Upload
hoangdien
View
232
Download
3
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°
0°
∙ 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