Üç Kademeli Reduktor Tasarımı [Ufuk ÇOBAN]

Proje Adı:3 kademeli Helisel Dişli Redüktör Tasarımı

Ufuk ÇOBAN 2007485019 E.Melih EREZ 2006508025 Proje kodu:

Ufuk ÇOBAN 2007485019 Melih EREZ 2006508025

1

İçindekiler 1)Redüktör tanıtımı …………………………………………………………………………..

2

2)Redüktörün farklı açılardan gösterimi…………………………………………….………..

3-8

3)Tasarlanan redüktörün özelikleri…..……………………………………………………….

9

4) Çevrim oranının belirlenmesi…..……………………………………………………………

10

5)Hata tespiti ve moment değişimi..……………………………………………………………

11

6)1. kademe hesabı ve boyutlandırılması …………………………………………………….. 12-13 7) 2. kademe hesabı ve boyutlandırılması …………………………………………………….. 14-16 8) 3. kademe hesabı ve boyutlandırılması …………………………………………………….. 17-18 9) Dış kuvvetlerin hesabı ………………. …………………………………………………….. 19-20 10) Mil çapı hesab ve moment diyagramları………………………………….………………. 21-33 11) Yatak seçimi …………………………..………………………………….………………. 34-37 12) Kama kontrolü …………………………..………………………………….…………… 38-39 13) Çıkış mili rulmanı ANSYS analizi ve sonuçları …………………………………………… 40-52 14)Kaynakça……………………………………………………………………………………… 53


2

REDÜKTÖR TANITIMI Redüktörler vites kutularıyla birlikte dişli çark sistemlerinden paralel dişli dizilerinin bir elemanıdır.Konstrüktif bakımdan redüktörler, gövde içine yerleştirilmiş dişli çarklar, miller, yataklar v.s. gibi elemanlardan oluşan sistemlerdir. Akademik olarak tanımı:Elektrik Motorlarının yüksek dönüş hızlarını makineler için gerekli olan dönüş hızlarına düşürmek için dizayn edilen sistemleridir. 1)Çeşitli konumlarda bulunan miller arasında hareket ve güç iletmek, 2)Çeşitli dönme yönleri elde etmek, 3)Küçük bir hacimde büyük bir çevrim oranı elde etmek, 4)İki döndürülen elemandan oluşan sistemlerde bu iki eleman arasında hareket bakımından bağımsızlık sağlamak. Redüktörlerde önemli parametreler tüm dişli sistemlerinde olduğu gibi redüktörlerde de çevrim oranı ile beraber dönme yönü de önemlidir.Bu bakımdan döndüren ve döndürülen elemanların dönme yönleri birbirine göre ters olduğu durumda (-) işareti, aynı yönde olduğu durumda (+) işareti ile gösterilir. Redüktörlerde sistemi oluşturan herhangi bir dişlinin diş sayısı çevrim oranını etkiler.Bu kural tüm paralel dişli dizileri için geçerlidir.İki dişliden oluşan bir mekanizma birey olarak kabul edilirse, redüktörü oluşturan mekanizmaların sayısı, hızın kaç kez değiştiğini yani redüktörün kademelerini gösterir. Dişli çarklar dönen bir milden diğer mile momentle hareketi iletirler. Dişliler eksenleri paralel olacağı gibi eksenleri kesişebilir. Dişli çarklar çevrim oranı ( i ) > 1 ise hız azaltıcı yani redüktör, çevrim oranı ( i ) < 1 ise hız azaltıcı, eğer çevrim oranı ( i ) = 1 ise sadece hareketi iletirler. Tahrik edilen makinenin karakteristik özellikleri çok iyi bilinirse uygun Redüktör seçimi yapılabilir. Redüktörlerde kullanılan yağların belli bir kalitede olması gerekmektedir. Redüktörde bulunan parçalar belli bir zaman sonunda sökülüp bakımı yapıldıktan sonra temizlenerek montajı yapılmalıdır. Redüktör A tipi a=140 b=166 c=157 mm uzunluğunda olan 0.17 PS gücünde 1500 d/dak giriş devrinde 31,5 d/dak çıkış devrine sahiptir . Dişli kutusu gövdesi dökme demirden imal edilecektir.


3

Şekil 1 İsometric Görünüş


4

Şekil 2:İsometrik görünüş


5

Şekil 3:Üst görünüş


6

Şekil 4:Ön görünüş


7

Şekil 5:Yan görünüş


8

Şekil 6:Saydam bakış


9

Tasarlanan Redüktörün Özellikleri

1 . VERİLEN BİLGİLER

VERİLENLER= Giriş gücü

= Pgiriş = 0,17 PS

Kademe sayısı

= 3

Giriş mil devri = ng

= 1500 devir/dakika

1.Kademe dişli tipi = Helisel dişli çark

Çıkış mil devri = nç

= 31,5 devir/dakika

2.Kademe dişli tipi = Helisel dişli çark 3,Kademe dişli tipi = Helisel dişli çark

En Büyük Boyut

Gövde tipi a

A 140 (mm)

b

166(mm)

c

157(mm)

BAŞLANGIÇ İÇİN SEÇİLEN BİLGİLER Birinci kademe dişlilerin malzemesi : C45 (Islah çelikleri ) İkinci kademe dişlilerin malzemesi : C45 (Islah çelikleri ) Üçüncü kademe dişlilerin malzemesi: C45 (Islah çelikleri ) Kademelerin helisel dişlilerin verimi = K = 0,98


10

Çevrim oranının belirlenmesi: Toplam Çevrim Oranı İtop=ngiris/nçıkış= 1500/31,5= 47,6 İtop= i1.i2.i3 Çevrim orani 30 dan büyük olduğundan 3 kademeli redüktör tasarımı yapılır.

