_

Mała przekladnia stożkowa - obliczenia wytrzymałosci

Zagadnienia inżynierskie: problemy w oderwaniu od konkretnej aplikacji.

Mała przekladnia stożkowa - obliczenia wytrzymałosci

Postprzez kfilon » maja 29, 2014 19:57

Witam,
jestem studentem i mam za zadanie obliczyc czy mozliwe jest zrealizowanie zadanego ruchu za pomocą danego mechanizmu. Chodzi o to by obrócic pewien mały element o ok. 100. Stopni wokół osi za pomocą pary kół stożkowych. Napędzane koło powinno obracac się o ok. 100 stopni a następnie powracac do położenia wyjściowego.

Schemat kinematyczny:

Obrazek
http://postimg.org/image/8oow81jcd/8ecad9c9/


Maksymalne wymiary koł sa ograniczone do fi = 30 mm -> mało miejsca.

Na koło napędzane nie działają żadne sily z wyjątkiem bezwładności. Ruch ma odbywac się w bardzo krotkim czasie (ok. 0,004 s na obrót). Funkcja kata obrotu koła napędzanego wyglada następująco:

Obrazek
http://postimg.org/image/7ngsqdd55/51eb2824/

Maszyna ma wykonywac 900 takich cykli na minutę.

Z katalogu dobrałem parę jednakowych kół stożkowych o zebach prostych, przełożenie 1:1, srednica podziałowa 25 mm, 25 zebow, modul 1 mm, szerokość wienca 6 mm, material: Stal ETG100. Obliczylem moment bezwładności wokół osi obrotu i podstawiłem do wzoru M=I*d(omega)/dt. Wrzuciłem w program i dostalem przebieg momentu:

Obrazek
http://postimg.org/image/sj0jqmf5h/68a0f009/

Maksymalny moment wynosi ok. 1,2 Nm. Wychodze z zalozenia, ze jest to moment potrzebny do obrotu kola i moment obrotowy na kole dla którego mam policzyc jego wytrzymałość.

Zalezy mi na wstepnym obliczeniu, czy dany mechanizm moze byc zrealizowany.

Moje pytania są następujące:

1. Jak obliczyc, czy moje kolo wytrzyma dany moment? Staralem się sprawdzac kolo z normy ISO10300 na wytrzymałość zeba, pitting, zuzycie. Problem w tym, ze do tych obliczen potrzebnych jest wiele współczynników (dokładność wykonania, tolerancje, chropowatość, kąt narzędzia, współczynnik korekcji itp.) które nie są podane w katalogu producenta. Musialem przyjmowac wiele założeń, co do których nie jestem pewien. Dodatkowo zastanawiam się czy dana norma dotyczy kół o tak malych wymiarach.

Czy istnieja może wzory pozwalające na wstepne oszacowanie wytrzymałości koła?

2. Kolejnym problemem jest charakter ruchu – koło nie wykonuje pelnych obrotow i przez większość czasu pozostaje w spoczynku. Jak widac powyżej moment obrotowy tez nie jest staly a jego chwilowe przyrosty sa bardzo duze - udar. Nigdzie nie mogę znaleźć wzorow/komentarza co do tego jaki wpływ ma to na wytrzymałość koła. W normie jest to uwzglednione w jednym wspołczynniku, ale dla stale obracajacego sie koła i chwilowych skokow momentu.

Czy ktos mogłby mi podac jakies informacje w tym temacie?

3. Jaką prędkość obrotową przyjmowac do obliczen wytrzymałości? Czy: 2 obroty x 900 cykli na min = 1800 1/min, czy może maksymalna chwilowa prędkość obrotowa: ok. 7000 1/min, czy może tez ich srednia wartość, biorac pod uwage zmienna prędkość w czasie.

Dziekuje za pomoc!

Pozdrawiam,
kfilon
kfilon
 
Posty: 3
Dołączył(a): maja 29, 2014 19:07

Re: Mała przekladnia stożkowa - obliczenia wytrzymałosci

Postprzez MYCA » maja 30, 2014 16:06

:D Witam,

daj se spokoj z kolami zebatymi. Zrob naped korbowy : 180° na napedzie i 100° na wyjsciu. Lacznik (korbowod) na lozyskach slizgowych. Masz plynny (w miare) ruch bez szarpniec i obciazenie odpowiednio. Tak bym zrobil...
------------------

Pozdr. :D tomek
Avatar użytkownika
MYCA
 
Posty: 3291
Dołączył(a): lip 27, 2008 12:38

Re: Mała przekladnia stożkowa - obliczenia wytrzymałosci

Postprzez kfilon » maja 30, 2014 16:27

Witam,

dziekuje za sugestie. Mechanizm korbowy tez juz wstepnie policzylem, ale moim zadaniem jest rozpatrzenie paru wariantów i ostatecznie wybranie najlepszego z nich dlatego potrzebne mi sa tez wstepne obliczenia dla tego mechanizmu.

Pozdrawiam,
kfilon
kfilon
 
Posty: 3
Dołączył(a): maja 29, 2014 19:07

Re: Mała przekladnia stożkowa - obliczenia wytrzymałosci

Postprzez SMuraszko » maja 30, 2014 21:28

Cześć.
W wytrzymałości koła zębatego interesuje Cię przede wszystkim wytrzymałość zęba na zginanie. Czyli czy się złamie czy nie. I tu jak się domyślasz znaczenie ma siła, która działa na ząb w miejscu zazębienia. Siłę określisz na podstawie momentu obrotowego -w tym wypadku bezwładności, który wyliczysz. Naprężenie zginające zęba wyliczysz: F/A, gdzie F siła, A-pole podstawy zęba.
Praca jest przerywana - nie wiem czy to błąd ale ruch w 0,004sekundy i 900 cykli w minucie? To znaczy, że 88% czasu przekładnia stoi. W tym przypadku daj spokój naprężeniom hertzowskim (pitting). Tu nic takiego nie wystąpi. Pitting to przekładnie pracujące ciągle z obciążeniem. Licz złamanie bo zjawisko jest bardzo dynamiczne mimo że w małej skali.
Prędkość Cię interesuje właściwie tyle żeby określić przyspieszenie do wyliczenia momentu bezwładności.

I tyle jeśli idzie o rozwiązanie Twojego przypadku w oparciu o koła zębate.
Inżynier mechanik, urządzenia, maszyny, przyrządy.
Portfolio: www.smuraszko.selreko.pl
www.selreko.pl
SMuraszko
 
Posty: 39
Dołączył(a): kwi 27, 2014 15:09
Lokalizacja: Wrocław

Re: Mała przekladnia stożkowa - obliczenia wytrzymałosci

Postprzez kfilon » cze 02, 2014 11:09

Witam,

dziekuje za odpowiedź. Skupie sie zatem w pierwszej kolejnosci na obliczeniu wytrzymalosci zeba na zlamanie z Norm ISO 10300 oraz DIN 3991. Jeśli chodzi o ruch to nie ma tam błędu. Jest tak jak mówisz, przekladnia stoi przez wiekszą częsc czasu.

Pozdrawiam,
kfilon
kfilon
 
Posty: 3
Dołączył(a): maja 29, 2014 19:07


Powrót do Warsztat

Kto przegląda forum

Użytkownicy przeglądający ten dział: Brak zidentyfikowanych użytkowników