Jakub Jurek Łódź, dnia 29.05.2008r.
133056
MiBM-03
PROJEKTOWANIE II z
PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN
REDUKTOR STOŻKOWO- WALCOWY
OBLICZENIA PROJEKTOWE
ZAŁOŻENIA WYJŚCIOWE JAKIE SPEŁNIAĆ MA REDUKTOR:
Zgodnie z dostarczonym przez prowadzącego schematem obliczeń dokonywałem pierwszego podejścia, czysto analitycznego, dla uzyskania wymiarów przekładni, wartości modułów, doboru przełożeń na poszczególnych stopniach.
Jednak obliczenia te, jak się później okazało nie były wiarygodne, i wymagały szeregu poprawek, jednak pozwoliły na uzyskanie pierwszej koncepcji.
Ich przebieg, jak i uzyskane wyniki przedstawione będą na kolejnych stronach.
Reduktor projektowany był pod kierunkiem największej wytrzymałości, stąd w dalszym etapie największą uwagę stawiać będę na warunki wytrzymałościowe oraz materiałowe.
W tym celu, do dokładnego obliczenia wartości sił i nacisków konieczne jest rozwiązanie tak zwanego „bałwanka”
W wyniku tego rozwiązania otrzymałem wartości sił w poszczególnych miejscach przekładni, które następnie posłużą do obliczeń wytrzymałościowych oraz wyznaczenia dokładnej już geometrii przekładni.
Wyżej wymienione wartości sił, nacisków oraz współczynników bezpieczeństwa liczone byłe przeze mnie na dwa sposoby.
Pierwszy sposób opierał się na obliczeniach komputerowych w programach dostępnych w pracowni komputerowej. Wyniki tychże obliczeń znajdują się w ostatniej koszulce teczki.
Sposób drugi polegał na wykonaniu obliczeń w programie Autodesk Inventor, w modułach stworzonych do liczenia wielu elementów konstrukcyjnych.
Moduł ten nosi nazwę Design Accelerator, i pozwolił mi na obliczanie zarówno obu stopni przekładni stożkowej oraz walcowej, jak również na obliczenie wpustów na poszczególnych wałkach.
Jeśli chodzi o wyniki obliczonych przekładni, były one zbliżone do tych liczonych w pracowni komputerowej.
Jeśli natomiast chodzi o uzyskane wymiaru wpustów, to należy wspomnieć iż obliczone wymiary wpustów na ostatnim wałku różniły się od siebie o 2 mm, lecz nie było to dobre rozwiązanie z punktu widzenia technologiczności, wiec przyjąłem na wałku oba wpusty o szerokości 14mm.
Wszystkie obliczenia w programie Inventor zostały wydrukowane i załączone do sprawozdania.
Jak już wspomniałem, uzyskane w wyniku obliczeń wymiary przekładni mocno różnią się od przyjętych w ostatniej koncepcji, co będzie widać na kolejnych stronach.
Jednak obliczenia te były niezbędne do dokonania pierwszego przeliczenia przekładni.
Na następnych stronach przedstawione zostaną wyniki wspomnianych także obliczeń w programie Inventor.
Choć na pierwszy rzut oka obliczenia te mogą wydawać się bardzo obszerne i w dużej części zbędne, to jednak można uzyskać z nich bardzo wiele informacji, zarówno pod względem wartości sił oraz nacisków, jak i współczynników bezpieczeństwa.
Warto wspomnieć, iż na etapie wprowadzania danych do modułu obliczeniowego programu, można bardzo dokładnie określić sposób pracy przekładni- w programie zawarty jest moduł wytrzymałościowy, pozwalający na określenie kilkudziesięciu współczynników warunkujących charakter obciążenia oraz warunki pracy przekładni.
W zależności od zadanych parametrów pogram na bieżąco oblicza wszystkie siły i naprężenia które występują w przekładni, oraz pozwala na ich korekcję.
Zwiera również bardzo bogatą bibliotekę materiałów, pozwalając na dobór ich dobór, z uwzględnieni parametrów przed i po dalszej obróbce cieplnej, lub cieplno-chemicznej.
a
W momencie uzyskania wymiarów przekładni, możemy przystąpić do dalszej części projektowania, czyli doboru łożyskowania wałków, oraz do ustalenia wymiarów gabarytowych przekładni, grubości ścianek oraz oprzyrządowania.
Dobór łożyskowania został przeprowadzony w programie komputerowym w pracowni.
Łożyska zostały dobrano tak, by poprzez zastosowanie schematu ustalenia „X” zminimalizować działanie sił osiowych występujących w przekładni.
Łożyska na wałki pierwszym raz drugim, z racji identycznych średnic, zostały zunifikowane, celem zmniejszeni stopnia komplikacji podczas montażu przekładni.
Na etapie tym została również dokonana analiza łańcucha wymiarowego ostatniego wałka wraz z łożyskami, kołem zębatym, czyli w stanie do zamontowania.
Analiza to jest konieczna z punktu widzenia kasowania luzów w czasie montażu, celem umożliwienia poprawnej współpracy kół zębatych reduktora.
Luz ten regulowany jest za pomocą podkładek w czasie montażu, zatem analiza dostarczyła informacji o grubości podkładek które należy zastosować.
Jej przebieg został zaprezentowany na osobnym, uproszczonym rysunku.
Etapem kolejnym było dobieranie wymiarów gabarytowych reduktora.