Şekil 7:Çevrim oranı grafiği

4,75

z4 z3

54 15

3,6 (i 56 ) gerçek

z6 z5

47 15

3,13

11

(i top ) gerçek

4,26 u 3,6 u 3,02 48

Hata Tespiti 0

0

hata

(i top ) teo (i top ) gerç (i top ) teo

47,6 48 100 47,6

100

%0,84 %3 kabul edilebiler hata yüzdesi

Devir sayıları hesabı: Mb(Nm) P 0,81169333 0,17

n1 1500

n2 n3 n4 n5 n6 352,1127 352,1127 97,80908 97,80908 31,24891

Moment hesabı: M1(kpmm) M2 M3 M4 M5 M6 81,1693333 338,8657 338,8657 1195,518 1195,518 3667,133

4000

Moment Değişimi

3500 3000

Moment

2500 2000 1500 1000 500 0 1


2

3

Çevrim Oranı

4

5

6

12

Birinci Kademe Hesabı Dişli malzemesi olarak C 45 ( su verilmiş ıslah çeliği) seçildi. C 45 çeliğinin seçilme nedeni tasarlanacak redüktör için mukavemet ve ekonomik yönden uygun olmasıdır. Dişli malzemesi sertleştirilmiş olduğu için mukavemet hesabı eğilmeye göre yapılır.

mn

2 u q k u M u c B u cos 2β 0 λ u z u σ em

3

qk–form faktörü qk =2 (ötelemesiz dişlilerin ilk hesabında alınabilir.) CB - işletme faktörü CB = 1,75 ( Cetvel 55) Tahrik Şekli: Elektrik Motoru Tahrik Edilen Makine Tipi: Çok Darbeli λ - diş genişliği faktörü λ = 25 ( Cetvel 56) Dişin Yapım Yöntemi: Frezede açılmış veya traşlanmış, taşlanmış Dişlinin Yataklanması: Dişli kutusu gövdesine iyi yataklanmış βo - helis açısı βo = 20° seçildi. z1 2 . Kademe pinyon dişlinin diş sayısı z1 =15 seçildi. σDSG = 16 (kp /mm2 ) yapı mukavemeti

σem = σDSG / 1,5

σem= 16 /1,5= 10,667kp/mm 2

P M M = 7162 * , 1 n

m n1

m n1

z2

3

3

7162 *

0,17 1500

2 u q k u M u c B u cos 2 β 0 λ u z u σ em

2 u 2 u 81,16 u 2 u cos 2 20 25 u 15 u 10,166

z1 u i1

15 u 4,26

0,81169 [Nm] 81,16 kpmm

(1.kademinin modülü)

0,5005 m n1

1 seçildi. (Dişli çark Standart Modülleri)

63,9 64 diş seçildi.


13

Birinci Kademe Boyutlandırma Bölüm dairesi çapı Pinyon z1 u m1 d 01 cos β0

15 u 1 cos 20

15,96 mm

Çark

d02

z 2 u m2 cos β0

64 u 1 cos 20

68,10 mm

Diş Başı dairesi çapı Pinyon

d k1

d o1 2 u 1u ( 1 x1 ) 15,96 2 u 1 17,96 mm

Çark d k 2 d o 2 2 u 1 u ( 1 x2 )

68,10 2 u 1 70,10 mm

Diş dibi dairesi çapı Pinyon d f 1 d 01 2 u (hkw x1 u mn ) 15,96 2 u ( 1,25 u 1 ) 13,46 mm Çark d f 1 d 01 2 u (hkw x1 u mn ) Alın Kavrama Açısı tanα so tan20 tanα so cosβ 0 cos20

68,10-2.( 1,25x1 ) 70,10 mm

21,17

0,3695rad

İşletme kavrama açısı

evα sb

2u

x1 x 2 u tanα no evα so ; evD sb z1 z 2


evD so

14

D sb

D so

Yuvarlanma dairesi çapı→Bölüm dairesi çapı Aks aralığı d o1 d o2 15,9 68,10 a0 2 2 Diş başı boşluğu:

Sk

a

d k1 d f 2 2

42,03

42 mm

17 ,96 65,60 2

0,25 mm

Normal kesitte bolum dairesi üzerinde diş kalınlığı: Pinyon ve Çark π π S no1 m1 u 1u 2 2

1,57 mm

S no2

Alın dairesi üzerinde diş kalınlığı Pinyon:

S so1

S no1 cos E 0

1,57 cos 20

1,67 mm

S no2 cos E 0

1,57 cos 20

1,67 mm

Çark :

S so2

Diş genişliği: Pinyon→ b Çark→ 12-3

λ u m 12 x1 12 mm 9 mm

İkinci Kademe Hesabı Dişli malzemesi olarak C 45 ( su verilmiş ıslah çeliği) seçildi. C 45 çeliğinin seçilme nedeni tasarlanacak redüktör için mukavemet ve ekonomik yönden uygun olmasıdır. Dişli malzemesi sertleştirilmiş olduğu için mukavemet hesabı eğilmeye göre yapılır.

