ΤΙΤΛΟΣ ΘΕΜΑΤΟΣ: ΠΛΗΡΗΣ ΣΧΕΔΙΟΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΙΩΤΗΡΑ ΜΕ ΑΤΕΡΜΟΝΑ ΚΟΧΛΙΑ ΚΑΙ ΟΔΟΝΤΩΤΟ ΤΡΟΧΟ

Transcript

1 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ; Κατασκευών, Εγκαταστάσεων & Παραγωγής ΤΙΤΛΟΣ ΘΕΜΑΤΟΣ: ΠΛΗΡΗΣ ΣΧΕΔΙΟΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΙΩΤΗΡΑ ΜΕ ΑΤΕΡΜΟΝΑ ΚΟΧΛΙΑ ΚΑΙ ΟΔΟΝΤΩΤΟ ΤΡΟΧΟ Ονοματ/νο σπουδαστή: Ταμβάκης Ανδρέας Α.Μ Επιβλέπων: Ιωάννης Θ. Αραμπατζής Καβάλα, Μάρτιος 2004

2 ΤΕΙ ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΟΜΕΑΣ: Κατασκευών, Εγκαταστάσεων & Παραγωγής ΤΙΤΛΟΣ ΘΕΜΑΤΟΣ: ΠΛΗΡΗΣ ΣΧΕΔΙΟΜΕΛΕΤΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕΙΩΤΗΡΑ ΜΕ ΑΤΕΡΜΟΝΑ ΚΟΧΛΙΑ ΚΑΙ ΟΔΟΝΤΩΤΟ ΤΡΟΧΟ Ονοματ/νο σπουδαστή: Ταμβάκης Ανδρέας Α.Μ Επιβλέπων: Ιωάννης Θ. Αραμπατζής Καβάλα, Μάρτιος 2004

3 r v -.ir i ',ή,. Ϊ-,--.i..',.; --,^ί - *.>^ " ''.». rji'. \-. * %* 3 * -^ ' ^ ' v-y».'* Ϊ.;, - v iv,.-, ;?{, * * ^^'" ^.ν* ^ Τ '* -,? X

4 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΚΦΩΝΗΣΗ ΤΟΥ ΘΕΜΑΤΟΣ 1. ΜΕΙΩΤΗΡΕΣ ΣΤΡΟΦΩΝ 1.1. ΓΕΝΙΚΑ 1.2. ΘΟΡΥΒΟΣ 1.3. ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Το κόστος των υλικών Το κόστος κατασκευής των τροχών Το κόστος υλικών εμπορίου 1.4. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΛΙΠΑΝΣΗΣ 1.5. ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΕΣ ΛΕΠΤΟΜΕΡΕΙΕΣ ΜΕΙΩΤΗΡΩΝ ΚΑΙ ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΤΩΝ ΜΕ ΟΔΟΝΤΩΤΟΥΣ ΤΡΟΧΟΥΣ 2. ΟΔΟΝΤΩΤΟΙ ΤΡΟΧΟΙ 2.1. ΤΡΟΠΟΙ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Πλεονεκτήματα - Μειονεκτήματα 2.2. ΘΕΣΕΙΣ ΑΤΡΑΚΤΩΝ 2.3. ΕΙΔΗ ΟΔΟΝΤΩΤΩΝ ΤΡΟΧΩΝ 3. ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΤΕΡΜΟΝΑ ΚΟΧΛΙΑ - ΟΔΟΝΤΩΤΟΥ ΤΡΟΧΟΥ 3.1. ΓΕΝΙΚΑ 3.2. ΕΙΔΗ ΑΤΕΡΜΟΝΑ ΚΑΙ ΤΡΟΧΟΥ (ΚΟΡΩΝΑΣ) 3.3. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ 3.4. ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Κατατομή κορώνας - κατατομές ατέρμονα κοχλία - κορώνας σε τομές παράλληλες της αξονικής Γεωμετρικές σχέσεις συστήματος ωέρμονα κοχλία - τροχού 3.5. ΒΛΑΒΕΣ ΟΔΟΝΤΩΤΩΝ ΤΡΟΧΩΝ 4. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 4.1. ΣΧΕΣΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ - ΒΑΘΜΟΣ ΑΠΟΔΟΣΗΣ 4.2. ΔΙΑΣΤΑΣΕΙΣ ΑΤΕΡΜΟΝΑ ΚΟΧΛΙΑ ΚΑΙ ΟΔΟΝΤΩΤΟΥ ΤΡΟΧΟΥ Υπολογισμός αρχικής διαμέτρου του τροχού Υπολογισμός διαμέτρου ατράκτου ατέρμονα και μέσης διαμέτρου αυτού Καθορισμός των υπολοίπων διαστάσεων του ατέρμονα κοχλία και του οδοντωτού τροχού 4.3. ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΩΝ ΔΙΑΣΤΑΣΕΩΝ Έλεγχος της αντοχής σε ττίεση ετπφάναας Έλεγχος σε υπερθέρμανση 4.4. ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟ ΣΥΣΤΗΜΑ 4.5. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΑΤΡΑΚΤΩΝ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ^.5.1. Γενικά Υπολογισμός μελέτης ατράκτου ατέρμονα κοχλία Εξωτερικά φορτία Διαγράμματα ροπών - κρίσιμες θέσεις μηχανικής αντοχής Υπολογισμός διαμέτρου ατράκτου ατέρμονα Υπολογισμός μελέτης ατράκτου οδοντωτού τροχού Εξωτερικά φορτία Διαγράμματα ροπών - κρίσιμες θέσεις μηχανικής αντοχής Υπολογισμός διαμέτρου ατράκτου κορώνας Υπολογισμός εδράνων κύλισης Υπολογισμός εδράνων κύλισης ατράκτου ατέρμονα Υπολογισμός εδράνων κύλισης ατράκτου κορώνας 5. ΚΑΤΑΣΚΕΥΑΣΤΙΚΗ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ 6. ΣΧΕΔΙΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

5 ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1) Ν. Θεοφανόττουλου - Η. Αϊβαλιώτη: ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ, τεύχος Β', Ε έκδοσις, Αθήναι ) I. Στεργίου: ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ II, ΟΕΔΒ, Αθήνα ) Σ. Βασιλειάδη: ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ II, Σημειώσεις ΤΕΙ Καβάλας. 4) I. Αυγερινού: ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ, Τόμος 3, ΠΛΑΙΣΙΟ 5) I. Βελαώρα: ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ, Τόμος Β', εκδόσεις ΙΩΝ, ) Β. Παπαμητούκα: ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ, Θεσσαλονίκη ) I. Στεργίου: ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ I, ΟΕΔΒ, Αθήνα ) Θ. Κωστόπουλου: ΟΔΟΝΤΩΣΕΙΣ ΚΑΙ ΜΕΙΩΤΗΡΕΣ ΣΤΡΟΦΩΝ, ΑΒήνα ) Ρ. Γραικούση. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΗΧΑΝΩΝ, Κινήσεις, Τόμος III, ) 1. Αραμπατζή: ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ, ΤΕΙ Καβάλας, )FAG Γενικός Κατάλογος GR.

6 ΔΕΔΟΜΕΝΑ TOY ΘΕΜΑΤΟΣ Σε σύστημα μειωτήρα με ατέρμονα κοχλία και οδοντωτό τροχό, για την ανύψωση και βύθιση ενός μεταφορικού κοχλία, δίνονται: Ισχύς εισόδου: Νι = 5,5 KW Στροφές εισόδου: ηι = 960 R.P.M. Ατταιτούμενες στροφές εξόδου: η2 = 20 R.P.M. Γωνία αξόνων τροχών: 0α = 90 Γωνία επαφής στη κάθετη τομή: Οηο = 15 Διάταξη: Ατέρμονας κοχλίας κάτω Λίπανση: Καλή λίπανση με μεταφορά Λειτουργία: Συνεχής καθημερινή 8ωρη Διάρκεια ζωής εδράνων: U = h Υλικά: Ατέρμονα: Σκληρημένος και λειασμένος χάλυβας 16 MnCr 5 Κορώνας: Κρατέρωμα χαλκού-κασσίτερου Gz-SnBz 14 Ατράκτου κορώνας: St 50 Διαστάσεις: Άνοιγμα ατράκτου ατέρμονα: ή = 450 τηιπ Άνοιγμα ατράκτου κορώνας: Ι2 = 170 mm

7 1. ΜΕΙΩΤΗΡΕΣ ΣΤΡΟΦΩΝ 1.1 Γενικά Μετάδοση κίνησης και μεταφορά ισχύος δεν γίνεται μόνο με κιβώτια ταχυτήτων οδοντωτών τροχών αλλά και με άλλους μηχανισμούς. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν ιμάντες (επίπεδοι, τραπεζοειδείς, οδοντωτοί), αλυσίδες και διάφορες υδραυλικές, ττνευματικές ή ηλεκτρικές μηχανές. Επειδή, πολλές φορές, είναι δύσκολη η εκλογή του καταλληλότερου συστήματος μετάδοσης κίνησης και μεταφοράς ισχύος, και για να βοηθηθεί ο μελετητής στο έργο του, αναφέρονται τα εξής για τους μηχανισμούς που κατασκευάζονται με οδοντωτούς τροχούς: Είναι συμπαγείς και πολύ κατάλληλοι όταν η απόσταση του κινητήρα εργομηχανής είναι μικρή. Για μεγάλες αποστάσεις οι ιμάντες και τα υδραυλικά συστήματα είναι καλύτερα. Είναι σύγχρονες μηχανές, με την έννοια ότι με την σταθερή σχέση μετάδοσης εξασφαλίζουν σταθερό αριθμό στροφών που απαιτείται από πολλές εργομηχανές. Όμως η ολίσθηση των ιμάντων και τα υδραυλικά συστήματα έχουν την ικανότητα να εξομαλύνουν τα κρουστικά φορτία. Σε υψηλά στρεπτικά φορτία είναι φθηνότεροι από τους ηλεκτρικούς ή υδραυλικούς μηχανισμούς. Οι άξονες τους παραμένουν ευθυγραμμισμένοι και σε υψηλά φορτία. Απαιτούν λίπανση, η οποία άλλοτε είναι πλεονέκτημα (απομάκρυνση θερμότητας) και άλλοτε μειονέκτημα (προβλήματα από μη ικανοποιητική λίπανση). Μπορούν να λειτουργήσουν σε πολύ υψηλές ταχύτητες, ενώ οι ιμάντες φθάνουν το πολύ έως 200 m/min. Συνήθως εξασφαλίζουν στην έξοδο τους φορές περιστροφής και προς τις δύο κατευθύνσεις. Είναι πολύ ακριβείς, στην αρχική διάμετρο τους έχουν λάθη έως 20pm ενώ οι ιμάντες φθάνουν σε λάθη έως 200μιτι. Σε υψηλές στρεπτικές ροπές έχουν πιο ήσυχη λειτουργία από τους άλλους μηχανισμούς, με την προϋπόθεση ότι οι τροχοί είναι κατασκευασμένοι με μεγάλη ακρίβεια. Σε μικρά φορτία, που μπορεί να χάνεται η επαφή των οδόντων (λόγω των μετατροπών κατατομής), οι τροχοί είναι πιο θορυβώδεις.

