Fogaskerékhajtás tervezési feladat (mintafeladat)

Átírás

1 1. Kezdeti adatok: P 4 kw teljesítményszükséglet i.8 módosítás n /min fordulatszám α g0 0 - kapcsolószög η 0.9 fogaskerék hajtás hatásfoka L h 0000 h csapágyak megkívánt élettartama Fogaskerékhajtás tervezési feladat (mintafeladat). Motor választás: (Geptan.fmk.nyme.hu/oktatás/előadások, jegyzetek/gépelemek I /motorkatalógus.pdf) P 4 P m kw η 0. 9 A választott motor: R 13-6W P m 4 kw n /min m 0 kg A motorválasztás után a számítás további menetében a választott motor adatait kell figyelembe venni (vastagon kiemelt adatok)!!! 3. Fogaskerék méretezése: Fogszám meghatározása: z 1 14 felvett érték (z 1 1~16) (kiskerék fogszáma) z i z , z 40 (nagykerék fogszáma) 1

2 Ha z 1 +z >*z 0, akkor kompenzált fogazással elkerülhető az alámetszés, ellenkező esetben általános fogazással kell készítenünk a fogaskerékpárt. Esetünkben: db > *17 34db Minimális profileltolás (a szerszám tengelyvonalának az osztókörtől mért távolsága) z 0 17 (határkerék fogszáma α g0 0 esetén) x z0 z z Fogalaktényező meghatározása (x és z 1 alapján): (II/B-kötet 3. táblázat) x ; z 1 14 y 3.03 Egy modulhoz tartozó foghossz: b 1 z 1 14 mm ( b 1 1~16 ) Biztonsági tényezővel csökkentett fogtő szilárdsága: A fogaskerék anyaga legyen: BC3 betétben edzhető ötvözött acél (II/B-kötet 5. táblázat) σ H 380 N/mm H 380 σ N/mm σ Fogfelszín kifáradási határa: (II/B-kötet 5. táblázat) K f N/m K 0 K f 1.1 ~ N/m

3 4. Modul számítása: Fogtó hajlító igénybevétel alapján: K v (dinamikus tényező) nélkül!!! m 1 3 Pm y π n z b σ α cos g ,03 60 π cos Fogfelszín kifáradásra való méretezés alapján: K v nélkül!!! P m 3 π b1 n1 z1 K 0 sin α g 0 1+ i i 3 7 4, m 4,16 mm π sin , m 3,9 mm Szabványos modul (előzetes): m 4,5 mm (A nagyobbikhoz választva! II/B-kötet 1. táblázat) K v érték számítása: d z 1 m 14 4, m d' π n π 965 v 3,53 m/s v z 1 0,494 K v (1. ábra) 100 3

4 1. ábra. A modul meghatározásához szükséges Kv diagram m m 1 3 K 4, ,3 mm v Szabványos modul (tényleges): m 4,5 mm ( II/B-kötet 1. táblázat) 4

5 5. Geometriai méretek: Osztókörök átmérője: d o1 z 1 m 14 4,5 63 mm d o z m 40 4,5 180 mm Fejkörök átmérőjének pontos értéke a profileltolás figyelembe vételével: d f1 z 1 m+ m+ x m 14 4,5+ 4,5+ 0,176 4,5 75,4 mm d f z m+ m- x m 40 4,5+ 4,5-0,176 4,5 185,55 mm Lábkörök átmérője: c 0. (a fejkör és a lábkör közötti ún. fejhézag) d l1 z 1 m- m- c m+ x m 55,8 mm d l z m- m- c m- x m 165,6 mm Fogmagasság: h m+c m 4,5+0. 4,5 9,9 mm Osztóköri íven mért fogvastagságok: π m π 4,5 S 1 + x m tgα 0 + π m x m tgα g S 0 Fogosztás: t m π 4,5 π 14,13 mm g ,5 tg0 π 4, ,5 tg0 8,3788 mm 5,7583 mm 5

6 Alapkör átmérők: d a1 z 1 m cosα g0 14 4,5 cos0 59, mm d a z m cosα g0 40 4,5 cos0 169,14 mm Alapköri íven mért fogosztások: d 1 t a1 a π 59,0 π 13,8 mm t a d a z1 π z ,14 π 40 t a1 t a 13,8 mm Fogak hossza (szélessége): (ahol, b 1 : szélessége tényező) b b 1 m 14 4,5 63 mm Tengelytávolság: z1+ z a m 4,5 11, 5 mm 6