mn

3



15

qk–form faktörü qk =2 (ötelemesiz dişlilerin ilk hesabında alınabilir.) CB - işletme faktörü CB = 1,75 ( Cetvel 55) Tahrik Şekli: Elektrik Motoru Tahrik Edilen Makine Tipi: Çok Darbeli λ - diş genişliği faktörü λ = 25 ( Cetvel 56) Dişin Yapım Yöntemi: Frezede açılmış veya tıraşlanmış, taşlanmış Dişlinin Yataklanması: Dişli kutusu gövdesine iyi yataklanmış βo - helis açısı βo = 20° seçildi. z3 2. Kademe pinyon dişlinin diş sayısı z3 =15 seçildi. σDSG = 16 (kp /mm2 ) yapı mukavemeti

σem = σDSG / 1,5

σem= 16 /1,5= 10,667kp/mm 2

M2

M 1 u ı1 uK

M =7162*

mn 2 m n2

z4

3

P , M2 n

81,16 u 0,98 u 4,26

2 u q k u M 3 u c B u cos 2 β0 λ u z 3 u σ em

338,86 kpmm M2


2 u 2 u 338,86 u 2 u cos 2 20 0,5005 m n2 25 u 15 u 10,166 z3 u i2 15 u 3,6 54 54 diş seçildi. 3

M3

1 seçildi. (Dişli çark Standart Modülleri)

İkinci Kademe Boyutlandırma Bölüm dairesi çapı Pinyon z 3 u m3 d03 cos β0

15 u 1 cos 20

15,96 mm

Çark

z 4 u m4 54 u 1 cos β0 cos 20 Diş Başı dairesi çapı d04

57 ,46 mm

Pinyon


16

d o3 2 u 1u ( 1 x3 ) 15,96 2 u 1 17,96 mm

dk3

Çark d k 4 d o 4 2 u 1 u ( 1 x4 )

57,46 2 u 1 59,46 mm

Diş dibi dairesi çapı Pinyon d f 3 d 03 2 u (hkw x3 u mn ) 15,96 2 u ( 1,25 u 1 ) 13,46 mm Çark d f 4 d 04 2 u (hkw x4 u mn ) Alın Kavrama Açısı tan α so tan 20 tan α so cos β0 cos 20

57,46-2.( 1,25x1 ) 55,96 mm

21,17

0,3695rad

İşletme kavrama açısı (Öteleme)

x3 x 4 u tan α no evα so ; evα sb z3 z 4 36,714, α0 37

evα sb

α0

2u

α0 cos(D b )

evα so

α ' cos D 0 '

cos D 0 ' 0,932

D 0 ' 21,18o (işşletmekaramaaçıam) evD b

2u

ev (20) evD b

tan 20 20 u 20 tan D b D b

x3 x 4 x3 x 4 x3 0 x4

36,714 37 u tan 20 ev (20) 15 54

S

180 0,017812

0,014904

evD b evD o ( z3 z 4 ) 2 tan D o

0,017812174 0,014904 (15 54) 2 tan 20

0,275mm

0,275

0,275mm

Yuvarlanma dairesi çapı→Bölüm dairesi çapı Aks aralığı d o3 d o 4 a02 2

15,96 57 ,46 2


36,714 mm =37 mm kabul edildi. 17

Diş başı boşluğu:

Sk

a02

dk3 d f 4 2

36,714

17 ,96 54,96 2

0,25 mm

Normal kesitte bolum dairesi üzerinde diş kalınlığı: Pinyon ve Çark π π S no3 m2 u 1u 2 2

1,57 mm

S no4

Diş genişliği: Pinyon→ b

λ u m 15x1 12 mm

Çark→ 15-3 12 mm

Üçüncü Kademe Hesabı Dişli malzemesi olarak C 45 ( su verilmiş ıslah çeliği) seçildi. C 45 çeliğinin seçilme nedeni tasarlanacak redüktör için mukavemet ve ekonomik yönden uygun olmasıdır. Dişli malzemesi sertleştirilmiş olduğu için mukavemet hesabı eğilmeye göre yapılır.

mn

3


qk–form faktörü qk =2 (ötelemesiz dişlilerin ilk hesabında alınabilir.) CB - işletme faktörü CB = 1,75 ( Cetvel 55) Tahrik Şekli: Elektrik Motoru Tahrik Edilen Makine Tipi: Çok Darbeli λ - diş genişliği faktörü λ = 25 ( Cetvel 56) Dişin Yapım Yöntemi: Frezede açılmış veya tıraşlanmış, taşlanmış Dişlinin Yataklanması: Dişli kutusu gövdesine iyi yataklanmış βo - helis açısı βo = 20° seçildi. z5 3. Kademe pinyon dişlinin diş sayısı z5 =15 seçildi. σem = σDSG / 1,5

σDSG = 16 (kp /mm2 ) yapı mukavemeti

σem= 16 /1,5= 10,667kp/mm 2


18

M4

M 3 u ı2 u K

M =7162*

mn 3 m n3

z6

3

P , M4 n

338,86 u 0,98 u 3,6 1195,518 kpmm M4

2 u q k u M 5 u c B u cos 2 β0 λ u z 5 u σ em

M5


2 u 2 u 1195,518 u 2 u cos 2 20 1,22 m n3 25 u 15 u 10,166 z5 u i3 15 u 3,13 46,95 47 diş seçildi. 3

