 

Slika 5. Uvjeti koaksijalnosti za 1VU prijenosnik

 

 

 

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

16Završni rad – Ivan Lijović

Iz slike vrijedi:

isti izraz možemo zapisati i kao:

∙cos

∙cos

2 ∙cos

Za čelnike s ravnim zubima, bez pomaka profila i s obzirom da zbog dvostrukog sprezanja sva tri zupčanika moraju imati isti modul, gornji izraz možemo zapisati i na sljedeći način:

2

2

Za broj zubi zupčanika z1 odabrano je:

36

iz jednadžba za prijenosni omjer slijedi broj zubi za z3:

436

144

Preko uvjeta za koaksijalnost slijedi broj zubi za z2:

2

144 362

54

S obzirom da su u oba stupnja prijenosnika identični 1VU planetarni prijenosnici, poznate su nam odmah i vrijednosti brojeva zubi za zupčanike z4, z5 i z6.

36

54

144

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

17Završni rad – Ivan Lijović

Brzine vrtnje i su sljedeće:

1 114454

∙ 194

323.33min

1 114454

∙ 38.8

64.66min

2.3.2. Kriterij susjednosti Ovaj kriterij regulira broj planetarnih zupčanika (satelita) koji se mogu ugraditi u

prijenosnik. Između dva susjedna planetarna zupčanika mora postojati odrađeni minimalni zazor kako ne bi došli u dodir tjemeni dijelovi zuba dvaju susjednih zupčanika. Za prijenosnike sa jednim redom planetarnih zupčanika (1VU) mora biti ispunjen sljedeći uvjet:

/ sin /

Za čelnike s ravnim zubima i bez pomaka profila, gornji izraz možemo zapisati i na sljedeći način:

/ sin 3 /

Nakon uvrštavanja slijedi:

/ sin 54 3 / 36 54 4.58

Odabrano:

4

S obzirom da su u oba stupnja prijenosnika identični 1VU planetarni prijenosnici, s jednakim brojevima zubi na zupčanicima, logično je da imaju i jedak broj satelita.

/ sin 3 /

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

18Završni rad – Ivan Lijović

Nakon uvrštavanja slijedi:

/ sin 54 3 / 36 54 4.58

Odabrano:

4

2.3.3. Kriterij sprezanja Kriterij sprezanja odnosi se na broj planetarnih zupčanika koji se mogu ugraditi u

prijenosnik s gledišta ispravnog sprezanja planetarnih i centralnih zupčanika. Konkretno, s montažom prvog zupčanika fiksira se međusobno položaj zubi i uzubina centralnih zupčanika. Drugi zupčanik moguće je montirati samo onda kada njegovi zubi stoje nasuprot uzubinama centralnog zupčanika. To je moguće samo uz održavanje određenih kutnih uvjeta (δmin ) koje prelaze u uvjete brojeva zubi, pri ravnomjernoj preraspodjeli zupčanika na 360°. Za planetarni prijenosnik 1VU (slika 5.) vrijede sljedeći uvjeti:

∙∙ 360°

2.25

2.26

Sljedeći izračun vrijedi za oba stupnja prijenosnika.

Mogući ugradbeni kut je:

45 ∙ 36036 144

90°

Gdje je:

36 144

445

Ugradnja 4 satelita pod 90° je moguća.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

19Završni rad – Ivan Lijović

2.4. Proračum snaga i okretnih momenata

2.4.1. I stupanj prijenosnika

Ukupna snaga na vratilima kod planetarnih prijenosnika dijeli se na dva dijela:

(2.27)

gdje je:

zupčanasnaga (2.28)

spojničkasnaga (2.29)

Do podjele snage dolazi zato što se brojevi okretaja centralnih kola sastoje do dva dijela, i to od relativnog broja okretaja prema držaču i broja okretaja samog držača. Nadalje, do potrebnih vrijednosti kutnih brzina lako se đođe preko ranije izračunatih brzina vrtnje.

∙30

970 ∙30

101.58rad/s

∙30

194 ∙30

20.32rad/s

∙30

0 ∙30

0rad/s

Prije proračuna snage, potrebno je za vratila A, B i C izračunati okretne momente, Također potrebno je i izračunati iskoristivost standardnog prijenosnika (kada ručica miruje).

0.99 ∙ 0.99 ∙ 0.995

0.895

Za ulazno vratilo A vrijedi:

2 ∙

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

20Završni rad – Ivan Lijović

uvrštavanjem slijedi:

15000101.58

147.67Nm

Okretni moment vratila B:

1

1 4 ∙ 0.895 ∙ 147.67

676.33Nm

Okretni moment vratila C:

4 ∙ 0.895 ∙ 147.67

528.66Nm

Vrijednosti momenata se lako daju provjeriti, s obzirom da suma vanjskih momenata mora biti jednaka nuli.

0

147.67 676.33 528.66 0

0 0

Zadovoljen je uvjet.

S obzirom da su sada poznate sve potrebne veličine, slijedi izračun snaga.

∙ 101.58 20.32 ∙ 147.67

12000W

, 20.32 ∙ 147.67

3000W

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

21Završni rad – Ivan Lijović

∙ 20.32 20.32 ∙ 676.33

0W

, 20.32 ∙ 676.33

13743.02W

∙ 0 20.73 ∙ 528.66

10768.8W

, 20.32 ∙ 528.66

10768.8W

2.4.2. II stupanj prijenosnika

Do potrebnih vrijednosti kutnih brzina đođe se preko ranije izračunatih brzina vrtnje.

20.32rad/s

∙30

38.8 ∙30

4.06rad/s

∙30

0 ∙30

0rad/s

Prije proračuna snage, potrebno je za vratila D, E i F izračunati okretne momente, Također potrebno je i izračunati iskoristivost standardnog prijenosnika (kada ručica miruje).

0.99 ∙ 0.99 ∙ 0.995

0.895

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

22Završni rad – Ivan Lijović

Za ulazno vratilo B:

528.66Nm

Okretni moment vratila D:

1

1 4 ∙ 0.895 ∙ 528.66

2421.26Nm

Okretni moment vratila C:

4 ∙ 0.895 ∙ 528.66

1892.6Nm

Vrijednosti momenata se lako daju provjeriti, s obzirom da suma vanjskih momenata mora biti jednaka nuli.

0

528.66 2421.26 1892.6 0

0 0

Zadovoljen je uvjet.

S obzirom da su sada poznate sve potrebne veličine, slijedi izračun snaga.