8 Η τελική απόφαση για το πιο σύστημα θα χρησιμοποιηθεί εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, ένας εκ των οποίων είναι το κόστος. Για πολύ υψηλές στρετττικές ροπές (έλικες πλοίων) οι οδοντωτοί τροχοί έχουν προτεραιότητα, ενώ για μικρά φορτία συνήθως χρησιμοποιούνται άλλοι τρόποι μετάδοσης κίνησης. 1.2 Θόρυβος Τα προβλήματα θορύβου και ταλαντώσεων στις οδοντώσεις συνδέονται με τον βαθμό ανομοιομορφίας τόσο της κίνησης όσο και της μετάδοσης των δυνάμεων στους τροχούς, καθόσον η μεταβολή της ταχύτητας και της δύναμης είναι οι κύριες αιτίες θορύβου. Ο βαθμός ανομοιομορφίας ονομάζεται λάθος μεταφοράς (ΛΜ) και ορίζεται ως η διαφορά μεταξύ της θέσης της ατράκτου της εργομηχανής εάν το κιβώτιο ήταν τέλειο (χωρίς κατασκευαστικά λάθη ή παραμορφώσεις) και της πραγματικής θέσης αυτής της ατράκτού. Το ΛΜ μπορεί να μετρηθεί είτε ως γωνιακή μετατόπιση είτε ως γραμμική μετατόπιση κατά μήκος της γραμμής ενέργειας (στον βασικό ή στον αρχικό κύκλο). Συνήθως μετράται η γωνιακή παραμόρφωση, η οποία μετατρέπεται σε ΛΜ κατά μήκος της γραμμής ενέργειας (όταν μελετάται η μετατροπή κατατομής) ή αναφέρεται στον αρχικό κύκλο (όταν εξετάζεται η γωνία ελίκωσης του οδόντος). Το ΛΜ συνδέεται άμεσα με τον παραγόμενο θόρυβο διότι είναι η κύρια αιτία ταλαντώσεων. Σε μια μηχανή δημιουργείται θόρυβος ή ταλάντωση όταν μεταβάλλεται, συναρτήσει του χρόνου, ένα ή περισσότερα από τα κάτωθι χαρακτηριστικά της δρώσας δύναμης: το μέτρο (μέγεθος), το σημείο εφαρμογής, ή η κατεύθυνση. Στις οδοντώσεις, διάφορα κατασκευαστικά λάθη επί των συνεργαζόμενων κατατομών είναι η αιτία δημιουργίας ταλαντώσεων κατά την ευθεία δράσης (στις οδοντώσεις εξελιγμένης κατά την τροχιά επαφών). Η ταλάντωση αυτή μέσω των τροχών, των ατράκτων και των εδράσεων μεταφέρεται στο κέλυφος του μειωτήρα, το οποίο αφενός πάλλεται και δημιουργεί θόρυβο, αφετέρου μεταφέρει ταλαντώσεις στην υπόλοιπη μηχανή. Στις οδοντώσεις εξελιγμένης, όταν η επίδραση της τριβής αμελείται, η επί του οδόντος ολική δύναμη ασκείται συνεχώς σε σταθερή κατεύθυνση, η οποία είναι η κοινή κάθετος ΝΝ των κατατομών στην κάθετη τομή. Η τριβή μεταβάλλει την κατεύθυνση της ολικής δύναμης. Όμως δεν είναι αυτή η κύρια αιτία του θορύβου και των ταλαντώσεων των τροχών, εφόσον για συντελεστή τριβής 0,05 η μεταβολή της κατεύθυνσης της δύναμης φτάνει τις 5 που ισοδυναμεί με μεταβολή του φορτίου κατά 10%.

9 Η μετακίνηση του σημείου εφαρμογής της δύναμης επί του τμήματος επαφών προκαλεί πολύ μικρό θόρυβο, που δεν υπερβαίνει το θόρυβο που προέρχεται από 10% μεταβολή του φορτίου. Άλλη αιτία θορύβου συναντάται στα ιδιάζοντα σημεία του τμήματος επαφών, όπου γίνεται η είσοδος σε συνεργασία ή η έξοδος από αυτήν των διαφόρων κατατομών. Οι ταχύτητες των κατατομών, λόγω μικρών διαστάσεων, δημιουργούν συχνότητες θορύβου εκτός των ακουστικών ορίων. Από τα προηγούμενα γίνεται φανερό ότι η μόνη κύρια αιτία θορύβου που απαιτεί μελέτη είναι το λάθος μεταφοράς ΛΜ. Ένα κιβώτιο ταχυτήτων μπορεί να θεωρηθεί ως ταλαντώμενο σύστημα που διεγείρεται στη θέση συνεργασίας των κατατομών υπό του ΛΜ, το οποίο αντιπροσωπεύει τη σχετική μετατόπιση των οδόντων. Μείωση του θορύβου μπορεί να γίνει και με τη χρήση πλαστικών οδοντωτών τροχών. Όμως το όριο διαρροής των πλαστικών είναι μικρό, της τάξεως των 7x10^ N/m^, ενώ η αντοχή σε κόπωση συνεχώς ελαττώνεται (μέχρι και κατά 90% του αρχικού) καθώς ο αριθμός των κύκλων φόρτισης αυξάνεται. Όμως το μεγάλο πλεονέκτημα των πλαστικών τροχών οφείλεται στο πολύ μικρό όριο ελαστικότητας (3x10 N/m^), που είναι περίπου 1,5% του αντίστοιχου των χαλύβων. Αυτό επιτρέπει την αύξηση της επιφάνειας επαφής, η οποία ελαττώνει σημαντικά την ανατττυσσόμενη πίεση επιφάνειας. Αυτό σημαίνει ότι η κατατομή δεν κινδυνεύει από πιέσεις Hertz και ότι πρέπει να γίνει μόνο ο έλεγχος σε κάμψη στην επικίνδυνη διατομή. Σε 10^ κύκλους φόρτισης η πλαστικοί οδοντωτοί τροχοί έχουν περίπου το 10% της αντοχής των χαλύβδινων τροχών ίσου μεγέθους. Η λόγω τριβής παραγόμενη θερμότητα έχει μεγάλη σημασία για τους τροχούς από πλαστικό. Η λίπανση δεν είναι ουσιώδης για τη λειτουργία πλαστικών τροχών, όμως βελτιώνει τη μεταφορά των φορτίων και απομακρύνει τη θερμότητα τριβής. Η διαστολή του πλαστικού είναι 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα, και επομένως οι χάρες στους οδόντες πρέπει να είναι μεγάλες (επιπλέον αυτών επέρχεται αύξηση του όγκου του πλαστικού μέχρι 1% λόγω υγρασίας). Πρέπει να συμβουλεύεται κανείς τους κατασκευαστές πλαστικών όταν πρόκειται να κατασκευάσει πλαστικούς οδοντωτούς τροχούς. 1.3 Οικονομικά στοιχεία Το κόστος των οδοντωτών τροχών μειωτήρων εξαρτάται από πολλούς παράγοντες, οι οποίοι πρέπει να εξασφαλίζουν ικανοποιητική λειτουργία με το χαμηλότερο δυνατό κόστος. Σε κάθε εφαρμογή, η ικανοποιητική λειτουργία συνιστάται από διαφορετικά πράγματα. Για παράδειγμα αναφέρεται ένας απλός και φθηνός μειωτήρας, ο οποίος θα έχει ικανοποιητική λειτουργία όταν 4

10 για μεγάλο χρονικό διάστημα δεν εμφανίσει προβλήματα. Γ.ε βιομηχανίες συνεχούς παραγωγής το κόστος διακοπής της λειτουργίας για την αποκατάσταση βλάβης σε μειωτήρα είναι πολύ μεγαλύτερο από την τιμή του ίδιου του μειωτήρα. Στην περίπτωση αυτή, η ικανοποιητική λειτουργία ισοδυναμεί με υψηλό βαθμό εμπιστοσύνης για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα, τα οποία βέβαια εξασφαλίζονται με μειωτήρες υψηλού αρχικού κόστους. Το κόστος ενός μειωτήρα αποτελείται από: 1. Το κόστος υλικών 2. Το κόστος κατασκευής, και 3. Το κόστος υλικών εμπορίου (έδρανα, στεγανωτικά, εξαρτήματα συστήματος λίπανσης, κλπ.). Για να ευρεθεί το κόστος του βέλτιστου μειωτήρα για μία νέα εργασία και για να αποτιμηθεί η επίδραση του εκλεγέντος σχεδίου του νέου μειωτήρα επί της υπόλοιπης κατασκευής, πρέπει να σχεδιασθεί ο μειωτήρας και να γίνει ανάλυση κόστους για όλες τις δυνατές λύσεις, από τις οποίες θα προκόψει η βέλτιστη. Συνήθως, οι επιχειρήσεις προμηθεύονται πλήρη συστήματα από τους κατασκευαστές μειωτήρων ή κατασκευάζουν τον δικό τους μειωτήρα εάν φυσικά διαθέτουν τα απαραίτητα εργαλεία-μηχανήματα και την σχετική εμπειρία. Στην περίπτωση αυτή το κόστος εξαρτάται κυρίως από τα υλικά και από την ποιότητα κατασκευής Το κόστος των υλικών Οι χάλυβες μπορούν να αγορασθούν υπό μορφή ράβδων (διαμέτρου έως και 150 mm) ή σφυρήλατων τεμαχίων (διαμέτρου άνω των 150 mm). Όσο το υλικό γίνεται ισχυρότερο (επομένως ακριβότερο) τόσο οι διαστάσεις των τροχών μικραίνουν (δηλαδή ελαττώνεται το απόβλητο). Πολλές φορές τίθεται το ερώτημα του κελύφους του μειωτήρα. Θα γίνει χυτό ή συγκολλητό; Για μικρό αριθμό τεμαχίων το συγκολλητό είναι φθηνό. Για μεγάλους αριθμούς κιβωτίων η χύτευση εξασφαλίζει φθηνό προϊόν, εφόσον μάλιστα το χυτό προϊόν μπορεί να έχει περίπου το τελικό σχήμα του και να απαιτεί ελάχιστες μηχανουργικές κατεργασίες. Τα χυτά κιβώτια μπορεί να είναι χυτοσιδηρά ή χαλύβδινα και εάν απαιτείται ελάττωση του βάρους μπορεί να είναι από αλουμίνιο Το κόστος κατασκευής των τροχών Αυτό εξαρτάται από την ποιότητα επιφάνειας των κατατομών. Κατά AGMA η ποιότητα αυξάνει όσο αυξάνουν οι απαιτήσεις ακριβείας (πχ. η ποιότητα δείναι 5