1,5 seçildi. (Dişli çark Standart Modülleri)

Üçüncü Kademe Boyutlandırma Bölüm dairesi çapı Pinyon z 5 u m3 d05 cos β0

15 u 1,5 cos 20

23,94 mm

Çark

z 6 u m3 47 u 1,5 cos β0 cos 20 Diş Başı dairesi çapı d06

75,02 mm

Pinyon

dk5

d o5 2 u 1,5 u ( 1 x5 )

23,94 2 u 1,5

Çark d k 6 d o6 2 u 1,5 u ( 1,5 x6 ) Diş dibi dairesi çapı

75,02 2 u 1,5

26,94 mm

78,02 mm

Pinyon d f 5 d 05 2 u (hkw x5 u mn 3 ) 15,96 2 u ( 1,25 u 1,5 ) Çark d f 6 d 06 2 u (hkw x6 u mn 3 )

20,19 mm

75,02-2.( 1,25x1,5 ) 71,27 mm

Alın Kavrama Açısı


19

tan α so

tan α so cos β0

tan 20 cos 20

21,17

0,3695rad

İşletme kavrama açısı

evα sb

2u

x5 x 6 u tan α no evα so ; evα sb z5 z6

evα so

α sb α so Yuvarlanma dairesi çapı→Bölüm dairesi çapı Aks aralığı d o5 d o 6 15,96 75,02 a03 2 2 Diş başı boşluğu:

Sk

a03

dk5 d f 6 2

49,5

49,5 mm

26,94 71,27 2

0,375 mm

Normal kesitte bolum dairesi üzerinde diş kalınlığı: Pinyon ve Çark π π S no4 m3 u 1,5 u 2 2

2,35 mm

S no5

Diş genişliği: Pinyon→ b

λ u m 15x1,5

Çark→ 22,5-2,5

22,5 mm

20 mm

sk Diş do1 do2 dk1 dk2 df1 df2 a0 15,9626068 68,10712 17,96261 70,10712 13,46261 65,60712 42,03486 do3 do4 dk3 dk4 df3 df4 a0 15,9626068 57,46538 17,96261 59,46538 13,46261 54,96538 36,714

boşluğu

0,25 sk Diş boşluğu

0,25

b (Diş genişliği)(mm) 25 b (Diş genişliği)(mm) 25

sk Diş do5 do6 dk5 dk6 df5 df6 a0 23,9439102 75,02425 26,94391 78,02425 20,19391 71,27425 49,48408

boşluğu

0,375

b (Diş genişliği)(mm) 37,5

Diş kuvvetlerin hesaplanması: Ufuk ÇOBAN 2007485019 Melih EREZ 2006508025

20

Teğetsel kuvvetler:Pinyonda dönüş yönüne ters yönde ,çarkta ise dönüş yönündedir. Radyal kuvvetler:Radyal kuvvetlerin yönleri iki dişlinin temas noktasından merkezlerine doğrudur. Eksenel kuvvetler:Pinyon sağ helis ise sağ elimizi parmaklarımız dönüş yönünü gösterecek şekilde pinyonun alın yüzeyine koyarız .Baş parmağımız pinyona gelen eksenel kuvvetin yönünü gösterir.Sol helis pinyon için aynı işlem sol el ile yapılır.Çarka gelen kuvvetler pinyonun tersidir.

1. kademe Diş Kuvvetlerini Bulunması :

Ft1

2u Md d0

Fr1

Ft1 u

Fa1

Ft1 u tan β0

2 u 338,86 68,10

tan (α no ) cos β0

9,95 u

9,95 daN ; Ft1 tan 20 cos 20

9,95 u tan 20

Ft 2

9,95 daN

3,85 daN ; Fr1

3,62 daN; Fa1

Fr 2

Fa 2

3,85 daN

3,62 daN


Ft 3

2u Md d 04

Fr 3

Ft 3 u

Fa3

Ft 3 u tan β0

2 u 1195,518 57,46


41,6 u

41,6 daN ; Ft 3

tan 20 cos 20

Ft 4

16,11 daN ; Fr3

41,6 u tan 20 15,14 daN; Fa3

41,6 daN

Fr 4

Fa 4

16,11 daN

15,14 daN


Ft 5

2u Md d 06

Fr 5

Ft 5 u

Fa5

Ft 5 u tan β0

2 u 3666,7 75,02


97,75 daN ; Ft 5

97,75 u

tan 20 cos 20

97,75 u tan 20


Ft 6

37,86 daN ; Fr5

35,58 daN; Fa5

97,75 daN

Fr 6 Fa 6

37,86 daN 35,58 daN

21

Ft1 (daN) Ft2 Ft3 9,95096318 41,60829 97,7586 Fr1 Fr2 3,85429597 16,1161

Fr3 37,86473

Fa1 Fa2 Fa3 3,62185358 15,14418 35,58121

Mil çapı hesabında kullanılan formüller: Miller Sodernberg prensibine göre aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanacaktır. Statik yükleme

