Koneenosien suunnittelu

Transkriptio

1 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Lakueiekkejä KO-C00 Koneenoien uunnittelu Lakueiekkejä 07 Kokoela peutuu pääoin Panu Kiviluoan ja Ea Pokan laatiaan ateiaaliin. Siältö PERUSTEET... KUORMITUKSET... 7 LIITOKSET Jouet Ruuvit.... Hitauliitoket Muita liitokia... AKSELIT JA IIDE LIITTÄMIE Akelit Akelien liittäinen toiiina Akelin liittäinen napaan LAAKEROITI PERUSVAIHTEET Haavaihteet Ketjuvaihteet Hihnavälityket KYTKIMET JA JARRUT Kytkiet Jaut ERITYISALUEET Peuteet ivua tehtävää. Kuoituket ivua tehtävää. Liitoket. Jouet ivua tehtävää. Ruuvit ivua tehtävää. Hitauliitoket ivua tehtävää. Muita liitokia ivua tehtävää. Akelit ja niien liittäinen. Akelit 0 ivua 6 tehtävää. Akelien liittäinen toiiina ivua tehtävää. Akelin liittäinen napaan 7 ivua 5 tehtävää 5. Laakeointi 5 ivua tehtävää 6. Peuvaihteet 6. Haavaihteet 0 ivua 6 tehtävää 6. Ketjuvaihteet ivua tehtävää 6. Hihnavälityket ivua tehtävää 7. Kytkiet ja jaut 7. Kytkiet ivua tehtävää 7. Jaut ivua tehtävää 8. Eityialueet ivua tehtävää 75 ivua 57 tehtävää 9..06

2 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Lakueiekkejä Keikkalaiet aakkoet Kijaien nii Pieni Io Pieni Io alfa beeta gaa elta epilon zeeta eeta theeta ioota kappa laba yy nyy kii oikon pii hoo iga tau ypilon fii khii pii oega,,, SI-etuliitteet Keoin ii Tunnu peta tea giga ega kilo hehto eka ei entti illi iko nano piko feto P T G M k h a c n p f 9..06

3 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Peuteet PERUSTEET Tehtävä - Teäkinen vetotanko, jonka halkaiija = 0, on kiinnitetty päitään kuvan ukaieti. Tankoa veetään voialla = 5 k. Lake tapin A iniihalkaiija leikkaujännityken peuteella, kun e tehään teäketä E95 (e50). Myötäieen nähen halutaan vauu n =. Kuinka uui pojektiopintapaine vaikuttaa tapin ja ivulevyjen koketukea? 0 65 A 5 k 0 75 E95 (e50): vetoyötöaja = 00 MPa (KOS liite. 77 ) E95 (e50): leikkauyötöaja = 0 MPa (KOS liite. 77) Sallittu leikkaujännity, kun vauuluku otetaan huoioon all 0 MPa 70 MPa = 70 Kovakkeea on kaki leikkaavaa pintaa, joille voia jakautuu, jolloin tapin halkaiijaki aaaan allitun leikkaujännityken ja toellien leikkaujännityken avulla 5000 all 5, A tappi all 70 Pojektiopintapaine (voia jakautuu taan koko voiaa vataan kohtiuoaa olevalle pojektiopinnalle) p p A p , 5 8,8 MPa ) Läheviittauket (ellei toiin ainittu): Aiila M. et al. Koneenoien uunnittelu,. paino, WSOY 00 (KOS) Pennala E. Lujuuopin peuteet, Otatieto 99 (Pennala) Santaoja K. Lujuuoppi I, 009 (LujI). Taulukoita y. liäateiaalia 0 (Taulukot).

4 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Peuteet Tehtävä - Kuvan teätanko, jonka halkaiija = 6, on kiinnitetty jouen alulevyyn juottoliitokella. Kuinka pitkä liitoken tulee olla, kun kuoavoia = 900? Juotteen leikkauutolujuu l = 50 / ja liitoken vauuluvuki utuieen nähen halutaan n = 5. Tangon ateiaali on S5 (e60). Lake yö juottoliitoken ja teätangon utokuoat. l teätanko Juotoken allittu leikkaujännity vauuluvulla n = 5 all n l 50 MPa 0 MPa 5 Liitokelta vaaittava pinta-ala allitun leikkaujännityken avulla A vaaittu all Liitoken toellinen pinta-ala Aliito l Mekiteällä A vaaittu = A liito, voiaan liitoken pituu l atkaita l all l all 900 5, 0 6 Juottoliitoken utokuoa aaaan uoaan vauuluvun ja kuoavoian avulla juto n Teätangon utokuoa (utolujuu R = 60 MPa) A R tuto tanko

5 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Peuteet Tehtävä - l SS 5:n ukaien joutavan tappikytkien iitää niellivääntöoentti T K = 00. Lake tapin ja kuiholkin välinen pojektiopintapaine kyeiellä kuoitukella. Kuinka uui on tapin taivutujännity? l l R = 65 = l = 90 l = 5 l =,5 R = 5 z = 8 Tappiin kohituva voia (kuva a) z kpl T K zr ,5 Pojektiopintapaine (kuva b) p l 7,5 MPa 5 Konevatiivieti (olettaen, että kuiholkki on ääettöän joutava) Taivutuoentti Taivutuvatu Taivutujännity M l l 7 5,5 = 5,6 W 69 W M MPa 69 Epäkonevatiivieti (olettaen, että kuiholkki on ääettöän jäykkä ja ovite on tiukka) Taivutuoentti Taivutujännity l 7,5 M =,97 (KOS. 788, Pennala taul...) M W 97 69,8 MPa Toelliuuea tappi lepää kuoitettuna joutavalla kuialutalla, jolloin toellinen tapin noaalijännity on lakettujen jännityten väliä. Toellinen noaalijännity iippuu kui oinaiuukita ja ovitteen tiukkuueta. Jo laketaan konevatiivieti, ollaan vaalla puolella. Käytännöä tapia vaikuttaa yö leikkaujännity, joka tää tapaukea on pieni (n. 5 MPa). 5

6 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Tehtävä - a) Kuvan paineäiliöön kohituu tuulikuoa p T = 0,8 k/. Kuinka uui jännity aiheutuu helatuennalle (kohta )? Lakelien ykinketaitaieki oletetaan äiliön ulkohalkaiija vakioki ( u = 500 ). b) Paineäiliön tilavuu V 5,. Koeponnitukea äiliö täytetään veellä. Säiliön oa aa = 500 kg. Lake helaan yntyvä puitujännity. a) Kokonaikuoitu, joka jakautuu taaieti äiliön kokeuelle k Q pt A pt u h 0,8,5,5 5, k Makiitaivutuoentti jalutan juuea M ax 5,0,5 Ql,50 u Peuteet 8 9 h = 500 Taivutuvatu ohuteinäielle putkelle (Taulukot. tai Pennala taul...) u hela t D t,5,5 0,009 W z 6 Makiijännityket (tuulen puolella vetoa ja jättöpuolella puituta) b) M, ,68 0 0,77 MPa W z 0,057 Helaan kohituva puitava kokonaikuoa kg V g 500 kg 5, 000 9,8 676 Helan poikkipinta-ala (= kuoaa kantava pinta-ala) u A Helan puitujännity A 676 0,06 hela,5 MPa 0, ,06 0,057 Jo koeponnitu tapahtuii kohan a) tuulella olii akiipuitujännity helaa,5 MPa + 0,77 MPa =, MPa ja uuin jännity helan tuulen puolella,5 MPa - 0,77 MPa = 0,77 MPa puituta. äin ollen helaa ei eiintyii vetoa lainkaan. 6

7 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kuoituket KUORMITUKSET Tehtävä - Kuva eittää pakettikuljetinta, jonka nouukula = 0. Paketit, joien kokonaiaa = 50 kg, iietään ketjun avulla alulevyä vaten. Kitkakeoin koketukea on 0,. Ketjun aa oletetaan pieneki pakettien aan innalla. Käyttöoottoin teho P = 0,55 kw pyöiinopeuella n = 80 /in. Kekiäääinen oentti kiihytykeä on M = 8,8. Moottoin hitauoentti J = 0,00075 kg. Ketjupyöän halkaiija D = 0 ja kuljettien liikenopeu v = 0,5 /. Voianiion hyötyuhe = 0,8. a) Lake käynnitykiihtyvyy ja käynnityatka kiihytettäeä noaaliin ajonopeuteen. b) Mikä on vaihteen eniöakelin vääntöoentti käynnitykiihytykeä? c) Mikä on tavittava vaihteen välityuhe? a) Liikevatu L g in co 50kg 9,8 in0 0, co0 780 Kuljetuken vaatia teho ja oottoille tuleva kuoaoentti 780 0,5 Lv P 90 W P 88 W 0,9 kw ja M L,9 0, Suoaviivaien liikkeen euointi oottoin akelille hitauoentiki (KOS liite 7 kaava ) J L 50 kg 0,5 v 0,8,5 0,005 kg Kiihytyoentti Ma M ML J, jota kulakiihtyvyyeki (KOS 7.- ja 7.-) M M L M M L 8,8,9 806 J J J L 0, ,005 kg Kiihytyaika, kiihtyvyy ja käynnityatka 0,5,5 v t 0,08, a 6,5 ja 0,08 0,5 0, t 0,08 A tvax b) Vaihteen eniöakelin oentti käynnitykiihytykeä (KOS 7.-) c) M J M v L L 0,005 kg 806,9 7,5 Akelin ja ketjupyöän pyöiinopeu ja vaihteen välityuhe 0,5 80 n v a, 7,6 D 0, in ja n i in v 8,8 n a 7,6 in 7

8 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kuoituket Tehtävä - Kuvaa on eitetty ketjukuljettien peiaatekuva. Kuoan aa = 00 kg ja ketjun aa k = 80 kg. Teäketju kulkee uovikikoa, jolloin voieltuna kitkakeoin = 0,5. Ketjun nopeu v = /. Käyttöoottoin teho P =,5 kw pyöiinopeuella n = 0 /in. Kiihytykeä oottoin kekiäääinen oentti M = 6,. Moottoin hitauoentti J = 0,00 kg. Vaihteen hyötyuhe = 0,95 ja ketjupyöien hyötyuhteeki avioiaan k = 0,85. a) Onko oottoin antaa kiihtyvyy allittu, kun kiihtyvyy täyellä kuoalla aa olla enintään /. b) Mikä kiihtyvyy ja käynnityaika aaaan, kun käytetään tähti/kolio-käynnitytä, jolloin kiihytyoentti on / noaalita? c) Mikä on vaihteen välityuhe, kun ketjupyöän halkaiija D = 50? a) Liikevatu Tavittava teho L g 0,5 P L 00 kg 80 kg 9,8 9,0 9,0 L v 0,95 0,85 k,5 kw Kulanopeu 0 n in 8,7 60 in Kuoaoentti P,5 kw M L L 7,76 8,7 Maahitauoentti euoituna oottoin akelille 80 kg v J L 0,0kg k 0,95 0,85 8,7 Kiihytyoentti, jota kulakiihtyvyy Ma M M L J jota kiihytyaika t 8,7 t 70, 0, M M L J 6, 7,76 0,00kg 0,0kg 70, 8

9 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kuoituket Kiihtyvyy v a,8 a all eli kiihtyvyy liian uui. t 0, b) Käytettäeä tähti-kolio-käynnitytä, jolloin kulakiihtyvyy on M M 6, 7,76 0,00kg 0,0kg 8,0 Kiihytyaika 7,8 t,89 8,0 Kiihtyvyy a 0,6,89 c) Ketjun nopeu v v n D n,7 76, D 0,50 Välityuhe 0 n i in 8,6 n 76, in in 9

10 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Jouet LIITOKSET. Jouet Tehtävä.- Kieejoui on valitettu kyläuovaaalla jouiteäketä, jonka liukukeoin G = 800 / ja utolujuu R = 700 /. Jouen kekihalkaiija D =, vapaa pituu L 0 = 0 ja langan pakuu =. Teholliten kieteien lukuäää n = 8,5. Kokoonpuitettuna jouen pituu L c =,. a) Takita, ylittääkö niellileikkaujännity kokoonpuitetua jouea allitun avon all = 0,56R. b) Käyttötilanteea jouen puitua f = 50. Lake toellinen leikkaujännity jouea. c) Lake yö jouen jouivakio ekä kuoa noaalia käyttötilanteea. a) Jouto f = L 0 - L c = 0 -, = 77,7 iellinen leikkaujännity kokoonpuitetua jouea (KOS.-) G f n D 800 MPa 77,7 95, MPa < all = 0,56R = 0,56700 MPa = 95 MPa 8,5 ( ) iellinen leikkaujännity ei ylitä allittua avoa kokoonpuitetua jouea. b) iellinen leikkaujännity käyttötilanteea (KOS.-) G f n D 800 MPa , MPa 8,5 ( ) Toellinen leikkaujännity (KOS.-,.- ja.-) D C 8 Oletaan, että käyttötilanne on ynaainen C 0,65 K w,8 (KOS.-) C C to = K w =,8 595, MPa 70,7 MPa (KOS.-) Toellinen leikkaujännitykään, joka on niellitä leikkaujännitytä uuepi, ei ylitä allittua jännitytä käyttötilanteea. c) Jouivakio (KOS.-) G 800 MPa ( ) k 8 D n 8 ( ) 8,5 9,5 ja vataava kuoa, kun puitua käyttötilanteea tunnetaan (KOS.- tai yleiellä jouiyhtälöllä) k f 9,

11 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Tehtävä.- Mitoita Mecee-Benzin oottoin venttiilin lieiökieejoui (langan halkaiija ja joutavien kieoten lukuäää), kun venttiilin halutaan ulkeutuvan 0 :n atkan 0,00 ekunnia. Sulkeutuneea venttiiliä jouen tulee painaa venttiilin lautata 00 voialla itukkaa vaten. Venttiilin aa on 50 g. Jouen kekihalkaiija on 5. Kaauvitauken aiheuttaia voiia ja kitkavoiia ei oteta huoioon. Jouen ateiaalin all = 700 / ja liukukeoin G = /. (Ohje: Jouivoian täytyy kekiääin olla aan kiihyttäieen tavittavan voian uuuinen, = a, = ½at ). Maan kiihyttäieen tavittava voia a Kiihytyatka, jota aaaan kiihyty, kun kiihytyatka ja -aika tunnetaan D Jouet at => a t Maan kiihyttäieen tavittava voia aan kiihytyatkan ja -ajan avulla t Jouen aiheuttaa iniivoia in = 00 (= jouen eikiityvoia venttiilin ollea kiinni). Kekiäääinen jouivoia 0,05 kg 0,0 k 50 t (0,00 ) Makiijouivoia on näin ollen 50 + (50-00 ) = 60. Kuvata aaaan jouivakioki k i ax in Eijännityken vaatia eipuitu / kx x k 00 x E E 8,8 k i iellien leikkaujännityken kaavata (KOS.-) aaaan langan halkaiija 8 D 8 D ,8 700 Kieoten lukuäää (KOS.-) G n D f 8 8 ( ) (0 8, ) 7,5 (5 ) 60 0 /

12 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Jouet Dynaainen kuoitu Toellinen leikkaujännity (KOS.- ja.-) 765 MPa , ,65 w to D D D D K Toellinen jännity ylittää allitun jännityken, joten kavatetaan langan halkaiijaa jolloin kieoten lukuäää kavaa. Kokeillaan langan pakuutta,5. Kieoten lukuäää (KOS.-) 60 (5 ) 8, ) (0 (,5 ) D f G n Toellinen leikkaujännity 55 MPa, ,5 5 0,65,5 5, ,65 w to D D D D K Optiaaliin langan pakuu ja kieoten lukuäää aettuu eellä lakettujen langan pakuukien välille, jolloin ollaan aholliian lähellä allittua jännitytä. Iteointia voitaiiin jatkaa eelleen.

