Hammashihnojen mitoitus- ja laskentakaavat

Transkriptio

1 Voimansiirtohihnojen tekniset tiedot Tunnus ja yksikkö b = hihnan leveys (mm) T = jako C = akseliväli (mm) L R = hihnan pituus (mm) L Z = hihnan hammasluku Z 1 = hammasluku, pieni pyörä Z 2 = hammasluku, iso pyörä d 1Y = ulkohalkaisija, pieni pyörä (mm) d 1P = jakohalkaisija, pieni pyörä (mm) D 2Y = ulkohalkaisija, iso pyörä (mm) D 2P = jakohalkaisija, iso pyörä (mm) i = välitys n 1 = kierrosluku, vetävä pyörä (rpm) n 2 = kierrosluku, vedettävä pyörä (rpm) V = hihnan nopeus (m/s) Z β = pureutuvien hampaiden lukumäärä, pieni pyörä β = kosketuskulma (astetta) P = teho (kw) M V = vääntömomentti (Nm) α = sivukallistuskulma (astetta) F P = kehävoima (N) S = hihnan kireys (mm) P K = laskettu teho (kw) K 1 = kitkakerroin K 2 = kitkakerroin K 3 = kitkakerroin = kitkakerroin K m Indeksi 1 = vetävä pyörä Indeksi 2 = vedettävä pyörä 9:

2 Voimansiirtohihnojen tekniset tiedot 9:4 Voimansiirtohihnojen laskentaesimerkit 9:8 Avoimien hammashihnojen tekniset tiedot 9:10 Avoimien hammashihnojen laskentaesimerkit 9:12 Hihnojen mitoitus ja laskentakaavat 9:3

3 Käytettävät kaavat Voimansiirtohihnojen tekniset tiedot Jakohalkaisija Akselietäisyys Välityssuhde Kosketuskulma Vetävien hampaiden lukumäärä Hihnan nopeus Hampaiden lukumäärä hihnassa Hihnan pituus Teho Hihnan kireys Hammashihnan kireys pitää olla oikea, ei liian kireä eikä liian löysä. Hihna, joka asennetaan oikeaan kireyteen, kuluttaa laakereita vähemmän ja on hiljaisempi. Mikäli vääntömomentti on poikkeuksellisen korkea, löysä hihna voi hypätä hampaan yli käynnistyksessä. Tällaisissa tapauksissa pitää jännitettä nostaa asteittain, kunnes oikea toiminta saavutetaan. Kiristystapa Oikea hihnan kireys saadaan seuraavasti: 1 Paina hihnaa keskeltä, 1/50 jännevälistä. 2 Painamisvoima tulee olla seuraavien laskelmien mukainen: Missä: V = hihnan nopeus (m/s) S = hihnan kireys (mm) P m = nimellisteho (kw) D = painuma (mm) Z 1 = vetävän pyörän hammasluku T = jako F = painamisvoima (N) n 1 = vetävän pyörän kierrosluku (rpm) 9:4 Asiakaspalvelu Fax

4 S = hihnan kireys (mm) T = jako C = akseliväli Z 1 = vetävän pyörän hammasluku Z 2 = vedettävän pyörän hammasluku Kiristyspyörä 1. Jos mahdollista, ei asenneta vetävälle puolelle. 2. Sisäinen kiristyspyörä asennetaan lähemmäksi isoa pyörää. 3. Ulkoinen kiristyspyörä lähimpänä pientä pyörää, eikä vetävälle puolelle. Kohdistus Tarkka akselien yhdensuuntaisuus on erittäin tärkeää, jos se ei toteudu: - isoja kulumisia hihnan reunoilla - suuri paine laippoihin, jotka voivat toisinaan irrota - epäsäännöllinen veto hihnalla aiheuttaa lyhyemmän eliniän Sallittu poikkeama <0,4. Vältä sovelluksia joissa akseliväli on kiinteä, ts. hihnan kiristys ei ole mahdollinen. Kumihihnojen pituustoleranssi Polyuretaanihihnojen pituustoleranssi Hihnan pituus Toleranssi mm Hihnan pituus Toleranssi mm -126 ±0, ±0, ±0, ±0, ±0, ±0, ±0, ±0, ±0, ±0,86 +0,050 jokaista ylittävää 254 mm kohti -320 ±0, ±0, ±0, ±0, ±1,00 OEM Automatic 9:5