32 u s 2 2 (M E M B ) 2 S u V AK 1

d

3

,

d kabul

d statik u 1,5

Dinamik zorlanma (yorulma) için

d

3

º M 32 u s ª M E 2 ) ( B )2 » «( S ¬ V AK VD ¼

1 2

Sürekli mukavemet sınırı; V D V ' D 'uk y u k b u k g u k d u k e u k f

Giriş mili(1.mil )Boyutlandırılması z-y düzlemi

¦M ¦F

A

0 dan B y 0 dan Ay

y

5,46 daN

5,02 daN

z-x düzlemi

¦M ¦F

X

A

0 dan Bx

0 dan Ax

2,11 daN

0,2 daN


22

Fry Fty

z-y düzlemi

y Sol helis

FA z

A

B

By

Ay

24,5 mm

24,5 mm

122,9 133,81

Mzy


23

z-x düzlemi

Ftx

Ax Sol helis z

Bx x Mzx

Fa Frx

4,9

-51,82

Eğilme momenti :

M egilme

( M Ezx ) 2 ( M Ezy ) 2

M egilme ( 131,81 )2 ( 51,82 )2 143,5 daN mm Burulma Momenti: d 15,96 M burulma Ft u 9,95 u 79,401 daN mm 2 2 Statik mil çapına göre :


24

32 u s 2 2 (M E M B ) 2 S u V AK 1

d

3

d

3

,

32 u s (143,5 2 79,4012 ) 2 S u 36 4,52 bulunur.

d kabul

d statik u 1,5

d kabul

d statik u1,5 Mil malzemesi St70 seçilmişeçr

1

d

,

4,52 u1,5 6,78 mm

d kabul

VD

V ' D 'uk y u k b u k g u k d u k e u k f

VD

32 u 0,75 u 1u 1u 1u 1u

d

3

32 u s ª 142,98 2 79,401 2 º 2 ( ) ( ) » S «¬ 36 12 ¼

d

6,27 mm

1 12 daN/mm 2 2 1

d mil çapı 7 mm olarak bulundu.

2.Mil Boyutlandırılması z-y düzlemi

¦M ¦F

y

c

0 dan C y 0 dan Dy

7,17 daN 33,77 daN


25

y

18,25 mm

15,5 mm

z Fa1 Dy Cy

36 mm Fa2

Mzy

Fr

Fty+Fry

491,3 193 177,03 130,85


26

z-x düzlemi

¦M ¦F x

0 dan C x

C

0 dan Dx

10,23 daN

53,75 daN

Ftx 18,25 mm

Fa1

Dx

15,5 mm

z

Cx 36 mm x

Ft2

Mzx

186,69 428

643,6

Eğilme momenti :


27

M egilme

( M Ezx ) 2 ( M Ezy ) 2

M egilme

( 643,6 )2 ( 491,3 )2

809,6 daN mm

Burulma Momenti: d 15,96 M burulma Ft u 41,6 u 2 2

331,968 daN mm

Statik mil çapına göre :

d

3

32 u s 2 2 (M E M B ) 2 S u V AK

d

3

32 u s (809,6 2 331,968 2 ) 2 S u 36

d

7,63 bulunur.

1

,

d kabul

d statik u 1,5

1

d kabul


VD

30 u 0,75 u 0,9 u 1u 1u 1u

3

d kabul

d statik u 1,5 Mil malzemesi C45seçilmi ştir

7,63 u 1,5 11,75 mm

VD

d

,

1 13,5 daN/mm 2 1,5

32 u s ª 142,98 2 331,968 2 º ( ) ( ) » S «¬ 40 13,5 ¼

1 2

d 10,72 mm d mil çapı 12 mm olarak bulundu.


28


¦M ¦F

E

0 dan E y

y

39,54 daN

0 dan Fy

2,14 daN

z-x düzlemi

¦M ¦F

x

E

0 dan E x

0 dan Fx

10,23 daN

56,71 daN

y

Fty

FA2

64 mm

FA3 z E F 19,5 mm

23,25 mm

Sol helis

Sol helis

Fr2

Fry

Mzy

41,73 840,88 911,67


29

1336,68

Sol helis E

Sol helis Fa3

64 mm

z

19,5 mm

Ex x

Fx

23,25 mm Ft2 Frx +Frx

Mzx 1205,3

512,77

207,28

Eğilme momenti :

M egilme

( M Ezx ) 2 ( M Ezy ) 2


30

M egilme

( 1336,68 )2 ( 1205,3 )2

1799,7 daN mm


1170,06 daN mm


d

3

32 u s 2 2 (M E M B ) 2 S u V AK

d

3

32 u 2 (1799,7 2 1170,06 2 ) 2 S u 60

1

,

d kabul

d statik u 1,5

1

d kabul

d statik u 1,5 M il malzemesi 16M NCr5 seçildi.

d

8,99 bulunur.

d kabul

8,99 u 1,5 13,49 mm

VD


VD

44 u 0,75 u 0,9 u 1 u 1 u 1 u

d

32 u s ª 1799,7 2 1170,66 2 º 2 ( ) ( ) S «¬ 60 14,85 »¼

1 2

14,85 daN/mm 2

1

3



31


¦M ¦F

0 dan K y

k

0 dan lL y

y

4,821 daN 52,62 daN

z-x düzlemi

¦M ¦F

0 dan K x

k

0 dan Lx

x

80,61 daN

7,07 daN Fry

y 62 29,75

L

K z Ky

Ly Fty

Fa3 Mzy

1697,19

143,42


32

K

L

z Lx x Ftx+Frx

Fa3

Mzx

228,12

2398,14

Eğilme momenti :

M egilme

( M Ezx ) 2 ( M Ezy ) 2

M egilme

( 2398,14 )2 ( 1697, )2


2937,89 daN mm

3666,6 daN mm



33

d

3

32 u s 2 2 (M E M B ) 2 S u V AK

,

d kabul

d

3

32 u 2 (2937,89 2 3666,6 2 ) 2 S u 49

, d kabul

d

12,5 bulunur.