Z pomocą przychodzi tutaj podręcznik L. Kurmaza, w którym dość szczegółowo zawarte są wytyczne do projektowania reduktorów, w tym także informacje o zalecanych wymiarach ścianek reduktora, stosowanych wielkości śrub w połączeniach gwintowanych i innych.
Szczegółowo zostanie to przedstawione na kolejnych stronach.
1. MATERIAŁ CZĘŚCI KORPUSOWYCH
Dla odlewanych części korpusowych stosuje się:
- żeliwo szare rodzaju EN-GJL-200 i wyżej. Ogólne tolerancje, tolerancje wymiarowe, naddatki na obróbkę wg ISO 8062-CT14, ISO 8062-CT14-RMA 4,0(G). Odlew poddać wyżarzeniu odprężającemu lub sezonowaniu;
2. KSZTAŁT CZĘŚCI KORPUSOWYCH
Kształt części korpusowych (korpus reduktora, pokrywa reduktora) określa się:
- przez rozmieszczenie węzłów łożyskowych w korpusie (pokrywie) reduktora:
- części korpusowe o zewnętrznym rozmieszczeniu węzłów łożyskowych
- części korpusowe o wewnętrznym rozmieszczeniu węzłów łożyskowych
- przez rozmieszczenie płaszczyzny łączenia,, korpus-po-krywa". Najczęściej są używane reduktory, w których płaszczyzna łączenia „korpus-pokrywa" pokrywa się z płaszczyzną rozmieszczenia osi kół;
- przez technologię wykonania części korpusowych (odlewane, spawane).
Wpływ na konstrukcję części korpusowych ma również rodzaj pokryw bocznych:
- pokrywy boczne nakładane
- pokrywy boczne wkładane
Z nakładanych pokryw bocznych korzysta się dla wszystkich rodzajów reduktorów. Z wkładanych pokryw bocznych korzysta się najczęściej w reduktorach walcowych. Dla reduktorów stożkowych oraz ślimakowych korzystanie z pokryw wkładanych ogranicza się niezbędnością regulacji zazębienia, co dla takiego rodzaju pokryw jest skomplikowane.
3. GRUBOŚCI ŚCIANEK I KOŁNIERZY
Grubość ścianki korpusu reduktora -7mm
Grubość ścianki pokrywy- 7mm
4. ŚREDNICE ŚRUB
łączących reduktor z ramą- M19
łączących korpus z pokrywą obok łożysk- M12
łączących korpus z pokrywą po obwodzie- M12
bocznych pokryw nakładanych- M6
mocowania pokrywy wziernikowej- M5
5. Szerokości łączonych kołnierzy
dla śruby d1 55 mm
dla śruby d2 30 mm
dla śruby d3 30 mm
Po ustaleniu wymiarów poszczególnych elementów reduktora, jak i po przyjęciu rodzaju śrub, ustaleniu łożyskowania, pozostaje analiza oprzyrządowania, oraz jego przyjęcie.
Podobnie jak poprzednio, elementy takie możemy odnaleźć w podręczniku L. Kurmaza.
Choć nie są to elementy znormalizowane, to jednak są stosowane na bardzo szeroką skalę, dlatego też posłużyłem się tymi przykładami, i dobierałem elementy oprzyrządowania reduktora korzystając z gotowych elementów zaproponowanych w podręczniku.
Poniżej przedstawiam wybrane przeze mnie oprzyrządowanie wraz z proponowanymi wymiarami.
SMAROWANIE REDUKTORA
W reduktorach podlegają smarowaniu:
1) zazębienia kół zębatych;
2) łożyska wałów.
Smarowanie kół zębatych:
- przez zanurzeni
- natryskowe
Zwykle korzysta się ze smarowania przez zanurzenie przy dotrzymaniu następujących reguł:
-jeżeli koło szybkobieżne zanurza się w wannę olejową, to głębokość zanurzenia nie przekracza podwójnej wysokości zębów;
-jeżeli koło wolnobieżne zanurza się w wannę olejową, to głębokość zanurzenia nie przekracza -1/3 promienia koła;
-objętość kadzi olejowej wynosi (0,3. ..0,6) dm3 na kW przenoszonej mocy, co przy znanych poprzecznych wymiarach reduktora decyduje o położeniu dna wanny olejowej;
Opierając się na tych dwóch zasadach, obliczyłem objętość oleju w reduktorze na V=2,0dm3
Jest to objętość, która zapewnia spełnienie obu zasad, i w przypadku prawidłowego stanu oleju, wysokość jego lustra od dna reduktora wynosi ok. 50mm.
Podsumowanie:
W omówiony sposób przedstawiłem drogę powstawania reduktora stożkowo- walcowego.
Projekt ten niewątpliwie jest pracochłonny, jednak spełnienie wszystkich zasad jakimi rządzi się konstrukcja reduktora, gwarantuje jego poprawna i niezawodną pracę przez bardzo długi czas.
Podsumowując, podczas projektowania reduktora pierwszym etapem było określenie wstępnych wymiarów przekładni, przy założonym przełożeniu na poszczególnych stopniach.
Następnie, z tą wiedzą, należało obliczyć schemat sił w reduktorze, by następnie móc zaprojektować wały reduktora.
Na etapie tym, obliczaliśmy również i korekcję kształtu zazębienia, oraz łożyskowanie.
Mając na uwadze jak najprostszą konstrukcję reduktora, gwarantującą tym samym jego niezawodność, dobierałem znormalizowane wymiary części, tak by były one proste do nabycia.
Kolejnym etapem był dobór wymiarów poszczególnych elementów reduktora, w tym ...
qazsedc