13 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Jouet Tehtävä.- Kuinka uui kuoavoia tavitaan, jotta kuvan ukaien lautajouen jouto f = 0,75h 0. Mikä on jouen jäykkyykeoin tällöin. Lautajouen itat ovat: D e = 5, D i =,, t = 0,9 ja h 0 = 0,7 (Saja B, DI 09). Jouiateiaali on teätä. Ryhät ja l 0 D e D i t h 0 Lautajouen jouivoia on (Taulukot) E t f h0 f h0 f KDe t t t t t 5,060 0,9 0,750,7 0,7 0,750,7 0,7 0,750,7 86 0, 0,705 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 iä,05,05 K 0,70,05 ln,05 ln,05 D 5 e,05 D i, Jäykkyykeoin aaaan yhtälötä f E t h0 h 0 KDe t t f t f t 5,06 0 0,9 0,7 0,7 0,75 0,7 0,75 0,7 / 0, 0,70 5 0,9 0,9 0,9 0,9 Jouto f 0,75h0 0,75 0,7 0,55 Joutokäyä ( f ) f ()

14 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Ruuvit. Ruuvit Tehtävä.- Laippakytkien puolikot kiinnitetään toiiina oviteuuveilla M6x85 8.8, joita on 0 kappaletta. Ruuvien jakoypyän halkaiija D = 80 (= kitkapinnan kekihalkaiija). Ruuvit on kiitetty iten, että uuvin vetojännity on 80 % yötöajata. Onko laippojen väliten kitkavoiien iitää vääntöoentti iittävä, kun vauuluvun luitoon nähen tulii olla,5? Laippojen välinen kitkakeoin = 0, ja kytkielle iloitettu oentin iitokyky T = 500. Kiinnity kyenellä oviteuuvilla M6x85 (8.8) jakoypyälle 80. Eikiity iten, että uuvin vetojännity on 80 % yötöajata, joka kyeielle uuville lujuuluokaa 8.8 on 60 MPa (KOS taul...-). Jännitypoikkipintaala A = 57 (KOS taul...-). Ruuvien eikiityvoia on yhteenä n 0,8 A tot = 0 0,8 60 ikä aiheuttaa kitkapinnalla kitkavoian tot , Jakohalkaiijalla, joka on yö kitkapinnan kekihalkaiija, voiaan tällä kitkavoialla iitää vääntöoentti D 0,8 M v jolloin vauu luiton uhteen M v 50 n,08 T 500 <,5 (vaaittu vauu), eli laippojen iitää vääntöoentti ei ole iittävä.

15 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Ruuvit Tehtävä.- Vetopyöätön uueaa pyöää haakehä kiinnitetään kuuiokolouuveilla (M0, lujuuluokka 0.9) taaupyöätön unkoon. Ruuvin kannan halkaiija on K = 6 ja eiän halkaiija D B =. Lake aennukea aatava uuvin akiaalivoia ja itä vataava kiityoentti, kun uuvin vetailujännity aa olla 90 % yötöajata. Kitkakeoin kieteeä ekä kannan ja alutan välillä on G = K = 0,. Kuinka uui vääntöoentti voiaan liitokella iitää, kun uuveja on 8 kpl ja kitkakeoin haakehän ja taaupyöätön välillä on 0,5. Haakehä M0 00 Ruuvia valliteva vetojännity: (KOS..6-5) prp0, M, P,55 G 0 0 KOS taul... : 9,06 8,60 P,5 AS 58 KOS taul... M : Rp0, 900 0, ,06,55 0, 8,59,5 9,06 66,6 Ruuvin aennuken aikainen uuin akiaalinen uuvivoia (KOS..6-6) SP M AS 66,6 58,0 8,6 k Kokonaikiityoentti: (KOS..6-0) P Ma M,55G KDk,5 8,6 k,55 0, 9,06 0,, ,6 iä K DB 6 D k,5 Siiettävä vääntöoentti (ei. kaavaa KOS 7.- oveltaen) 0,00 M v 8 SP 8 8,6 k 0,5 6 5

16 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Ruuvit Tehtävä.- Paineäiliön kani kiinnitetään kahekalla uuvilla, joien kiee on M ja lujuuluokka 8.8. Ruuvien jouivakio k S = 500 /µ ja alutan jouivakio k P = 000 /µ. Aennuvaiheea uuvit kiitetään iten, että eikiityvoia V = 0,6 R ela S, joa A S on uuvin jännitypoikkipinta. Käyttötilanteea äiliön paine p = 70 ba. Voianvaikutupiteien etäiyyttä kuvaava uhteellinen luku on tää tapaukea n = 0,7. a) Lake uuvin akiikuoitu ja akiivetojännity. b) Kuinka uui on liitopinnaa vaikuttava puituvoia käyttötilanteea? paine p 50 Ruuveja 8 kpl Lujuuluokka 8.8. & M: ReL = R p0, = 60 /² (KOS taul...-) A S = 8, (KOS taul...-) Eikiityvoia V = 0,6 R el A S = 0,6 60 MPa 8, 70 Paineeta aiheutuva ulkoinen kokonaikuoa = pa Kuoa jakaantuu 8:lle uuville A p n Pa 0,5 8 5,6 k Liävoiakeoin (KOS..5-) (huoioiaan liitoken kontuktio kijan KOS kuvan..5-7 ukaieti): n k S ks kp 0, , Makiivoia (KOS..5-) Sax= v + A,7 k + 0, 5, k 5,97 k Makiivetojännity uuvia Sax ax A S , 7 Liitopinnaa vaikuttava puituvoia (KOS..5-7) KR V - (-) A,7 k - (- 0,) 5,6 k 0,5 k 6

17 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Ruuvit Tehtävä.- Mikä on Meui oottoin ylintein kannen tiivitävä voia ja uuvivoia, kun uuviin (kiee Mx,5) kohituu A = 0 k ulkoinen voia kuvaa eitetyllä tavalla. Sylintein kannen ja tiiviteen jouivakio on 80 5 /. Eikiityvoia uuvia on 0 k. Ruuvin ateiaalin kiokeoin on 0 GPa. Mitat: l = 0 = 0 (ohennettu, ileä) l = 0 = l = 60 = 0 (ohennettu, ileä) l = 0 Kani Sylintei A l l l l 0 l Ruuvin jouivakio (luvun KOS..5. ukaan). Ruuvin kanta (KOS..5-) 0GPa ES A k , 0, A Lieiöäiet kieteettöät oat (KOS..5-8) ES 0 0 GPa k 8668, ES 0 GPa k 750 l 0 l 0 ES 0 0 GPa k 7889 l 60 Kieteinen vapaa oa (Mx,5 taajakiee, kieeoan yänpoikkipinta-ala A = 86,, KOS taul...-). Sylintein kannea on tyypillieti taajakiee k A E l 86, 0 GPa 0 S Sylinteiyhää olevan kieeeiän ja uuvin yhteinen jouivakio (KOS..5-0) 0,5 0, 0,5 0, k 5 kgm S S 0 GPa 86, 0 GPa, E A E A Ruuvin kokonaijouivakio on näin ollen (jouet ajaa) (KOS..5-9) 5 k S k i 0 i Ruuvin kokonaivoia (KOS..5- ja..5-) 0,5500 nk S S V Sa V A 0 k 0 k 0,8 k ks kp Sylintein kantta tiivitävä voia (KOS..5-7) 0,5500 KR V ( ) A 0 k 0 k 0,8 k Lakettu tapau ei ota huoioon kannen tiiviteen ja ylinteinkannen itä toennäköiein eilaiia jouivakioita, eikä valinta voian vaikutupiteen paikata (n = 0,5) ei välttäättä ole täyin oikea. Tehtävän annoa ei kuitenkaan eikeen annettu jouivakioita ylintein kannelle ja kannen tiiviteelle. 7

18 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Hitauliitoket. Hitauliitoket Tehtävä.- Laatta, jonka pakuu on 0, on hitattu palkkiin kahella pienahitillä kuvan ukaieti. Laatan kekellä vaikuttaa taattinen kuoa. Lake allittu voian avo a) ykinketaiella itoitutavalla b) jakaalla jännityket koponentteihin. 0 Laatta ja palkki ovat teätä S5 (e 7). Hitin a-itta on ja =,5. 0 a) S5:lle (t = 0 ): f vw, = 08 / f u = 60 / Sallittu voia ykinketaiella itoitutavalla (käytetään oavauukeointa,5) (KOS.-8 ja.-0) w A f vw, f vw, 08 al 0, k,5 b) Jännityket lakentapinnalla (KOS kuva.-), kun oavauukeoin otetaan huoioon in in ja al al co co ll al al a l Sallittu voia jakaalla jännityket koponentteihin ja lakealla vetailujännity (Taul.) (S5: w = 0,8 taul.) vet w M fu ll al in co 60 al in co,5 0,8,5 in all 0 w fu M 0 o co 0 o 5,7 k Ykinketainen itoitutapa on konevatiivinen. Tää tapaukea konevatiiviuu näkyy iinä, että ykinketaiella itoitutavalla allittu voia on pienepi, eli ollaan vaealla puolella. Huo. Stanain SS-EV-99-- voiaaolo on päättynyt..00. Myö kotiaiet tanait SS 7 ja 78 on kovattu. Vataavat uuet tanait ovat SS-E 99--, -8 ja -9. 8

19 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Tehtävä.- Kuvan kiinnike (pakuu = 0 ) on hitattu pienahitein I- palkkiin. Valite vaaka- ja pytyauojen a-itat, kun kuoavoia Q = 7 k. Mateiaalina on teä S5 (e7). Mitat on annettu kuvaa. h = 60 Hitauliitoket e = 85 = 0 p f 08 MPa (Taul., KOS taul..-) wall(s5 ) vw, Oavauuketoiella =,6 uuennettu lakentakuoitu on,67 k = 59, k. Kuoavoian Q aiheuttaa oentti pytyhitin kekipiteen P kohalla (KOS kuva.-0) M t Qe , Vaakaauoia vaikuttavat vatakkaiuuntaiet voia (KOS kuva.-0) l = 0 Q = 7 k vaaka M t M t h h ,60 Pytyauaa vaikuttava voia (KOS kuva.-0) pyty Q 5900 Hitien alutavat a-itat a vaaka, in l vaaka wall pyty a pyty, in h wall 6850, MPa 5900, MPa Vaatiukena on, että a pyty a vaaka, joten voiaan valita a = olepiin auoihin. Takitetaan ehot, jotka vaaitaan, että tää lakentatapa ylipäätään olii voiaa (KOS Kuva.-) l 0 00 a OK! l h 0, 75 OK! a a OK! vaaka pyty Lakentatapa oli voiaa! 9

20 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Hitauliitoket Tehtävä.- Määitä kuvan ukaien levykovakkeen pienahitin a- itta, kun kovakkeeeen vaikuttavat aanaikaieti taattiet itoitukuoat = 5 k ja M = 5,0 k. Levyn ateiaali on S5 (e7 B) Kuoituketa aiheutuvat jännityket: M 6 M M M M M I e 0 (Alainekit viittaavat kuoitukeen ja piteeeen) l I e 0 xy S Ib 0 z (LujI, Taulukot) A ax Kovakkeen poikkipintauueet (Taulukot, LujI. 96) I bh 7,780 (jäyhyyoentti) e = 90 l = 0 Takatellaan pitettä joa yhitetyt jännityket ovat uuiillaan 6 5,00 5,00 0 x M , ,780 7,780 t x xyt, 0 (KOS.-) a a Vetailujännity (Taul., KOS.-7) xt xyt t vet ( ) x xy a a a Hitin a-itta on oltava vähintään w Mt 0,8,56 a x xy 9,5 0,9 f u 60 S5: f u = 60 / (Taul., KOS taul..-), w 0, 8 ( Taul., KOS taul..-) Valitaan a =. w fu M 0

21 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Hitauliitoket Tehtävä.- Teätappi (S55), jota kuoitetaan voialla, kiinnitetään alutaan (S55) juottoliitokella. a) Kuinka pitkä (u) liitoken tulee olla, jotta e olii yhtä vahva kuin tappi? Tapin vetoutolujuu R = 50 /, ja juotteen leikkau-- utolujuu l = 05 /. b) Kuinka uui voia allitaan, jo juottoliitoken vauuluvuki utoon nähen halutaan n =? c) Mikä tulee olla pienahitin a-itta, jotta liito ketää b-kohan voian? Lake käyttäen ekä ykinketaita että takepaa itoitutapaa (koponentteihin jakoa). Kuoan oavauuketoiena käytetään avoa,6. u a) Aetetaan tapin ja juottoliitoken utokuoat yhtäuuiki, jota aaaan juottoliitoken pituu u ( = ) R 50 MPa R l u u 7,5 l 05 MPa b) Sallittu voia toellien leikkaujännityken ja allitun leikkaujännityken avulla l n u c) Pienahiti on tapin yläpäää. Ykinketainen itoitutapa (Taul., SS-E 99--8) l u 05 MPa 7,5 9,k n S55 (e 50) (t < 0 ): f y = 55 /, f u = 50 / ja f vw, = 6 / fvw, a L a = fvw, L fvw,,6900, 6 MPa Valitaan a = (a-itan tulee olla vähintään ). Takepi itoitutapa koponentteihin jakaalla a vet ( ) f u a w M 0 w a f M u, ,9,5,6 50 MPa Valitaan a = (a-itan tulee olla vähintään ). Havaitaan, että ykinketaiepi itoitutapa on konevatiivinen, koka illä a-itta tulee uueaki kuin koponentteihin jakaalla.

