Průběh cvičení, způsob a kritéria hodnocení: Cvičení probíhá formou semestrálního projektu „Konstrukce převodové skříně“, který je řešen v pracovním týmu. V prvním cvičení se studenti rozdělí do týmů, přičemž každý tým může být tvořen maximálně třemi studenty. Student musí mít k dispozici na cvičení učebnici Konstruování strojních součástí. Při cvičení je možné využívat počítačů v učebně nebo si nosit soukromé notebooky (v učebnách je k dispozici WiFi). Při vypracování semestrálního projektu je doporučeno využívat programu Mathcad. Účast na cvičeních je kontrolovaná – tolerují se maximálně dvě omluvené absence. Podmínky získání zápočtu: Minimální počet bodů potřebných pro získání zápočtu je 20 ze 40 možných. Body je možné získat na základě těchto kritérií: 1. Práce studenta na cvičení. Vyučující provádí během cvičení konzultace s každým členem týmu, který je zodpovědný za dílčí část práce na projektu. Vyučující má tedy přehled o práci studenta v týmu během celého semestru. 2. Vypracování a odevzdání semestrálního projektu v termínu, který je stanoven vyučujícím. Kompletní projekt obsahuje: a) ‐ výpočtovou zprávu, b) ‐ výkresovou dokumentaci sestavy, c) ‐ výkresovou dokumentaci součástí podle zadání vyučujícího. 3. Obhajobu semestrálního projektu formou prezentace u tabule, kde každý člen týmu provede prezentaci své dílčí práce na projektu. Délka prezentace týmu nesmí překročit 10 minut. Pokud student nesplní požadavky na udělení zápočtu, má nárok na maximálně jednu obhajobu projektu, jejíž termín stanoví vyučující, obvykle ve zkouškovém období. Projekt musí být samozřejmě kompletní, viz bod 2. Průběh přednášky, způsob a kritéria hodnocení: Jednotlivé přednášky jsou vystavěny na učebnici Konstruování strojních součástí. V průběhu přednášek vyučující odkazuje na konkrétní strany učebnice, které se vztahují k probírané látce. Uvedená učebnice je základním studijním materiálem pro přípravu ke zkoušce. Přednášky nebudou k dispozici v elektronické podobě v systému Moodle. Účast na přednáškách je doporučená. Podmínky získání zkoušky: Minimální počet bodů pro absolvování testu je 30 ze 60 možných. Zkouška se skládá z testu s výběrem odpovědí, který probíhá na počítači ve zkouškovém systému Ústavu konstruování, a to z problematiky uvedené na přednáškách a cvičeních. Test je složen z otázek, které jsou jak teoretické tak i výpočtové. Každá otázka má pět odpovědí, z nichž pouze jedna je správná. Za nesprávnou odpověď se neudělují záporné body. U testu musí mít student k dispozici průkaz studenta, psací potřebu a kalkulačku, dále je možné používat originální výtisk učebnice Konstruování strojních součástí. Používání jiné literatury není dovoleno. Student, který nezískal zápočet, není připuštěn k testu. Výsledný počet bodů je součtem bodů získaných ze cvičení a z testu u zkoušky. Minimální počet bodů je 50 a maximální počet bodů je 100. Výsledný počet bodů odpovídá známce podle stupnice ECTS (http://www.fme.vutbr.cz/studium/klasifikace.html?iddm=300). Program: Konstrukce převodové skříně převodového motoru
Zadání:
Navrhněte, vypočtěte a zkonstruujte převodovou skříň jako součást jednotky převodového
motoru. Převodová skříň bude řešena jako dvoustupňová. První převodový stupeň bude
realizován čelním evolventním soukolím se šikmými zuby. Druhý převodový stupeň bude
realizován prostřednictvím šnekového soukolí.