∙ 20.32 4.06 ∙ 528.66

8596.01W

, 4.06 ∙ 528.66

2141.08W

∙ 4.06 4.06 ∙ 2421.26

0W

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

23Završni rad – Ivan Lijović

, 4.06 ∙ 2421.26

9830.32W

∙ 0 4.06 ∙ 1892.6

7683.96W

, 4.06 ∙ 1892.6

7683.96W

2.5. Stupanj iskorištenja planetarnog prijenosnika

Ukupna iskoristivost planetarnog prijenosnika iznosi:

Gornji izraz se za planetarni prijenosnik 1VU i uz n3 = 0 može zapisati i na sljedeći način:

11

Nakon uvrštavanja slijedi:

1 0.895 ∙ 41 4

0.916

S obzirom da se prijenosnik zapravo sastoji od dva planetarna prijenosnika, ukupni stupanje iskorištenja je sljedeći:

0.916 ∙ 0.916

0.84

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

24Završni rad – Ivan Lijović

2.6. Proračun modula zupčanog para z1-z2

Odabrani materijal zupčanika 1 je Č1531 plameno kaljen. S obzirom da je materijal kaljen, mjerodavan je proračun orijentacijske vrijednosti modula na osnovi opteretivosti korijena zuba.

2 ∙∙ ∙

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙

Predračunskevrijednostifaktoraprema 2 :

2.2

1

1

1

1 zaravnomjernoopterećenjeradnogstroja

1.25

100

2.96, kvalitetaozubljena8

∙ 36 ∙ 3 /1000

2∙ 101.58 5.49m/s

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702.5

75.6N/mm

S obzirom da je broj planetarnih zupčanika N=4, ukupna zupčana snaga se dijeli ravnomjerno na njih.

, 120004

W

, 3000101.58

31.91Nm

29.53Nm

2 ∙ 2953025 ∙ 36 ∙ 75.6

∙ 2.2 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1.25 1.33

Mogućistandardnimodul1.reda:m 1.5mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

25Završni rad – Ivan Lijović

2.7. Proračun modula zupčanog para z2-z3

Odabrani materijal zupčanika 2 je Č1531 plameno kaljen. S obzirom da je materijal kaljen, mjerodavan je proračun orijentacijske vrijednosti modula na osnovi opteretivosti korijena zuba.

2 ∙∙ ∙

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙

Predračunskevrijednostifaktoraprema 2 :

2.2

1

1

1

1 zaravnomjernoopterećenjeradnogstroja

1.15

100

1.48, kvalitetaozubljena8

∙ 54 ∙ 3 /1000

2∙ 33.86 2.74m/s

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702.5

75.6N/mm

S obzirom da je broj planetarnih zupčanika N=4, ukupna zupčana snaga se dijeli ravnomjerno na njih.

, 10768.84

2692.2W

, 2692.233.86

79.51Nm

79.51Nm

2 ∙ 7951025 ∙ 54 ∙ 75.6

∙ 2.2 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1.15 1.58

Mogućistandardnimodul1.reda:m 2mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

26Završni rad – Ivan Lijović

2.8. Proračun modula zupčanog para z4-z5

Odabrani materijal zupčanika 4 je Č1531 plameno kaljen. S obzirom da je materijal kaljen, mjerodavan je proračun orijentacijske vrijednosti modula na osnovi opteretivosti korijena zuba.

2 ∙∙ ∙

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙

Predračunskevrijednostifaktoraprema 2 :

2.2

1

1

1

1 zaravnomjernoopterećenjeradnogstroja

1

100

0.4, kvalitetaozubljena8

∙ 36 ∙ 3 /1000

2∙ 20.32 1.1m/s

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702.5

75.6N/mm

S obzirom da je broj planetarnih zupčanika N=4, ukupna zupčana snaga se dijeli ravnomjerno na njih.

, 8596.014

2149W

, 214920.32

105.76Nm

105.76Nm

2 ∙ 10576025 ∙ 36 ∙ 75.6

∙ 2.2 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 1.90

Mogućistandardnimodul1.reda:m 2mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

27Završni rad – Ivan Lijović

2.9. Proračun modula zupčanog para z5-z6

Odabrani materijal zupčanika 5 je Č1531 plameno kaljen.. S obzirom da je materijal kaljen, mjerodavan je proračun orijentacijske vrijednosti modula na osnovi opteretivosti korijena zuba.

2 ∙∙ ∙

∙ ∙ ∙ ∙ ∙ ∙

Predračunskevrijednostifaktoraprema 2 :

2.2

1

1

1

1 zaravnomjernoopterećenjeradnogstroja

1

100

0.3, kvalitetaozubljena8

∙ 54 ∙ 3 /1000

2∙ 6.77 0.55m/s

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702.5

75.6N/mm

S obzirom da je broj planetarnih zupčanika N=4, ukupna zupčana snaga se dijeli ravnomjerno na njih.

, 7683.964

1921W

, 19216.77

283.75Nm

283.75Nm

2 ∙ 283.7525 ∙ 54 ∙ 75.6

∙ 2.2 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 ∙ 1 2.3

Mogućistandardnimodul1.reda:m 2.5mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

28Završni rad – Ivan Lijović

2.10. Određivanje dimenzija i kontrola naprezanja zupčanika

Na osnovi prethodnih proračuna modula, za sve zupčane parove izabire se sljedeći modul:

m = 3 mm

Za modul se moglo odabrati i m = 2.5 mm ali cilj je bio da se zupćanik z1 može nasaditi na vratilo elektromotora koje ima promjer 48 mm.

Također, za sve zupčanike vrijedi i sljedeće:

20°

∙ 2.5 ∙ 25 62.5mm

2.10.1. Dimenzije zupčanika z1

∙ 36 ∙ 3 108mm

2 108 2 ∙ 3 114mm

2 2 108 2 ∙ 3 2 ∙ 0.25 ∙ 3 100.5mm

∙ cos 108 ∙ cos 20° 101.49mm

2.10.2. Dimenzije zupčanika z2

∙ 54 ∙ 3 162mm

2 162 2 ∙ 3 168mm

2 2 162 2 ∙ 3 2 ∙ 0.25 ∙ 3 154.5mm

∙ cos 162 ∙ cos 20° 152.23mm

2.10.3. Dimenzije zupčanika z3

∙ 144 ∙ 3 432mm

2 432 2 ∙ 3 426mm

2 2 432 2 ∙ 3 2 ∙ 0.25 ∙ 3 439.5mm

∙ cos 432 ∙ cos 20° 405.95mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

29Završni rad – Ivan Lijović

2.10.4. Dimenzije zupčanika z4

∙ 36 ∙ 3 108mm

2 108 2 ∙ 3 114mm

2 2 108 2 ∙ 3 2 ∙ 0.25 ∙ 3 100.5mm

∙ cos 108 ∙ cos 20° 101.49mm

2.10.5. Dimenzije zupčanika z5

∙ 54 ∙ 3 162mm

2 162 2 ∙ 3 168mm

2 2 162 2 ∙ 3 2 ∙ 0.25 ∙ 3 154.5mm

∙ cos 162 ∙ cos 20° 152.23mm

2.10.6. Dimenzije zupčanika z6

∙ 144 ∙ 3 432mm

2 432 2 ∙ 3 426mm

2 2 432 2 ∙ 3 2 ∙ 0.25 ∙ 3 439.5mm

∙ cos 432 ∙ cos 20° 405.95mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

30Završni rad – Ivan Lijović

2.11. Kontrola zupčanika

2.11.1. Kontrola zupčanog para z1-z2

Osni razmak

2108 162

2135mm

Kontrolatjemenezračnosti:

c a 135 . 0.75mm

cmin 0.12 ∙ 0.12 ∙ 3 0.36mm

0.75 0.36→nijepotrebnoskraćenjetjemena

Nazivnamjeraprekonekolikozubizakontrolugraničnihodstupanja:

∙ cos ∙ ∙ 0.5 ∙ ev 2 ∙ ∙ tg

3 ∙ cos20° ∙ π ∙ 5 0.5 36 ∙ 0.014904 2 ∙ 0 ∙ 20°

41.37mm

∙ tan ev ∙ ∙ ° 0,5

∙ 0.36397 0.014904 ∙ ∙ ° 0,5 4.5

5

mjernibrojzubinazivnemjere, zaokružujesenacijelibroj

∙ cos ∙ ∙ 0.5 ∙ ev 2 ∙ ∙ tg

3 ∙ cos20° ∙ π ∙ 7 0.5 54 ∙ 0.014904 2 ∙ 0 ∙ 20°

59.83mm

∙ tan ev ∙ ∙ ° 0,5

∙ 0.36397 0.014904 ∙ ∙ ° 0,5 6.5

7

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

31Završni rad – Ivan Lijović

Stupanjprekrivanjasedobijeprekoizraza:

g gcos

izrazsejošmoženapisatiiovako:

12

2cos

2cos

tan

12

36 2cos 20°

3654 2cos 20°

54 36 54 tan 20°

1.73

2.11.1. Kontrolauodnosunadozvoljenonaprezanjeukorijenuzuba

∙∙ ∙ ∙

2 ∙ 2 ∙ 29530108

546.85N

∙ 25 ∙ 3 75mm

, 36, 0 2.47

1 11.73

0.578

Korektivnifaktor :

162mm, 3, kvaliteta8,

7.29 1

546.8575

7.29N/mm

za 11

0.578… ∙ 1 ∙ 1.73 1.73

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

32Završni rad – Ivan Lijović

Nakonuvrštavanja,iznosnaprezanjaukorijenuzubajesljedeći:

∙∙ ∙ ∙

546.8575 ∙ 3

∙ 2.47 ∙ 0.578 ∙ 1.73 6N/mm

ZaČ1531plamenokaljen:

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702

94.5 N mm⁄

100% 2

6N mm⁄ 94.5N/mm

Uvjet je zadovoljen.

2.11.2. Kontrola u odnosu na dozvoljenu čvrstoću boka

∙ ∙ ∙/ 1

/∙

∙∙

Č Č⁄ 189,84 N/mm

0, 0 2.5

43

4 1.733

0.87

1.3

Nakonuvrštavanjaslijedi:

189,84 ∙ 2.5 ∙ 0.87 ∙1.5 11.5

∙546.8575 ∙ 108

∙ 1.3 70.62N/mm

ZaČ1531plamenokaljen:

0.7 ∙ 0.7 ∙ 110070.62

10.9

Sigurnostjedovoljna,uvjetjezadovoljen.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

33Završni rad – Ivan Lijović

2.11.3. Kontrola zupčanog para z2-z3

Osni razmak

2432 162

2135mm

Kontrolatjemenezračnosti:

2426 154.5

2135 0.75mm

cmin 0.12 ∙ 0.12 ∙ 3 0.36mm

0.75 0.36→nijepotrebnoskraćenjetjemena

Nazivnamjeraprekonekolikozubizakontrolugraničnihodstupanja:

∙ cos ∙ ∙ 0.5 ∙ ev 2 ∙ ∙ tg

3 ∙ cos20° ∙ π ∙ 17 0.5 144 ∙ 0.014904 2 ∙ 0 ∙ 20°

152.18mm

∙ tan ev ∙ ∙ ° 0,5

∙ 0.36397 0.014904 ∙ ∙ ° 0,5 16.5

17

mjernibrojzubinazivnemjere, zaokružujesenacijelibroj

Stupanjprekrivanjasedobijeprekoizraza:

g gcos

izrazsejošmoženapisatiiovako:

12

2cos

2cos

tan

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

34Završni rad – Ivan Lijović

12

54 2cos 20°

54144 2cos 20°

144 144 18 tan 20°

1.93

2.11.3.1. Kontrola u odnosu na dozvoljeno naprezanje u korijenu zuba

∙∙ ∙ ∙

2 ∙ 2 ∙ 79510162

981.6N

∙ 25 ∙ 3 75mm

, 54, 0 2.33

1 11.93

0.52

Korektivnifaktor :

432mm, 3, kvaliteta8,

13 1

981.675

13N/mm

za 11

0.52… ∙ 1 ∙ 1.93 1.93

Nakonuvrštavanja,iznosnaprezanjaukorijenuzubajesljedeći:

∙∙ ∙ ∙

981.675 ∙ 3

∙ 2.33 ∙ 0.52 ∙ 1.93 10.2N/mm

ZaČ1531plamenokaljen:

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702

94.5 N mm⁄

100% 2

10.2N mm⁄ 136.11N/mm

Uvjet je zadovoljen.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

35Završni rad – Ivan Lijović

2.11.3.2. Kontrola u odnosu na dozvoljenu čvrstoću boka

∙ ∙ ∙/ 1

/∙

∙∙

Č Č⁄ 189,84 N/mm

0, 0 2.5

43

4 1.933

0.83

1.4

Nakonuvrštavanjaslijedi:

189,84 ∙ 2.5 ∙ 0.83 ∙2.67 12.67

∙981.675 ∙ 162

∙ 1.4 155.32N/mm

ZaČ1531plamenokaljen:

0.7 ∙ 0.7 ∙ 1100316.7

2.43

Sigurnostjedovoljna.Uvjetjezadovoljen.