22 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Muita liitokia. Muita liitokia Tehtävä.- Kuvan ukainen paku teäkovake niitataan 0 pakuun teäpalkkiin ykileikkoiella niittiliitokella. iittiaineen allittu pintapaine on 90 /² ja allittu leikkaujännity on 95 /². Kovake ja palkki ovat lujepaa ainetta kuin niitit. Kuinka uui aa voia kokeintaan olla? iitteihin kohituvat voiat Moenttitaapaino piteen A uhteen 00 - Bx 80 = 0 Bx = 00/80 = 5/ Bx Voiataapaino vaakauunnaa By Ax - Bx = 0 => Ax = 5/ Voiataapaino pytyuunnaa (oletetaan voian taan jakautuinen) By + Ay - = 0 => Ay = By = / Ax iiteiä vaikuttavat eultanttivoiat Ay 5 9 RA RB x y, 5 6 Lakenta niitin leikkautuien ukaan (KOS.-), kun = (leikkautaojen lukuäää niittiä kohen) 95 ( ) R 6,75 k A,5,5 Lakenta niitin pintapaineen ukaan (KOS.-) R, 5 p t t t p t,5 90,5 Makiikuoavoia = 6,75 k äääytyy niitin leikkautuien ukaan.,5 k

23 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Muita liitokia Tehtävä.- Eään jauhihnan liito on toteutettu viiellä DI 660:n ukaiella kupukantaniitillä (kt. oheinen taulukko). iittien ateiaali on S5 (e 7) ja ne ijaitevat liitokea kuvan ukaieti. Määitä niitin halkaiija ja vaaittavan eiän halkaiija ajakuoitutapaukea. Kuinka uui tulee hihnan leveyen b vähintään olla, kun ateiaalin all = 00 /. b = 000 Jouiteä R = 00 / Kupu- ja uppokantaniittien ittoja (). D R e k l Kupukantaniitti DI D Uppokantaniitti e k l DI 66 iitin halkaiija ),5 (,5) 5 6 (7) 8 Pään halkaiija D,5, 5, 6, 7 8,8 0,5, Pään kokeu k DI 660 DI 66,,5,,8,,,8,,5,6,,5,8 Pään pyöity R,9,,8,,8,6 5,7 6,6 7,5 Reiän halkaiija,,8,,7, 5, 6, 7, 8, Poikkipinta-ala ( ) A,8 6, 8,0 0,7,5,,,0 55, ) Sulkeia olevia avoja tulee välttää. A on niitatun niitin poikkileikkau. Oletetaan leikkauvoian jakautuvan taan niiteille 000 n 5 00 Jaulta ootetaan luotettavaa toiintaa, joten e vataa kuoitutapauta KT (KOS. 09), jolloin allittu jännity on a 0,66Re, Re 5 Ketoehto niitin leikkaujännitykuoitukelle (KOS.-) all 0, 6 a ( ykileikkeinen liito) iitin leikkaujännity (KOS.-), A liiauaa 00 0,6 0,66 5 all 5,7 Valitaan taulukota DI 660 ukaien niitin halkaiijaki = 6 ja eiän halkaiijaki = 6,, jolloin A =,.

24 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Muita liitokia Takitetaan niitin pintapaine p pall 0, 5 a, 50, 665, 7 t 00 p 87,5 p all 6, Laketaan niittien eikien etäiyyet DI 0 -tanain ohjeien ukaan (KOS. 09) e,5,5 6, = 9,6 eunaetäi yy a 6, =9, niittijako Hihnan iniileveyeki aaaan b 9,6 +9, = 8, Jännity hihnaa on 000, A 8, - all 6, Hihnan levey täytyy ii itoittaa jännityken ukaan Ain A b 000 all 00 b t Valitaan b = e = 0 a = 0 e =. 60 6, =,8

25 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Muita liitokia Tehtävä Kuvan ukainen 8 levytä valitettu uloke on kiinnitetty viiellä niitillä, joien halkaiija on 6. iitin all = 0 / ja allittu pintapaine all = 0 /. Kuinka uui aa voia enintään olla? 50 Pytyuoa voia on joka niitille yhtäuui: V 5 iittien etäiyy painopiteetä 75 a 06, co5 R T V T V R V T V V R 75 R T 75 Kekiäinen niitti on niittiyhän painopiteeä, joten e ei kanna taivutuoenttia. 75 = T 06, 75 T = a V R Kuvata nähään, että oikeanpuoleiiin niitteihin kohituva voiien eultantti on uuin. T T T co 5 x y R Tx y 0 a a T V co5 co5, Mitoitu allitun leikkauken ukaan (KOS.-) =6 + =7 T y T T x R A all,0 A,0k all 7 0 5,0 k Mitoitu allitun pintapaineen ukaan (KOS.-) R p pall t,0 tpall ,k,k Eli allittu voia on kokeintaan (äääytyy leikkauken ukaan) all =,0 k 5

26 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit AKSELIT JA IIDE LIITTÄMIE. Akelit Tehtävä.- Kuvan kiilahihnapyöä, jota käytetään akelin päätä ähköoottoilla (n = 55 /in), on kiinnitetty akelin kekelle kiilaliitokella. Hihnavoiien uunnat on eitetty kuvaa. Lake akelin halkaiija hihnapyöän kekellä, kun kiilauan lovenvaikutuluku K ft =,7 ja vauuluvuki halutaan,5. Akelin ateiaali on E5 (e 60). = 5,5 k =,5 k p = 5 L = Akelia taivuttava voia (= voiien eultantti) co0 in co0 500 in0 680, Laakeivoiat, kun hihnapyöä kekellä akelia a = b = / 0 Pyöivä akeli; vaihtuva taivutuoentti akelin kekellä a L/ b M t a L 0,6 0 7,6 L= 60 Vakiovääntöoentti (kuvaa T=M v) M v 0,5 p Akelin halkaiijan alutava itoitu, Söebegin lakentaenetelällä (E5: tw 00 MPa, Re 0 MPa KOS Liite ). Akelia vaikuttaa vaihtuva taivutu ja vakiovääntö (KOS taul..-) n Kft M t M v tw Re,5,7 7, ,5 Seuaava tanaihalkaiija olii (KOS taul..-), utta e on ähköoottoin akelinpään koko. Valitaan tanaihalkaiija = 5, jolle on aatavia vieintälaakeeita. On yytä huoauttaa, että Söebegin kaavalla aaaan alutava avio akelin halkaiijalle, jota voiaan käyttää lähtöavona vainaiea väyitakatelua. Vataavan tehtävän vainainen väyitakatelu on eitetty eepänä. 6

27 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Tehtävä.- Kuvat eittävät potkuin väliakelointia ja alennuvaihetta. Millä peuteella avioiit a) potkuin väliakelin tavittavan halkaiijan uuuuluokan? b) alennuvaihteen ulotuloakelin tavittavan halkaiijan uuuuluokan? c) Lake alutavat akelin halkaiijat e. akeleille kuvien ja euaavien tietojen peuteella - väliakeli: P = 6 kw, n = 500 /in - ulotuloakeli: M V = 0,8 k, jakohalkaiija = 7, = 0, = 0 - olepien akelien ateiaali S55 (e5): R e = 5 MPa ja tw = 50 MPa. a) Akelia on pelkkää vääntöä (vakiovääntö, jolloin väyttävää kuoituta ei eiinny)! Alutava itoitu tehään eiekiki Söebegin kaavalla (KOS taul..-). b) Akelia on vakiovääntö ja vaihtuva taivutu (väyttävä kuoitu). Alutava itoitu tehään Söebegin kaavalla (KOS taul..-). c) Väliakeli Vakiovääntöoentti, joka laketaan tehon ja pyöiinopeuen avulla P 6000 W P Mv Mv n M v 605 n Söebegin ukaan (KOS taul..-): pelkkä vakiovääntö, jolloin M va = 0 ja M v = M v ja alutavaki vauuluvuki valitaan n = (KOS taul..-) M 605 v D 7, 6 Re 50 / Valitaan tanaihalkaiija D = 75 (KOS taul..-). 7

28 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Vaihe Ulotuloakelin haapyöän kehävoia jakohalkaiijalla (KOS 6.-65) t v M ,7 Ulotuloakelin haapyöän akiaalivoia, joka johtuu haatuken vinoueta (KOS 6.-67) tan 98 tan0 875 a t Ulotuloakelin haapyöän aiaalivoia (KOS 6.-66) tan tan 0 t co co0 Akelin taivutuoentti haapyöän kohalla kootuu kaheta ei taoa (kohtiuoia toiiina nähen) vaikuttavata taivutuoentita (ekitään akeliväli l = 95 ja haapyöän kekikohan etäiyy uloiata laakeita a = 90 ja b = l - a). Haapyöän vinouuunta ei käy ili kuvata, joten valitaan akaati kuoitetupi tapau/uunta kippioentin kohalle. a b M t a l 0,9 (0,95 0,9 ) 0, ,95 a b 0,9 (0,95 0,9 ) M t t 98 l 0,95 Moenttien eultantti M t Mt M t (6 ) ( ) 5 Akelia vakio vääntö ja vaihtuva taivutu ovelletaan Söebegin lakentakaavaa (KOS taul.-) n = K ft =,6 (valitaan KOS taul..- ukaan) (KOS kuva.-, tappijyiellä tehty kiilaua, epäkonevatiivinen valinta) n D Kf t t M M v tw Re,6 5 (0800 ) ,5 Valitaan tanaihalkaiija D = 0 (KOS taul..-). On yytä huoauttaa, että Söebegin kaavalla aaaan alutava avio akelin halkaiijalle, jota voiaan käyttää lähtöavona vainaiea väyitakatelua. 8

29 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Tehtävä.- Kuva eittää kohita A ja D laakeoitavaa tehoniitoakeliton väliakelia. Akelia kuoittaa vakiouuuinen ja -uuntainen pitevoia =,9 k. Akelin ateiaali on teä E95 (e50) ja pinnankaheu Ra =,6. Lake vauu väyien uhteen. Vakiouuuinen ja -uuntainen poikittaivoia aiheuttaa pyöivään akeliin vaihtokuoituken.väyielle altteipia paikkoja ovat akenteelliet epäjatkuvuukohat, jo liäki kuoitu on ekittävää. Tää tapaukea väyielle alttiita kohtia ovat B ja C, joita B:ä on uuepi halkaiijoien eotu (= ekittäväpi epäjatkuvuu) ja liäki uuepi taivutuoentti. Voiataapainoehto pytyuunnaa A D 900,9k 5 5 Moenttitaapainoehto piteen A uhteen A D 0,5 = D 0, ,5 D 0,550 Sijoittaalla tää voiataapainoehtoon aaaan tukivoiaki piteeä A ja taivutuoentiki piteeä B ja M 0,50 9, A Taivutuken aiheuttaa niellijännity halkaiijaltaan akeliin M B M 9, 9, B ni 60, MPa W B 7 Makiijännity, kun otetaan huoioon loven vaikutu (KOS.6-6) iä ax q K 0,8,65 60, MPa 9,8 MPa t ni B A q = 0,8 (lovihekkyy (KOS taul..6-6) valittiin konevatiiviin eli vain tapau) K t =,65 (loven uotoluku =,65, kun D/,9 ja / 0,09, KOS Liite, b-kuva.77) Otetaan huoioon kappaleen koon ja pinnanlaaun vaikutu väyilujuuteen iä k k tw k k 0,87 ( R two 60 MPa 0,87 0,87 60 MPa 96,8 MPa 500 MPa, Ra,6, KOS kuva.6 - ) 0,87 (, KOS kuva.6 - ) two Koka työkentelypiteeä kekijännity on nolla, ei Sithin piiota tavita, vaan vauu väyien uhteen voiaan ääittää uoaan n tw ax 96,8 MPa, 9,8 MPa 9

30 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Tehtävä.- Kiilahihnapyöä on kiinnitetty akelin kekelle kuvan ukaieti. Hihnavoiien uunnat on eitetty aaa kuvaa. Hihnapyöän kohalla akelia on kuvan ukainen olake. Määää akelin vauuluku olakkeen kohalla, kun ovaaalla valitetun akelin ateiaali on E95 (e50) ja vääntöoentti on tykyttävä. = 5,5 k =,5 k p = 5 L = 60 R = Akelia taivuttava voia ( co0 ) ( in0 ) ( co0 ) (500 in0 ) 680, Taivutuoentti olakkeen ulkoeunaa M tax L , 0, , Vääntöoentti M v 0,5 p iellinen akiitaivutujännity olakkeen kohalla M tax 7000 ni 9, MPa 5 iellinen akiileikkaujännity olakkeen kohalla 6M v ax , MPa iellinen jännitytila olakkeen kohalla (kekijännity jännityaplitui) 0 MPa 9, MPa (vaihtotaivutu) ni a ni a 8,MPa 8, MPa (tykyttävä vääntö) Loven uotoluvut 5 60 D 60 0,09,, 5 5 (KOS Liite, kuvat b ja f.77) K tt,75, Ktv, / R Lovihekkyy q = 0,8 (lovihekkyy (KOS taul..6-6) valittiin konevatiiviin eli vain tapau). 0

31 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Loven vaikutuluvut (KOS.6-7) K K ft fv q( Ktt q( K Kojatut jännityket K to K to tv ft fv ) 0,8 (,75),6 ) 0,8 (, ),,6 9, MPa 0,6 MPa a ( a ), (8, 8,) MPa 0,7 MPa 0,7 MPa Kappaleen koon ja pinnanlaaun vaikutu k = 0,8 (Ra =,, ovaaalla voiaan päätä paepaankin laatuun, R = 500 / ) k = 0,8 ( = 5 ) Kojattu Sithin piio w k k wo 0,8 0,8 0 MPa 57 MPa Vakiouoonvääityienegiahypoteei (VVEH) veta a a 0,6 MPa 0,7 MPa 5,8 MPa vet 8,5 MPa Piietään kojattu Sithin piio (e50, veto-puitu, KOS Liite ). Kuvata aaaan vauueki n OB OA 70 8,5,8

32 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Tehtävä.-5 Kuvan akelia on laakeeien aennuviheen euaukena taipua =. Pyöiiliikkeen aikaanaa tykyttävä vääntöoentti, M vax = 5. Akeli on valitettu ovaaalla teäketä E5 (e60). Loven vaikutuluvut kekiäien laakein kohalla ovat K ft =,6 (taivutu) ja K fv =, (vääntö). Mikä on akelin kokonaivauu? Akelin aitetuin kohta on akelin puoliväliä, joa aennuviheetä aiheutuva taivutujännity on akiiaan. Vääntöoentita aiheutuu niellileikkaujännity kekiäien laakein kohalle 6 M vax 6 M v ax ax K fv, (0 ) Väännötä aiheutuva leikkaujännity: kekijännity ja jännityaplitui (tykyttävä vääntöoentti) a ax 55,5 Aennuviheetä aiheutuva taivutuoentti Siityä l 8EI (KOS Liite, kohta 8) 8EI l Taipuata aiheutuva taivutuoentti M l EI l ax iä I (Taul.) 6 Taivutujännity: ni M t ax E 6E 8 6 l l (550 ) Makiitaivutujännity ax K ft ni,6 8 Taipuata aiheutuu vaihtokuoitu a MPa, 0 MPa MPa

