strojni elementi 2 - university of ljubljanaweb.fs.uni-lj.si/kserv/images/upload/2_pedagoska... ·...
TRANSCRIPT
Gorazd Fajdiga, Marko Nagode
Strojni elementi 2
Verižna gonila
Enostavno verižno gonilo z dvema verižnima zobnikoma
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna
gonila
a
n2
n1
gonilni verižni
zobnik z1
d1 d2
veriga gnani verižni
zobnik z2
delovna veja
jalova veja
Lastnosti verižnih gonil Verižna
gonila
Prednosti verižnih gonil:
prenos vrtilnega gibanja brez zdrsa,
enostavno premagovanje večjih medosnih razdalj,
majhen vgradni prostor (v primerjavi z jermenskimi gonili),
z eno verigo je mogoče poganjati več gredi z isto ali nasprotno smerjo vrtenja,
manjše obremenitve gredi in ležajev v primerjavi z jermenskimi in tornimi gonili,
verižna gonila niso občutljiva na povišano temperaturo, vlago in umazanijo.
Slabosti verižnih gonil:
neenakomerni prenos vrtilnega gibanja zaradi poligonskega efekta,
razmeroma velik hrup gonila,
možnost preskakovanja verige zaradi prekomerne obrabe členov verige,
dražja izvedba in zahtevnejše vzdrževanje v primerjavi z jermenskimi gonili,
možnost pogona samo vzporednih gredi.
Vrste verig
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna
gonila
Glede na namen uporabe:
pogonske verige,
bremenske verige,
transportne verige.
Glede na konstrukcijsko izvedbo:
veriga s kotalko (valjčkom),
veriga s pušo,
veriga s sornikom,
zobata veriga,
posebne izvedbe verig
Vrste verig - Veriga s kotalko (valjčkom)
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
t
1 2 3 5 4
Verižna gonila
Konstrukcijska
izvedba
Vrste verig - Veriga s kotalko (valjčkom)
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
t
1 2 3 5 4
Material:
zunanje in notranje lamele - jekla za poboljšanje
sorniki - iz okroglih palic iz hladno vlečenega jekla za cementiranje, tudi iz jekla za poboljšanje
puše - iz trakov iz hladno valjanega jekla za cementiranje, tudi iz umetnih snovi
kotalka (valjček) - iz jekel za cementiranje ali jekel za poboljšanje
Verižna gonila
Konstrukcijska
izvedba
Vrste verig - Veriga s kotalko (valjčkom)
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
Konstrukcijska
izvedba
a) b)
t t
Rotary verige po DIN 8182
Vrste verig - Veriga s pušo
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
t
1 2 4 3
Verižna gonila
Konstrukcijska
izvedba
Vrste verig - Veriga s sornikom
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
t
3 1 2
Verižna gonila
Konstrukcijska
izvedba
Vrste verig - Veriga s sornikom
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
Konstrukcijska
izvedba
Gallove verige po DIN 8150
Vrste verig – Zobate verige
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
Konstrukcijska
izvedba
-uporaba:
- kot verige s kotalko
- za zahtevnejše pogone predvsem pri motornih vozilih in obdelovalnih strojih z močjo do 600 kW in
- za hitrosti verige do 35 m/s.
- slabost v primerjavi z verigami s kotalkami so:
- visoka cena,
- večja teža,
- večja občutljivost na izdelovalne in obratovalne nenatančnosti ter
- zahtevano rednejše vzdrževanje.
- tečejo mirno in tiho,
- zobate verige prenašajo moč preko posebno oblikovanih (zobatih) lamel
Glede na konstrukcijsko izvedbo členka verige ločimo:
zobate verige s pušami,
zobate verige z zgibnim členom.