Jsou zadány tyto vstupní parametry:
Typ elektromotoru
Jmenovitý výkon elektromotoru
Výstupní otáčky
Celkový převodový poměr
Očekávaný provozní faktor
Poloha os vstupního a výstupního hřídele
Požadovaná trvanlivost
Pj [kW]
n3 [min-1]
ic [1]
fB [1]
Ω = 90°
Lh = 20 000 hod
Skříň litá ze šedé litiny s patkami a přírubou pro připojení elektromotoru.
Výstupní hřídel zakončen válcovým koncem s drážkou pro pero podle normalizovaných
konců hřídelů.
Ložiska standardní kuličková, válečková, kuželíková případně pro uložení šneku axiální
kuličková.
Čelní soukolí nekorigované se šikmými zuby se součinitelem trvání záběru krokem εβ = celé
číslo (1 nebo 2). Použít základní profil dle ČSN 01 4608.
Šnekové soukolí nekorigované se šnekem válcovým a globoidním kolem.
Výkresová dokumentace bude obsahovat:
− sestavu převodové skříně ve třech pohledech (nárys - podélný řez skříní, bokorys - příčný
řez skříní, půdorys - pohled), motor kreslete pouze obrysově.
− výrobní výkresy dvou spolunavazujících součástí.
Číslo
zadání
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
Typ
elektromotoru
DFV 132ML4
DFV 132ML4
DFV 132ML4
DFV 132ML4
DFV 132ML4
DFV 160L4
DFV 160L4
DFV 160L4
DFV 132M4
DFV 132M4
DFV 132M4
DFV 132M4
DFV 132M4
DFV 132M4
DFV 132M4
DFV 160M4
DFV 160M4
DFV 160M4
DFV 160M4
DFV 160M4
DFV 100L8
DFV 100L8
DFT 90L6
DFT 90L6
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 112M4
DFV 100M8
DFV 100M8
Jmenovitý výkon
elektromotoru Pj
[kW]
9,20
9,20
9,20
9,20
9,20
15,00
15,00
15,00
7,50
7,50
7,50
7,50
7,50
7,50
7,50
11,00
11,00
11,00
11,00
11,00
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
0,75
0,75
Výstupní otáčky Max. rad. síla na výstup. Součinitel vnějších
dyn. sil KA [1]
Hřídeli FRAD [N]
n3 [min-1]
26
32
40
55
61
41
55
62
16
20
24
29
35
44
61
29
35
40
55
61
2,3
2,6
3,2
4,1
4,9
5,4
6,9
9,2
25
29
34
39
43
49
56
67
7,2
8,8
11
13
16
18
22
25
30
35
40
44
50
57
2,4
2,6
11600,00
11900,00
11700,00
10300,00
10100,00
10400,00
8800,00
8800,00
11400,00
11600,00
11800,00
12000,00
12100,00
11900,00
10500,00
11500,00
11500,00
11300,00
9800,00
9700,00
11600,00
11800,00
9400,00
9600,00
9700,00
9800,00
9900,00
10000,00
9900,00
10000,00
3600,00
3500,00
3500,00
3400,00
3300,00
2900,00
11100,00
11500,00
11800,00
12000,00
12100,00
9700,00
9700,00
9800,00
9900,00
3200,00
3200,00
3100,00
3100,00
3100,00
12100,00
12100,00
1,05
1,35
1,65
1,70
1,90
1,00
1,05
1,20
1,00
1,05
1,20
1,45
1,80
2,20
2,30
1,00
1,20
1,40
1,45
1,60
1,35
1,50
1,10
1,35
1,50
1,65
2,10
2,60
1,55
1,85
1,50
1,70
1,85
2,00
2,20
1,80
1,00
1,15
1,35
1,55
1,70
1,15
1,05
1,20
1,40
1,15
1,30
1,40
1,55
1,70
2,10
2,20
Číslo
zadání
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
Typ
elektromotoru
DFT 90S6
DFT 90S6
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 90S6
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 80N4