1

d statik u 1,5

1

d kabul

d statik u 1,5 Mil malzemesi C60 seçilmiştir.

12,5 u 1,5 18,75 mm

VD


VD

33 u 0,75 u 0,9 u 1 u 1 u 1 u

d

32 u s ª 1799,7 2 1170,66 2 º 2 ( ) ( ) 11,35 »¼ S «¬ 49

1 2

11,35 daN/mm 2

1

3



34

Yatak seçimi: 1.mil için yatak seçimi

Fa A -

Fr 5,83

B

5,05

3,62

A yatağı sabit bilyalı

C

Fu

F

FR

C hesap

fL fN

fL

3

LH , fN 500

2,88 597 N 0,281

5,83 u

3

100 3u n

fL

3

LH 500

3

12000 500

2,88 , f N

3

100 3 u 1500

0,281

Ctablo ! C hesap 6000 ! 4014,2

Fa Co

3,62 104

F 0,034 ; a Fr

Fa !e X Fr F

0,56 Y

X u Fr Y u Fa

C hesap

9,706 u

2,88 0,281

3,62 5,05

0,716

0,025 0,034

0,22 e

0,04

0,24

İterasyon sonucu e

0,233

1,9

0,56 u 5,05 1,9 u 3,62

9,706 daN

99,47 daN

C tablo ! C hesap 255 ! 99,47

FAG 607 numaraları rulman uygundur.


35

2.mil için yatak seçimi

Fa C 11,52

Fr 12,47

D

63,42

-

D yatağı sabit bilyalı

C

Fu

F

FR

C hesap

fL fN

fL

63,42 u

2,88 0,455

3

LH , fN 500

3

100 3u n

401,42 daN

fL

3

LH 500

3

12000 500

2,88 , f N

3

100 3 u 352,11

0,455


Fa Co

11,52 260

0,044

Fa !e X Fr 27,37 u

0,244

;

Fa Fr

11,52 12,47

0,923

0,56 Y 1,77

F X u Fr Y u Fa C hesap

İterasyonsonucu e

0,56 u 12,47 1,9 u 11,52

27,37 daN

2,88 141,59 daN 0,455

C tablo ! C hesap 600 ! 141,59 FAG 6001 numaraları rulman uygundur.


36


Fa E 20,44 F

Fr 10,84

-

69,3

F yatağı sabit bilyalı

C

Fu

F

FR

C hesap

fL fN

fL

69,3 u

2,88 0,698

3

LH , fN 500

285,7 daN

3

100 3u n

fL

3

LH 500

3

12000 500

2,88 , f N

3

100 3 u 97,8

0,698


Fa Co

20,44 285

Fa !e X Fr

0,00717

0,28

;

Fa Fr

20,44 10,84

1,95

0,56 Y 1,54


İterasyonsonucu e

37,548 u

2,88 1,95

0,56 u 10,84 1,54 u 20,44 37,548 daN 37,548 daN



37


Fa K L 35,58

Fr 80,75 53,09

F yatağı sabit bilyalı

C

Fu

F

FR

C hesap

fL fN

fL

80,75 u

2,88 1,02

3

LH , fN 500

228 daN

3

100 3u n

fL

3

LH 500

12000 500

3

2,88 , f N

3

100 3 u 31,24

1,02

Ctablo ! C hesap 6000 ! 2280

Fa Co

35,58 405

0,087

Fa !e X Fr 84,52 u

0,281

;

Fa Fr

35,58 53,09

0,670

0,56 Y 1,54


İterasyonsonucu e

2,88 1,02

0,56 u 53,09 1,54 u 35,58 84,52 daN 238,65 daN


Ucuz ve montajı kolay olduğu için “VersaChem MEGA- BLUE SILICONE Yüksek Isı- Mavi

Silikon Conta”[1] sızdırmazlık için kullanılmıştır. Ufuk ÇOBAN 2007485019 Melih EREZ 2006508025

38

Kama Kontrolü: Giriş Mili (1.mil ) Kama Kontrolü Yüzey basıncına göre : 4 u Md 4 u 81,16 P 1,449daN / mm 2 h u l u d 2 u 16 u 7 V AK 36 u k y u ke u 0,75 u 0,5 6,75 daN/mm 2 Pem s 2 P< Pem olduğuna göre yüzey basıncı açısından emniyetlidir. Makaslama: 2u Md

W

bul ud

W Ak

2 u 81,16 2 u 16 u 7

0,724 daN / mm 2

18 u 0,75 u 0,5 u 1 3,375 daN / mm 2 s 2 W < W em olduğuna göre makaslama açısından emniyetlidir.