Vrste verig – Zobate verige
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
Konstrukcijska
izvedba
Zobate verige s pušami
b) a) 1 2 3
vodilna lamela 60 60
Zobate verige z zgibnim členom
1
b) a)
2 1 2
Spajanje verig
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna
gonila
a) b) c) d) a) z zaskočko b) z razcepko c) z jekleno žico d) z upognjenima lamelama
Vrste verig - Pogonske verige
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verige s kotalkami (valjčki) Zobate verige s pušami
Verige s pušami Rotary verige Verige z jeklenimi sorniki
Zobate verige z zgibnim členom
Verižna gonila
Namen uporabe
Vrste verig - Bremenske verige
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
Namen uporabe
Gallove verige Fleyer verige
Okrogle členkaste verige
Vrste verig - Transportne verige
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
Namen uporabe
Transportne verige s kotalkami Transportne verige s pušami
Verižni zobnik za verigo s kotalko, pušo in sornikom
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
d1
t
df
da
d
r2 r1
valjček
e e e
r3
c
B1
B2
B3
r4 d
s
e
r3
c
B1
B2
r4
ds
r3
c
B1
r4
ds
a) b) c)
delilni poligon
d1
t
df
da
d
r2 r1
valjček
e e e
r3
c
B1
B2
B3
r4
ds
e
r3
c
B1
B2
r4
ds
r3
c
B1
r4
ds
a) b) c)
delilni poligon
Verižni zobnik za verigo s kotalko, pušo in sornikom Verižna gonila
d1
t
df
da
d
r2 r1
e e e
r3
c
B1
B2
B3
r4
ds
e
r3
c
B1
B2
r4
ds
r3
c
B1
r4
ds
a) b) c)
d1
t
df
da
d
r2 r1
valjček
e e e
r3
c
B1
B2
B3
r4
ds
e
r3
c
B1
B2
r4
ds
r3
c
B1
r4
ds
a) b) c)
delilni poligon
- izhodišče konstruiranja verižnih zobnikov je premer razdelnega kroga d
- premer korenskega kroga df
- premer temenskega kroga da
- premer zobnikovega telesa ds je navzgor omejen
- profil ozobja sestavljata zaokroženo medzobje z radijem r1, ki na kotu
glede na simetralo medzobja prehaja v ukrivljeni bok zoba z radijem r2
- ostale geometrijske izmere verižnih zobnikov (r3, B, …) se odčita iz tabel
Konstrukcijske izvedbe verižnih gonil
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
< 60 < 60
b) a) c)
e) d) f)
Konstrukcijske izvedbe verižnih gonil
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
napenjalni
kolesi
a
a/2
a
/3
a
a) b)
b) a)
b) a)
drsne tračnice
z napenjalnim trakom
načini vodenja verig s podpornimi elementi
b) a) z drsnim elementom
Razmere pri obratovanju verižnih gonil - Poligonski efekt
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Verižna gonila
srv
vv minmax
kot
t d
max
= d
n
vmax
dm
in=
dc
os(/
2)
n n
vmax
vmin
/2
I: = 0 = /4 II: = /2
čas t
v
a =
dv/
dt
I I I II II
/2 /2 /2 /2 v
max
vm
in
kot
čas t
a)
b)
c)
vsr
Razmere pri obratovanju verižnih gonil - Poligonski efekt Verižna gonila
6
4
2
100 %
2
4
6
8 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29
v [%
]
z
vmax
vmin
vsr
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Razmere pri obratovanju verižnih gonil - Poligonski efekt Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
kot
t
dm
ax =
d
n
vmax
dm
in=
dc
os(/2
)
n n
vmax
vmin
/2
I: = 0 = /4 II: = /2
čas t
a =
dv/
dt
I I I II II
/2 /2 /2 /2
a)
- pospeški oziroma pojemki so največji v mejnih točkah intervala vrtilnega kota /2 /2
3
2
3
2
max10
)(2
102
ntta
Gibanje raztegnjene verige Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
t t t t
t t + 2t t
notranji člen zunanji člen notranji člen