11 λιγότερο ακριβής από την ποιότητα 14) και η ποιότητα επιφάνειας που επιτυγχάνεται καθορίζεται κυρίως από τις διεργασίες κοπής και ποιοτικής αναβάθμισης της επιφανείας. Η ποιότητα 8 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τροχούς μικρού αριθμού στροφών, ενώ η ποιότητα 14 για υψηλό αριθμό στροφών. Οι ποιότητες είναι κατάλληλες για οδοντωτούς τροχούς οχημάτων και αυτοκινήτων. Καθώς αυξάνουν οι απαιτήσεις ακριβείας αυξάνει και η ποιότητα επιφάνειας και προφανώς αυξάνει το κόστος κατασκευής, όπως στο επόμενο σχήμα, όπου φαίνεται ότι στην περιοχή των υψηλών ποιοτήτων μικρή αύξηση της ποιότητας απαιτεί μεγάλη αύξηση του κόστους. Ποιότητα επιφάνειας κατά AGMA Διεργασία Mobbing, Shaving Shaving Grinding I Σχήμα Προσεγγιστική σχέση μεταξύ ποιότητας επιφάνειας κατά AGMA και κόστους κατασκευής.

12 1.3.3 To κόστος υλικών εμπορίου Η υψηλή ποιότητα κατασκευής των κατατομών των τροχών πρέπει να συνοδεύεται και από υψηλή ποιότητα υλικών εκ του εμπορίου. Συνήθως, βλάβες που οφείλονται στις εδράσεις και στα συστήματα λίπανσης είναι πιο συχνές από τις βλάβες που οφείλονται στους τροχούς. 1.4 Συστήματα λίπανσης Σε μειωτήρα στροφών, σκοπός του συστήματος λίπανσης είναι να τροφοδοτεί με λιπαντικό τις θέσεις απωλειών ισχύος, για την ελάττωση της τριβής και την απομάκρυνση της ανατπυσσόμενης θερμότητας, την οποία μεταφέρει στο περιβάλλον, έτσι ώστε η θερμοκρασία του λιπαντικού να παραμένει στα προβλεπόμενα όρια. Οι θέσεις απωλειών ισχύσς, λόγω τριβής, είναι κυρίως οι επαφές των συνεργαζομένων κατατομών και οι εδράσεις των ατράκτων. Στις θέσεις αυτές πρέπει να διατηρείται κατάλληλο στρώμα λιπαντικού για καλή λίπανση. Υπάρχουν διάφορα λιπαντικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν. Στον Πίνακα δίδονται τα συνήθη (RO) λιπαντικά και τα λιπαντικά (ΡΕ) πολύ υψηλών πιέσεων, που χρησιμοποιούνται στους οδοντωτούς τροχούς. Λιπαντικά RO Κινηματική συνεκτικότητα Λιπαντικά ΕΡ Αριθμός AGMA Mm^/sec cst σε 40 F Ταξινόμηση ISO Αριθμός AGMA 1 4 1,4-5 0, ,2-7 4, Ε Ρ Ε Ρ Ε Ρ Ε Ρ ΕΡ 7 Οοπιρ ΕΡ

13 8 Comp 8A Comp Πίνακας Κατάταξη λιπαντικών κατά AGMA Standard Τα λιπαντικά των οδοντωτών τροχών ττρέπει να αντέχουν σε υψηλές πιέσεις. Τέτοια λιπαντικά είναι το RO που είναι για συνήθεις εφαρμογές και το πολύ υψηλών πιέσεων ΕΡ που χρησιμοποιούνται σε ειδικές κατασκευές με υψηλές πιέσεις. Και οι δύο αυτές κατηγορίες λιπαντικών έχουν βάση πετρελαίου. Τα ΕΡ περιέχουν ειδικά χημικά πρόσθετα, τα οποία αυξάνουν την ικανότητα μεταφοράς φορτίων διά της δημιουργίας λεπτού στρώματος λιπαντικού ακόμα και στους λόφους των τραχυτήτων. Εκτός από τα παραπάνω λιπαντικά υπάρχουν και τα συνθετικά λιπαντικά, που προέρχονται από χημικές διεργασίες του πετρελαίου. Έναντι των άλλων λιπαντικών έχουν ορισμένα πλεονεκτήματα όπως: είναι σταθερά σε υψηλές θερμοκρασίες, έχουν χαμηλή συνεκτικότητα σε μεγάλο πεδίο μεταβολής της θερμοκρασίας, έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής, και μπορούν να εργάζονται αποτελεσματικά σε χαμηλές θερμοκρασίες. Τα λιπαντικά αυτά δημιουργήθηκαν για στρατιωτικές εφαρμογές και συνήθως φέρουν στρατιωτικές προδιαγραφές. Τα συνθετικά λιπαντικά που χρησιμοποιούνται στα κιβώτια ταχυτήτων των ελικοπτέρων και αεροστροβίλων των αεροπλάνων έχουν την ικανότητα να εργάζονται, σε όλο το κύκλο λειτουργίας τους, σε θερμοκρασίες από 50 C έως 200 C. Αναφέρονται τα λιπαντικά Mil - L και Mil - L , με βάση εστέρες, που έχουν ευρεία εφαρμογή. Υπάρχουν δύο τύποι συστημάτων λίπανσης: Το σύστημα βατττίσματος και το σύστημα βεβιασμένης κυκλοφορίας. Στο σύστημα βαπτίσματος η δεξαμενή περιέχει λιπαντικά μέχρι προκαθορισμένης στάθμης, η οποία είναι τέτοια ώστε ο τροχός που εμβαπτίζεται στο λιπαντικά φθάνει σε βάθος 4 έως 6 τυποποιημένα module κάτω από την στάθμη του λιπαντικού. Το χρησιμοποιούμενο λιπαντικά επιστρέφει στη δεξαμενή. Στο Σχ φαίνονται δύο συστήματα βαπτίσματος.

14 Στο σύστημα βεβιασμένης κυκλοφορίας το λιπαντικό εισάγεται με ττίεση στις θέσεις αττωλειών (θέσεις συνεργασίας των κατατομών και στις εδράσεις) υπό μορφή δέσμης ρευστού Get), το δε χρησιμοποιημένο λιπαντικό απομακρύνεται στον εναλλάκτη θερμότητας και επαναχρησιμοποιείται. Το σύστημα βατπίσματος είναι απλό και φθηνό, αλλά περιορίζεται σε μειωτήρες μικρών ταχυτήτων και φορτίων. Καθώς οι ταχύτητες αυξάνουν, η παραγόμενη θερμότητα είναι μεγάλη και απαιτείται εναλλάκτης θερμότητας για την ψύξη του λιπαντικού. Είναι φανερό ότι το λιπαντικό πρέπει να προστατεύσει σκληρά καταπονούμενες περιοχές, γγ αυτό πρέπει να καθορίζεται με ακρίβεια η ποσότητα του λιπαντικού που προσφέρεται σε κάθε

15 θέση εργασίας. Πολλές φορές αίταιτείται η χρήση ακροφυσίων κατάλληλα τοττοθετημένων. Η ικανότητα μεταφοράς ισχύος ενός μειωτήρα ελέγχεται με δύο κριτήρια. Το ένα αναφέρεται στην αντοχή των οδόντων και το άλλο στη θερμική επάρκεια του κιβωτίου (δηλαδή πόση είναι η συνεχώς μεταφερόμενη ισχύς χωρίς υπερθέρμανση του κιβωτίου και χωρίς χρησιμοποίηση εναλλάκτη θερμότητας ή ανεμιστήρα). Εάν η θερμική επάρκεια του κιβωτίου καθορίζει μεραφερόμενη ισχύ μικρότερη από αυτήν που καθορίζει η αντοχή των οδόντων, τότε είναι προφανές ότι απαιτείται πρόσθετη ψύξη του λιπαντικού (π.χ. με ανεμιστήρα) ή απαιτείται σύστημα λίπανσης βεβιασμένης κυκλοφορίας με εναλλάκτη θερμότητας. Στο Σχ φαίνεται ένα σύστημα λίπανσης βεβιασμένης κυκλοφορίας στο οποίο διακρίνονται τα εξής; A = αντλία λιπαντικού, που κινείται από την άτρακτο του κιβωτίου Β = φίλτρο λιπαντικού C = εναλλάκτης θερμότητας (ψύκτης) D = δεξαμενή λιπαντικού Ε = μανόμετρο F = θερμόμετρο G = βαλβίδα αντεπιστροφής (check valve) Η = βαλβίδα ρυθμίσεως πιέσεως (pressure valve) για δημιουργία by-pass I = σωλήνας αναρρόφησης λιπαντικού Κ = σωλήνας κατάθλιψης λιπαντικού L = σωλήνας επιστροφής λιπαντικού Μ = δείκτης στάθμης λιπαντικού Ν = εκκινητής (πριν λειτουργήσει η αντλία Α) και βοηθητική αντλία Ο = μετρητές: ροής και θερμοκρασίας Ρ = σύνδεση για μέτρηση θερμοκρασίας Q = ρυθμιστής πιέσεως