5 Leveystoleranssi, kumihihnat MXL, XL, L, H, 3M, 5M, 8M, S3M, S4,5, S5M, S8M, 2MR, 3MR, 5MR, 8M6T Leveys mm < +0,4 +0,8 +1,2 +1,2 +1,6 +1,6 +2,4 +4,8 Toleranssi mm -0,8-1,2-1,2-1,6-1,6-2,0-2,8-6,4 XH, XXH, 14M, S14M, 14M6T Leveys mm < Toleranssi mm +2,0 +2,4 +4,8-2,0-2,8-6,4 Leveystoleranssi, polyuretaanihihnat Tyyppi MXL, XL, L tuuma 1/8 3/16 1/4-3/8 1/2-3/4 1-1½ ja yli Leveys mm 3,2 4/8 6,4-9,5 12,7-19,1 5,4-38,1 50,8 ja yli Toleranssi mm ±0,30 ±0,30 ±0,40 ±0,50 ±0,70 ±1,0 T2,5, T2, T5,T10, AT5, AT10, Polychain 8M Leveys mm 3-75 Toleranssi mm ±0,50 Tarkemmat leveystoleranssit pyynnöstä. 9:6 Asiakaspalvelu Fax

6 Tarkan tehokertoimen laskeminen Kerroin - perusarvo K 1 Sähkömoottori alhaisella käynn.momentilla (1,5 norm. käynn.mom.). Tasavirta- ja 2-vaihemoottorit. Polttomoottori 8 tai useampi syl. Vesi- ja höyryturbiinit. Esimerkkejä käyttävästä moottorista Vaihto- ja tasavirtamoott. normaalilla käynnistysmomentilla. 1,5-2,5 x norm. käynn.mom. Eristetty oikosulku-tasavirta moottori. 4-6 syl. polttomoottorit. Käyttötunteja/päivä,h Vaihto- ja tasavirtamoott. korkealla käynn.momentilla, yli 2,5 x norm. käynn.mom. 1-vaihe ja synkronm. kork. vääntömom.:lla. Vaihtovirta, jarrumoott. Poltto-moott. 4 syl. saakka. Hydrauliikkamoottorit. Esimerkkejä käytettävästä laitteesta yli yli yli 16 Konttorikoneet: kirjoitus- ja laskukoneet Kamerat, kodinkoneet Takometrit 1,0 1,2 1,4 1,2 1,4 1,6 1,4 1,6 1,8 Laskurit Puuntyöstökoneet: sorvit, höyläkoneet, pyörö- ja vannesahat Painokoneet 1,2 1,4 1,6 1,4 1,6 1,8 1,6 1,8 2,0 Sellu- ja paperikoneet Tuulettimet 10 kw saakka Työstökoneet: porat, sorvit, hiomakoneet, pienet jyrsimet ja höylät Tekstiilikoneet: puolaus-, punonta-, kehruu- ja kudontakoneet Pesukoneet 1,3 1,5 1,7 1,5 1,7 1,9 1,7 1,9 2,1 Lävistys- ja puristuskoneet sekä leikkurit Raskaammat sellu- ja paperikoneet: sekoittimet, holanterit 1,4 1,6 1,8 1,6 1,8 2,0 1,8 2,0 2,2 Kerroin - kiristyspyörä K 2 Kosketuskerroin K m Vetävien hampaiden lukumäärä K m Kiristyspyörän sijoitus K 2 Sisäpuolinen ei vetävällä puolella 0,0 Ulkopuolinen ei vetävällä puolella 0,1 Sisäpuolinen vetävällä puolella 0,1 Ulkopuolinen vetävällä puolella 0,2 6 1,0 5 0,8 4 0,6 3 0,4 0,2 Kerroin - välitys K 3 Välitys K 3 1,00-1,24 0,0 1,24-1,74 0,1 1,74-2,49 0,2 2,49-3,49 0,3 >3,49 0,4 Tehokerroin P k P K = P M (K 1 +K 2 +K 3 )/K m OEM Automatic 9:7