7 6. Bemenő tengely méretezése: Anyaga legyen: BC3 betétben edzhető ötvözött acél (II/B-kötet 5. táblázat) R eh 380 N/mm n R τ meg 0.65 eh N/mm M cs1 d 1 3 P m 60 π n 16 π τ 1 M cs 1 meg n π π ,6 Nm 9,4 mm d 1sz 34 mm M csmax M cs1 3 v 415,65 3 1, 76 50,60 Nm Ahol, v(n/60)**π*(d l /)(965/60)**3,14*(0,034/)1,76 m/s 6.1. Ellenőrzés kifáradásra, a Smith diagram szerkesztéséhez szükséges adatok: d t 34 mm K p stat d 3 t π 34 3 π M cs1 415, K 5301,43 p 5301,43 mm 3 τ 78,39 N/mm τ 1.7τ , ,7 N/mm val. stst. stat max M cs max 50, τ K 5301,43 p 94,80N/mm τ val , ,16 N/mm. max 1 τ max 7

8 d 1sz 34 γ 0.80 (. ábra) R eh 380 N/mm κ 0.93 (3. ábra) δv 60 N/mm (II/B-köt. 5.táblázat) τ δv *γ*κ ,44 N/mm határérték. ábra. Mérettényező 1 szénacél, feszültséggyűjtő hely nélkül ötvözött acél, feszültséggyűjtő hely nélkül és szénacél enyhe feszültséggyűjtéssel 3 ötvözött acél mérsékelt feszültséggyűjtéssel 4 nagyfokú feszültséggyűjtés 8

9 3. ábra. Felületi érdesség tényező a finom polírozás, a felületi érdesség R max 0-1 µm b középfinom polírozás, R max 1,5- µm c finom köszörülés, R max,5-6 µm d közepes köszörülés, illetve simítás, R max 6-16 µm e nagyolás, f hengerlés revével, g édesvíz okozta korrózióval, h sósvíz okozta korrózióval 9

10 4. ábra. A bemenő tengely ellenőrzése Smith diagram segítségével 7. Kimenő tengely méretezése: Anyaga legyen: BC3 betétben edzhető ötvözött acél: R eh 380 N/mm meg 0.65 R eh n n , i.8 τ 83,16 N/mm i n n 1 n 64 1/min n

11 60 πn P m ,64 M cs 1163, 73Nm π 16 M cs , d ,46 mm τ π 83,16 π meg d sz 60 mm M csmax M cs 3 v 1163,73 3 1, 9 166,8 Nm Ahol, v(n /60)**π*(d /)(344,64/60)**3,14*(0,06/) 1,9 m/s 7.1. Ellenőrzés kifáradásra, a Smith diagram szerkesztéséhez szükséges adatok: d t 60 mm K p stat d 3 t π 60 3 π M cs 1163, K 14547,14 p 14547,14 mm 3 τ 74,07 N/mm τ 1.7τ , 07 15,9 N/mm val. stst. stat max M cs max 166, τ K 14547,14 p 79,99 N/mm τ val , ,99 N/mm. max 1 τ max d sz 60 γ 0.68 (. ábra) R eh 380 N/mm κ 0.93 (3. ábra) δv 60 N/mm τ δv *γ*κ ,60 N/mm határérték 11

12 5. ábra. A kimenő tengely ellenőrzése Smith diagram segítségével 1

13 8. Fellépő erők meghatározása: 8.1. A bemenő tengelyen: F k M r F k cs 1 cs 13194,8 N 01 M 1 415, z m 14 4, ,8 cos 0 F n 14041,06 N α cos 90 F n 13760,17 F a F b 700,53 N 13

14 8.. A kimenő tengelyen: F k M r cs 0 F k M z cs 1163, m 40 4,5 1930,33.16 cos 0 F n 13760,17 N α cos 90 F n 13760,17 F a F b 6880,08 N 1930,33 N 9. Csapágyválasztás: d csapágytengely 45 mm 9.1. A bemenő tengelyen: n /min L h 0000 h L 1158 millió körülfordulás f L 10,50 C a f FA 10,50 700, ,56 N Választott csapágy: FAG 6409 x darab / Egysorú mélyhornyú golyóscsapágy / m 1,19 kg D 85 mm B mm C valós N 14

15 9.. A kimenő tengelyen: d csapágytengely 60 mm n 344,64 1/min L h 0000 h , ,56 L 413,56 millió körülfordulás 3 f L 7,45 C a f FA 7, , ,59 N Választott csapágy: FAG 6309, RSR x darab / Egysorú mélyhornyú golyóscsapágy / m 1,55 kg D 140 mm B 3 mm C valós N 10. Tengelykapcsoló választás: (6.-7. ábra alapján) Bőrdugós tengelykapcsoló / MSZ 1170 / M cs1 415,6 Nm A bemenő tengely csavaró nyomatéka alapján M csmax 50,60Nm A választott tengelykapcsoló fő méretei (befoglaló méretek): 65*146 M cskapcsoló 706Nm 15

16 6. ábra. Bőr- és gumidugós tengelykapcsolók méreti MSZ 1170 alapján 16

17 7. ábra. Bőr (baloldal)- és gumidugós (jobb oldal) tengelykapcsoló 17