16 Η αντλία A αναρροφά λιπαντικό από την δεξαμενή D μέσω του σωλήνα αναρρόφησης 1. Στην κατάθλιψη το λιπαντικό μέσω της βαλβίδας αντεπιστροφής G οδηγείται στον εναλλάκτη θερμότητας C και μέσω του φίλτρου Β φθάνει στον ρυθμιστή πίεσης Q. Ο ρυθμιστής πιέσεως είναι τοποθετημένος στην είσοδο του λιπαντικού στο κιβώτιο, για να διατηρεί την πίεση σε προκαθορισμένη τιμή. Η βοηθητική αντλία Ν χρησιμοποιείται για την λίπανση πριν λειτουργήσει ο μειωτήρας, και επίσης αποτελεί την εφεδρική αντλία του συστήματος, σε περίπτωση αστοχίας της κύριας αντλίας Α. 11

17 Οι βαλβίδες αντεπιστροφής G είναι τοποθετημένες σε τέτοια σημεία του κυκλώματος λίπανσης ώστε η κύρια αντλία A δεν αντλεί μέσω των σωληνώσεων της βοηθητικής αντλίας Ν και επίσης ο σωλήνας κατάθλιψης της κύριας αντλίας A δεν μπορεί να διοχετεύσει λιπαντικό προς την βοηθητική (δευτερεύουσα) αντλία Ν. Το by-pass Η (που ρυθμίζεται θερμοστατικά ) ρυθμίζει την παροχή λιπαντικού προς τον ψύκτη C έτσι ώστε το λιπαντικό να μην ψύχεται σε χαμηλές θερμοκρασίες. Σε διάφορες θέσεις του κυκλώματος λίπανσης τοποθετούνται θερμόμετρα και μανόμετρα. Κατά τον σχεδίασμά συστημάτων λίπανσης, το πρώτο βήμα είναι ο υπολογισμός της αναγκαίας παροχής λιπαντικού. Εάν η εισερχόμενη ισχύς είναι Ν (PS) και ο ολικός βαθμός απόδοσης του κιβωτίου είναι Ποα τότε το ποσό ισχύος Q{Btu / min) = 42,4 N{PS) μετατρέπεται σε θερμότητα που πρέπει να απομακρυνθεί. Η αύξηση ΔΤ της θερμοκρασίας του λιπαντικού, από την είσοδο έως την έξοδο του μειωτήρα, υπολογίζεται από την σχέση ΔΤ V C ^ Cp = ειδική θερμότητα του λιπαντικού, για τις εφαρμογές μπορεί να λαμβάνεται V = παροχή λιπαντικού (lb/πιίη) Cp =0,5 Btu/lb F Εάν η εισερχόμενη ισχύς Ν = 1000 PS και Ποα = 0,9 θερμότητα είναι τότε η παραγόμενη Εάν η παροχή λιπαντικού είναι Q = 20 PS =848 Btu/min V = 2,5 Ib/sec = 150 Ib/min τότε η αύξηση της θερμοκρασίας του θα είναι: 848 Btu/min ΔΤ = 150 Ib/min 0,5 Btu/lb F

18 Είναι φανερό ότι μερικά σημεία εργασίας του μειωτήρα θα έχουν θερμοκρασία πολύ μεγαλύτερη από την θερμοκρασία του λιπαντικού. Η μέγιστη θερμοκρασία στο κιβώτιο ταχυτήτων δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 50 C για τα λιπαντικά με βάση το πετρέλαιο, τους 60 C για τα συνθετικά λιπαντικά και τους 75 C για τα πολύ καλά λιπαντικά των μειωτήρων αεροστροβίλων. Η ποσότητα λιπαντικού που απαιτείται σε μία οδόντωση συνήθως υπολογίζεται από πειραματικά δεδομένα. Γενικώς, η απαιτούμενη ποσότητα είναι 0,017lb/min PS περίπου. Το λιπαντικό πρέπει να είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο σε όλο το πλάτος της οδόντωσης. Κανονικά απαιτείται ελάχιστη ποσότητα λιπαντικού για τον σκοπό της λίπανσης. Μεγάλη ποσότητα λιπαντικού είναι αναγκαία για την ψύξη των συνεργαζομένων επιφανειών. Επομένως φαίνεται λογικό να τροφοδοτούνται οι κατατομές με μικρή ποσότητα λιπαντικού πριν συνεργασθούν και με μεγάλη ποσότητα αμέσως μετά την συνεργασία τους. Σε συστήματα βεβιασμένης κυκλοφορίας λιπαντικού η πίεση τροφοδοσίας στα ακροφύσια φθάνει τις 2 atu για συνήθεις κατασκευές, ενώ για κατασκευές υψηλών απαιτήσεων (αεροπορικές-διαστήματος) η πίεση μπορεί να φθάσει τις 7 atu. 1.5 Κατασκευαστικές λετπομέρειες μειωτήρων και πολλαπλασιαστών με οδοντωτούς τροχούς Τέλεια λειτουργία ενός μειωτήρα ή πολλαπλασιαστή προϋποθέτει τέλεια έδραση των ατράκτων. Αυτό το πετυχαίνουμε με την τοποθέτηση των οδοντωτών τροχών και των παρελκομένων εξαρτημάτων μέσα σε ένα τελείως κλειστό χώρο, το κιβώτιο. Ως υλικό κατασκευής του κιβωτίου χρησιμοποιείται κυρίως χυτοσίδηρος (GG) και σε ορισμένες μόνο περιπτώσεις χυτοχάλυβας (SG) ή ελαφρά μέταλλα. Αρκετές φορές συναντάμε και χαλύβδινες συγκολλητές κατασκευές. Ο χυτοσίδηρος έχει το πλεονέκτημα της απόσβεσης των κραδασμών και της ελάττωσης του θορύβου. Παρόλο που έχουμε πολλά έξοδα για την κατασκευή των «Μοδέλων», συμφέρει ακόμα και για μικρό αριθμό κομματιών. Κιβώτιο από ελαφρό μέταλλο χρησιμοποιούμε εκεί που θέλουμε να κερδίσουμε βάρος π.χ. αυτοκίνητα. Χυτοχάλυβα χρησιμοποιούμε μόνο όταν απαιτείται πολύ μεγάλη αντοχή του κιβωτίου. Τέλος συγκολλητές κατασκευές κάνουμε όταν έχουμε μεμονωμένες κατασκευές και όταν έχουμε μικρό χρόνο κατασκευής. Το βάρος ενός καλά μελετημένου κιβωτίου μπορεί να είναι και 30% μικρότερο από το χυτοσίδηρο, αλλά ή συγκολλητή κατασκευή παρουσιάζει πολλές κατασκευαστικές δυσκολίες. 13

19 Συνήθως το κιβώτιο γίνεται διαιρούμενο, το δε επίπεδο τομής συμπίπτει με τους άξονες των ατράκτων των οδοντωτών τροχών για να μπορούμε εύκολα να συναρμολογούμε και να αποσυναρμολογούμε τις ατράκτους, τα έδρανα κ.λ.π. Για να υπάρχει πλήρης στεγανότητα πρέπει να γίνεται επιμελημένη κατεργασία των χειλών του πάνω και του κάτω κομματιού και να τοποθετηθεί στις επιφάνειες επαφής ειδική μάζα (κρέμα, αλοιφή) στεγανοποίησης. Επίσης στα άκρα των ατράκτων που βγαίνουν από το κιβώτιο, πρέπει να τοποθετήσουμε ειδικά μέσα στεγανότητας, τσιμούχες, που έχουν σαν σκοπό να εμποδίζουν την εισροή από έξω διαφόρων ακαθαρσιών (σκόνη, νερό κ.λ.π.) και να παρεμποδίζουν την διαρροή του λιπαντικού προς τα έξω. Για να μπορούμε εύκολα να συναρμολογήσουμε ένα κιβώτιο, τοποθετούμε συνήθως δύο κοχλίες εφαρμογής ή πείρους στο κάτω χείλος. Γ ια την ενίσχυση των πλευρών του κιβωτίου, ιδιαίτερα σε μεγάλες κατασκευές, τοποθετούμε σ αυτές νεύρα. Επειδή στο χυτό δεν μπορούν να κρατηθούν επακριβώς οι διαστάσεις, πρέπει η απόσταση μεταξύ της πλευράς του οδοντωτού τροχού και της εσωτερικής πλευράς του τοιχώματος να γίνεται μεγαλύτερη από 10 πιπτ. Για να έχουμε ευθυγράμμιση των οπών που θα τοποθετηθούν οι τριβείς και οι άτρακτοι, πρέπει η κατεργασία τους να γίνει αφού πρώτα συναρμολογηθούν το πάνω με το κάτω κομμάτι. Τέλος για την στήριξη και συναρμολόγηση του κιβωτίου με τα άλλα εξαρτήματα μίας μηχανής προβλέπουμε βάσεις (πόδια) με τρύπες. Κατά τη διαμόρφωση του χυτοσιδηρού κιβωτίου λαμβάνουμε υπόψη μας και τις παρακάτω εμπειρικές τιμές (Σχ ).

20 Πάχος τοιχώματος του κάτω τεμαχίου: 5»0,012.l+5m m Πάχος τοιχώματος του επάνω τεμαχίου: δ '«(0,8...1,0)δ Πάχος χειλεών συναρμολόγησης: δα* 1,5. δ Πάχος βάσης στήριξης (ποδιών): δ, * 2 δ Σχήμα Διαστάσεις ενός χυτοσιδήρου κιβωτίου. Κατά τη σχεδίαση του κιβωτίου πρέπει να προσέξουμε τα εξής: α) Να είναι δυνατή η κατασκευή αυτού που σχεδιάσαμε. β) Να είναι εύκολη η συναρμολόγηση και αποσυναρμολόγηση του χωρίς ειδικά εργαλεία. γ) Τα διαιρούμενα κιβώτια να σχεδιάζονται έτσι, που να είναι αδύνατη εσφαλμένη συναρμολόγηση τους. δ) Το κιβώτιο να είναι αρκετά στιβαρό, ώστε να αποφεύγεται η παραμόρφωση της φωλιάς των τριβέων. ε) Κατά την συναρμολόγηση να αποφεύγεται η παραμόρφωση του εξωτερικού δαχτυλιδιού των τριβέων. στ) Να είναι δυνατός και εύκολος ο έλεγχος εξαρτημάτων που φθείρονται γρήγορα. ζ) Να είναι προσιτά και να μπορούν εύκολα να αντικατασταθούν, χωρίς να χρειάζεται να αποσυναρμολογηθεί ολόκληρο το κιβώτιο μερικά εξαρτήματα που έχουν περιορισμένο όριο ζωής π.χ. τσιμούχες, έδρανα κ.λ.π. η) Να γίνει εκλογή εξαρτημάτων που να μπορούν χωρίς ειδικές γνώσεις και ειδικά εργαλεία να αντικατασταθούν. 15

21 θ) Να προβλέψουμε: Δείκτη στάθμης λαδιού, εξαερισμό πώμα καθαρισμού, πώμα πληρώσεως. ι) Να προσέξουμε τις σχετικές παρατηρήσεις για τη στερέωση των τριβέων.