7 Voimansiirtohihnojen laskentaesimerkit Tekniset tiedot Käyttävä moottori Käytettävä laite Toimintaolosuhteet Sähkömoottori Keskipakotuuletin Kytkentäaika 24 h/vuorokausi P M = 10 kw P = 10 kw 7 päivää viikossa n 1 = 1450 (rpm) n 2 = 725 (rpm) Akseliväli 600 mm ±40 mm Suurin käynnistysmomentti Max. ulkohalkaisija 200 mm Käytettävät kaavat ja kommentit Määritä laskentateho P K = P M x (K 1 +K 2 +K 3) )/km Kertoimet K 1, K, K taulukoista, kts. edell. sivu, kerroin K 2 3 m lisätään 1:een. Tarkistuslaskenta myöhemmin jotta vähintään 6 pureutuvaa hammasta. Laskenta esimerkit P K = 10 x (2,0+0+0)/1 = 20(kW) Valitse hammasprofiili ja jako ottaen huomioon tehonsiirtokyvyn, ympäristön ym. (Kts sivukohtaiset hammasjaot). Valittu hihnatyyppi Tyyppi HTD jako 8 mm. Välitys Hammasluku Z, kts. edell. sivun taulukko. Max. = 200 mm = > Sopiva vakiopyörä Z = 72. Hihnan pituuden määrittäminen C = 600±40 mm, valitse lähin vakiopituus, M, kts. edellinen sivu Akselivälin määrittäminen 9:8 Asiakaspalvelu Fax

8 Käytettävät kaavat ja kommentit Laskenta esimerkit Pureutuvien hampaiden lukumäärän tarkistus Ellei hampaiden kosketuspinta ole riittävä, pitää ottaa huomioon kosketuskerroin K m. Kts. sivu 9:7. = 17 pureutuvaa hammasta. Hihnan leveyden määrittäminen Kts. esim. tehotaulukko sivu 5:19 Katso tehotaulukosta kierrosluvun 1600 kohdalta pieni pyörä Z 1 = 36. Lue arvo leikkauspisteestä. P K = 30 (kw) n 1 = 1600 (rpm) Z 1 = 36 Kerro leveyskertoimella jotta tarvittava teho saavutetaan. 0,9 x 1,48 = 30,98 (kw) valitse hihnanleveys 85 mm =>P K siirto = 30,98 (kw) Valittu voimansiirto HTD 36 8M 85 hammaspyörä HTD 72 8M 85 hammaspyörä HTD M 85 hammashihna Hammaspyörät saatavana esiporattuina tai kartioholkeille. Valitse sopivin. C = 582,2 mm L R = 1600 mm P K siirto = 24,7 (kw) Max. ulkohalkaisija = 183,35 mm Hihnan kireys P M = 10 (kw), T = 8 Z 1 = 36, Z 2 = 72 C = 582,2 (mm) Hihna painetaan alaspäin 11,6 mm kunnes voima 36 N-71 N saavutetaan. OEM Automatic 9:9

9 Avoimien hammashihnojen tekniset tiedot Tunnus ja yksikkö C = akseliväli (mm) M V = vääntömomentti (Nm) M a(b) = kiihtyvyys-/hidastusmomentti (Nm) d Y = ulkohalkaisija (mm) d P = jakohalkaisija (mm) d i = akselihalkaisija (mm) a = kiihdytys (m/s 2 ) B = hidastus (m/s 2 ) m R = hihnan paino (kg) m L = kuorman paino (kg) m Z = hammaspyörän paino (kg) g = putoamiskiihtyvyys (9,81) (m/s 2 ) = tiiviys (kg/dm 3 ) µ = kitkakerroin F P = kehävoima (N) F a = kiihdytysvoima (N) F B = hidastuvoima (N) F till = hihnan sallittu vetovoima (N) = esijännitysvoima (N) F V F µ = kitkavoima (N) F Z = pyörän hitausvoima (N) V = hihnan nopeus (m/s) n = kierrosluku (rpm) J = massahitausmomentti(kg m 2 ) = laskettu kehävoima (N) F varmuus max. M K b K F katk. S katk. F t S 1 S 2 S 3 S 4 b K = hihnan paino/m 10 mm leveydelle = leveyskerroin = hihnan katkeamisvoima (N) = turvakerroin katkeamista vastaan = kokonais hihnakosketus (N) = pidennys (mm) = käyttökerroin = tartuntakerroin = välityskerroin = taivutuskerroin = leveyskerroin Käytettävät kaavat Kehävoima F P = F a (F B ) +F µ + F Z Kiihtyvyysvoima F a = (m R + m L ) x a Hidastusvoima F B = (m R + m L ) x B Kitkavoima F µ = (m R + m L ) x g x µ Pyörän hitausvoima F Z = 2 Ma(B) x 103 dp Kiihtyvyysmomentti M a = J x n 9,55 x t a Hidastusmomentti M B = Kiihtyvyys a = V t J x n 9,55 x t B Hidastusmomentti, ontto sylinteri J = m (d 2 + d y i2 ) 8 x 10 6 Kierrosluku n = 191,1 x 103 x V d t Hammaspyörän paino m Z = (d 2 - d Y i2 ) x π x x b 4 x 10 6 Vääntömomentti M V = P x 9,55 x 103 n Teho P = M V x n 9,55 x 10 3 Laskettu kehävoima F varma = F P x S tot Esijännitysvoima F V =1,2 x F P Hidastus B = V t 9:10 Asiakaspalvelu Fax