2.11.3.3. Određivanje materijala zupčanika z4

Predviđa se da je materijal zupčanika z2 kaljeni čelik, i da je , 20N/mm .

, ∙0.7

20 ∙ 20.7

57.14N/mm

Odabran je materijal: Č1531, plameno kaljen, sa 270N/mm

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702

94.5N/mm 20N/mm

Uvjet je zadovoljen.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

36Završni rad – Ivan Lijović

2.11.4. Kontrola zupčanog para z4-z5

Osni razmak

2108 162

2135mm

Kontrolatjemenezračnosti:

c a 135 . 0.75mm

cmin 0.12 ∙ 0.12 ∙ 3 0.36mm

0.75 0.36→nijepotrebnoskraćenjetjemena

Nazivnamjeraprekonekolikozubizakontrolugraničnihodstupanja:

∙ cos ∙ ∙ 0.5 ∙ ev 2 ∙ ∙ tg

3 ∙ cos20° ∙ π ∙ 5 0.5 36 ∙ 0.014904 2 ∙ 0 ∙ 20°

41.37mm

∙ tan ev ∙ ∙ ° 0,5

∙ 0.36397 0.014904 ∙ ∙ ° 0,5 4.5

5

mjernibrojzubinazivnemjere, zaokružujesenacijelibroj

∙ cos ∙ ∙ 0.5 ∙ ev 2 ∙ ∙ tg

3 ∙ cos20° ∙ π ∙ 7 0.5 54 ∙ 0.014904 2 ∙ 0 ∙ 20°

59.83mm

∙ tan ev ∙ ∙ ° 0,5

∙ 0.36397 0.014904 ∙ ∙ ° 0,5 6.5

7

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

37Završni rad – Ivan Lijović

Stupanjprekrivanjasedobijeprekoizraza:

g gcos

izrazsejošmoženapisatiiovako:

12

2cos

2cos

tan

12

36 2cos 20°

3654 2cos 20°

54 36 54 tan 20°

1.73

2.11.4.1. Kontrolauodnosunadozvoljenonaprezanjeukorijenuzuba

∙∙ ∙ ∙

2 ∙ 2 ∙ 105760108

1958.52N

∙ 25 ∙ 3 75mm

, 36, 0 2.47

1 11.73

0.578

Korektivnifaktor :

162mm, 3, kvaliteta8,

26.11 1

1958.5275

26.11N/mm

za 11

0.578… ∙ 1 ∙ 1.73 1.73

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

38Završni rad – Ivan Lijović

Nakonuvrštavanja,iznosnaprezanjaukorijenuzubajesljedeći:

∙∙ ∙ ∙

1958.5275 ∙ 3

∙ 2.47 ∙ 0.578 ∙ 1.73 21.5N/mm

ZaČ1531plamenokaljen:

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702

94.5 N mm⁄

100% 2

21.5N mm⁄ 94.5N/mm

Uvjet je zadovoljen.

2.11.4.2. Kontrola u odnosu na dozvoljenu čvrstoću boka

∙ ∙ ∙/ 1

/∙

∙∙

Č Č⁄ 189,84 N/mm

50, 0 2.5

43

4 1.733

0.87

1.3

Nakonuvrštavanjaslijedi:

189,84 ∙ 2.5 ∙ 0.87 ∙1.5 11.5

∙1958.5275 ∙ 108

∙ 1.3 133.65N/mm

ZaČ1531plamenokaljen:

0.7 ∙ 0.7 ∙ 1100133.65

5.76

Sigurnostjedovoljna,uvjetjezadovoljen.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

39Završni rad – Ivan Lijović

2.11.5. Kontrola zupčanog para z5-z6

Osni razmak

, 2432 162

2135mm

Kontrolatjemenezračnosti:

2426 154.5

2135 0.75mm

cmin 0.12 ∙ 0.12 ∙ 3 0.36mm

0.75 0.36→nijepotrebnoskraćenjetjemena

Nazivnamjeraprekonekolikozubizakontrolugraničnihodstupanja:

∙ cos ∙ ∙ 0.5 ∙ ev 2 ∙ ∙ tg

3 ∙ cos20° ∙ π ∙ 17 0.5 144 ∙ 0.014904 2 ∙ 0 ∙ 20°

152.18mm

∙ tan ev ∙ ∙ ° 0,5

∙ 0.36397 0.014904 ∙ ∙ ° 0,5 16.5

17

mjernibrojzubinazivnemjere, zaokružujesenacijelibroj

Stupanjprekrivanjasedobijeprekoizraza:

g gcos

izrazsejošmoženapisatiiovako:

12

2cos

2cos

tan

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

40Završni rad – Ivan Lijović

12

54 2cos 20°

54144 2cos 20°

144 144 18 tan 20°

1.93

2.11.5.1. Kontrola u odnosu na dozvoljeno naprezanje u korijenu zuba

∙∙ ∙ ∙

2 ∙ 2 ∙ 283750162

3503.08N

∙ 25 ∙ 3 75mm

, 54, 0 2.33

1 11.93

0.52

Korektivnifaktor :

432mm, 3, kvaliteta8,

46.7 1

3503.0875

46.7N/mm

za 11

0.52… ∙ 1 ∙ 1.93 1.93

Nakonuvrštavanja,iznosnaprezanjaukorijenuzubajesljedeći:

∙∙ ∙ ∙

3503.0875 ∙ 3

∙ 2.33 ∙ 0.52 ∙ 1.93 36.41N/mm

ZaČ1531plamenokaljen:

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702

94.5 N mm⁄

100% 2

36.41N mm⁄ 94.5N/mm

Uvjet je zadovoljen.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

41Završni rad – Ivan Lijović

2.11.5.2. Kontrola u odnosu na dozvoljenu čvrstoću boka

∙ ∙ ∙/ 1

/∙

∙∙

Č Č⁄ 189,84 N/mm

0, 0 2.5

43

4 1.933

0.83

1.4

Nakonuvrštavanjaslijedi:

189,84 ∙ 2.5 ∙ 0.83 ∙2.67 12.67

∙3503.0875 ∙ 162

∙ 1.4 293.42N/mm

ZaČ1531plamenokaljen:

0.7 ∙ 0.7 ∙ 1100293.42

2.62

Sigurnostjedovoljna.Uvjetjezadovoljen.