22 2. ΟΔΟΝΤΩΤΟΙ ΤΡΟΧΟΙ 2.1 Τρόποι μετάδοσης κίνησης Στις μηχανές παρουσιάζεται πολύ συχνά η ανάγκη να μεταδοθεί κίνηση από μία άτρακτο σε μία άλλη. Όταν οι γεωμετρικοί άξονες των δύο ατράκτων συμπίτττουν τότε για τη μετάδοση της κίνησης χρησιμοποιούνται, οι διάφοροι σύνδεσμοι. Σε περίτπωση που οι γεωμετρικοί άξονες των ατράκτων δεν συμπίπτουν τότε για τη μετάδοση της κίνησης χρησιμοποιούνται: 1. Οι τροχοί τριβής (Σχ ). 2. Οι τροχαλίες και οι ιμάντες (ιμαντοκίνηση) (Σχ ). 3. Οι αλυσοτροχοί και οι αλυσίδες (αλυσοκίνηση) (Σχ ). 4. Οι οδοντωτοί τροχοί (οδοντοκίνηση) (Σχ ). Η οδοντοκίνηση είναι μία διάταξη για τη μετάδοση της κίνησης, η οποία γίνεται με στοιχεία μηχανών γενικού προορισμού που λέγονται οδοντωτοί τροχοί (γρανάζια). Οι οδοντωτοί τροχοί είναι δίσκοι που η περιφέρεια τους είναι διαμορφωμένη σε εσσχές και εξοχές με κατάλληλη μορφή ώστε να σχηματίζουν δόντια με ορισμένη κατατομή.

23 2.1.1 Πλεονεκτήματα-Μειονεκτήματα Τα πλεονεκτήματα των οδοντωτών τροχών είναι: Χρησιμοποιούνται για όλες τις σχετικές θέσεις των ατράκτων στο χώρο.

24 Παρουσιάζουν ορισμένη σταθερή σχέση μετάδοσης της κίνησης και αυτό λόγω της εμπλοκής των δοντιών δεν παρουσιάζεται απώλεια στροφών. Παρουσιάζουν μεγάλη διάρκεια ζωής. Απαιτούν μικρή συντήρηση. Έχουν πολύ καλό βαθμό απόδοσης, που εξαρτάται από το είδος των τροχών, τη καλή κατασκευή και την κατάλληλη λίπανση. Τα μειονεκτήματα που παρουσιάζουν είναι τα εξής: Θορυβώδης λειτουργία. Σχετικά υψηλό κόστος κατασκευής. Μετάδοση της κίνησης κατά μη ελαστικό τρόπο. 2.2 Θέσεις ατράκτων Οι άτρακτοι παίρνουν διάφορες θέσεις στο χώρο και μπορεί να είναι μεταξύ τους: α. Παράλληλες (Σχ. 2.2.α). β. Τεμνόμενες (Σχ β). γ. Ασύμβατες (Σχ. 2.2.γ), δηλαδή διασταυρούμενες στο χώρο χωρίς να τέμνονται. Σχήμα 2.2. Θέσεις των ατράκτων στο χώρο.

25 2.3 Είδη οδοντωτών τροχών Από τη θέση των ατράκτων στο χώρο καθορίζεται το είδος των οδοντωτών τροχών. Οι οδοντωτοί τροχοί διακρίνονται ως εξής: α) Μετωπικοί οδοντωτοί τροχοί. Χρησιμεύουν για μετάδοση κίνησης μεταξύ παραλλήλων ατράκτων και διακρίνονται ως εξής: 1. Παράλληλοι οδοντωτοί τροχοί. Τα δόντια είναι παράλληλα μεταξύ τους και προς τον άξονα του τροχού. Η οδόντωση μπορεί να είναι εξωτερική ή εσωτερική (Σχ α και Σχ β.). 2. Ελικοειδείς οδοντωτοί τροχοί ή οδοντωτοί τροχοί με κεκλιμένα (ελικοειδή) δόντια. Η οδόντωση μπορεί να είναι όπως στο σχήμα (Σχ γ) που είναι και η πιο συνηθισμένη ή μπορεί να είναι διπλή (όπως του σχήματος δ, αλλά με κενό μεταξύ των δύο αντίθετων οδοντώσεων). 3. Γωνιώδεις οδοντωτοί τροχοί (Σχ δ). Η οδόντωση είναι συνεχής, αρχίζει από το ένα μέτωπο με ορισμένη κλίση και από τη μέση του πλάτους μέχρι το άλλο μέτωπο έχει αντίθετη κλίση. 4. Ζευγάρι οδοντωτού τροχού-οδοντωτού κανόνα (κρεμαγιέρα) όπως στο (Σχ ε). Ο οδοντωτός τροχός περιστρέφεται και ο οδοντωτός κανόνας κινείται ευθύγραμμα. β) Κωνικοί οδοντωτοί τροχοί (Σχ στ, Σχ ζ, Σχ η). Χρησιμεύουν για τη μετάδοση κίνησης μεταξύ τεμνομένων ατράκτων. Οι γεωμετρικοί άξονες των ατράκτων σχηματίζούν συνήθως γωνία 90 αλλά μερικές φορές μικρότερη ή μεγαλύτερη από 90 (Σχ.2.3.2). γ) Ζευγάρι ατέρμονα κοχλία-οδοντωτού τροχού (κορώνας) Χρησιμεύει για τη μετάδοση κίνησης μεταξύ δύο ασύμβατων ατράκτων. Οι γεωμετρικοί άξονες των δύο ατράκτων σχηματίζούν γωνία συνήθως 90 και πολύ σπάνια διαφορετική γωνία (Σχ.2.3.3). δ) Κοχλιωτοί οδοντωτοί τροχοί (Σχ.2.3.4). Είναι ελικοειδείς οδοντωτοί τροχοί με κατάλληλη κλίση στα δόντια για να μπορούν να συνδέσουν ατράκτους που είναι διασταυρούμενες χωρίς να τέμνονται (ασύμβατες).

26

27 3. ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΤΕΡΜΟΝΑ ΚΟΧΛΙΑ-ΟΔΟΝΤΩΤΟΥ ΤΡΟΧΟΥ 3.1 Γενικά Το ζευγάρι ατέρμονα κοχλία-οδοντωτού τροχού (κορώνας) συνδέει δύο διασταυρούμενες ατράκτους που δεν τέμνονται (ασύμβατοι). Στη μετάδοση κίνησης με το σύστημα αυτό κινητήριο μέλος είναι ο ατέρμονας κοχλίας και κινούμενο ο οδοντωτός τροχός. Σε πολύ σπάνιες περιπτώσεις συμβαίνει το αντίθετο. Οι άτρακτοι διασταυρώνονται και σχηματίζούν γωνία συνήθως 90 και πολύ σπάνια διαφορετική γωνία. Χρησιμοποιείται συνήθως σαν μειωτήρας στροφών γιατί με το ζευγάρι αυτό είναι δυνατόν να μειωθούν οι στροφές αρκετές φορές Μπορεί να μεταφέρει ισχύ μέχρι 1000 PS. 3.2 Είδη ατέρμονα και τροχού (κορώνας) Ανάλογα με τη μορφή του ατέρμονα και του τροχού διακρίνονται τα εξής: Είδη ζευγαριών; α. Ατέρμονας κυλινδρικός-κορώνα σφαιροειδής (globoid) (Σχ α). β. Ατέρμονας κυλινδρικός-κορώνα κυλινδρική (Σχ β). γ. Ατέρμονας σφαιροειδής-κορώνα κυλινδρική (Σχ γ). δ. Ατέρμονας σφαιροειδής- κορώνα σφαιροειδής (Σχ δ). Από τα πιο πάνω χρησιμοποιείται πιο συχνά το πρώτο σύστημα. Ο ατέρμονας κοχλίας είναι όμοιος με ένα κοχλία κίνησης με μία ή περισσότερες αρχές. Συνήθως χρησιμοποιείται ατέρμονας κοχλίας κυλινδρικός με μία ή περισσότερες αρχές και κατατομή τραπεζοειδούς μορφής σε μία αξονική τομή. Ο ατέρμονας αυτός κατασκευάζεται στον τόρνο με κοτττικό εργαλείο τραπεζοειδούς μορφής (Σχ ).