10 Käyttökertoimet Käyttökerroin S 1 Kytkentäaika h/vrk Kuorman tyyppi 3-8 h 8-16 h h Jatkuva käyttö ilman huippukuormia 1 Pienet huippukuormat 1,2 1,4 1,6 Korkeat huippukuormat 1,5 1,7 1,9 Äärimmäisen kork. huippukuormat 1,8 2,0 2,2 Välityskerroin S 3 Välityssuhde S 3 1:1,24-1,25-1,74 0,1 1,75-2,49 0,2 2,50-3,49 0,3 3,50-0,4 Tartuntakerroin S 2 Z B S 2 > 6 1,0 5 0,8 4 0,6 3 0,4 Hihnanpidennys Käyttöaste Pidennys % % max. sallitusta Teräs/Kevlar Lasikuitu vetovoimasta Jänne Jänne 25 0,11 0, ,225 0, ,337 0, ,45 0,60 Max. sallittu vetovoima kts. sivut 7:4-7:9 Taivutuskerroin S 4 S 4 = 0,2 Kokonaiskerroin S kok. S kok. = S 2 x (S 1, S 3, S 4 ) Laskentaesimerkit V = 5 (m/s) B = 25 (m/s 2 ) µ = 0,10 akselin halkaisija = 25 (mm) a = 15 (m/s 2 ) m L = 30 (kg) d Y = 75 (mm) S katk. => 3 Hihnan pituus = 7,24 (m) Matala käynnistysmomentti, kytkentäaika 9 h/vrk Käytettävät kaavat ja kommentit Tee ensin karkea arvio vaadittavasta vetovoimasta sekä sopivasta vetopyörän halkaisijasta. Laskenta esimerkit F = 30 x 25 = 750N F = m x a (B) johtuen siitä että hidastus on isompi valitaan se laskelmaan. Laske käyttökerroin kts. yllä S kok. = S 2 x (S 1, + S 3, + S 4 ) S 2 lisätään 1:een, tarkistuslaskelma myöhemmin S kok. = 1 x (1, ) = 1,4 => F = 750 x 1,4 = 1050N S 1 = 1,4 S 3 = S 4 = 0 Valittu hihnaprofiili LLAT5 25 F asti = 1730N Kts. sivu 7:8. Valitut hammaspyörät 36 AT5/48 d Y = 75,15 OEM Automatic 9:11

11 Avoimien hammashihnojen laskentaesimerkit Käytetettävät kaavat sekä kommentit Laskelmat Pyörän painon laskenta Hihnan painon määrittäminen Voiman määrittäminen Kun hidastus on suurempi kuin kiihtyvyys käytetään sitä jatkolaskuissa. Hidastusmomentin laskenta Hidastusaika Hitausmomentti Hidastusmomentti 9:12 Asiakaspalvelu Fax

12 Käytettävät kaavat sekä kommentit Laskelmat Pyörien hitausvoima Kitkavoima Kokonais kehävoima Kitkakertoimen lopullinen määrittäminen Tehokertoimen laskeminen Varmuusvaran laskeminen Pidennyksen laskeminen Täydellä taulukon mukaisella kuormalla (kts. sivu 9:11) on pidennys 0,4 %...F asti. Pidennys on verrannollinen vetovoimaan. OEM Automatic 9:13