2.11.5.3. Određivanje materijala zupčanika z6

Predviđa se da je materijal zupčanika z6 kaljeni čelik, i da je , 45N/mm .

, ∙0.7

45 ∙ 20.7

128.57N/mm

Odabran je materijal: Č1531, plameno kaljen, sa 270N/mm

0.7 ∙ 0.7 ∙ 2702

94.5N/mm 45N/mm

Uvjet je zadovoljen.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

42Završni rad – Ivan Lijović

3. PRORAČUN VRATILA

Kod planetarnog prijenosnika za proračun vratila mjerodavan je samo moment uvijanja, budući da se radijalne sile poništavaju (slika 6.).

 

Slika 6. Opterećenje vratila

Ulazno vratilo A je ujedno i vratilo elektromotora, tako da njega ne treba proračunavati. Ono se uklini na zupčanik 1, dok se preko njega, te zupčanika 2 i ručice R1 okretni moment prenosi na vratilo B, koje povezuje ručicu R1 sa zupčanikom 4. Za proračun torzijski opterećenog vratilo preporuča se da se najmanji potrebni promjer d odredi unaprijed prema iskustvenim vrijednostima dopuštenih naprezanja.

Jednadžba za moment otpora presjeka Wt protiv torzije na vratilu s utorom je sljedeća:

0.2

Također, iz uvjeta:

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

43Završni rad – Ivan Lijović

Slijedi da je najmanji promjer vratila:

0.2 ∙

Iz [4] slijedi ua Č0645: 40…60Nmm

3.1. Proračun vratila B

Za okretni moment TB, i za : 70Nmm , najmanji promjer vratila B iznosi:

0.2 ∙5286600.2 ∙ 60

35.32mm

Odabranoje: 45mm, ostale dimenzije vratila prikazane su na slici 7.

 

Slika 7. Vratilo B

Na vratilo B su naklinjeni ručica R1 i zupčanik 4 pomoću pera standardnog za taj promjer vratilo, koje dimenzije b x h iznose 14 x 9 mm. Dužina manjeg pera je 40mm, a većeg 100 mm.

Provjera pera:

0.5 ∙ ∙ ∙

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

44Završni rad – Ivan Lijović

Gdje su:

52866022.5

23496N

duljinapera

brojpera

Za manje pero, duljine 40mm bočni tlak iznosi:

234960.5 ∙ 9 ∙ 40 ∙ 1

130.53N/mm

Prema [4], za jednostrano opterećenje i lake udare:

100N/mm

Da bi se zadovoljio uvjet dopuštenog tlaka, odabrana su dva pera.

234960.5 ∙ 9 ∙ 40 ∙ 2

65.27N

mm

Za veće pero, duljine 100 mm naprezanje iznosi:

52866024

22027.5N

22027.60.5 ∙ 9 ∙ 100 ∙ 1

48.95N/mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

45Završni rad – Ivan Lijović

3.2. Proračun vratila F

Za okretni moment TF, i za : 70Nmm , najmanji promjer vratila B iznosi:

0.2 ∙18926000.2 ∙ 50

57.41mm

Odabranoje: 45mm, ostale dimenzije vratila prikazane su na slici 7.

 

Slika 8. Vratilo B

Na vratilo F su naklinjena je ručica R2 pomoću pera standardnog za taj promjer vratilo, koje dimenzije b x h iznose 18 x 11 mm. Dužina manjeg pera je 40mm, a većeg 100 mm.

Provjera pera:

0.5 ∙ ∙ ∙

Gdje su:

189260030

63086.67N

duljinapera

brojpera

Za manje pero, duljine 40mm bočni tlak iznosi:

63086.670.5 ∙ 11 ∙ 40 ∙ 1

286.76N/mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

46Završni rad – Ivan Lijović

Prema [4], za jednostrano opterećenje i jake udare:

100N/mm

Da bi se zadovoljio uvjet dopuštenog tlaka, odabrana su tri klina.

63086.670.5 ∙ 9 ∙ 40 ∙ 3

95.59N

mm

Za veće pero, duljine 100 mm naprezanje iznosi:

1892.630

63086.67N

63086.670.5 ∙ 11 ∙ 100 ∙ 1

114.7N/mm

Da bi se zadovoljio uvjet dopuštenog tlaka, odabrana su dva klina.

63086.670.5 ∙ 11 ∙ 100 ∙ 2

57.33N

mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

47Završni rad – Ivan Lijović

3.3. Proračun osovine satelita

Osovina je opterećena samo na savijanje, tako da njezin minimalni promjer dobimo iz izraza :

0.1 ∙

Iz [4] slijedi za Č0545: 40…60Nmm

3.3.1. Proračun osovine za zupčnik 2

Težina zupčanika 2 iznosi

10.97 ∙ 9.81 107.62N

Obodna sila na kinematskoj kružnici:

2 ∙ 2 ∙ 132165162

1631.67N

∙ tan 1631.67 ∙ tan 20° 539.88N

Ukupna sila:

539.88 107.62

647.5N

Dužina osovina je 120mm, ali oslonci su na razmaku 60mm. Moment savijanja iznosi:

2647.5 ∙

602

19452Nmm

0.1 ∙194520.1 ∙ 50

15.73mm

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

48Završni rad – Ivan Lijović

3.3.1. Proračun osovine za zupčnik 5

Težina zupčanika 2 iznosi

10.97 ∙ 9.81 107.62N

Obodna sila na kinematskoj kružnici:

2 ∙ 2 ∙ 465650162

5748.77N

∙ tan 5748.77 ∙ tan 20° 2092.38N

Ukupna sila:

2092.38 107.62

2200N

Dužina osovina je 120mm, ali oslonci su na razmaku 60mm. Moment savijanja iznosi:

22200 ∙

602

66000Nmm

0.1 ∙660000.1 ∙ 50

23.63mm

Za osovine zupčanika 2 i zupčanika 5 odabran je promjer 30 mm.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

49Završni rad – Ivan Lijović

4. PRORAČUN LEŽAJEVA

Prema katalogu FAG [7], proračun za dinamičku moć nošenja je sljedeći:

∙∙

Za zupčanik 2:

Faktor tvrdoće:

1za 120°

Faktor pogonskih uvjeta:

50012500500

2.92

Faktor okretanja:

33.33 33.33323.33 196

0.63

Nakon uvrštavanja:

1 ∙ 2.920.63

∙ 647.5

3001N

Za zupčanik 5:

Faktor tvrdoće:

1za 120°

Faktor pogonskih uvjeta:

50012500500

2.92

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

50Završni rad – Ivan Lijović

Faktor okretanja:

33.33 33.3364.66 38.8

1.13

Nakon uvrštavanja:

1 ∙ 2.921.13

∙ 2200

7259.12N N

Za oba zupčanika odabran je ležaj prema HRN.C3.521

Valjni ležaj 6206

30mm

62mm

16mm

1mm

20700N

Oba vratila su uležištena sa ukupno 4 ležaja, i svi su na promjeru 80 mm. S obzirom da su veće sile u drugom stupnju prijenosnika, prema njemu će se izabrati ležaj.