W em

u k y u ke u kb

Ara mil (2.mil ) Kama Kontrolü : Yüzey basıncına göre :

P

4 u Md hul ud

4 u 338,86 4,034 daN / mm 2 2 u 14 u 12 V AK 1 49 Pem u k y u ke u 0,75 u 21,77 daN/mm 2 s 2 1,5 P< Pem olduğuna göre yüzey basıncı açısından emniyetlidir. Makaslama:

W

2u Md bul ud

W em

W Ak s

2 u 338,86 2 u 14 u 12

u k y u ke u kb

2,017 daN / mm 2 49 / 2 1 u 0,75 u u 0,9 2 1,5

5,51 daN / mm 2

W < W em olduğuna göre makaslama açısından emniyetlidir.


39

Ara mil (3.mil ) Kama Kontrolü : Yüzey basıncına göre :

P1

P2

Pem

4 u Md hul ud 4 u Md hul ud

V AK s

4 u 1195,518 3 u 25 u 15 4 u 1195,518 3 u 14 u 15

u k y u ke

2,15 daN / mm 2

3,79 daN / mm 2

60 1 u 0,75 u 2 2

11,25 daN/mm 2

P1 , P2 < Pem olduğuna göre yüzey basıncı açısından emniyetlidir. Makaslama:

W1 W2 W em

2u Md bul ud 2u Md bul ud

4 u 1195,518 1,075 daN / mm 2 3 u 25 u 15 4 u 1195,518 1,89 daN / mm 2 3 u 14 u 15 W Ak 49 / 2 1 u k y u ke u kb u 0,75 u u 0,9 s 2 1,5

5,51 daN / mm 2

W 1 , W 2 < W em olduğuna göre makaslama açısından emniyetlidir. Çıkış mili (4.mil ) Kama Kontrolü : Yüzey basıncına göre :

4 u 3666,7 6,66 daN / mm 2 5 u 22 u 20 V AK 49 1 Pem u k y u ke u 0,75 u 9,18 daN/mm 2 s 2 2 P< Pem olduğuna göre yüzey basıncı açısından emniyetlidir. Makaslama: 2u Md 2 u 3666,7 3,33 daN / mm 2 W b u l u d 5 u 22 u 20 W Ak 49 / 2 1 u k y u ke u kb u 0,75 u u 0,9 4,13 daN / mm 2 W em s 2 2 P

4 u Md hul ud

W < W em olduğuna göre makaslama açısından emniyetlidir. Ufuk ÇOBAN 2007485019 Melih EREZ 2006508025

40

Çıkış mili rulman analizi

Units TABLE 1 Unit System Metric (mm, kg, N, °C, s, mV, mA) Angle Degrees Rotational Velocity rad/s


41

Model

Geometry TABLE 2 Model > Geometry Object Name State Source Type Length Unit Element Control Display Style Length X Length Y Length Z Volume Mass Bodies Active Bodies Nodes Elements Import Solid Bodies Import Surface Bodies Import Line Bodies Parameter Processing Personal Parameter Key CAD Attribute Transfer Named Selection Processing Material Properties Transfer CAD Associativity Import Coordinate Systems Reader Save Part File Import Using Instances Do Smart Update Attach File Via Temp File Analysis Type Mixed Import Resolution Enclosure and Symmetry Processing

Geometry Fully Defined Definition C:\Users\ASUS\Desktop\son\Yeni klasör2\Radial Ball Bearing_68_AS.sldprt SolidWorks Meters Program Controlled Part Color Bounding Box 14, mm 46,958 mm 47, mm Properties 13472 mm³ 0,10576 kg Statistics 1 1 8686 4215 Preferences Yes Yes Yes Yes DS No No No Yes No No Yes No No 3-D None Yes TABLE 3 Model > Geometry > Parts Object Name Radial Ball Bearing_68_AS


42

State Meshed Graphics Properties Visible Yes Transparency 1 Definition Suppressed No Material Structural Steel Stiffness Behavior Flexible Nonlinear Material Effects Yes Bounding Box Length X 14, mm Length Y 46,958 mm Length Z 47, mm Properties Volume 13472 mm³ Mass 0,10576 kg Centroid X 1,0698e-005 mm Centroid Y 1,6919e-004 mm Centroid Z 7,346e-005 mm Moment of Inertia Ip1 35,958 kg·mm² Moment of Inertia Ip2 19,527 kg·mm² Moment of Inertia Ip3 19,528 kg·mm² Statistics Nodes 8686 Elements 4215

Mesh TABLE 4 Model > Mesh Object Name Mesh State Solved Defaults Physics Preference Mechanical Relevance 0 Advanced Relevance Center Coarse Element Size Default Shape Checking Standard Mechanical Solid Element Midside Nodes Program Controlled Straight Sided Elements No Initial Size Seed Active Assembly Smoothing Low Transition Fast Statistics Nodes 8686 Elements 4215


43

Static Structural TABLE 5 Model > Analysis Object Name Static Structural State Fully Defined Definition Physics Type Structural Analysis Type Static Structural Options Reference Temp 22, °C

Object Name State Number Of Steps Current Step Number Step End Time Auto Time Stepping Solver Type Weak Springs Large Deflection Inertia Relief Force Convergence Moment Convergence Displacement Convergence Rotation Convergence Line Search Calculate Stress Calculate Strain Calculate Results At Solver Files Directory Future Analysis Save ANSYS db Delete Unneeded Files Nonlinear Solution