28 fxwq /φ, 1/"Τ^\ ^ t i h i - (α) Σ χ α. 'Ατέριιονας κυλινδρι,κός-ι ρώνα σφαιροειδής, β. Άτέριιονας κυλινδρικός-) ρώνα κυλινδρική, γ.άτ έ ρ μ ο ν α ς σφαιροειδής-κορώνα κυλινδρική, δ. 'Ατέρμονας σφαιροειδής-κορώνα σφαιροειδής. Σχ Κοπτικά εργαλεία μορφής γιά τή κοπή άτέρμονα κοχλία. 1. 'Ατέρμονας. 2. Κοπτικό έργα λείο μορφής. 3. Κοπτικά έργα λεϊα (δεειόά ρ ι στερό). Αναλόγως τον τρόττο κατασκευής του ατέρμονος του κυλινδρικού συστήματος διακρίνουμε (Σχ ). α) Σύστημα ΖΑ. Η κατατομή του ατέρμονος στην αξονική τομή είναι τραπεζοειδής. 0 ατέρμονας κατασκευάζεται στον τόρνο διά τραπεζοειδούς 23

29 κοπτκού εργαλείου, το οποίο οδηγείται καθέτως προς τον άξονα του ατέρμονος. β) Σύστημα ΖΝ. Η κατατομή του ατέρμονος στην κάθετη τομή είναι τραπεζοειδής Ο ατέρμονος κατασκευάζεται στον τόρνο διά τραπεζοειδούς κοτπικού εργαλείου, το οποίο οδηγείται υπό τη γωνία Ym (μέση γωνία κλίσης). Επίσης, δίνεται να κατασκευασθεί και σε φρέζα διά κοτπικού εργαλείου ραβδωτού με περιστροφή (κονδυλίου) (Σχ ). γ) Σύστημα ΖΚ. Η κατατομή του ατέρμονος δεν είναι ευθεία. Ο ατέρμονος κατασκευάζεται και στην δεύτερη περίτπωση, με τη διαφορά ότι το κοτπικό εργαλείο είναι δισκοειδής. Το μέγεθος της καμπυλότητας εξαρτάται από τη διάμετρο του κοτπικού εργαλείου. δ) Σύστημα ΖΕ. Η κατατομή του ατέρμονος στην κάθετη τομή έχει τη μορφή της εξελιγμένης. Συνεπώς θα μπορούσαμε να τον αντιστοιχίσουμε με κεκλιμένο τροχό. Ο ατέρμονος του συστήματος αυτού κατασκευάζεται με τη μέθοδο της κύλισης. Οι οδόντες της κορώνας κατασκευάζονται συνήθως διά κοτπικού εργαλείου φρέζας, το οποίο έχει τη μορφή του αντίστοιχου ατέρμονος. Σχήμα Τρόποι κατασκευής κυλινδρικού ατέρμονα κοχλία, α) Σύστημα ΖΑ, b) Σύστημα ΖΝ, c) Σύστημα ΖΕ. Σχήμα Κατασκευή κυλινδρικού ατέρμονα συστήματος ΖΝ με κοτπικό εργαλείο ραβδωτό εκ περιστροφής.

30 3.3 Χαρακτηριστικά Πλεονεκτήματα: Αθόρυβη λειτουργία. Μεγάλη διάρκεια ζωής αν γίνει κατάλληλη εκλογή υλικών και καλή συντήρηση. Δυνατότητα αυτοπέδησης, δηλαδή παρέχεται η δυνατότητα μεταφοράς κίνησης μόνο προς μία κατεύθυνση αν γίνει κατάλληλη εκλογή της κλίσης γ του ατέρμονα. Όταν γ<ρ το σύστημα παρουσιάζει αυτοπέδηση (φρενάρει μόνο του). Όταν συμβαίνει αυτό τότε το ζευγάρι ατέρμονα-κορώνας δεν περιστρέφεται αντίθετα έστω και αν επιδράσει σ αυτό μία μεγάλη ροπή στρέψης (αυτοπέδηση). Δυνατότητα κατασκευής ζευγαρισύ με πολύ μεγάλη σχέση μετάδσσης που μπορεί να είναι μέχρι και ί=1:200 (συνηθέστερα από ί=1:15 μέχρι ί=1:60). Έτσι μπορεί να γίνει μείωση των στροφών μέχρι και 200 φορές πράγμα που δεν μπορεί να γίνει με κανέναν άλλο μηχανισμό. Μικρό κόστος αν ληφθεί υπόψη και η σχέση μετάδοσης που μπορεί να επιτευχθεί. Μικρό μέγεθος σε σχέση με τα άλλα είδη τρσχών και για την ίδια σχέση μετάδοσης. Ένας ατέρμονας κοχλίας με μία αρχή θεωρείται τροχός με ένα δόντι (ζι=1). Σε κανένα είδος τροχών δεν γίνεται ζι=1 παρά μόνο στο ζευγάρι ατέρμονα-κορώνας. Μειονεκτήματα: Χαμηλός βαθμός απόδοσης. Το σύστημα παρουσιάζει μεγάλες απώλειες λόγω τριβής. Ό βαθμός απόδοσης έχει άμεση εξάρτηση από τσν αριθμό αρχών. Όσο αυξάνουν οι αρχές τόσο αυξάνει και ο βαθμός απόδοσης. Ό αριθμός των αρχών λαμβάνεται ανάλογα με την σχέση μετάδοσης. Για την κατασκευή της κορώνας με ακρίβεια απαιτούνται κοπτικά εργαλεία που κοστίζουν. Δυνατότητα μεταφοράς μικρής ισχύος (μέχρι 1000 PS) σε σχέση με την ισχύ που μεταφέρουν άλλα είδη τροχών. Το σύστημα θερμαίνεται. ΓΓ αυτό πρέπει να προβλεφθεί τρόπος απαγωγής της θερμότητας. 25

31 3.4 Γεωμετρία του συστήματος Κατατομή κορώνας-κατατομές ατέρμονα κοχλία-κορώνας σε τομές τταράλληλες της αξονικής. Έως τώρα έχει ελεγχθεί η λειτουργία του συστήματος ατέρμονος-κοχλία- τροχού ττρος αυτήν του οδοντωτού κανόνος-τροχού. Συνεπώς, εάν γνωρίζουμε την κατατομή του ατέρμονος π.χ. εις την αξονική τομή (Σχ ) και τον αρχικό κύκλο της συνεργαζόμενης κορώνας, δυνάμεθα δια της κατασκευής του Reulaux να βρούμε τόσο τη τροχιά επαφών, όσο και την κατατομή της κορώνας. Σε μία τυχαία τομή, παράλληλη της αξονικής, το σύστημα ατέρμονος-κορώνας θα αντιστοιχεί πάλι προς ένα σύστημα κανόνος- τροχού, διαφορετικής όμως κατατομής απ ότι στην αξονική τομή, δεδομένου ότι και ο ατέρμονας θα έχει διαφορετική κατατομή. Συνεπώς, για να βρούμε την κατατομή της κορώνας σε μία τομή παράλληλη της αξονικής, πρέπει κατ' αρχάς να βρούμε την κατατομή του ατέρμονα στην τομή αυτή. Προς αυτό εργαζόμαστε ως εξής: Έστω ότι η κατατομή του ατέρμονα ενός κυλινδρικού συστήματος έχει τη μορφή ευθείας κεκλιμένης κατά 20 ως προς την κατακόρυφο (στο σχήμα η αξονική τομή παρίσταται ως "VI ). Έστω επίσης ένα σημείο Η, το οποίο βρίσκεται στο επίπεδο της τομής IX. Με κέντρο το Οι και ακτίνα την ΟιΗ φέρνουμε τόξο κύκλου και μ αυτό βρίσκουμε το σημείο ΗΑ επί της αξονικής τομής VI. Από το σημείο ΗΑ φέρουμε παράλληλη προς την Ca- Ca και μ αυτό βρίσκουμε το σημείο ΗΑ επί της κατατομής της αξονικής τομής. Επί της ίδιας ευθείας και σε απόσταση β*ίι/2π από το σημείο ΗΑ φέρουμε κάθετη. Η τομή της κάθετης και της οριζόντιας από το σημείο Η δίνει το ζητούμενο σημείο της κατατομής του ατέρμονα σε μία παράλληλη της αξονικής τομής. Αυτό μας δίνει να βρούμε σημείο προς σημείο, την ζητούμενη κατατομή (στο σχήμα πάνω δεξιά έχουν σχεδιασθεί οι κατατομές του ατέρμονα σε παράλληλες τομές Ι-ΧΙ).

32 Σχήμα Πάνω αριστερά: Γoαuuέc Β, που έχουν σχεδιαστεί επί της κατατομής του ατέρμονα. Οι λαπνικοί χαρακτήρες Ι-ΧΙ δείχνουν τα επίπεδα των παράλληλων τομών. Πάνω δείιά: Περίγραμμα των κατατομών του ατέρμονα σπς παράλληλες τομές Ι-ΧΙ. Κάτω αριστερά: Γραμμές Β, που έχουν σχεδιαστεί επί της κατατομής της συνεργαζόμενης κορώνας. Κάτω δεέιά: Μετωπική (αριστερή) και αξονική (δεξιά) τομή του συστήματος ατφμονα κοχλία-τροχου. Για την κατασκευή Reulaux δίνεται εύκολα, όπως και προηγουμένως έχει λεχθεί, να βρούμε και τις αντίστοιχες κατατομές της συνεργαζόμενης κορώνας. Για την εύρεση των γραμμών επαφής (γραμμών Β) εργαζόμαστε ως εξής: Από το κέντρο κυλίσεως C a, φέρνουμε κάθετους προς τις κατατομές των τομών Ι-ΧΙ. Προφανώς, τα ίχνη των καθέτων θα είναι σημεία που θα ανήκουν σε μία γραμμή Β. Μεταφέροντες, κατά τα παραπάνω, τα ίχνη αυτά στα επίπεδα Ι-ΧΙ, λαμβάνουμε την γραμμή επαφών m. Στρέφοντες κατά την φορά των δεικτών του ρολογιού τον ατέρμονα, μετατοπίζουμε τις κατατομές προς τα δεξιά. Φέρνοντας πάλι την κάθετο επ αυτών από το σημείο κυλίσεως Ca, βρίσκουμε μία νέα γραμμή Β. Προς απλούστευση της κατασκευής, αμετακίνητες τις σχεδιασμένες κατατομές και μεταφέρουμε δεξιά ή αριστερά το σημείο κυλίσεως Ca. Έτσι λαμβάνουμε τα σημεία Co / C,. Εργαζόμενοι ως ανωτέρω βρίσκουμε τις γραμμές Β h Ιο. Επειδή κάθε μετατόπιση του σημείου κυλίσεως λαμβάνεται ίση προς 112, προφανώς οι γραμμές h, k, m, ο ή ί,ι, η, ρ εμφανίζονται ταυτοχρόνως.

33 3.4.2 Γεωμετρικές σχέσεις συστήματος στέρμονα κοχλία-τροχού. Ο πίνακας και τα σχήματα και δίνουν τις γεωμετρικές σχέσεις του συστήματος ατέρμονα κοχλία-τροχού. Στο σύστημα ατέρμονα κοχλία-τροχού τυποποιημένο είναι το modul της αξονικής τομής του ατέρμονα (πιν ).