DFT 80N4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFV 132S4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 90L4
DFT 71D4
DFT 71D4
DFT 71D4
DFT 71D4
DFT 71D4
DFT 71D4
DFT 71D4
DFT 71D4
DFV 112M8
DFV 112M8
DFV 100M6
DFV 100M6
DFV 100M6
DFV 112M6
Jmenovitý výkon
Výstupní otáčky Max. rad. síla na výstup. Součinitel vnějších
elektromotoru Pj
dyn. sil KA [1]
Hřídeli FRAD [N]
n3 [min-1]
[kW]
0,75
3,1
9700,00
1,60
0,75
4,4
9900,00
2,10
0,75
5,4
9900,00
2,40
0,75
6,8
10000,00
3,00
0,75
5,6
4900,00
1,45
0,75
7,3
5200,00
1,90
0,75
8,5
5300,00
2,20
0,75
11
5400,00
2,50
0,75
13
5400,00
2,90
0,75
16
3400,00
1,70
0,75
22
3500,00
1,85
0,75
30
3300,00
2,40
0,75
36
2700,00
1,50
0,75
42
2600,00
1,80
0,75
56
2400,00
2,30
5,50
8,8
10000,00
1,00
5,50
11
11300,00
1,10
5,50
14
11700,00
1,15
5,50
18
12000,00
1,35
5,50
22
12100,00
1,50
5,50
26
12100,00
1,80
5,50
32
9800,00
1,10
5,50
41
9600,00
1,40
5,50
52
9100,00
1,75
5,50
67
8200,00
1,70
1,50
5,4
12100,00
2,00
1,50
7,2
12200,00
2,70
1,50
9,3
9900,00
1,90
1,50
11
9900,00
2,20
1,50
14
10000,00
2,50
1,50
17
5200,00
1,70
1,50
20
4700,00
1,80
1,50
25
4700,00
2,30
1,50
33
4200,00
2,90
1,50
38
2800,00
1,55
1,50
48
2700,00
1,90
1,50
58
2400,00
1,55
1,50
69
2300,00
1,85
0,37
10
2600,00
1,00
0,37
12
2700,00
1,10
0,37
16
2700,00
1,20
0,37
19
2800,00
1,40
0,37
29
1900,00
1,60
0,37
36
1800,00
2,00
0,37
42
1700,00
2,30
0,37
56
1600,00
3,00
1,50
2,4
11100,00
1,05
1,50
2,7
11300,00
1,15
1,50
3,2
11600,00
1,35
1,50
4
11900,00
1,60
1,50
4,7
12000,00
1,90
2,20
3,6
11000,00
1,00
105
Jmenovitý výkon Výstupní otáčky Max. rad. síla na výstup. Součinitel vnějších
Typ
dyn. sil KA [1]
Hřídeli FRAD [N]
elektromotoru elektromotoru Pj
n3 [min-1]
2,20
4,8
11600,00
1,30
DFV 112M6
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
DFT 80N6
DFT 80N6
DFT 80N6
DFT 80N6
DFT 80N6
DFT 80N6
DFT 80K4
DFT 80K4
DFT 80K4
DFT 80K4
DFT 80K4
DFT 80K4
DFT 80N6
DFT 80N6
DFT 80N6
DFT 80K4
DFT 80K4
DFT 80K4
DFT 80K4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFV 100L4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFT 90S4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
DFV 100M4
Číslo
zadání
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
0,55
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
3,00
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
1,10
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
2,20
3,1
4
4,4
3,5
4,8
5,6
6
7,2
8,6
11
13
18
9,6
20
24
29
36
47
67
5,3
6
7,7
8,7
11
13
16
18
22
11
14
16
18
22
30
38
47
57
6,1
7,8
9,7
12
16
18
25
29
34
44
50
56
62
67
9900,00
10000,00
10000,00
4700,00
5100,00
5200,00
5300,00
5400,00
3300,00
3400,00
3500,00
3500,00
2300,00
2600,00
2700,00
2700,00
2800,00
2600,00
2300,00
11100,00
11400,00
11800,00
11900,00
12100,00
9700,00
9800,00
9900,00
9900,00
5200,00
5300,00
5400,00
3200,00
3300,00
3100,00
3000,00
2800,00
2300,00
11900,00
12100,00
12200,00
12300,00
12300,00
10000,00
10000,00
4000,00
3900,00