33 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Koon ja uoonkeoin k ja pinnanlaaunkeoin k k = 0,9 (KOS Kuva.6-) k = 0,8 (akeli ovattu ) (KOS Kuva.6-) Kojattu Sithin piio k w k w0 Ra, 0,90,870 0, Laketaan vetailujännityket VMVEH:n (Vakiouoonvääityienegiahypoteei) ukaan (Pennala): Jännityaplitui vet a a a ( MPa) (55,5 MPa) 6,5 Kekijännity vet 0 (55,5 MPa) 96, Piietään kojattu Sithin-piio (e 60, veto-puitu, KOS Liite ). Tää näkee käytettävän yö taivutuväyilujuupiiota, jolloin vauuluku kavaa hiean uueaki. Liäki ei lähteien väyilujuuet poikkeavat jonkin vean toiitaan. Laketaan vauuluku n OB 0 OA 96,,

34 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Tehtävä.-6 Kuvan akeli on laakeoitu kahella palloaiella ullalaakeilla, jotka ovat yetieti kekellä olevaan olakkeeeen nähen (laakeipaikat ekitty kuvaan, laakeiväli L = 00 ). Pyöivän akelin kekellä on kuoavoia = 00 k, jonka uunta on uuttuaton (alapäin). Lake akeliolakkeen vauuluku väyieen nähen DI 7 ukaan (k. Taulukot), kun akeliateiaalina on nuoututeä CiMo6. Pinnankaheu R z = 5 µ. Ra0,8 Ra0,8 O 75 O 85 O R5 Taivutuoentti aa akiiavon kekikohaa, joa kuitenkin poikkipinta-ala on uuepi. Lovivaikutu eiintyy olakkeen kohalla, joa taivutuoentin avo on ,00 0,7 M l 00 Taivutujännity (vaihtuva) M 00 ta 77,MPa W 0,075 Mateiaalina on nuoututeä CiMo6, jonka lujuuoinaiuuet ovat: - utolujuu R 00 /, yötölujuu R e 000 / - taivutuvaihtolujuu tw 600 / Olakkeen uotoluku taivutukea t 0,6,6 t 0, t D,75 iä = 5, = 75, D = 85 ja t = 5. Jännitygaientti taivutukea, ( ), ( 0,67) - G' 0,57 5 iä (/D > 0,67 ja > 0) t 5 5 0,67 Teknologinen koonvaikutu ( eff = D = 85, B = 6 ) 85 0,6 lg eff K 0,6 lg 0,8 B 6

35 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelit Lovivaikutuken tukiluku n Re ( ) 0, G' 0 7 / 8 / 0, 7 / 0,57 0,05 iä R e( ) K( eff) Re ( B) 0,8000 / 8/ Lovenvaikutuluku taivutukea t,75 t,7 n,05 Geoetinen koonvaikutu taivutukea ( 7,5 50 ) 75 lg lg 7,5 7,5 K 0, 0, 0,86 lg0 lg0 Pinnankaheuen vaikutukeoin R ( ) 0, lg lg t μ R K z 0 / 5μ 0,8 00 / 0, lg lg 0,89 μ 0 / Pinnan lujittaita ei ole tehty, joten K V =. Kokonaivaikutukeoin aaaan yhtälötä (taivutu) t,7 Kt, ( ) K Kt KV 0,86 0,89 Rakenneoan väyilujuu (taivutu) tw ( B) K( eff) 6000,8 twk 8, / Kt, Rakenneoan allittu jännityaplitui (taivutu, kekijännity v 0 ) tadk twk tk v 8, / Vauukeoin tadk S,95 ( Sin,) ta 5

36 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien liittäinen. Akelien liittäinen toiiina Tehtävä.- Oikoulkuoottoi, jonka teho P = kw, pyöiinopeu n = 50 /in ja hitauoentti J = 0,075 kg, on puhaltien käyttöoottoina. Puhaltien kuoaoentti T L = 68 ja hitauoentti J L = 0,5 kg. Valite oottoin ja puhaltien välille joutava kytkin, kun ypäitön läpötila on 5 C ja käynnitykiä on 50 ketaa tunnia. Käynnitykeä ähköoottoin oentti T AS on kakinketainen niellioenttiin T A nähen. Jouto-oan ateiaali on luonnonkuia. J M J K J K J P C T enaflex-kytkiet Oinaiuu Pyöiinopeu n ax (/in) Vääntöoentti T K () T Kax T KW Vääntöjäykkyy (/ ) Suuennukeoin V R Suht.vaiennu 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 Mak. äteitt.poikkaa (),,,6,9,,,6,9,,7,,8 Mak. ak.iityä ( ),,7,0,,6,0,,7,0,6 5, 6,0 Hitauoentti J * k 0,005 0,0 0,085 0,085 0,067 0,09 0,85 0,5 0,6 0,7,5,0 J k 0,006 0, ,0 0,095 0,09 0,06 0, 0,7 0, 0,5 0,77,5 J k 0,0007 0,005 0,005 0,009 0,08 0,0 0,055 0,08 0,7 0,55 0,8 0,85 * J k ja J k iippuvat väliakelin koota, J k on puolet yetietä peukytkietä. Kokoja toiitetaan yö jouto-oalla, jonka vääntöjäykkyy on puolet taulukon avota. Joutoateiaali on luonnonkuia. J K J K J K J K kuioa kuioa Moottoin kulanopeu ja niellioentti 50 n in 60 5,8 in Moentti käynnitykeä T AS = T A 5 ja T A P 000 W 7,6 5,8 6

37 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien liittäinen iellioentin välity (KOS Liite.-,. 70, kaava ) T K T S t = 68, = 95, iä S t = läpötilakeoin =, (KOS taul.. 7) T = T L = 68. Vääntöoenttiyäyket (kaava,. 7) T Kax T SS zs t = 7,,, =,8 iä S z =, ; S t =, (Taulukot ja,. 7) S A =,8 (DI 70 T:n ukaan S A,8) TAS SA 5,8 T S 7, (kaava,. 7) 0,7 J J 0,075 kg 0,7 J J L 0,5kg Valitaan kytkieki 70, jolle T K = 50 ja T Kax = 87 Huoioiaan vielä kytkien puolikojen hitauaat (J k + J k = J k) J = J + J k = 0,075 kg + 0,095 kg = 0,0 kg J = J L + J k = 0,5 kg + 0,009 kg = 0,509 kg J 0,0 kg 0, J 0,509 kg 5,8 T S, 0, T Kax,,, = 88 OK Huo! Käynnitykeä kuoaoentti T L = 0. 7

38 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien liittäinen Tehtävä.- Valilaitoken ullakuljetinta käytetään haavaiheoottoilla kuvan ukaieti. Moottoin teho P = kw pyöiinopeuella n = 0 /in. Moottoin hitauoentti J = 0,0 kg ja akiioentti T AS =,T A. Vaihteen välityuhe i =,. Valattavan levyn aa = 800 kg käyttävää ullaa kohti. Rullan halkaiija D = 00 ja hitauoentti J R = 6, kg. Kuoan niellioenttia ajoittaa ullan ja levyn välinen kitka ( = 0,5). Häviöitä ei huoioia ja kytkien hitauoentti oletetaan pieneki uihin veattuna. Vaihe kytketään ullan akeliin joutavalla kytkiellä. Valite opiva kytkin oheieta taulukota. Eetakaien käytön takia käynnitykiä on 80 ketaa tunnia. Ypäitön läpötila voi nouta 60 C:een aakka. Kytkien joutoelin on valitettu PUR-elatoeeita.. Moottoi + vaihe. Kytkin. Rulla. Valattava levy 00 v Kytkien valintataulukko: Rotex koko Max.pyöiinopeu (/in) v = Vääntöjouto Vääntöoentti () iell. Max Vaihto Vai. teho (W) +0 C Vääntöjäykkyy C Tyn (/a) 0 / 0 / T K T Kax T K T Kax T KW P KW,0T K 0,75T K 0,50T K 0,5T K Joutoeleentti polyuetaania (9 Shoe A), väi keltainen , 0 7,5 5-0,80 0,0 0,0 0, ,6,8,80,050 0,800 0, , 6,6,860,980,00, , 0,900 8,90 6,760, ,,050 7,60,050 7, ,0,70 9,70,70 8, ,8 6,700 0,090,750, ,6 50,70,590,50 8, , ,0 97,0 79,650 60,0 5, ,6,0 9,90 70,60, ,0 90,090 55,870 7,860 69, ,0 5,080 07,50 56,90 9, ,0,60 55,50 9,00, ,0 7,860 89,90 9,0 7, ,6 660,90 5,600 09,500, ,0 890,60 70,00 55,00 7,0 KOS. 70 Liite.-. Joutavien kytkinten valintalakelat. Kitkavoia ullalla R = = g ajoittaa iiettävää vääntöoenttia 0, T R g 0,5 800 kg 9,8 5 Huoioiaan läpötilan vaikutu kojauketoiella S t T L S t = 5, = 9 T K 8

39 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien liittäinen iä S t =, (60 C, PUR-elatoeeille (taulukko ). Valitaan taulukota kytkin, jonka niellivääntöoentti T K > 9. Täten valinta ouu kytkieen 55, jolle niellivääntöoentti akiivääntöoentti T K = 0 T Kax = 80 Takitetaan, onko valittu kytkin iittävä. Moenttiyäyket käynnitykeä J TS TAS SA J J iä yäykeoin S A =,8 (käytännöä DI 70 T:n ukaan). Hitauoentit Vaihteen jälkeinen pyöiinopeu n 0 i n 8,97 n, in in Liikenopeu v n,97 0,,8 Kytkien akelin kulanopeu n,97,8 Kuoan hitauoentti euoituna kytkien akelille v,8 / J e 800 kg, kg -,8 Käytettävän puolen hitauoentti J J R Je 6,kg,kg 8, kg Käyttävän puolen hitauoentti J = i J =, 0,0 kg =,7 kg Käyttävällä puolella eiintyvä akiivääntöoenttiyäy: T AS =,T A iä P kw T A, => T AS = 58,7,97 8, kg => T S 58,7,8 00, 8, kg,7 kg T SS ZS t = 00,,, = 8 > T Kax = 80 (Käynnitytaajuukeoin: S z =, ( 60 kpl/tunti) taulukko,. 7) Eli tään ukaan alkuvalinta eni eiluti pieleen. Valitaan uuelleen T Kax :n ukaan (kytkin ketää vääntöoenttiyäyket) ja illoin kyeeeen tulee koko 75, jolle T K = 80 T Kax = 560 9

40 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien napaliitoket. Akelin liittäinen napaan Tehtävä.- Valite tanain ukainen taakiila, joka iitää halkaiijaltaan 50 akelilta 00 vääntöoentin navalle. Koko vääntöoentti oletetaan iityvän taakiilalla. Kiilalle allittava pintapaine on 50 /² ja allittu leikkaujännity on 60 /². Taakiilat: vääntöoentin iitokyky akelin pintapaineen ukaan (KOS.-8) ja kiilan pituu iä Mv,a pa l t t ( ) M v,a 00 0 l p ( ) 6, a t t 50 5,5 (50 5,5) M v,a = vääntöoentin iitokyky akelilla = 00 p a = akelin pintapaine = 50 /² l = kiilan pituu t = akelin uan yvyy = 5,5 ( = 50 ja b = ) (KOS taul..-8) = akelin halkaiija = 50. Vääntöoentin iitokyky navan pintapaineen ukaan (KOS.-8) ja kiilan pituu iä M M v,n 00 0 pn l t ( ) l 9,6 pn t ( t) 50,8 (50,8 ) v, n t M v,n = vääntöoentin iitokyky = 00 p n = navan pintapaine = 50 /² t = navan uan yvyy =,8 ( = 50 ja b = ) (KOS taul..-8) Moentiniitokyky kiilan leikkautuien ukaan (KOS.-9) ja kiilan pituu iä M v,k 000 Mv,k u A l, b M v,k = vääntöoentin iitokyky akelilla = 00 u = A = kehävoia A = bl = kiilan leikkaupinta-ala b = kiilan levey = l = kiilan pituu = 6 = leikkaujännity = 60 /². yt voiaan valita oikea taakiila tanaita SS 66 A - x 9 x 6 SS 66 Huo. Stanain SS 66 ukaan kiilan iniipituu on 6, kun = 50. 0

41 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien napaliitoket Sallittu vääntöoentti tanain DI 689 ukaan laketaan yhtälöllä (Taulukot) M vall pall ( h t) leff i iä pall 0, 9Rein, käytetään utoajaa R h kiilan kokeu ja t uan yvyy akelia yhen kiilan ( ) kanto-ouukeoin, kahella kiilalla ( ) i R ein on akeli-, napa- ja kiilaateiaalin iniiyötölujuu, haaavaluautanavalle i 0,75 Akelin ateiaaliki otetaan S55, jonka yötöaja on 5 / (> 0 6, Taulukot). Kiilan pituueki aaaan l eff p all M vall 00000, 50 ( h t) i 0,9 5 (9 5,5) Takatelua ei ole otettu huoioon kuoituken luonnetta (käyttökeoin K A ).

42 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien napaliitoket Tehtävä.- Haapyöä on kiinnitetty akelille Woouff-kiilalla kuvan ukaieti. Kiilan ivuihin kohituva uuin pintapaine on p all = 00 /² ja kiilan allittu leikkaujännity on all = 60 /². Lake kiilaliitoken oentiniitokyky allitun pintapaineen ukaan. Takita leikkaujännity kiilaa. b l t h = 0 b = 6 h = 9 l =,6 t = 6,6 Kiekkokiilan vääntöoentin iitokyky (Aiila et al, Koneenoien uunnittelu, WSOY 985,.-): iä M v u p ( h t) l t i q 00 u = kehävoia = p (h - t ) l t i q p = pintapaine = 00 /² h = kiekon kokeu = 9 t = akelin uan yvyy = 6,6 l t = kiekon painetta kantava pituu =,6 = l i = kiekkojen lukuäää akelilla = q = kantokeoin = (i=) = akelin halkaiija = 0 = b = kiilan levey = 6. (9 6,6),6 0 5,8 Kiilan leikkaujännity A p ( h t) l t b l t i q 00 p ( h t) b (9 6,6) 0 6 all 60

43 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien napaliitoket Tehtävä.- Tienakennukoneea on uui haapyöä, joka on teävalua. Haapyöän pyöiiuunta vaihtelee ja iihen kohituu uuia yäykiä. Kuvaa on eitetty haapyöän liito akeliin. Liito on toteutettu tangentiaaliilla kiiloilla DI 68-0x0x00. Suuin eiintyvä vääntöoentti on M = k. Täyttääkö liito ille aetetut vaatiuket? GS b= e t=0 Kehävoia liitokea M u k 0,05 Kiilan ja uan kyljen paine navaa u p 80 t lt i 0 50 Tangentiaalikiiloilla t = t = 0 ja i =. p 0 50 (KOS taul..-6) pall 0, 7 p0 0, p 80 (KOS taul..-6 kovia ikuja) Eli liito täyttää aetetut vaatiuket.