34

35 3.5 Βλάβες Οδοντωτών Τροχών Σε έναν μηχανισμό η καταστροφή ή αστοχία ενός τροχού έχει καταστρετττικές επιτγτώσεις εττί της λειτουργίας του, διότι σταματάει ο μηχανισμός για να αντικατασταθεί ο τροχός που αστόχησε. Συνήθως αυτό απαιτεί αφαίρεση και πολλών άλλων εξαρτημάτων πλην του τροχού. Μερικές από τις αιτίες που προκαλούν αστοχία των τροχών είναι: Η υπερφόρτιση: Είναι το αποτέλεσμα κρουστικών (ρορτίων. Κατ' αυτήν δημιουργούνται ραβδώσεις επί της κατατομής που απογυμνώνουν τον οδόντα. Η υπερβολική ταχύτητα: Εάν δεν υπάρχουν συσκευές ελέγχου της ταχύτητας, οι τροχοί μάλλον θα εργασθούν σε ταχύτητες μεγαλύτερες του επιτρεπομένου ορίου. Η ακατάλληλη λίπανση: Στις οδοντώσεις απαιτείται η χρήση λιπαντικού κατάλληλου για υψηλές πιέσεις διότι η επαφή των κατατομών είναι συνήθως μόνο γραμμική. Το σύστημα λιπάνσεως θα πρέπει να μπορεί να λιπαίνει όλες τις θέσεις εργασίας το δε λιπαντικό θα πρέπει να μπορεί να παραμένει επί της κατατομής οδόντος μέχρι την στιγμή της επαφής των κατατομών. Εάν δεν μπορεί να είναι προσκολλημένο εττί της κατατομής, τότε πιθανόν οι θέσεις εργασίας στα σημεία επαφής να μην έχουν το απαραίτητο λιπαντικό και η λίπανση να είναι ακατάλληλη. Το λιπαντικό θα πρέπει να είναι καλά φιλτραρισμένο και απαλλαγμένο σωματιδίων, η δε θερμοκρασία του να είναι τέτοια ώστε να μπορεί να απομακρύνει από τις θέσεις εργασίας των κατατομών το παραδομένο, 30

36 λόγω τριβής, ποσό θερμότητας. Στιγμιαία συγκόλληση και απομάκρυνση των συνεργαζομένων κατατομών πρέπει να αποφεύγεται καθόσον οδηγεί τους τροχούς σε αστοχία. Τα ξένα σωματίδια: Ύπαρξη οποισυδήποτε ξένου σωματιδίου στις συνεργαζόμενες κατατομές δημιουργεί επαφή στερεού με στερεό, η οποία προκαλεί τοπική συγκόλληση και φυσικά πρέπει να αποφεύγεται. Η ακατάλληλη θερμική κατεργασία: Οι οδόντες συνήθως υφίστανται επιφανειακή σκλήρυνση, η οποία όμως θα είναι ακατάλληλη εάν το πάχος σκληρύνσεως προκόψει ομοιόμορφο επί της επιφανείας των οδόντων του τροχού. Η ακατάλληλη συσκευή: Οι κατατομές των οδόντων πρέπει να έχουν κατασκευαστεί με ακρίβεια, τα δε fillets (πόδες) των οδόντων πρέπει να είναι τα προβλεπόμενα. Η ακατάλληλη συναρμολόγηση. Οι αποστάσεις των κέντρων των τρσχών πρέπει να μετρηθούν ακριβώς, διότι οι οδόντες των τροχών πρέπει να συνεργάζονται στο κατάλληλο επίπεδο ενέργειας. Εάν όχι, δημιουργούνται επί των τροχών απρόβλεπτες δυνάμεις που οδηγούν σε ταχεία αστοχία. Η κακή σχεδιομελέτη: Στην κατασκευή οδοντωτών τροχών, ο μελετητής θα πρέπει να ακολουθήσει την καλύτερη διαθέσιμη τεχνική για να εφοδιάσει τους τροχούς με ακριβή και κατάλληλα μεγέθη, όπως διάμετρο αρχικού κύκλου, πλάτος, υλικό και επιφανειακές κατεργασίες (π.χ. θερμική). Πρέπει να μελετηθεί προσεκτικά η εκλογή του κατάλληλου ζεύγους συνεργαζομένων τροχών και να δίνει λεπτομερής ανάλυση των δυνάμεων, πριν αρχίσει η διαδικασία κατασκευής του μηχανισμού. Όπως όλοι οι μηχανισμοί έτσι και οι αποτελούμενοι από οδοντωτούς τροχούς πρέπει να έχουν καλή και αποδοτική λειτουργία. Αυτό σημαίνει διαφορετικά πράγματα για διαφορετικούς χρήστες. Για έναν ναυτικό, καλή και αποδοτική εργασία των τροχών σημαίνει απεριόριστη εμπιστοσύνη και διάρκεια ζωής. Αλλιώς, απαιτείται η δύσκολή μεταφορά, μέσω των τμημάτων του πλοίου, και αντικατάσταση των κατεστραμμένων τροχών. Σε ένα υποβρύχιο οι τροχοί για ευνόητους λόγους θα πρέπει να εργάζονται αθόρυβα. Σε ένα καταδιωκτικό αεροπλάνο οι οδοντωτοί τροχοί πρέπει να έχουν υψηλό λόγο ισχύος προς βάρος και ταυτόχρονα υψηλό βαθμό εμπιστοσύνης προς αποφυγή καταστρεπτικής αστοχίας. Στα όργανα αυτοματισμού και μετρήσεων απαιτείται υψηλή ακρίβεια. Μία μηχανή έχει καλή και αποδοτικότερη λειτουργία όταν λειτουργεί καλύτερα ή και ίδια με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή της. Για τους οδοντωτούς 31

37 τροχούς υπάρχουν δ,άφορα κριτήρια που είναι ενδεικτικά της καλής και αποδοτικής λειτουργίας τους όπως είναι; Η απώλεια ισχύος. Η λόγω τριβής απώλεια ισχύος και μετατροπή της σε θερμότητα είναι καλή ένδειξη για τσν τρόπο λειτουργίας των τροχών. Αυτό το ποσό της θερμότητας μετράται και συγκρίνεται με τσ προϋπολογισθέν. Η μετρούμενη θερμότητα πρέπει να είναι μικρότερη ή το πολύ ίση με την προϋπολογισθείσα. Οι ταλαντώσεις. Ένα κιβώτιο ταχυτήτων πρέπει να παράγει ταλαντώσεις μέσα σε προβλεπόμενα όρια. Η δυναμική ζυγοστάθμιση είναι από τις πρώτες ενέργειες που θα δίνουν για τα περιστρεφόμενα μέρη του κιβωτίου. Προβλήματα ταλαντώσεων μπορεί να δημιουργήσουν: 1. Ένας ελαστικός σύνδεσμος που κολλάει σε μία μη ζυγοσταθμισμένη θέση. 2. Κατασκευαστικά σφάλματα ή λειτουργικά λάθη των κατατομών. 3. Η κακή συναρμολόγηση ή ευθυγράμμιση των εξαρτημάτων του κιβωτίου.

38 4. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ TOY ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 4.1. Σχέση μετάδοσης - Βαθμός απόδοσης Η σχέση μετάδοσης σε ατέρμονες μηχανισμούς δίνεται από την σχέση: η. Ζ, Mt-y «2 2^1 Λ/τ, Γενικά ισχύει imin=5, imax=50-60, όταν ί>60 υπάρχουν δυσκολίες κατασκευής και μεγάλη φθορά του ατέρμονα. Πι= στροφές εισόδου (στροφές ατέρμονα) = 960 rpm και Π2 = στροφές εξόδου (στροφές οδοντωτού τροχού) = 20 rpm αρα = 48 Εκλέγεται ατέρμονας με κοινή οδόντωση με Ζι = 1 από τον πίνακα 4.1.1, όπως παρακάτω: Σχέση μετάδοσης 5 εως 10 > 10 έως 15 > 15 έως 30 >30 Αριθμός αρχών Ζ\ Πίνακας Για Ζι=1 προκύπτει Ζ2 = ί Ζι = 48 1 = 48 δόντια Για ένα καταρχήν υπολογισμό μπορεί ο βαθμός απόδοσης να ληφθεί από τον παρακάτω πίνακα Αριθμός αρχών του ατέρμονα Πγεν 0,7 0,8 0,85 0,9 Ν, =0,7 Ν, = 0,7-7,48 = 5,236/ S

39 όπου: Ni = ισχύς εισόδου = 5,5 KW = 5,5 1,36 = 7,48 PS 4.2. Διαστάσεις ατέρμονα κοχλία και οδοντωτού τροχού Υπολογισμός αρχικής διαμέτρου του τροχού (κορώνας) doj = 100 Ν Ζ = niazjimm) To Κο προκύπτει από τον πίνακα 4,2.1.1., όπου για υλικό ατέρμονα βελτιωμένο χάλυβα 16 MnCr5 και κορώνας (κράμα χαλκού - κασσιτέρου GZ -SnBz 14- ορείχαλκος ) είναι Κο = 0,8 Kp/mm^. Υλικό Κο (kp/mm^) Ατέρμονα Κορώνας ΣκΑηρημένος και λειασμένος Κρατέρωμα (χαλκός και κασχάλυβας όπως S160, S170, σίτερος),όπως GZ-SnBz14 0,8 C15, 16MnCr5 Κράματα αλουμινίου όπως: GK-AICu4TiMg 0,4 Χυτοσίδηρος (περλιτικός) 1,2 Βελτιωμένος χάλυβας (μη Κρατέρωμα (χαλκός και κασλειασμένος) όπως S160, σίτερος), όπως ανωτέρω 0,5 S170, C45, C60 42CrMo4 Κράματα αλουμινίου (όπως ανωτέρω) 0,25 Κράματα ψευδαργύρου. GK-ZnAI4Cul όπως 0,2 Χυτοσίδηρος, όπως GG-15 0,4 Κρατέρωμα (χαλκός και Χυτοσίδηρος όπως: GG20, GG25 κασσίτερος), όπως ανωτέρω 0,4 Κράματα αλουμινίου (όπως ανωτέρω) 0,2 Χυτοσίδηρος GG-15 0,35 Πίνακας Συντελεστής επιφανειακής πιέσεως Κο