3700,00
3600,00
3500,00
3200,00
10400,00
2,20
2,70
2,90
1,35
1,75
2,00
2,20
2,50
1,30
1,65
1,95
2,10
1,00
1,35
1,55
1,70
2,10
2,70
2,40
1,00
1,15
1,40
1,50
1,75
1,15
1,40
1,50
1,40
1,75
2,10
2,30
1,30
1,25
1,65
2,10
2,60
1,00
1,55
1,90
2,20
2,60
3,10
2,00
2,10
1,75
2,10
2,60
2,80
3,10
2,30
2,50
Základní symboly kinematického schématu:
− označení podpor hřídelů: A, B, C, D…
− označení kroutících momentů na jednotlivých hřídelích: T1, T2, T3
− označení otáček u jednotlivých hřídelí: n1, n2, n3
− označení průměrů jader u jednotlivých hřídelí: D1, D2, D3
− označení počtu zubů jednotlivých kol: z1, z2, z3, z4
− označení poměrů počtu zubů: u1,2; u3,4
− označení normálových modulů u jednotlivých soukolí: mn1,2; mn3,4
− označení sklonu zubů na roztečném válci u čelního soukolí: β1,2
− označení úhlu stoupání šroubovice na roztečném válci u šnekového soukolí: γ3,4
− označení roztečných osových vzdáleností: a1,2; a3,4
Předběžný návrh dílčích převodových poměrů:
Čelní soukolí:
imax ≤ 8 (volte v rozsahu i1,2 = 1,5 ÷ 5,6)
pozn.: převodový poměr u čelních soukolí nemá být volen jako celé číslo.
Šnekové soukolí:
i3,4 = 10 ÷ 80
Pozn.: převodová čísla šnekových převodů jsou uvedena v následující tabulce.
U čelního evolventního soukolí volte materiál pastorku stejný jako u kola podle normy
ČSN 01 4686 část 5, tab. 12. Obě kola navrhněte z materiálů vhodných pro chemicko-tepelné
zpracování (soukolí bude navrženo jako tvrdé).
Počet zubů pastorku se volí podle ČSN 01 4686 část 4, tab. 5:
Pozn.: s ohledem na skutečnost, že neznáme sklon zubů na roztečném válci β a soukolí
nebude korigované, je nutné volit z důvodu podřezání z1 ≥ 17.
Výpočet poměru počtu zubů u1,2:
u1,2 =
z2
z1
Průměr roztečné kružnice pastorku d1 se vypočte z výrazu:
d1 = f H ⋅ 3
K H ⋅ T1
u +1
⋅
2
( bwH / d1 ) ⋅ σ HP u
Hodnoty jednotlivých veličin ve výrazu:
f H = 770 [-] pro přímé zuby
f H = 690 [-] pro šikmé zuby
K H = K A ⋅ K H β [-]
K A [-] podle následujících tabulek
K H β [-] podle následujícího obrázku
bwH / d1 [-] podle následujících tabulek
σ HP = 0,8 ⋅ σ H lim1 [MPa]
σ H lim1 [MPa] podle ČSN 01 4686 část 5, přičemž σ H lim1 ≈ σ H0 lim
T1 [Nm] podle zadání
u [-] podle zadání
Normálný modul mn se vypočte z výrazu:
mn = f F ⋅ 3
( bwF
K F ⋅ T1
/ mn ) ⋅ z1 ⋅ σ FP
Hodnoty jednotlivých veličin ve výrazu:
f F = 18 [-]
K F = K A ⋅ K H β [-]
K A [-] podle tabulek viz. výše
K H β [-] podle obrázku viz. výše
bwF / mn [-] podle tabulek viz. výše
z1 [-] podle předchozí volby
σ FP = 0, 6 ⋅ σ F lim b1 [MPa]
σ F lim b1 [MPa] podle ČSN 01 4686 část 5, přičemž σ F lim b1 ≈ σ F0 lim b
Materiály šneků:
Pro namáhané šneky: oceli 12 020 nebo 14 220, cementované a kalené na HV = 650 až 750
nebo zušlechtěné oceli 12 050, 14 140, povrchově zakalené na HV 600 až 675. Při vysokém
rázovém zatížení (u jeřábů, válcovacích stolic apod.) pouze zušlechtěné oceli jako 12 050,
14 140, 14 331, 16 240.