44 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien napaliitoket Tehtävä.- Kuvan haapyöä liitetään akelille kutituliitokella. Liitoken ovite on 5 u6/h7 ja kitkakeoin u = 0,. Lake liitoken iitää vääntöoentti, jo toelliet itat valitukea tulevat ellaiiki, että tatunta on pieniillään. Kuoittava vääntöoentti on tykyttävä. Pinnankaheuet akelia ja navaa ovat Ra =,6. Sovite u6/h7: 0, ,05 u 6 0, 070 ja H7 0. Haapyöän ateiaali on nuoututeätä, jonka yötöaja on R e = 50 /. Liitoken pituu l = 8, D = 5 S =,8 (Taulukot, ei löyy KOS kijata, tykyttävällä kuoitukella,8 KOS II ).5 alalaita) Ra =,6 R za = R zi = 0 (KOS taulukko.-7) E = 06 0 / ) Aiila et al, Koneenoien uunnittelu, WSOY 985. Kutituliitokia vääntöoentin iitokyky laketaan noaaliti iten, että oletetaan aholliian epäeulliin tapau, eli tapau, joa akeli on aholliian ohut ja ei navaa oleva eikä aholliian uui. Sovitteen ääääiä ajoia on vääntöoentin iitokyky tällöin pieniillään. Toiaalta, ikäli laketaan vauutta pyyvään uoonuutokeen nähen tai liittäieen tavittavaa läpötilaeoa, on lakennaa käytettävä juui päinvataita yhitelää (akeli aholliian paku ja navaa oleva eikä aholliian pieni), jotta nähään kuinka uuella läpötilaeolla liittäinen ainakin on ahollita (läpötilaeo on tällöin uuiillaan). Tehollinen ahitu (KOS.-57) P w D,8 ( R R ) (5,070 5,05) 0,8 (0,0 0,0) 0,09 in Pintapaine (KOS.-6) ax 0 za zi EA QI QA K I A EI QI QA QA, (koka E A = E I, A = I ja Q I = 0) p D p D Pw E Q E A D D a p P w D D a D Vääntöoentin iitokyky (KOS.-5) 5 E 0, MPa 8,9 MPa T u p l S D 0, 8,9 MPa 8 5 =,8 70 Vauu navan pyyvään uoonuutokeen - tehollinen akiiahitu (KOS.-57) P wax ax Din 0,8 ( RzA RzI ) (5,086 5,000) 0,8 (0,0 0,0) 0,070 S PA w ax R ela E A P w ax / D R ela E A 50 0,070/5,060 5,6 (KOS.-66)

45 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien napaliitoket Tehtävä.-5 Kuvan ukainen napa kiinnitetään akelille noaalilla kutituliitokella. apa ja akeli ovat teätä. Akelin halkaiija on 75 ja pinnan kaheu Ra = 0,8. Mitoita liitoken ovite iten, että liitokella aavutetaan 00 :n oentiniitokyky. Kuinka uui läpötilaeo tavitaan navan ja akelin välille, kun aennuken helpottaieki vaaitaan 0, väly liitokea? Ypäitön läpötila on 0 C. Moentiniitokyky (KOS.-5) Ra,6 75 H7 O 00 O iä T D l u p S D = liitopinnan halkaiija = 75 l = liitoken pituu = 50 u = tatuntakitkakeoin = 0, (taul..-0: teä/teä, noaali kutituliito) p = pintapaine S = vauuluku (käytetään avoa ) 50 T p Dl u 00 9, MPa , Tehollinen ahitu P w aaaan uhteellien tehollien ahituken ääitelän (KOS.-6) avulla iä w Pw K p K p D Pw D E A E A Q K I E I QI QA I QA E A QA A QA Q E A A A D D D QI D ii I E I aa ,75 0, (navan ja akelin uppeualuku) 5 GPa (navan jaakelin kioouuli) Tehollinen ahitu P w K p D E A Q Q Q Q E D 0, ,75 5, , A A T Dl E A u D A A A T l u Sovite on tällöin (KOS.-57) P P w R R 5,75 0,8 0 6,95 0,8 za zi 5

46 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Akelien napaliitoket iä RzA 0 (kun Ra,6, KOS taul.. 7) RzI (kun Ra 0,8, KOS taul.. 7) eli navan ja akelin toelliten halkaiijoien eotuken tulee olla vähintään eellä laketun ovitteen vean aha, jotta liito iitäii halutun vääntöoentin. avalle valitaan SS 5595:n ukainen toleani H7, toleaniate on 7, IT = 0, jolloin A ua = 0 A oa = 0 (navan iähalkaiijan alaeoitta) (navan iähalkaiijan yläeoitta) eli navan eikä on valitettava välille 75,000-75,00. Akelille valitaan toleaniateeki 6, IT = 9. Miniiahitu (KOS.-5) P A o A ui ui A A oa oa ( D AuI ) ( D AoA) AuI AoA P 0 6,95 = 56,95 P 6,95 Akelin ulkohalkaiijan alaeoitan (A ui ) tulee ii olla uuepi kuin 56,95, joten akelin toleaniluokaki valitaan 6 (alaeoitta +59 ). (Taulukot, SS-ISO 86-) A oi A ui Makiiahitu (KOS.-55) IT P u AuA AoI Tavittava navan liittäiläpötilaeo (KOS.-7) iä PU I PU Aef R I R I A D A A D PU 78 Aef I 5,8 K AD K R 0 C, ypäitön läpötila I 0 C, akelinliittäiläpötila 6 I A 0, akelin janavan läpöpiteneiketoiet ( KOS taul..- ) K PU Pu P , ahitu liitettäeä ( KOS.-70). 6

47 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Laakeointi 5 LAAKEROITI Tehtävä 5- Papeikoneen kuivauylintein laakeointi on toteutettu lieiöullalaakeilla 0 (ynaainen kantavuuluku C = 850 k) ja palloaiella ullalaakeilla 0 (ynaainen kantavuuluku C = 050 k). Kuivatuylintein paino G = 90 k. Huovan kiityvoia K f = / (huovan levey L = 6750 ). Huovata aiheutuu yö akiaalivoia a =, k. Papein nopeu v = 780 /in ja ylintein halkaiija D = 500. Lake laakeien ketoiät tunteina. Palloainen ullalaakei ottaa vataan akiaalivoian, ja en ynaainen ekvivalenttikuoitu on P Y, jo P 0,67 a / / Laakeille 0 : e = 0,, Y a a Y, jo e a e,8 ja Y =, (SK) A Huovan kiityuunta K f K f G Laakeien akenne A B B Huovan kiity aa aikaan telaan kohituvan pytyuoan kuoituken h = K f L. Tään liäki telan tukipiteiiin (laakeeihin) vaikuttaa pytyuunnaa telan oa paino G. Laakeeihin kohituvat tukivoiat G G K L h f ,75 7 k Telan pyöiinopeu v n D 780 in,5 65,5 in Lieiöullalaakeiin ei kohitu akiaalivoiaa; tällöin ekvivalenttikuoitu P =. Rullalaakeeille p = 0/ (KOS 5.- ). Lieiöullalaakein nielliketoikä käyttötunteina (luotettavuu 90 %) (KOS 5.-) L 0h p C h h 60 n P 60 65, Palloainen ullalaakei ottaa vataan akiaalivoian. Laketaan ekvivalenttikuoitu tehtävää annetulla kaavalla (KOS 5.-) e = 0, > a,0 0, 0 P 7 0,8, 0 78,7 0 Ya 7 0 Rullalaakeeille p = 0/ (KOS 5.-). Palloaien ullalaakein nielliketoikä käyttötunteina (luotettavuu 90 %) (KOS 5.-) 0 p C L 0h h h 60 n P 6065,5 78,7 0 7

48 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Laakeointi Tehtävä 5- Kuva eittää katiohaavaihteen ulotuloakelia, joka on laakeoitu kahella uakuulalaakeilla. Akelipakuuet ovat laakeille A A = 0 ja laakeille B B = 0. Haapyöätä aiheutuu tangentiaalivoia t = 80, aiaalivoia = 50 ja akiaalivoia a = 65. Laakeointietäiyyet ovat l A = 0 ja l B = 85. Haapyöän jakohalkaiija = 60 ja akelin pyöiinopeu on 000 /in. Valite akelille opivat laakeit, kun haluttu käyttöikä on h. A A l A t l B a B B Ratkaitaan laakeivoiat tatiikan ääntöjen ukaan. Vapaakappalekuva eetä M A la A Bx ( la lb) , 65 0,08 Bx 7, 0,5 A x Bx 50 7,, A l A a l B B Vapaakappalekuva päältä M A t la By ( la lb) , By, 0,5 A y t By 80, 687,5 A l A t l B B Laakeeien aiaalikuoat (eelliten eultantit) A Ax Ay (, ) 687,5 698,7 B Bx By 7,, 9,7 Valitaan alutavati A-laakeiki uakuulalaakei SK 6006 (C = 800 ). Kuulalakeeille p = (KOS 5.-). Laakei A kantaa vain aiaalikuoaa, jolloin ynaainen ekvivalentti kuoa P = A. Tak. laakein ketoikä (KOS 5.-) p p C C P A 698,7 L h h > h OK! 60 n 60 n Valitaan alutavati B-laakeiki uakuulalaakei SK 608 (C = 500, C 0 = 9000, f 0 = ). Laketaan laakei B:n ekvivalenttikuoitu, kun laakei B kantaa akiaalikuoan ja oan aiaalikuoaa (Taulukot) f 0 a 65 0,5 e 0, C a 65 0,5 e, jolloin X 0,56 ja Y, 9 B 9,7 P X B Y a 0,56 9,7, , Takitetaan valitun laakein ketoikä (KOS 5.-) p C P 86, L h0 h h 900 h > h OK! 60 n Valitaan ii laakeeiki SK uakuulalaakeit 6006 (A) ja 608 (B). 8 Uakuulalaakein ekvivalenttikuoituken lakentaenetelä on uuittu (k. Taulukot).

49 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Laakeointi Tehtävä 5- Kuljetinulla, jonka akeli on kiinnitetty unkoon, on laakeoitu kahella uakuulalaakeilla 60 (C =,5 k, C 0 = 6,55 k, = 0, D = 7 ). Rullan kekelle kohituu äteikuoitu =,76 k. Kuljetinullan halkaiija D = 08, laakeiväli 0 ekä kuljetinhihnan nopeu v =,7 /. a) Lake laakeien ketoikä tunteina. b) Laakeit voiellaan avalla, jonka peuöljyn kineaattinen vikoiteetti on avioiua käyntiläpötilaa = 0 /. Mikä on voitelun vaikutu ketoikään? a) Rullan pyöiinopeu kuljetinhihna n v D, 7 0, 08 0,9 65 in Laakeikuoa = = 760 = 880 = P iellinen ketoikä tunteina tyyyttävällä voitelulla (KOS 5.-), kuulalaakeeille p = (KOS 5.-) b) C ,5 k L 0h h h 9000 h 60n P ,88 k Kekihalkaiija (KOS kuva 5.-7) = (+D) = (0+7) =,5 Tyyyttävän voitelun eellyttää vikoiteetti (KOS kuva 5.-7), kun n = 65 /in 5 0 / => Vikoiteettiuhe, 5 Voitelun vaikutuken huoioon ottavaki ketoieki aaaan (KOS kuva 5.-8) a, (SK) Käytetty voitelu oli tyyyttävää paepi, jolloin en huoioon ottainen johtaa piepään lakennallieen ketoikään. Uui enetelä, ISO 8, 007 (Taulukot) Laakein 60 väyiaja SK:n ukaan on P u = 0,8 k. Jo laakeien puhtau oletetaan noaaliki c 0, 5, aaaan P 80 u c 0,5 0,59 ja, a ISO 5 P 880 Ketoikä kavaa 5-ketaieki. 9

50 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Laakeointi Tehtävä 5- Palloaien paineullalaakein (X =, ja Y = ) pyöiinopeu on vakio. Säteikuoitu vaihtelee iten, että % toiinta-ajata e on 5 k, 0 % toiinta-ajata k, 5 % ajata 0 k, % ajata 8 k ja 0 % ajata 5 k. Akiaalikuoitu vaihtelee kutakuinkin uoaviivaieti in ja ax välillä. in = k ja ax = 8 k. Mikä on ekvivalentti laakeikuoitu? Pyöiinopeu on vakio, eli kekiäääinen pyöiinopeu (KOS 5.-5) n ni n vakio n Ketoiet q i (KOS 5.-6) ovat uoaan ei kuoitutaojen uhteelliet ketoajat kokonaikäyttöajata. Laketaan ekvivalentti äteikuoitu (KOS 5.-7); ullalaakeille p = 0/ (KOS 5.-) k 0,0 k 0, 0 k 0,5 8 k 0, 5 k Akiaalikuoitu vaihtelee uoaviivaieti in ja ax välillä kuvan ukaieti 0 0 0, 8,6 k ax a in SK:n ukaan akiaalikuoan kekikuoitu a in ax Ekvivalentti laakeikuoitu (KOS 5.-) X Y a k 8 k 5,67 k, 8,6 k,0 5,67 k 5,8k Akiaalikuoitukeki aaaan integoialla (yhelle vaihteluvälille) (KOS 5.-0) 50

51 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Laakeointi a T 0 n n( t) 0 T / T 0 p a n( t) t ax nt (8 ) T 0 in p ( t) t n T p nt in 8 T T nt 0 ax in n ax T 0 0 t T T in in t 0 t p p p p t p 7996nT nt p (7996) 0,8 k Ekvivalentti laakeikuoitu (KOS 5.-) X Y a Voiaan toeta, että eo ei ole kovin uui., 8,6 k,0,8 k 5,0 k 5