Faktor tvrdoće:

1za 120°

Faktor pogonskih uvjeta:

50012500500

2.92

Faktor okretanja:

33.33 33.33196 38.8

0.596

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

51Završni rad – Ivan Lijović

Nakon uvrštavanja:

1 ∙ 2.920.596

∙ 2200

10778.52N N

Odabran je ležaj prema HRN.C3.521

Valjni ležaj 6206

80mm

125mm

22mm

1.1mm

51000N

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

52Završni rad – Ivan Lijović

5. ZAKLJUČAK

Nakon cijelokupnog proračuna reduktora, vidi se da je tražena izlazna brzina vrtnje od 35 min-1 približno ostvarena s konačnom brzinom vrtnje od 38.8 min-1. Razlika u izlaznoj brzini javlja se kao posljedica ostvarivanja standardnog prijenosnog omjera u oba stupnja prijenosnika, kao i ukupnog standardnog prijenosnog omjera planetarnog prijenosnika. Također, oba stupnja su proračunata kao identičan planetarni prijenosnik 1VU iz dva razloga. Prvi i manje važan prilikom odlučivanja na tu opciju, je da se u konačnom sklopu prijenosnika nalazi što više istih dijelova, a drugi razlog je postizanje uvjeta da se na ulazno vratilo koje dolazi s elektromotorom može nakliniti zupčanik 1. Negativna strana te odluke je povećanje ukupne mase prijenosnika, koja je naravno veća nego da je prvi stupanj prijenosnika manjih dimenzija. Nakon konstruiranja planetarnog prijenosnika slijedila je razrada konstrukcije miješalice. Nakon mnogo isprobavanja i ispitivanja raznih opcija, pala je odluka da se sklop prijenosnika i elektromotora prirubnički spoje na poklopac spremnika mješalice. Cijelokupna konstrukcija mješalice je osigurana temeljnim vijcima za podlogu.

 

  Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb  

53Završni rad – Ivan Lijović

6. POPIS LITERATURE [1] Opalić, M., Prijenosnici snage i gibanja, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb 1998 [2] Oberšmit, E., Ozubljenja i zupčanici, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb 1982 [3] http://koncar-mes.hr/admin/pdf_h/KATALOG_ELEKTROMOTORI.pdf [4] Decker, K.H., Elementi strojeva, Tehnička knjiga, Zagreb 2006 [5] Kraut, B., Strojarski priručnik, Tehnička knjiga, Zagreb 1986

[6] Cvirn, Ž., Rastavljivi spojevi, Sveučilište u Zagrebu, Zagreb 2000. [7] www.fag.com 

[8] http://www.rotometal-promet.hr

52,

60

A

Ra 3.2

Ra 3.2

(1 : 1)A-A

Ra 3.2

0.01 A

80k6

114

108

48H

7

85

1/45°

R1

1/45°

R1

35

110

30

14P7

A

A

Plameno kaljen-29

5.056 Kg

Zupčanik 1

1001-001 1

19

A3

ZAVRŠNI RAD

1:1

Konstruiranje i razvoj proizvoda

Ivan Lijović

IL-1001-001

prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

Ivan LijovićIvan Lijović

IL-1001-001

Studij strojarstva

16.02.2013.16.02.2013.

Brušeno

16.02.2013.

48H7 +250

14P7 -11

Č1531

1

+3+2580k6

Ra 3.2

Ra 12.5

Modul m 3Broj zubi z1 36Kut nagiba boka β 0°Diobeni promjer d 108Temeljni promjer db 101.49Faktor pomaka profila x 0Kvaliteta ozubljenja 8Mjera preko zubi Wk 41.37Broj mjernih zubi k 5Broj zubi sprežnog zupčanika z2 54Broj crteža sprežnog zupčanika 1001-002Broj zubi sprežnog zupčanika Broj crteža sprežnog zupčanikaOsni razmak a 135

90

A

B

C

E

F

D

1 2 3 4 5 6 7 8

100 3020 40 6050 8070 100

Design

by

CADL

ab

ISO - tolerancije

Broj naziva - code

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Pozicija:

Listova:

List:

Format:

Kopija

Ime i prezimeDatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

CrtaoRazradio FSB Zagreb

R. N. broj:Objekt broj:

Mjerilo originala

Mentor

Potpis

A

A

Plameno kaljen

Č1531 10.97 Kg

Zupčanik 2

1001-002 2

19

A32

ZAVRŠNI RAD

Konstruiranje i razvoj proizvoda

IL-1001-002

IL-1001-002

prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

Ivan LijovićIvan LijovićIvan Lijović

Studij strojarstva

16.02.2013.16.02.2013.16.02.2013.

62H8 +450

1:2

Ra 12.5

A

Ra 6.3

Modul m 3Broj zubi z2 54Kut nagiba boka β 0°Diobeni promjer d 162Temeljni promjer db 152.23Faktor pomaka profila x 0Kvaliteta ozubljenja 8Mjera preko zubi Wk 59.83Broj mjernih zubi k 7Broj zubi sprežnog zupčanika z1 36Broj crteža sprežnog zupčanika 1001-001Broj zubi sprežnog zupčanika z3 144Broj crteža sprežnog zupčanika 1001-003Osni razmak a 135

B (1 : 1)

1/45 R1

1/45

90

A

B

C

E

F

D

1 2 3 4 5 6 7 8

100 3020 40 6050 8070 100

Design

by

CADL

ab

ISO - tolerancije

Broj naziva - code

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Pozicija:

Listova:

List:

Format:

Kopija

Ime i prezimeDatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

CrtaoRazradio FSB Zagreb

R. N. broj:Objekt broj:

Mjerilo originala

Mentor

Potpis

BrušenoRa 3.2

A-A

Ra 3.2

0.01 A

B

16

162

168

32

62 H

8

16

75

A (2 : 1)

1/45° 6 1,5P7

A

30

h6

120

28

,6

Ime i prezime

ISO - tolerancije

1:1

Objekt broj:

1001-004Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Listova:

Design

by

CADL

ab

List:

Format:

prof. Milan Opalić16.02.2013.

DatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

CrtaoRazradio

Kopija

IL-1001-004R. N. broj:

Materijal:

Mjerilo originala 19

Pozicija:

4

A3

0

Potpis

Osovina satelita

Konstruiranje i razvoj proizvoda30h6

0.663 Kg ZAVRŠNI RAD

Studij strojarstva

IL-1001-004

FSB Zagreb

prof. Milan Opalić

Č0545

Ivan LijovićIvan Lijović

-13

Ivan Lijović16.02.2013.16.02.2013.

-16-61.5P7

Napomena:

Broj naziva - code

Ra 12.5

19

5,5 5,5

A-A (1 : 1)

14P

7

Ra 3.2Ra 3.2

Središnje gnijezdoA3, HRN M.A5.210A3, HRN M.A5.210

Središnje gnijezdo

C

40

48k6

45k6

14h

6

100

14h

6 1/45° 1/45°

55

50

R5 R5

R5 R5

110

5 5

180

B

B

A

A

90

A

B

C

E

F

D

1 2 3 4 5 6 7 8

100 3020 40 6050 8070 100

Design

by

CADL

ab

ISO - tolerancije

Broj naziva - code

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Pozicija:

Listova:

List:

Format:

Kopija

Ime i prezimeDatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

CrtaoRazradio FSB Zagreb

R. N. broj:Objekt broj:

Mjerilo originala

Mentor

Potpis

Č0645 2.48 Kg

Vratilo B

1001-005 5

19

A39

ZAVRŠNI RAD

Konstruiranje i razvoj proizvoda

IL-1001-005

IL-1001-005

prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

Ivan LijovićIvan LijovićIvan Lijović

Studij strojarstva

16.02.2013.16.02.2013.16.02.2013.

48k6 +18+2

14P7 -11-29

+2+1845k6

1:1

Ra 12.5 Ra 3.2

B-B (1 : 1)

14P

7

C (2 : 1)

R1

0,5/45° 0,5/45°

R1

6,8 6,8

C (2 : 1)

R1

0,5/45

R1

0,5/45

A-A (1 : 1)

18P

7

90

A

B

C

E

F

D

1 2 3 4 5 6 7 8

100 3020 40 6050 8070 100

Design

by

CADL

ab

ISO - tolerancije

Broj naziva - code

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Pozicija:

Listova:

List:

Format:

Kopija

Ime i prezimeDatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

CrtaoRazradio FSB Zagreb

R. N. broj:Objekt broj:

Mjerilo originala

Mentor

Potpis

A3, HRN M.A5.210

Ra

Središnje gnijezdoA3, HRN M.A5.210 Središnje gnijezdo

Ra 3.2 3.2

C

18P

7

40

60

k6

50

1/45°

100

110

1/45°

5

R7 R7 60k6

18P

7

70

R7

180

R7

5

A

A

B

B

18P7

Č0645 4.03 Kg

Vratilo F

1001-006 6

19

A316

ZAVRŠNI RAD

Konstruiranje i razvoj proizvoda

IL-1001-006

IL-1001-006

prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

Ivan LijovićIvan LijovićIvan Lijović

Studij strojarstva

16.02.2013.16.02.2013.16.02.2013.

-11-29

+2+2160k6

1:1

Ra 12.5 Ra 3.2

B-B (1 : 1)

18P

7

120°

B (1 : 1)

17

1/45 1/45

90

A

B

C

E

F

D

1 2 3 4 5 6 7 8

100 3020 40 6050 8070 100

Design

by

CADL

ab

ISO - tolerancije

Broj naziva - code

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Pozicija:

Listova:

List:

Format:

Kopija

Ime i prezimeDatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

CrtaoRazradio FSB Zagreb

R. N. broj:Objekt broj:

Mjerilo originala

Mentor

Potpis

Č0545 14.158 Kg

Prirubnica

1001-009 9

19

A320

ZAVRŠNI RAD

Konstruiranje i razvoj proizvoda

IL-1001-009

IL-1001-009

prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

Ivan LijovićIvan LijovićIvan Lijović

Studij strojarstva

16.02.2013.16.02.2013.16.02.2013.

1:5

Ra 12.5 Ra 6.3

A (1 : 1)

17

1/45

10

1/45

R1

0,5/45 0,5/45

1/45

A

A

A-A

Ra 6

.3

A0.01

0.01

A

B

17

0

400

300

17

A

A

45

31 A A

Razradio

ISO - tolerancije

Pregledao

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Studij strojarstva

List:

Pozicija:

2:110

Ime i prezime

16.02.2013.

DatumProjektirao

16.02.2013.

Objekt:

Crtao

16.02.2013.Broj naziva - code

Č0461

prof. Milan Opalić

Objekt broj:

Mjerilo originala

R. N. broj:

Masa:

Design

by

CADL

ab A321

1001-010

Prsten

Potpis

Konstruiranje i razvoj proizvoda

0.032 Kg ZAVRŠNI RAD

Format:

IL-1001-010

IL-1001-010prof. Milan Opalić

Kopija

Ivan LijovićIvan Lijović

Ivan LijovićFSB Zagreb

Ra 12.5

Listova: 19

A-A (2 : 1)

1

/45

5

R0,25

270

60°

65

45°

15

65

A

Ra 3.2

D

C

A-A (1 : 2)

A0.01

0.01

A

E

125H

7

80k6

100

28

50

31

31

10 85

145k

6

10

40

B

B

B-B (1 : 2)

C (1 : 1)

Ra 3.2

R1

R1

R1

1/45

380

65,

84

14P7

45H7

A

A

0 1009070 8050 604020 3010

11

A2

Ivan LijovićIvan Lijović

PotpisIvan Lijović

Mentor

Mjerilo originala

Objekt broj:R. N. broj:

FSB ZagrebRazradioCrtao

Objekt:

Pregledao

ProjektiraoDatum Ime i prezime

Kopija

Format:

List:

Listova:

Pozicija:Masa:

Naziv:

Crtež broj:

Materijal:

Napomena:

Broj naziva - code

ISO - tolerancije

A

B

C

D

E

F

G

H

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Studij strojarstva

Konstruiranje i razvoj proizvoda

ZAVRŠNI RAD

IL-1001-011IL-1001-011

19

111001-011

Ručica 1

1:2

16.02.2013.16.02.2013.16.02.2013.

prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

29.121 KgČ0545

+28

+35+3

0

80k6 +25

-11

125H7

4

+3

145k6

18P7 -29

0+2545H7

Ra 3.2

Ra 3.2

Ra 12.5

D (1 : 1)

R2

1/45 1/45

1/45

R1 R5

E (2 : 1)

0,5/45 0,5/45

30

3

0

60°

65

65

15

270

45°

4020 300 1009070 8050 6010

8 9 10 11

A2

Ivan LijovićIvan Lijović

PotpisIvan Lijović

Mentor

Mjerilo originala

Objekt broj:R. N. broj:

FSB ZagrebRazradioCrtao

Objekt:

Pregledao

ProjektiraoDatum Ime i prezime

Kopija

Format:

List:

Listova:

Pozicija:Masa:

Naziv:

Crtež broj:

Materijal:

Napomena:

Broj naziva - code

ISO - tolerancije

A

B

C

D

E

F

G

H

1 2 3 4 5 6 7

Studij strojarstvaprof. Milan Opalić

0

+3

Ra 12.5

+3

191:2

16.02.2013.16.02.2013.

prof. Milan Opalić

Č0545

+30

ZAVRŠNI RAD

+35

+28

16.02.2013.

Konstruiranje i razvoj proizvoda0+25

-11

Ra 3.2

125H7

145k6

80k6

-29

29.121 Kg

18P7

60H7

Ra 3.2

IL-1001-012IL-1001-012

121001-012

Ručica 214C (1 : 1)

Ra 3.2

R1

R1

R1

1/45

B-B (1 : 2) (1 : 2)

D

A

CRa 3.2

A0.01

A-A

0.01

A

E

100

12

5H7

145k

6

85 10

10

50

28

80k6

31

31

40

B

B

18P7 380

60H7

A

A

E (2 : 1)

0,5/45 0,5/45

D (1 : 1)

1/45

R1

R1,5

R5

1/45

1/45

470r6

450H7

450H7

ISO - tolerancije

Broj naziva - code

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Pozicija:

Listova:

List:

Format:

Kopija

Ime i prezimeDatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

Crtao

+0.063

FSB ZagrebPotpis

R. N. broj:Objekt broj:

Mjerilo originala

Design

by

CADL

ab

14

ZAVRŠNI RAD

A315

1001-014

Elastični uložak

NBR guma

Konstruiranje i razvoj proizvoda

1.625 Kg

Razradio

Studij strojarstva

IL-1001-014

IL-1001-014prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

Ivan LijovićIvan Lijović

Ivan Lijović

20.02.2013.20.02.2013.20.02.2013.

1:5

+0.132470r6 +0.1720

19

75

30°

45°

300

1050

45°

Napomena: vanjski provrti su 13 mm, a unutarnji 9 mm.

A

A

B

25

20

2/45

R5 R5

R5

20

R5

5

Ra 6

.3

(1 : 10)A-A

B

40

0

1100

100

SL 25 173.37 Kg

Poklopac postolja

1002-001 16

19

A35

ZAVRŠNI RAD

Konstruiranje i razvoj proizvoda

IL-1002-001

IL-1002-001

prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

Ivan LijovićIvan LijovićIvan Lijović

Studij strojarstva

16.02.2013.16.02.2013.16.02.2013.

1:10

(1:2)

Ra 12.5 Ra 6.3

90

A

B

C

E

F

D

1 2 3 4 5 6 7 8

100 3020 40 6050 8070 100

Design

by

CADL

ab

ISO - tolerancije

Broj naziva - code

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Pozicija:

Listova:

List:

Format:

Kopija

Ime i prezimeDatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

CrtaoRazradio FSB Zagreb

R. N. broj:Objekt broj:

Mjerilo originala

Mentor

Potpis

1040

920

1000

50

A A

A-A (1 : 10)

B

R50

100

100

0

R30

920

B

10

15

50

R3

SL 25

Napomena: sva nekotirana zaobljenja imaju radijus r=1 mm.

206 Kg

Spremnik

1002-003 20

19

A32

ZAVRŠNI RAD

Konstruiranje i razvoj proizvoda

IL-1002-003

IL-1002-003

prof. Milan Opalićprof. Milan Opalić

Ivan LijovićIvan LijovićIvan Lijović

Studij strojarstva

16.02.2013.16.02.2013.16.02.2013.

1:10

(1:2)

Ra 12.5

90

A

B

C

E

F

D

1 2 3 4 5 6 7 8

100 3020 40 6050 8070 100

Design

by

CADL

ab

ISO - tolerancije

Broj naziva - code

Napomena:

Materijal:

Crtež broj:

Naziv:

Masa:

Pozicija:

Listova:

List:

Format:

Kopija

Ime i prezimeDatumProjektirao

Pregledao

Objekt:

CrtaoRazradio FSB Zagreb

R. N. broj:Objekt broj:

Mjerilo originala

Mentor

Potpis

1:10

195

5

2

prof. Milan Opalić

1

Konstruiranje i razvoj proizvoda

1

Postolje

1

8

1002-004

HRN M.B1.050

21

Spremnik

Sklop mješalice

1001-001

IL-1002-004

76 Planetarni prijenosnik

1001-0031

3

1

Poklopac

IL-1002-004

11001-002

21

4

Elektromotor

129.02

Vijek M16

1

1001-017

HRN M.B1.602

ZAVRŠNI RAD

Matica M16

173.37

prof. Milan Opalić

SL 25

SL 258

Č0545

267.37

206

20.02.2013.20.02.2013.20.02.2013.

970.76 Kg

4.64.6

604020 300 1009070 805010

7 8 9 10 11

A2

Ivan LijovićIvan Lijović

PotpisIvan Lijović

Mentor

Mjerilo originala

ProizvođačSirove dimenzije

Objekt broj:R. N. broj:

FSB ZagrebRazradioCrtao

Objekt:

Pregledao

ProjektiraoDatum Ime i prezime

Kopija

Format:

List:

Listova:

Pozicija:Masa:

Naziv:

Crtež broj:

Materijal:

Napomena:

Broj naziva - code

6

ISO - tolerancije

MasaMaterijalKom. Crtež brojNaziv dijelaPoz.

A

B

C

D

E

F

G

H

1 2 3 4 5

Norma

Studij strojarstva

7

6

3

2

1

4

5

115

0 129

0

1270

231

1