TABLE 6 Model > Static Structural > Analysis Settings Analysis Settings Fully Defined Step Controls 1, 1, 1, s Program Controlled Solver Controls Program Controlled Program Controlled Off Off Nonlinear Controls Program Controlled Program Controlled Program Controlled Program Controlled Program Controlled Output Controls Yes Yes All Time Points Analysis Data Management C:\Users\ASUS\AppData\Local\Temp\Project Simulation Files\Static Structural (2)\ None No Yes No

TABLE 7 Model > Static Structural > Loads Object Name Fixed Support Force Force 2 State Fully Defined Scope


Fixed Support 2

44

Scoping Method Geometry

Geometry Selection 1 Face Definition Type Fixed Support Force Fixed Support Suppressed No Define By Components Vector X Component 0, N (ramped) Y Component -355,8 N (ramped) Z Component 0, N (ramped) Magnitude 355,6 N (ramped) Direction Defined FIGURE 1 Model > Static Structural > Force

FIGURE 2 Model > Static Structural > Force 2


45

Solution TABLE 8 Model > Static Structural > Solution Object Name Solution State Solved Adaptive Mesh Refinement Max Refinement Loops 1, Refinement Depth 2, TABLE 9 Model > Static Structural > Solution > Solution Information Object Name Solution Information State Solved Solution Information Solution Output Solver Output Newton-Raphson Residuals 0 Update Interval 2,5 s Display Points All TABLE 10 Model > Static Structural > Solution > Results Object Name Total Deformation Equivalent Stress State Solved Scope Geometry All Bodies


46

Type Display Time Minimum Maximum Time Load Step Substep Iteration Number

Definition Total Deformation Equivalent (von-Mises) Stress End Time Results 0, mm 6,7316e-003 MPa 2,4914e-004 mm 6,2044 MPa Information 1, s 1 1 1

FIGURE 3 Model > Static Structural > Solution > Total Deformation > Figure

FIGURE 4 Model > Static Structural > Solution > Equivalent Stress > Figure


47

TABLE 11 Model > Static Structural > Solution > Fatigue Tools Object Name Fatigue Tool State Solved Materials Fatigue Strength Factor (Kf) 1, Loading Type Fully Reversed Scale Factor 1, Definition Display Time End Time Options Analysis Type Stress Life Mean Stress Theory None Stress Component Equivalent (Von Mises) Life Units Units Name cycles 1 cycle is equal to 1, cycles


48

FIGURE 5 Model > Static Structural > Solution > Fatigue Tool

FIGURE 6 Model > Static Structural > Solution > Fatigue Tool


49

TABLE 12 Model > Static Structural > Solution > Fatigue Tool > Results Object Name Safety Factor State Solved Scope Geometry All Bodies Definition Design Life 1,e+009 cycles Type Safety Factor Results Minimum 13,893 FIGURE 7 Model > Static Structural > Solution > Fatigue Tool > Safety Factor > Figure


50

Material Data

Structural Steel TABLE 13 Structural Steel > Constants Structural Young's Modulus 2,e+005 MPa Poisson's Ratio 0,3 Density 7,85e-006 kg/mm³ Thermal Expansion 1,2e-005 1/°C Tensile Yield Strength 250, MPa Compressive Yield Strength 250, MPa Tensile Ultimate Strength 460, MPa Compressive Ultimate Strength 0, MPa Thermal Thermal Conductivity 6,05e-002 W/mm·°C Specific Heat 434, J/kg·°C


51

Electromagnetics Relative Permeability 10000 Resistivity 1,7e-004 Ohm·mm FIGURE 8 Structural Steel > Alternating Stress

TABLE 14 Structural Steel > Alternating Stress > Property Attributes Interpolation Log-Log Mean Curve Type Mean Stress TABLE 15 Structural Steel > Alternating Stress > Alternating Stress Curve Data Mean Value MPa 0, TABLE 16 Structural Steel > Alternating Stress > Alternating Stress vs. Cycles Cycles Alternating Stress MPa 10, 3999, 20, 2827, 50, 1896, 100, 1413, 200, 1069, 2000, 441, 10000 262,


52

20000 1,e+005 2,e+005 1,e+006

214, 138, 114, 86,2

FIGURE 9 Structural Steel > Strain-Life Parameters

TABLE 17 Structural Steel > Strain-Life Parameters > Property Attributes Display Curve Type Strain-Life TABLE 18 Structural Steel > Strain-Life Parameters > Strain-Life Parameters Strength Coefficient MPa 920, Strength Exponent -0,106 Ductility Coefficient 0,213 Ductility Exponent -0,47 Cyclic Strength Coefficient MPa 1000, Cyclic Strain Hardening Exponent 0,2


53

Sonuç olarak; Eksenel ve radyal yük altında çalışmaya zorlanan rulman Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak seçilen rulmanın mukavemet kontrolü yapılmıştır. Sonuçlara göre oldukça düşük sehime(max=0,00024914 mm) uğramış ve güvenlik faktörü olarak emniyetli çıkmıştır. Yorulma analizi sonucuna göre rulmanın bu yükler altında emniyetli olduğu görülmüştür.

KAYNAKÇA OKDAY, Ş Makina Elemanları,İstanbul,1984

Akkurt ,M Makine Elemanları,İstanbul ,1994 Makine Elemanları II Ders kitabı Maktas tablosu FAG Rulman Katoloğu

[1] http://www.metsan-store.com/Oksim-Bazli,LA_170-2.html


54

Üç Kademeli Reduktor Tasarımı [Ufuk ÇOBAN]

Recommend Documents