52 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet 6 PERUSVAIHTEET 6. Haavaihteet Tehtävä 6.- Vaneilevyjä notetaan iukuppilaitteella, jonka aa = 00 kg. Vaneilevyn aa = 0 kg. oto tapahtuu haapyöän ja haatangon välitykellä (kuva). Haatangon ouuli on ja haapyöän haaluku on z = 7. otonopeu v = 0,6 /. Käyttöoottoina on haavaiheoottoi (oottoin pyöiinopeu n = 800 /in). Voianiion kokonaihyötyuhteeki avioiaan = 0,8. a) Lake käyttöoottoin tehontave. b) Mikä on vaihteen välityuhe? v n a) Käyttöoottoin tehontave notettavan aan, en nopeuen ja voianiion hyötyuhteen avulla b) v P tot g v 00 0kg 9,8 0,6 g v 0,8,09 kw Vaihteen toiiopuolen pyöiinopeu notonopeuen ja haapyöän jakohalkaiijan avulla (KOS 6.- ja 6.-) 0,6 v v v v n n,77 06 z 0,00 7 in Vaihteen välityuhe vaihteen eniöpuolen ja toiiopuolen pyöiinopeukien avulla (KOS 6.-) 800 n i in 6 n 06, in Kyeeä on ii alennuvaihe, koka pyöiinopeu lakee vaihteea. 5

53 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet Tehtävä 6.- Kuva eittää kuoiauun käyttökoneitoa. Sähköoottoin teho P = 50 kw ja pyöiinopeu n = 990 /in. Avovälityken haaluvut ovat z = 6 ja z = 65; ouuli = 0. Kuoiauun pyöiinopeu n I =,5 /in. Avovälityken hyötyuhe av = 0,98 ja vaihteen v = 0,955. Lake a) tavittava vaihteen välityuhe b) käyttävän haapyöän (z ), jako-, pää- ja tyvihalkaiijat ekä avovälityken akeliväli c) vääntöoentti uulla. Santaalo Moventa a) Kokonaivälityuhe oottoin pyöiinopeuen ja kuoiauun pyöiinopeukien avulla (KOS 6.-) 990 n i in tot 0 n I,5 in Haapyöävälityken (avovälity) välityuhe (KOS 6.-) i z z 6 6 jolloin vaihteen välityuhteen on oltava (kokonaivälityuhe on oavälityuhteien tulo) b) i v itot 0 i Pofiiliniitoa ei käytetä, jolloin aaaan euaavat geoetiet uueet käyttävälle haapyöälle (z ) ja haapyöäpaille (KOS taul. 6.-) c) h a 0 (pääkokeuen lyhenny; ei pofiiliniitoa, KOS 6.-9) h a 0 (pääkokeu, KOS 6.-5) h f,5 7,5 (tyvikokeu, KOS 6.-6) h,5 67,5 (hapaan kokeu, KOS 6.-) z (jakohalkaiija käyttävä haapyöä, KOS 6.-) a h a (päähalkaiija käyttävä haapyöä, KOS 6.-7) f h f 780 7,5 705 (tyvihalkaiija käyttävä haapyöä, KOS 6.-8) z 65 6 z a (akeliväli = peuakeliväli, KOS 6.-) Vääntöoentti uulla, kun otetaan huoioon kokonaivälityuhe ja välityten hyötyuhteet M vupu M voot i tot v av P n i tot v 5 av W 0 0,955 0, ,5

54 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet Tehtävä 6.- Oheien kuvan kakipotaiea haavaihteea ovat haaluvut z = 6, z = 95, z = ja z = 59. Kaikkien pyöien yntökula noaalileikkaukea on n = 0. Pyöäpain - vinoukula on = 5 ja noaaliouuli n = 7. Lake a) kuankin potaan välityuhe ekä vaihteen kokonaivälityuhe b) haapyöän jako-, pää- ja z tyviypyän halkaiijat c) akeliväli ) pyöäpain - vinoukula, kun nää pyöät vaihetaan välityuhteen uuttaieki pyöiin, joilla haaluvut ovat z = 6 ja z = 55 eikä pofiiliniitoa haluta käyttää. oaaliouuli pietään aana. n z a) Eniäien potaan välityuhe i, toien potaan välityuhe i ja kokonaivälityuhe i tot (KOS 6.-) z z n b) i z 95 5,9, i z 6 z 59 z z 95 59, ja itot i i z z z 6 5, 0 Käytetään taulukkoa KOS 6.-5 vinohapaien haapyöän geoetiten uueien ääittäieen. Pofiiliniitoa ei käytetä. Jakohalkaiija (KOS 6.-7) 7 n t z z 0,57 co co5 Päähalkaiija (KOS 6.-5 ja 6.-5) a Tyvihalkaiija (KOS 6.-5) x h 0, ,57 ha n a c) f hf n,5 x 0,57 7,5 0 8,957 Akeliväli = peuakeliväli, kun pofiiliniitoa ei käytetä (KOS 6.-5 ja 6.-55) ) a t z z z z 7 59 n co co5 6,5 Akelivälin on pyyttävä aana eikä pofiiliniitoa käytetä, jolloin vinoukula (KOS 6.-5 ja 6.-55) ' ' ' ' n z z n z z z z 6 55 a a co co co 5 0,995 0, 0 co co z z 59 5

55 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet Tehtävä 6.- Kuvaa olevaa vaihteiton toien vinon lieiöhaapyöäpain itat on ääitettävä lopullieti iten, että akelinväli täää eniäien haapyöän kana. Jotta tää akelinväli aavutettaiiin on haapyöä :a, jonka haaluku z =, tehtävä poitiivinen pofiiliniito. äin ollen kyeeä on vinohapainen V plu-haapyöäpai (kuva), jonka vinoukula = 5, välityuhe i II, ja akeliväli a w = 65,78. Määitä: a) Haapyöän haaluku z kokonailukuna, haalukuuhe u II ja välityuhe i II b) Vieintäypyän halkaiija w ja w c) oaaliouuli n lähtien oletuketa w ) Jakoypyänhalkaiijat ja ekä peuakeliväli a e) Otayntökula t ja käyttöyntökula wt f) Pofiiliniitokeoin x, kun x = 0 g) Pää- ja tyvihalkaiijat a, a, ja f, f z z n z n a a w f b f a w w z z z Oikealla on eitetty vaihteiton toiiopyöäpai. Lake euaavat uueet, kun haapyöän levey b = 5 n h) Peuhalkaiija b ja b i) oaalijako p n, otajako p t ja otapeujako p bt j) Ryntöuhe, peittouhe ja kokonaipeittouhe. a) Haapyöän haaluku alutavan välityuhteen avulla (KOS 6.-) z iii z iii z, 58, 8 59 z Toien potaan haalukuuhe u II ja välityuhe iii toelliten haalukujen avulla (KOS 6.-) z 59 uii iii, z b) Haapyöien vieintäypyän halkaiijat (KOS 6.-6) a w 65,78 w 0,95 u, w aw w 65,78 0,95 9,6 55

56 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet c) oaaliouuli n lähtien oletuketa w (KOS 6.- ja 6.-7) ) z n co n co 0,95 co5 z 7,0 n 7 Haapyöien jakohalkaiijat (KOS 6.-7) z n 7 0,6 co co5 z n ,57 co co5 Peuakeliväli (KOS 6.-5) e) 7 a n co co5 Otayntökula ( n 0 ) (KOS 6.-) tan n tan actan tan 0 t t co co5 z z 59 6,5 0, 65 Käyttöyntökula (KOS 6.-56) a 6,5 co wt co t wt acco co 0,65,6 aw 65,78 f) Pofiiliniitokeoin x, kun x = 0 (KOS 6.-56) g) z z x x inv wt inv t tan z z x tan n 59 tan 0 n tan wt wt tan t t tan, 6 0, 78 tan 0, 65 0, 60 0, 8 Hapaan pääkokeuet (KOS 6.-9 ja 6.-5) z z 59 ha n x x aw 7 0,8 0 65,78 0,0 co co5 ha n ( x) ha 7 ( 0,8) 0,0 8,67 h a n ( x) ha 7 ( 0) 0,0 6,986 Päähalkaiijat (KOS 6.-5) a a h a h a 0,6 8,67 7,99 7,57 6,986,5 56

57 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet Hapaan tyvikokeuet (KOS 6.-50) h h f f n n,5 x 7,5 0,8 7,69,5 x 7,5 0 8,75 Tyvihalkaiijat (KOS 6.-5) h) f f h f h f 0,6 7,69 86,5 7,57 8,75 0,07 Otaouli (KOS 6.-) 7 n t co co5 7,7 Peuhalkaiijat (KOS 6.-8) i) b co t 0,6 co 0,65 9,9 b co t 7,57 co 0,65 00, oaalijako noaalioulin ukaan p n Otajako (KOS 6.-5) t t n p 7,99 7,7,77 Otapeujako (KOS 6.-6) p bt p t co t,77 co 0,65, j) Ryntöuhe (KOS 6.-58) a b a b aw inwt α pbt 7,99 9,9,5 00,, 65,78 in,6,8 Peittouhe (KOS 6.-59) b tan 57 tan5 β p,77 t,6 Kokonaiyntöuhe (KOS 6.-60),8,6,79 γ α β 57

58 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet Tehtävä 6.-5 Määitä oheien kuvan haapyöiin vaikuttavat voiat ja piiä näkyviin niien uunnat. Lake laakeeien A, B ja C tukivoiat, kun laakeiväli on 0 ja haapyöät jakavat välin uhteea :. Siiettävä teho on 80 kw ja n = 0 /. ( n =, z = 8, z = 5, z =, n = 0 ja = 5). Haapyöiä vaikuttavat voiat koketupiteiä: Kehävoia pyöää (KOS 6.-6, KOS 6.-65, KOS 6.- ja KOS 6.-7) P P P t n t z n n z n co Säteittäivoia pyöää (KOS 6.-65, 6.-66, 6.-) 80 kw 8 0 co5 tan tan0 tan n t t t,9 k,9 k co co5 Akiaalivoia pyöää (KOS 6.-65, 6.-67) a t tan,9 k tan5,05 k Vataavati pyöille ja voiapaeita (KOS ) t = t = t =,9 k = = =,9 k a = a = a =,05 k Oheiea kuvaa voiat ja niien uunnat ei pyöiä Laketaan akiaalivoiien aiheuttaat kippioentit. Haapyöien jakoypyöien halkaiijat (KOS 6.-7) n z 8 t z 7,5 co co5 n z 5 t z 0,5 co co5 n z t z 8,7 co co5,9 k Akiaalivoiat aiheuttavat paikalliet kuoat eli n. kippioentit, jotka vaikuttavat aaa taoa kuin aiaalivoian aiheuttaa oentti 7,5 M t a a,05k,67 Mt a in5 a in5,05k 0,5in5,8 8,7 M t a a,05k 95,76 58

59 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet Tukivoiien uuuuet aaaan tatiikan ääntöjen avulla. Laakein A tukivoiakoponentit äteittäi- ja kehävoian uunnaa M t,67 A,9 k,0 k ja A t t,9 k 7,59 k l 0,0 Akeliin nähen kohtiuoa tukivoiaeultantti laakeia A A A At,0 k 7,59 k 8, k Laakein B tukivoiat atkaitaan x- ja y-uuntaiina (vaaka- ja pytyuuntaiina) koponentteina yhitäällä voiat t ja ko. tapaukea x- ja y-uuntaiiki eultanttivoiiki. Pytyuuntainen voia (voiat kuoavat toiena) y = 0 Vaakauuntainen voiakoponentti x = t in5 co5,9 k in5,9 k co5, k Akeliin nähen kohtiuoiki tukivoiakoponenteiki aaaan M,8 B x x, k =,8k ja B t y,06 k l 0,0 Akeliin nähen kohtiuoa tukivoiaeultantti laakeia B B Bx By,8 k,06 k,8 k Laakein C tukivoiakoponentit äteittäi- ja kehävoian uunnaa M t 95,76 C,9 k,9k ja C t t,9 k 7,59 k l 0,0 Akeliin nähen kohtiuoa tukivoiaeultantti laakeia C C C Ct,9k 7,59 k 7,8 k Liäki jopi kupi akelin laakeeita ottaa vataan akiaalivoian akeleia, joia ovat haapyöät ja. Väliakelin akiaalivoia kuoutuu iäien voiapain aniota eikä väliakelin laakeeille näin ollen tule akiaalivoiaa. Akiaalivoia otetaan noaaliti vataan vain toiella laakeilla. 59

60 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet Tehtävä 6.-6 Haapyöäpai toiii alennuvaihteena. Eniöakelin pyöiinopeu n = 0 / ja käyttökeoin K A =. Pyöät on valitettu jyiällä hiiletykakaituta teäketä 6MnC5, jonka li = 70 /. Pyöien takkuuluokka on 6. Muut pyöitä tunnetut avot ovat: Pyöä Pyöä Haaluku 6 0 Pofiiliniitokeoin 0,50 0, Jakohalkaiija,586 57,99 Peuhalkaiija 5,9 9,079 Päähalkaiija 8,80 50,9 n = 0, = 5, n = 5, b = 65, h =,5, a w = 5, =,95, =,07, Y RelT =, Y ST =, K V =,8, K =,. Lake pyöän tehoniitokyky ja tyvilujuuen ja pintapaineen ukaan, kun vauuluku S in =. iellinen tehoniitokyky tyvilujuuen ukaan (kw) (KOS 6.-7) Y Y Y Y Y PP bn n li ST T RelT X elt 5 0 9, z KAP, iä S ( Y Y )( Y Y )cok K K in a Sa V haatuken levey () b=65 (annettu) pienen pyöän kieonopeu (/in) n =0 / = 800 /in (annettu) noaaliouli () n=5 (annettu) haaluku z =6 (annettu) hapaan tyven väyilujuu (/ ) li=70 / (annettu) jännityken kojaukeoin Y ST= (. 59) annettu ketoikäkeoin Y T= (. 5) käytetään itoituketoikää h, jolloin ( L=,60 9 ) (KOS kuva 6.-) uhteellinen pinnankeheukeoin Y RelT= (. 59) annettu koon vaikutukeoin Y X= (. 5) uhteellinen lovihekkyyluku YelT= (. 59) vauuluku S in= (. 5) annettu hapaan uotokeoin Y a,5 (Kuva ) x=0,5, z v=z/co 8,85 jännityken kojaukeoin Y a,8 (Kuva ) yntöuhekeoin Y=0,7 (6.-9) Y= 0,5+(0,75co b)/= 0,5 + 0,75co,076 /,95 = 0,7, iä vinoukula peuypyällä (. 58) b=actan(tan b/) =actan(tan5 5,9 /,586 )=,076 vinoukulakeoin Y= 0,875 (6.-9) Y= - /0 = - 5/0 = 0,875; =,07 käytetään = ynaainen keoin K V=,8 (6.-7,. 56) annettu koketuleveykeoin K =,7 ( ) K = K H =, 0,8 =,7, iä = / ( + h/b + (h/b) ) = 0,8 K H=,50 + 0,8(b/ ) + 0,00 - b =, (ISO 6) kuoituken jakautuikeoin K =, ( , taul. 6.-7) annettu P P , kw 9, kw (,5,8) (0,7 0,875) co5,8,7, Käyttöketoien ukaan euoituna toellinen tehoniitokyky P,6 kw. 60