Sile na verižnem gonilu pri verigah s kotalkami-valjčki,
pušami in sorniki Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
t
Ft
n
Fz1 F1
j=1
j=2
j=3
j=4
Fz2 F2
Fz3
F3
Fz4
F4 = Fjal
d
Ft
Fz1
F1
Fz2 Fz3
Fz4 F2
F3
F4
delovna veja
jalova veja
Sile na verižnem gonilu pri verigah s kotalkami-valjčki,
pušami in sorniki Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
- natezna sila v verigi zaradi centrifugalne sile Fnc
Fc
Fc Fnc
Fnc
/2
/2
d Fnc
Fnc /2
/2
t
Fc = 2Fncsin(/2)
mc
a) b)
Sile na verižnem gonilu pri verigah s kotalkami-valjčki,
pušami in sorniki Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
- natezna sila v verigi zaradi lastne teže Fng
a
lv
fg
'
= ' +
Fng,z
Fng,s b) a)
Fg
lv Fng Fng
fg
Sile na verižnem gonilu pri verigah s kotalkami-valjčki,
pušami in sorniki Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
- udarna sila Fu
v
v
vn, Fu
d
v
d'
C v'
Kinetična energija člena verige:
222
22
z
vtqvmW nc
k
= sin ( + ) verige z valjci in pušami
= 360/z
- enačba (4.27)
= 0,5 zobate verige s pušami
= 0,35 zobate verige z zgibnim členom
Deformacijska energija zoba zobnika:
EB
FfFW uuu
d
1
2
2
3
2
t
- sila na gredi in ležaje Fg
Mazanje verižnih gonil Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
a- brez mazanja
b- začetno mazanje s strani proizvajalca
c- občasno mazanje v intervalih
d- trajno, vendar nezadostno mazanje
e- trajno mazanje z dosego optimalnih
mazalnih lastnosti
3
2
1
0,03
L
[%
]
t [h]
a
b
c
d e
- podaljšanje verige v odvisnosti od časa obratovanja in mazanja
L- dolžina verige, t- čas obratovanja
Mazanje verižnih gonil Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
20
Hit
rost
v
erig
e v
[m
/s]
Delitev členov verige t [mm]
6 9,525 15,875 25,4 38,1 50,8 76,2 101,6
8 12,7 19,05 31,75 44,45 63,5 88,9 114,3
10
8
6
4
2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
ročno
mazanje
mazanje s
kapalko
potapljalno
mazanje
obtočno
mazanje
- izbira načina mazanja
Mazanje verižnih gonil Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Ročno mazanje
Mazanje s kapalko
a) b)
Nepravilno Pravilno
Mazanje verižnih gonil Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Potapljalno mazanje
a) b)
curek
olja
vodilne
letve
razpršilna
plošča
Obtočno mazanje
EM
črpalka
tlačni
vod
sesalni
vod
Mazanje verižnih gonil Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Izbira maziva
Maziva za dolgotrajno ohranitev mazalnih lastnosti
Maziva za visoke površinske tlake
Maziva za visoke obratovalne temperature
Maziva za nizke obratovalne temperature
• odvisno od načina mazanja in temperature okolice
• mineralna olja s priporočeno viskoznostjo
• pri specifičnih obratovalnih pogojih (ekstremno visoke ali nizke temperature, visoki površinski tlaki v členkih
verige, agresivni mediji itd.) mineralnim oljem dodamo dodatke ali uporabimo kvalitetnejša sintetična olja
Preračun verižnih gonil Verižna gonila
Izhodišče so projektni vhodni podatki:
nazivna moč P,
vrtilna frekvenca gonilne gredi n1,
vrtilna frekvenca gnane gredi n2 ali prestavno razmerje i,
karakteristike pogonskega in delovnega stroja,
obratovalni pogoji
Sledi:
določitev ostalih osnovnih veličin gonila (upoštevamo priporočene vrednosti)
zasnova gonila (izbrati vrsto verige in ustrezno velikost-delitev členov)
določitev geometrijskih veličin (medosje, število členov verige, premeri verižnih zobnikov..)