40 Από τον πίνακα 4, και σύμφωνα με το DIN 780 τυποποιώ το modul rria προς τα κάτω και παίρνω ένα αξονικό τυποποιημένο πιοάυι mai=5,0 mm. 1 1,25 1,6 2 2,5 3, , , Πίνακας Τυποποιημένες τιμές m odul για σύστημα ατέρμονα κοχλία - τροχού κατά DIN 780 Με την τυποποιημένη αυτή τιμή επανυπολογίζω την αρχική διάμετρο της κορώνας: άθ2 = mai Ζ2 = 5,0 48 = 240 mm Υπολογισμός διαμέτρου ατράκτου ατέρμονα και μέσης διαμέτρου αυτού Ο ατέρμονας κοχλίας θα κατασκευαστεί ολόσωμος με την άτρακτο. Η άτρακτος υπολογίζεται από την σχέση ^wi - a,} (cm), οπού a, =11,3 απο τον πίνακα για υλικό ατράκτου 16MnCr5. Υλικό Tεπ(K p/cm ) Οι 02 S137, St42 και χάλυβες παρόμοιας αντοχής 150 0,32 13,4 St50, St60 και χάλυβες παρόμοιας αντοχής 200 0,29 12 Χάλυβες υψτιλότερης αντοχής 250 0,27 11,3 Πίνακας Επιτρεπόμενες στρετττικές τάσεις Έχουμε: ίέ, = 11,33/-^^ = 2,24cm «25mm \ 960

41 Η μέση διάμετρος του ατέρμονα κοχλία δίνεται από τη σχέση: dm, > 1,4 ών, + 2,5 /μ γ= 1, ,5 5,0 = 47,5/η/η Έλεννοο Tnc υέσηο διαυέτρου του ατέουονα: dm, - 0,4 ύτρ{mm) dm, - 0,4-143,75 = 57,5ot/w>47,5/w/w άρα η μέση διάμετρος του ατέρμονα είναι ανεπαρκής. Επανεκλέγεται τυποποιημένο αξονικό modul ma, = 6,3, οπότε Επανυπολογίζεται η αρχική διάμετρος της κορώνας: do. ^ m.r Z j = 6,3 48 ==202,4mm Μέση διάμετρος του ατέρμονα κοχλία: dm, > 1, ,5 6,3 = 50,75mm dm, = 0,4-176,575 = 10,62mm > 50,15mm άρα η μέση διάμετρος dmi=50,75mm είναι και πάλι ανεπαρκής. Αυξάνουμε τη διάμετρο της ατράκτου του ατέρμονα κοχλία σε dwi=45mm (τυποποίηση κατά DIN 144) οπότε έχουμε: dm, > 1, ,5-6,3 = 78,75/w/n 1/. 1 dm, = 0,4-190,575-16,22mm < l%,15mm {δεκτό) Καθορισμός των υπολοίπων διαστάσεων του ατέρμονα κοχλία και του οδοντωτού τροχού (κορώνας) Γωνία κλίσεως του ατέρμονα

42 χ =τοξ εφ ^ = 0,08 άρα Ym=4,574 Ελενϊοο βαθυού απόδoσnc υειωτήοα Ταχύτητα ολίσθησης των κατανομών των δοντιών,, π -dm, η, 3,14 0, , 60 (Tvy/m 60 ovv4,574 Από τον πίνακα προκύπτει ρ = 1,4 για ταχύτητα Ug«4 m/s και για συνεργασία χάλυβα με κράμα χαλκού-κασσιτέρου και καλή λίπανση. Ug(m/s) <ο;5 Γο;5 μ- 0,02 0,018 Πίνακας Βαθμός απόδοσης ατέρμονα κοχλία - τροχού:,,, 0,764 εφ(}ΐη + ρ ') εφ{4,574 +1,4") η ^ = η α = 0,764 0,97 0,97 = 0,72 όπου βαθμός απόδοσης των εδράνων κύλισης κάθε ατράκτου = 0,96 0,98, λαμβάνεται = 0,97. Άρα η εκτίμηση αρχικά του = 0,70 είναι σωστή. - πλάτος του οδοντωτού τροχού: b, = 0,4S{dm, + 6ma^) = 0,45(78, ,3) = 62,45mm - Διάμετρος κεφαλής οδοντωτού τροχού: dk, - do, + 2 ma^ - 302, ,3 = 315mm - Διάμετρος ποδός οδοντωτού τροχού: df, = do, - 2,4 ma^ = 302,4-2,4 6,3 = 287,28m/w Οι διαστάσεις του ατέρμονα είναι:

43 dk,=dm,+ 2ma^ = 78, ,3 = 91,35/w/w 2,4 ma^ = 78,75-2,4 6,3 = 63,63otot Μήκος ατέρμονα Z, = 2,5 +2 = 2,5 6,3>/50 = 111,37/w/n Εκλέγεται L=112 mm Απόσταση αξόνων: 4.3. Ελεγχος των διαστάσεων Μετά την προεκλογή των διαστάσεων του μηχανισμού πρέπει να γίνει επανέλεγχος της αντοχής των κατατομών Ελεγχος της αντοχής σε πίεση επιφάνειας.. ^ 1,4310 Λ^, ^ Κ Υ Υ, ( Κ ρ ^ επιφανειακή πίεση Κ = ^ ^ dl^ b-^ yz n.^ ν \mm j όπου; Ν2 η μεταφερόμενη από τον τροχό ισχύς = > Ν ^ = Ν ^ η ^ = 7,48 0,72 = 5,385Ρ5 Υζ = συντελεστής που εξαρτάται από την γωνία κλίσεως του ατέρμονα Από το διάγραμμα για =4,574 ^ > -γ = 0,5 Διάγραμμα

44 Υν = συντελεστής ταχύτητας που εξαρτάται από την ταχύτητα ολίσθησης Ug. Για Ug=3,97 m/s και από διάγραμμα προκύτπει Υ»=0,39 ΰ η 7t (Λ Ταταύνητα e^iffdverns Vq (m/s) Διάγραμμα Υί=συντελεστής διάρκειας ζωής που εξαρτάται από τη διάρκεια ζωής του μηχανήματος. Από τον πίνακα και για μειωτήρες η διάρκεια ζωής κυμαίνεται ί /1. Εδώ θα πάρουμε διάρκεια ζωής U= h γιατί μας καθορίζεται από τα δεδομένα του θέματος. Για U = h και από το διάγραμμα προκύπτει Yl=0,85. I m* IS 7 3 < s I I in Διάγραμμα

45 α/α Είδος μηχανήματος Διάρκεια ζωής (h) 1 Συσκευές οικιακής χρήσεως Γεωργικές μηχανές Εργαλειομηχανές Ανυψωτικές και μεταφορικές μηχανές Μειωτήρες Μηχανήματα φυγοκεντρισμού Μικροί ηλεκτροκινητήρες (< 4Kw) Μέσοι ηλεκτροκινητήρες Μεγάλοι ηλεκτροκινητήρες (>100 Kw), γεννήτριες 10 Ηλεκτρικές μηχανές προώσεως Ελαφρές μοτοσυκλέτες Βαριές μοτοσυκλέτες, ελαφρά επιβατικά αυτοκίνητα 13 Βαριά επιβατικά αυτοκίνητα, ελαφρά φορτηγά, ρυμούλκες 14 Βαριά φορτηγά αυτοκίνητα, λεωφορεία Μικροί ανεμιστήρες Χαρτοποιητικές μηχανές Έδρανα άξονα πλοίου Μηχανές κατεργασίας ξύλου Εκτυπωτικές μηχανές Φυγοκεντρικές αντλίες Έδρανα αξόνων τροχιοδρόμων Έδρανα αξόνων σιδηροδρομικών οχημάτων 23 Έδρανα αξόνων μεταφορικών οχημάτων Πίνακας Διάρκεια ζωής μηχανημάτων ν= συντελεστής ασφαλείας V - 1,25 η- 1,5, παίρνω V=1,3 και έχω: ^ 0,8-0,39 0,85 : 1,43 10"-5,385 και α: = - - 0,\6ΚρImm" 302,4- -52,45 0,5-20 και Κ<Κεπ, άρα ο ατέρμονας κοχλίας και ο οδοντωτός τροχός αντέχουν σε επιφανειακή πίεση και επομένως οι διαστάσεις που έχουν προϋπολογιστεί είναι επαρκείς.

46 'Ελεγχος σε υπερθέρμανση Το σύστημα ατέρμονα κοχλία - τροχού παρουσιάζει, λόγω της τριβής ολίσθησης, μικρό βαθμό απόδοσης με συνέπεια να αναπτύσσεται σημαντική θερμότητα που πρέπει να διοχετευτεί στο περιβάλλον. Η θερμοκρασία του συστήματος δεν πρέπει να ξεπερνά τους C. Ο έλεγχος γίνεται με βάση τη σχέση: 5 Κ Υ 6π u o o j Ν, S, = συντελεστής ασφαλείας σε υπερθέρμανση > 1 α^ = απόσταση ατράκτων ατέρμονα - τροχού, = 190,575/η/η Νι = ισχύς στον άξονα του ατέρμονα, Νι = 7,48 PS Ρ2 = συντελεστής σχέσεως μετάδοσης, από τον πίνακα για ί = 48 - >Ρ2 «0,33 β ί 5 7, q2 1,16 1,10 1,10 0,81 0,68 0,59 0,52 0,41 0,32 0,28 Πίνακας Τιμές συντελεστή q2 για κινητήριο τροχό Ρ3 = συντελεστής υλικών, από πίνακα , για υλικό ατέρμονα χάλυβα εσκληρημένο και λειασμένο και υλικό τροχού ορείχαλκκος Cu-Sn, προκύπτει q3=1,0 Ατέρμονας τραπεζοειδής ή Τροχός 43 εξειλιγμένης Χάλυβας, εσκληρημένος και Ορείχαλκος Cu-Sn 1,0 λειασμένος Κράματα Α1 0,87 Χυτοσίδηρος 0,80 Χάλυβας βελτιωμένος μη Ορείχαλκος Cu-Sn, Κράματα Ζη 0,67 λειασμένος Κράματα ΑΙ 0,58 Χυτοσίδηρος 0,55 Χυτοσίδηρος μη λειασμένος Ορείχαλκος Cu-Sn 0,87 Χυτοσίδηρος 0,80 Πίνακας Τιμές συντελεστού qs