Materiály šnekových kol (popřípadě jejich věnců)
Materiály a vhodnost jejich použití podle vk je v tab. 9.69. Snížení opotřebení se dosáhne též
tuhou jemnozrnnou strukturou odlitku, proto je výhodné odlévat do kokil nebo ještě lépe
odstředivě. U hliníkových bronzů, mosazi a šedé litiny není rozhodující únavová pevnost
v dotyku, ale únavová pevnost s ohledem na zadírání (Tab 9.70). Šedou litinu lze užít pouze
pro nízké otáčky (ruční pohon).
mn ≥
138
T
.3
q + z2 (σ H lim )2
T [Nmm] ……..kroutící moment na šnekovém kole
σ H lim [ MPa ] …..mez únavy materiálu kola v dotyku
Pozn. 1.:
Spirální ozubení se používá u šneků s malým úhlem stoupání γ ≤ 10° , a to v případech, kdy
boky zubů se tepelně neupravují a nevyžadují přebroušení
Ozubení obecné je vhodné i pro šneky s větším úhlem stoupání a pro šneky s tepelně
upravovanými boky zubů, které vyžadují broušení. V praxi se nejčastěji používá šnek ZN2
(přímkový lichoběžníkový profil zubu v normálném řezu a to na střední šroubovici mezery).
Pozn. 2.:
Obvodová rychlost: [m.min-1]
v 1 := π⋅ d 1⋅ n 1
n1 [min-1]
d1 [m]
Kluzná rychlost: [m.s-1]
v k1 :=
v1
60cos ( γ )
d1
.
z1
Vypočtený modul z podmínky dotykové únosnosti porovnáme s modulem vypočteným
z podmínky ohybové únosnosti. Větší hodnotu modulu zaokrouhlíme podle normalizované
řady viz. následující tabulka. Tento zaokrouhlený modul je pak navrženým modulem mn1,2 u
čelního soukolí.
Ze známé velikosti roztečného průměru d1 vypočítáme modul mn1,2 =
Volba sklonu zubů β na roztečném válci u čelního evolventního soukolí se stanoví
z podmínky celočíselného součinitele záběru krokem:
εβ =
bw1,2 ⋅ sin β1,2
π ⋅ mn1,2
(1; 2 )
⇒
β1,2 = arcsin
π ⋅ mn1,2 ⋅ ε β
bw1,2
Pozn.:
Čím větší úhel β, tím větší součinitel záběru krokem εβ a tedy lepší plynulost záběru, menší
hlučnost a zpravidla větší únosnost, ale tím větší axiální síly v ozubení, které nepříznivě
namáhají ložiska.
Doporučené velikosti úhlu β:
všeobecné strojírenství:
menší výkony (menší bw* )
vozidlové převody:
větší výkony (větší bw* )
osobní
nákladní
β = 15° ÷ 25°
β = 7° ÷ 15°
β = 20° ÷ 40°
β = 15° ÷ 35°
Předběžná volba společné šířky ozubení bw1,2:
Společnou šířku ozubení bw1,2 volíme z intervalu, který vyjádříme z poměrů bwF/mn a bwH/d1.
Výpočet roztečné osové vzdálenosti a1,2:
a1,2 =
mn1,2 ( z1 + z2 )
d1 + d 2
=
⋅
2
cos β1,2
2
Download

Průběh cvičení, způsob a kritéria hodnocení: Cvičení probíhá formou