trdnostni preračun verige in verižnih zobnikov
Preračun verižnih gonil Določitev ostalih osnovnih veličin gonila (upoštevamo priporočene vrednosti)
Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Prestavno razmerje
- če prestavno razmerje i ni podano (npr. pri snovanju novih gonil)
i 5 običajno za verižna gonila
5 < i 7 manj priporočljivo
i > 7 samo izjemoma
Število zob verižnih zobnikov
- najprej se izbere število zob manjšega zobnika zm , priporočljive vrednosti so v tabeli
Hitrost verige
- z večanjem hitrosti verige se povečujeta natezna obremenitev verige zaradi centrifugalne sile ter
površinski tlak na kontaktnih površinah med verigo in verižnim zobnikom
- priporočena hitrost verige je v 12 m/s (do 30 m/s pri visoki izdelovalni natančnosti)
Preračun verižnih gonil z verigami s kotalkami – valjčki
Zasnova gonila (izbrati vrsto verige in ustrezno velikost-delitev členov) Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
- najprej glede na diagramsko moč PD in vrtilno frekvenco manjšega verižnega zobnika nm iz diagrama
izberemo ustrezno velikost verige s pripadajočo delitvijo členov verige t
- diagram je zasnovan na podlagi preskusov na testnih verižnih gonilih ob predpostavki, da je v
predvideni življenjski dobi Lh0 =15000 ur podaljšanje verige zaradi obrabe členkov manjše od 3 %
Podatki testnega verižnega gonila:
verižno gonilo z dvema gredema, ki sta vodoravni in med seboj vzporedni,
število zob manjšega verižnega zobnika zm = 19,
prestavno razmerje gonila i = 3,
število členov verige X = 100,
medosje a = 40t (t je delitev členov verige),
enakomerno obratovanje brez dodatnih zunanjih obremenitev (KA = 1),
zadostno mazanje verige in verižnih zobnikov.
Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Izbira standardnih verig z valjčki po DIN 8187
nm-vrtilna frekvenca manjšega verižnega zobnika PD-diagramska moč PD'-korigirana diagramska moč
Preračun verižnih gonil z verigami s kotalkami – valjčki
Zasnova gonila (izbrati vrsto verige in ustrezno velikost-delitev členov
Verižna gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
- v praksi izmere gonila in obratovalni pogoji odstopajo od omenjenih zato se upošteva ta odstopanja s
posameznimi vplivnimi veličinami
Preračun verižnih gonil z verigami s kotalkami – valjčki
Zasnova gonila (izbrati vrsto verige in ustrezno velikost-delitev členov
izAD kkKPP
kz koeficient števila zob, tabela
- za navedene podatke in obratovalne pogoje je diagramska moč PD enaka nazivni moči P (PD = P)
ki koeficient prestavnega razmerja
Verižna gonila Preračun verižnih gonil z verigami s kotalkami – valjčki
Določitev geometrijskih izmer gonila
m
dm
dv
v
fg
a
zm zv
X
Znano:
- ustrezna veriga s pripadajočo delitvijo členov t
- število zob verižnih zobnikov zm in zv
- računska premera verižnih zobnikov dm, dv
- orientacijsko medosje a0 tat )100...80()50...30( 0
- število členov verige Xo (zaokrožimo na celo, po možnosti sodo število členov)
- dejansko medosje a
- kot nagiba veje verige
- objemna kota verižnih zobnikov m ,v
Verižna gonila Preračun verižnih gonil z verigami s kotalkami – valjčki
Kontrola izbrane verige
- izbrano verigo kontroliramo z upoštevanjem ostalih vplivnih veličin
- korigirana diagramska moč PD‘ , ki jo mora gonilo prenašati
Znano:
- ustrezna veriga
- geometrijske izmere verižnega gonila
mLGXa
DD
kkkkk
PP
'
ka koeficient medosja
kX koeficient števila členov verige
kX = 1,0 verige s sodim številom členov
kX = 0,8 verige z lihim številom členov
kG koeficient števila gredi
kL koeficient življenjske dobe
km koeficient mazanja, tabela
na osnovi PD' in nm
preverimo prvotno izbiro verige iz diagrama
veriga ustreza, če ne potrebno izbrati novo in ponoviti postopek