61 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Haavaihteet Tehoniitokyky pintapaineen ukaan (kw) (KOS 6.-70) 9 u Z Z Z Z Z Z P n b L v R X w Hli HP 5, 0 KAP, iä u Z HZEZ Z SHin KVKH KH haalukuuhe u=0/6,9 pienen pyöän kieonopeu (/in) n =0 / = 800 /in (annettu) jakohalkaiija () =,586 (annettu) hapaan levey () b=65 (annettu) voiteluainekeoin Z L (KOS.5) nopeukeoin Z v (KOS.5) pinnakaheukeoin Z R (KOS.5) Z L Z v Z R=0,85 koon vaikutukeoin Z X=,0 (KOS.5) ketoikäkeoin Z =,0 (KOS.5) Mitoituketoikä h, jolloin ( L=,60 9 ) (KOS kuva 6.-) uokkaulujittuikeoin Z w=,0 (KOS 6.-90, KOS taul. 6.-8) vieintäväyilujuu (/ ) Hli=500 / (KOS taul. 6.-8) hiiletykakaitu eoteä kylkiuotokeoin Z H=,5 joutokeoin Z E= 9,65 co b co wt co, 076 co, 7 Z H, 5, iä co t in wt co 0, 65 in,7 b=actan(tan b/) =actan(tan5 5,9 /,586 )=,076 tan n tan actan tan 0 t t 0, 65 (KOS 6.-) co co5 6 n z z a,9 co co5 (KOS 6.-5) a co wt co t aw,9 wt acco co 0,65,7 5,00 (KOS 6.-56) Z E (KOS 6.-8) E yntöuhekeoin Z, 95 vinoukulakeoin Z co co 5 0,98 9,65 0, 0000 MPa 0, 88 (KOS 6.-85) (KOS 6.-86) vauuluku SHin Sin, 7 (. 5) ynaainen keoin K V=,8 (. 56) annettu koketuleveykeoin K H=, (. 57) K H b 50, 0, 8 0, 0 0 b (ISO 6) 65 50, 0, 8 0, 00 65,,586 kuoituken jakautuikeoin K H=, (. 57 taul. 6.-7) Takitetaan, onko käytettävä kaavaa (KOS 6.-7), 95 07,, 565 > (KOS 6.-60); voiaan käyttää kaavaa (KOS 6.-70) 9 PHP 5, 0,9,9 800, ,85,0,0,0 500 kw 9,7 kw,59,65 0,88 0,98,7,8,, Käyttöketoien ukaan euoituna toellinen tehoniitokyky pintapaineen ukaan P 09,9 kw.

62 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Hihnavälityket 6. Ketjuvaihteet Tehtävä 6.- Kuvan ketjua käytetään oheiea ketjuvälitykeä. Ketjun aa/pituu on,58 kg/, = 7,0 ja b = 9,0. Mikä teho välitykellä voiaan iitää, kun ketjun lenkiä allitaan 0 / pintapaine? Lake yö poikittaiväähtelyjen peutaajuu. R = 90, n = 0 /, R = 50 ja a = 50. a p n R n R b b h Ketjun nopeu v n R 0 0,09, Ketjulenkin pintapainetta kantava pojektiopinta A b 9,0 7,0 = Ketjun lenkkiin kohituva akiivoia, jota ajoittaa akiipintapaine (KOS 6.-0) pall A Otetaan huoioon ketjun liikeetä aiheutuva kekipakovoia, joka ei oallitu tehoniitoon (KOS 6.-6) kg c q v,58, 0,75 Ketjun ynaainen vetokuoitu (oletetaan taainen käynti k k =,0, KOS taulukko 6.-), jolloin tehoniitoon oallituva ketjuvoia on (KOS 6.-7) c 660 0,75 58,5 Ketjulla välitettäväki tehoki aaaan (KOS 6.-) P v 58,5, 7,78 kw Poikittaiväähtelyn peutaajuu, kun l a = 0,5 ja kehävoia on u = = 660 (KOS 6.-) u l q u v q f, iä f on poikittaiväähtelyjen peutaajuu 660 f u,95 Hz l q kg u v 0,5, q, kg,58 Kehävoian avoki voitaiiin vetopuolella ottaa niellivoia u = P/v, paluupuolella u = c. 6

63 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Hihnavälityket Tehtävä 6.- Kuvaa on kappaletavaakuljettien käyttölaitteito. Tehoniito toteutetaan ketjuvälitykellä, jonka alutava akeliväli on a Käyttöoottoin nielliteho P = 0,5 kw pyöiinopeuella n = 6 /in. Kuljettien nopeuen tulee olla v G 0, /. Käyttöuun halkaiija D = 00. Valite opiva ketju ekä ääitä haaluvut z ja z, ketjulenkkien lukuäää X ja takka akelinväli. Takita ketjun tehoniitokyky. Mikä on ko. tapaukea opiva voitelutapa? Kuljetinhihna Vaiheoottoi v G Käyttöpyöä Käyttöupu Rullaketju a D n Lakennallinen teho (KOS 6.-6) P lak = P nik kk z = 0,5 kw,5,8 = 0,5 kw iä k z = (9 / z ),085 = (9 / 7),085 =,8 (KOS 6.-7) Valitaan z = 7 (uoitu z 7) k k =,5 (KOS taul. 6.-) P lak ja n peuteella kuvata KOS 6.-0 valitaan ketju 08 B, jonka jako p =,7. Kuljettien käyttöpyöän haluttu pyöiinopeu n 0, v G 0, D 0,9,6 in Käyttöpyöän haaluku valitaan välityuhteen ukaan n z n 6 i z z 7 5, n z n, 6 Valitaan haaluvuki 5, jolloin välityuhe on z 5 i z 7, Ketjulenkkien likiäääinen lukuäää (KOS 6.-9 ja KOS 6.-0) X 0 a0 z z kx p a0 z z p z z , p a p a, ,5 Valitaan lenkkien lukuäääki lähin paillinen avo eli X = 0. Paillinen äää lenkkejä, jotta liittäinen olii ahollita. Takka akelinväli (KOS 6.- ja KOS 6.-) p a k 8 p z z k kx X, z z z z X ,8

64 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Hihnavälityket iä (KOS 6.-) k X z z Takennettu lakentateho (KOS 6.-) iä ' P 0,5 kw P lak lak 0,5kW kakktkpkekv OK! k a = (KOS taul. 6.- a p) k = (noaalilenkeille) k t = (ullaketjuille) k p = ( ketjupyöää) L ke = (haluttu elinikä 5000 h) Lv 5000 k v = (KOS taul. 6.-). Ketjunnopeu (KOS 6.-8) 6 v zpn 7, , Sopiva voitelutyyppi (KOS kuva 6.-5) I kevyt tippavoitelu (käinvoitelu). 6

65 KO-C00 Koneenoien uunnittelu 6. Hihnavälityket Tehtävä 6.- Kuvaa on lattahihnavälity. Moottoin paino Q = 50 aa aikaan hihnajännityken. Moottoin alulaatta kääntyy vapaati tapin A ypäi. Lake välityken iitää oentti, kun kitkakeoin = 0,. Hihnavälityket = 0 = 750 Vapaakappalekuvata aaaan voiayhtälö pytyuunnaa = 50 (S + S )co0 = Q Hihnavoiien välinen yhtey (S > S ) (KOS 6.-) S S e Q A Hihnan koketukula pieneällä hihnapyöällä (pienenpi oentin iitokyky) S 0 S = 80-0 = 0/80 =, a Otetaan huoioon taapainoehto pytyuunnaa S co 0( e ) Q Q 50 S 86,0 0,0, co0 ( e ) co0 ( e ) 0,, S 86,0 S e e 79,65 Q Kehävoia (KOS 6.-0) u = S S = 79,65-86,0 = 9,5 Hihnavälitykellä välitettävä oentti (pienepi pyöä atkaiee illä iinä on pienepi äe = oenttivai ) M u u 9,5 0,5,67 65

66 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kytkiet Tehtävä 6.- Kuvan vaaayllyä käytetään ähköoottoin ja kiilahihnavälityken avulla. Käyttöteho P = 55 kw pyöiinopeuen n ollea 95 /in (Y/D-käynnity). Myllyn pyöiinopeu n = 600 /in. Käyttöaika on yli 6 h vuookauea ja käyttöypäitö on likainen. a) Takita, että oottoin akelille allittua voiaa h = 6 k ei 00 ylitetä, kun pieneän hihnapyöän halkaiija p = 00. b) Määitä uuean hihnapyöän lakentahalkaiija (lähin tanaikoko). c) Määitä kiilahihnan pituu. Hihnapyöien kekipiteien väli vaakauunnaa on n. 000 ja pytyuunnaa 00. ) Lake tavittava hihnojen lukuäää, kun hihnapofiili on SPC Käyttökeoin k k =, (KOS taul. 6.-: vaaaylly, Y/D-käynnity). a) Hihnan kiityken aiheuttaa akelikuoitu (KOS 6.-9) b) k 0,75 kp h n p, W,5 95 in 0, 60 in OK! Hihnavälityken välityuhe 95 n i in n 600,575 in Suuean hihnapyöän lakentahalkaiija (KOS 6.-) c) D i, , joka on yö tanaikoko (KOS taul. 6.-8). p p Haluttu akeliväli aennugeoetiata E (000 ) (00 ) 00 Hihnojen pituu likiain, kun haluttu akeliväli tunnetaan (KOS 6.-5) Dp p L E Dp p 00 0, E Saatu pituu ei ole tanaipituu; valitaan lähin tanaipituu L p = 550 tai L p = 000 (KOS taul. 6.-7). Koka lakentapituu on ei kuin valittu tanaipituu aaaan kojatuki akeliväliki (KOS 6.-) 66

67 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kytkiet E p E p Lp L E ,5, kun Lp 550 Lp L E 00 8,5, kun Lp 000 Suoiteltu akeliväli on 0,75...,0 (D p+ p) (KOS 6.-), ikä toteutuu vain, kun L p = 550, joka valitaan. ) Hihnan tehoniitokyky P 0 (KOS kuva 6.-) 95 n in 60 5,75 in p 00 => hihnatyypille SPC: P o 5 kw Hihnojen lukuäää (KOS 6.-6) iä P kk kt k z P k k o β L k k =, k t =, k 0 =,, =, o 55 kw,,,,0 5 kw 0,970,9 (KOS taul. 6.-: vaaaylly ja oikoulkuoottoi Y/D-käynnitykellä) (KOS taul. 6.-5: käyttöaika yli 6 h/vk) (KOS taul. 6.-6: likainen käyttöypäitö; valitaan konevatiivieti) k 0,97 (KOS kuva 6.-) k L = 0,9 (KOS taul. 6.-: SPC ja L p = 550 ) koketukula k:tä vaten (KOS kuva 6.-) Dp p , 80 57, 66, E 959,5 Valitaan kpl SPC-tyypin hihnoja, joien L p = 550. p 67

68 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kytkiet 7 KYTKIMET JA JARRUT 7. Kytkiet Tehtävä 7.- Oikoulkuoottoi, jonka pyöiinopeu n = 0 /in, käyttää työkonetta. Työkoneen kytkentä uoitetaan ähköagneettikäyttöiellä kytkiellä. Kytkentä uoitetaan 0 ketaa tunnia. Työkoneen kiihyty ei aa ketää 0,6 kauein. Työkoneen hitauoentti J L = 0,6 kg ja kuoaoentti kiihytyken aikana on T L = 0. Kiihytyvaiheen jälkeen kuoaoentti on 0, joten kytkieki on valittu koko, jonka T K = 50. Kytkien kiihytettävän puolikon hitauoentti J k = 0,06 kg. Kitkapinnan ulkoäe a = ja iääe i = 07. Moentit ja oottoin pyöiinopeu oletetaan vakioiki. a) Tapahtuuko kiihyty valitulla kytkiellä iittävän nopeati? b) Lake yheä kytkennää yntyvä kitkatyö. c) Kuinka uui pintapaine ja noaalivoia tavitaan, kun kitkapinta on ogaanita ateiaalia ja vatapinta haaata valuautaa, jolloin kitkakeoin = 0,. a) Moottoin kulanopeu pyöiinopeuen avulla 0 n in 60 9,75 in Kiihytettävä kokonaihitauoentti (oahitauoenttien ua) 0,6 0,06kg 0,7 J JL Jk kg Kiihytyaika valitulla kytkiellä (KOS 7.-) J 0,7 kg t k 9,75 0,765 0,8 < TK TL ,6 OK! b) Yhen kytkennän kitkatyö eli yntyvä läpöäää (tunnia tulee 0-ketainen läpöäää, koka kytkentöjä on 0 ketaa tunnia) (KOS 7.-) 0,7 kg 9,75 J T 50 Q K 890 = 890 J TK TL 50 0 Pitkällä aikavälillä kytkentäajan ouu on vain,6 % kokonaikäyttöajata, jolloin kekiäääinen kitkateho on pieni. b i R a c) Kitkapinnan pinta-ala ja kitkapinnan kekiäe (KOS 7.-) A ( a i ) ja Pintapaine ja noaalivoia (KOS 7.-) TK p 0,5 A i 0, k ja k a i 07 0 n pa 0,

69 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kytkiet Tehtävä 7.- Pakkaukoneen käytöä käytetään ähköagneettita levykytkintä, jonka oentti T K = 0. Kiihytettävä hitauoentti J = 0,0 kg ja kuoaoentti T L = 6. Pyöiinopeu n = 700 /in. Kiihytyaika t k = 0,5. a) Riittääkö kytkien oentti, kun halutaan kakinketainen vauu tavittavaan kytkien oenttiin nähen? b) Kytkiellä uoitetaan 5000 kytkentää tunnia. Sallitaanko haluttu kytkentätihey ko. kytkielle (koko 0)? 0 5 T () T K = 0 Sallittu kytkentätyö Q all J 0 0 t k T L = 6 t Kytkien oentti. Sallittu kytkentätyö (Lenze, tyypit.05,.5,.6) Kytkentätihey S (h - h ) Koko a) Pakkaukoneen kulanopeu pyöiinopeuen avulla 700 n in 60 7, in Kytkien liukuoentti (KOS 7.-) T Kni J T t k L 0,0kg 7, 0,5 6 0,9 Tavittava kytkinoentti T Ktavittava = T Kni = 0,9 =,8 < T K = 0, joten kytkien oentti iittää. Toelliuuea kytkentä tapahtuu valitulla kytkiellä nopeain kuin vaaittiin. b) Yhen kytkennän kitkatyö laketaan toelliella kuoalla (KOS 7.-) 0,0kg 7, J TK 0 Q,6J TK TL 0 6 Kytkentätihey S h = 5000 h -, koko 0 Sallittu kytkentätyö Q all = 80J > W = J, joten allitaan haluttu kytkentätihey. 69

70 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kytkiet Tehtävä 7.- Kuva eittää kytkinlevyä (b), joa kitkapinnat (a) on kiinnitetty liiaaalla. Lake liialiitoken leikkaujännity, kun kitkapintoihin kohituva paine on p = 0 /c ja kitkakeoin = 0,. Kitkapintojen itat (R a, R i) on annettu kuvaa. Kitkapintojen ja liiaauan pinta-ala A ( Ra Ri ) (75 5 ) 7 a = 55 w = 5 i = 5 p a b = 6 R i = 5 R R a = 75 p Kitkapinnan noaalivoia n pa 0 7, c 8850 c Kitkavoia, joka on yhtä uui kuin liiaauaan kohituva leikkauvoia Leikkaujännity liiaauaa n 0, 8850 = A 7 0,6 Voiaan toeta, että leikkaujännity on vain pieni. 70

71 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Kytkiet Tehtävä 7.- Kuvan kekipakokytkieä yhen kengän aa = 0, kg ja kenkien ollea upua vaten niien painopiteien (PP) etäiyy uun kekipiteetä on b = 0. Kitkakeoin kitkapintojen ja uun välillä on = 0,. Kitkavoiien oletetaan vaikuttavan pitevoiina kitkapintojen kekipiteiä. Kytkien pyöiiuunta on yötäpäivään. a) Lake palautujouien jouivoia kenkien ollea painuneena upua vaten, kun tieetään, että kytkin alkaa ottaa kiinni pyöiinopeuella n =,5 /. b) Mikä on kytkien oentiniitokyky pyöiinopeuella n = 5 /, kun pyöiiuunta on kuvan ukainen? c) Mikä on kytkien oentiniitokyky, kun pyöiiuunta on päinvatainen kuin kuvaa? a) Moenttitaapaino tukipiteen uhteen a a c j Jouivoia aiheutuu kekipakovoiata (KOS 7.-8), n = 0 j c b 0, kg,5 0,0 7,0 b) Moenttitaapaino tukipiteen uhteen ( n - c + j)a - = 0 Kitkavoian uuuu = n Sijoitetaan taapainoehtoon ( ) a 0 ( a ) ( ) a n c j n n c j n ( c j ) a a Kekipakovoia annetulla pyöiinopeuella (KOS 7.-8) c b 0, kg ,09 Moentiniitokyky ( kenkää) a 0, 0,05 0,06 T μ n ( c j) (96,09 7,0 ), a 0,05 0,0,06 c) Kitkavoian uunta vaihtuu, jolloin oenttitaapainoehto ( n c j) a μ Moentiniitokyky ( kenkää) 0 a 0, 0,05 0,06 T ( c j) (96,09 7,0 ) 5,7 a 0,05 0, 0,06 7

72 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Jaut 7. Jaut Tehtävä 7.- Kuva eittää hyaulieti toiivaa levyjaua (Dellne), jota käytetään pyäytyjauna. Jauatulaa on jaulevyn uhteen yetieti kaki hyauliylinteiä, jotka puitavat jaupaloja jaulevyä vaten. Jaulevyn ja jaupalan välinen kitkakeoin = 0,, jaulevyn ulkohalkaiija a = 600 ja kitkapinnan levey H = 90. Jaulla pyäytettävän laitteen hitauoentti jaun akelille euoituna J l = 9 kg ja jaulevyn hitauoentti J j =,5 kg. Laitteiton pyäyttäieen pyöiinopeueta 50 /in tulii kulua kokeintaan,5. Määitä vaaittava hyaulipaine, kun jauännän pinta-ala A = 9,5 c ja jauoentti on vakio. Millaiella jauatulan kontuktiolla aa jaututapahtua voitaiiin aikaanaaa vain yhellä jauylinteillä? H Liikkuvien oien yhteenlakettu hitauoentti j J J J 9 kg,5kg,5 kg Jaulevy kulanopeu jautuken alua 50 0 n in , in Jäjetelän nopeutta uuttava oentti, jolla jautuajaki aaaan,5 (KOS 7.-) T yn J0 t j,5 kg,5 56, Kitkapinnan kekihalkaiija jaulevyllä k a H Kitkavoian uuuu Tyn k 0,0 Hyauliylinteeiltä vaaittava puituvoia n 765 n 0, 880 Yhen jauännän on näin ollen kehitettävä voia n/ = 9090, jolloin käyttöpaine (ännän pinta-ala A = 9,5 c ) 880 p n A 950,7 MPa 7 ba Saa jaututapahtua voiaan aikaanaaa yhellä yllä olevalla jauylinteillä ja laketulla paineella, jo jauylintein voia iietään jaulevyn toielle puolelle vatakkaiuuntaieki eaktiovoiaki uuttaalla jauatula kelluvaki. Tällainen kontuktio on elko yleinen eiekiki henkilöautojen levyjauia. 7

73 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Jaut Tehtävä 7.- Levyniitokuljetin kuljettaa levyä vaakataoa ahauta vaten. Levyn aa = 500 kg ja kuljetunopeu v = 0,5 /. Kitkakeoin kuljettien ja alutan välillä = 0,. Käyttöoottoina on haavaihejauoottoi, jonka teho P = 0,60 kw oottoin pyöiinopeuella n = 0 /in. Moottoin hitauoentti (jau ukana) J = 0,005 kg. Vaihteen välityuhe i = 5. Mikä pitää jaun oentin olla, jotta levyn jautuatka j olii kokeintaan 5 c. Jaun toiintaviivettä, kuljettien oaa aaa eikä kitkan aiheuttaaa jauvaikututa oteta huoioon. Jau ijaitee vaihteen ja oottoin väliä. Moottoin kulanopeu pyöiinopeuen avulla 0 in 0 n 8,7 60 in Lineaailiikkeeä olevan aan hitauoentti euoituna oottoin akelille (KOS Liite 7, kaava.79) 500 kg 0,5 v J e 0,00565 kg 0 8,7 Kokonaihitauoentti oahitauoenttien uana J J Je 0,005 kg 0,00565 kg 0,0095 kg Jautuaika: T yn = T, koka levyn aan ja kitkan aiheuttaaa kuoaoenttia T L ei oteta huoioon (KOS 7.-) J tj 0 T Jautuatka ja jaulta vaaittava oentti (KOS 7.- oveltaen) j J 0 vt j v 0,5 0,0095 kg 8,7 vj T 0 6,80 T j 0,05 Mikäli kuoaoentti olii otettu huoioon olii jaulta vaaittava oentti pienepi, illä kitka liäii jautuvaikututa. Jaun ijoittuinen vaihteitoon nähen vaikuttaa yö jaulta vaaittavaan oenttiin. Jo jau ijaitii vaihteen ja kuljettien väliä olii jaulta vaaittava oentti uuepi. 7

74 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Jaut Tehtävä 7.- Kuva eittää notolaitetta, joa jaulla vautettu oottoi pyöittää köyiupua kakipotaien vaihteen välitykellä. Moottoin pyöiinopeu n = 75 /in. otokoukua oleva aa = 800 kg. Köyiuun halkaiija = 500. Jauoentti T = 9. Hitauaat ja haapyöien haaluvut on annettu kuvaa. Vaihteen häviöitä ei tavite ottaa huoioon. Lake jautuaika ja -atka a) lakettaea taakkaa b) notettaea taakkaa. Jau Moottoi z = 5 z = 7 z = z = 5 I Vaihe z z II z z III Hitauoentit: - oottoi J M = 0,88 kg - akelin II haapyöät J = 0,5 kg - akelin III haapyöä J =,6 kg - köyiupu (köyineen) J R = kg Moottoin kulanopeu ja taakan notonopeu v 75 in n 7,9 ja 60 in n v i kok 75 in 5 0, in 0,75 Hitauoentit euoituna jaun akelille (akelille I) (KOS Liite 7, kaavat ja.79) J 0,5 J e J J e J kg 0,07 kg (haapyöä ) i 7 5 ( J J R ) 5 ( J J R ) e (,6 ) kg 0,066 kg 7 5 i (haapyöä ) 0,75 v J e 800 kg 0,08 kg 7,9 (taakka) Jautukea vaikuttava kokonaihitauoentti 0,88 0,07 0,066 0,08kg 0,6 kg J JM Je ( J JR ) e Je Maan aiheuttaa vääntöoentti akelille I (jauun vaikuttava kuoaoentti) g 0,5 5 T L = 800 kg 9,8 78,5 i kok ikok 5 7 Jautuajat ja jautuatkat (noto ja laku) (taainen jautu n käyttö - 0) (KOS 7.-) 0,6kg 7,87 0,75 0,08 J tj(n) 0,08 ja j(n) vt j(n),5c T TL (9 78,5) 0,6kg 7,87 0,75 0,5 J t j(l) 0,5 ja j(l) vt j(l) 5, c T TL (9 78,5) 7

75 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Jaut Tehtävä 7.- D Kuva eittää notolaitteen vannejaua. Kuinka uui käyttövoian k tulee olla, kun tavittava jauoentti T = 90. Lake yö vanteeeen vaikuttava akiivetovoia ja vetojännity. Jauuun halkaiija D = 50 ja e pyöii yötäpäivää. Käyttövoian etäiyy nivelpiteetä a = 500 ja itta b = 00. Vanteen ja uun välinen koketukula = 70 ja kitkakeoin = 0,. Vanteen pakuu = ja levey B = 80. p n a k b Mekitään vannevoiaa (vetoa) jauvivun puolella S :lla ja vannevoiaa kiintopiteen puolella S :llä. Vannevoiien välillä pätee hihnavoianiion yhtälö (KOS 7.-) S S e Jauvivun taapainoehto (KOS 7.-6) a S b k a S b k Jauoentin kaavata (KOS 7.-7) atkaitaan tavittava vipuvoia k k T S S S e a b e k a Tb 90 0, 0,,5 e 0,5 0,5 e Jauvipu aiheuttaa vanteeeen voian (KOS 7.-6) a 0,5 S k 6 5 b 0, 6 Toiaalta vanteen kiinteään tukeen kohituu voia, joka on vanteea vaikuttava akiivoia (pyöiiuunta aiheutaa vanteeeen kitkavoian, joka liää vanteeeen kohituvaa voiaa tuetua päää) (KOS 7.-) (0,,5 ) S Se 5 e 506 Tätä aiheutuu vanteeeen akiijännity ax S S 506 6,9 MPa A B 80 Takitetaan vielä vannejaun oentti vauuen vuoki (KOS 7.-7) S S ,5 90 T OK! 75

76 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Eityialueet 76 8 ERITYISALUEET Tehtävä 8- Kuvan ukainen planeettapyöätö toiii alennuvaihteena. Akeli on käyttävä akeli, ja en pyöiinopeu on 000 /in. Siäpuoliella haatukella vautettu haakehä on kiinteäti ungoa, kaen K akeli on ulotuloakeli. Haaluvut ovat: z = 5, z = 5, z = 5 ja z = 05. Lake vaihteen välityuhe ja kaen pyöiinopeu. opeu A v Planeetta-akelin nopeu (kuva) A B v v Kaen kulanopeu B K v Välityuhe (käyttävä/ulotulo) K i Haapyöien jakohalkaiijat: z, z, z ja z (pyöäpain ouuli aa), joten 8, K z z z z i Kaen pyöiinopeu 8, K i n n /in v B v A

77 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Eityialueet Tehtävä 8- Kuvan äiliön uunnittelupaine p = 0,9 MPa ja uunnitteluläpötila t = 50 C. Koooiovaaaa ei ole. a) Takita onko lieiön einäänpakuu iittävä, kun ateiaalina on käytetty paineatiateätä P55H. Hitien lujuukeoin on 0,85. b) Mikä einäänpakuu tavitaan alaoan pääyä, kun en lujuukeoin on,0 eikä pääyä ole aukkoja (Klöppe-pääty). Venyiaja: Mutolujuu: R p0, = 96 MPa (P55H teä, t = 50 C) R /0 = 90 MPa (P55H teä, t = 0 C) a) Sallittu jännity (lakentajännity f f ) Rp0, / t R in ; / 0 f in,5, Lieiön einään pakuu (KOS 8.-) 96 ;,5 pde 0,9 500 e 6,05 fz p 0,7 0,85 0,9 90 in(0,7;0) 0,7 MPa, D e = 500 h = Lakettuun einään pakuuteen e liätään oheneivaa c 0, toleanivaa c ja uovauvaa c (KOS. 68). Toleanivaa on 0,, kun itään vaatiukia ei ole aetettu (luokka B). Oheneivaa c 0 = 0 (ei koooiota, annettu). Muovauvaa iippuu valituenetelätä (ei tieoa). e in = e + c 0 + c + c = 6,5 + c Lieiön einäänpakuutta e = 8 voiaan pitää iittävänä. Olouhteet pitäii tuntea takein, jotta lopullinen einään pakuu voitaiiin valita. b) Upipääyn einäänpakuu (KOS 8.- 9) e ax( e, ey, eb) pr e fz 0,5 p Rp0, / t f b,5 e y 0,7MPa p( 0,75R 0,Di ) f p e b (0,75R 0,Di ) f 0,85 D i b,5 Alutava einään pakuu e = 8,9. Siähalkaiija D D e Y in ;0,0 5,90 Z log 0, 7 X 0, 0 R Y D i => 0, 909 e = 5,7, e y = 8,9, e b = 7,85 => e = 8,9 i u e 500 8,9 8,,006 0,87 6, (90Y ) Jo e:n oletuavo olii poikennut unaati aauta einäänpakuueta, uoitetaan lakut uuelleen, kunne tulo ei enää uutu. yt ei tavite, joten liätään vielä pakuuliät (vt. a-kohta), jolloin aaaan pääyn einäänpakuu: e pin = e + c 0 + c + c = 9, + c Olouhteet pitäii tuntea takein, jotta lopullinen einään pakuu voitaiiin valita. 77

78 KO-C00 Koneenoien uunnittelu Eityialueet Lakutehtäviä/eiekkejä iältäviä kijoja:. Kahunen J. et al. Lujuuoppi 5,. paino. Epoo: Otatieto ISB Decke K-H. Machineneleente - unktion, Getaltung un Beechnung, 6. neu beabeitete Auflage. München: Cal Hane Velag Decke K-H. & Kabu K. Machineneleente. Aufgaben.. neu beabeitete Auflage. München: Cal Hane Velag ISB Muh D., Wittel H., Jannach D. & Voßiek J. Roloff/Matek: Machineneleente, 8. Auflage. Vieweg Velag, ISB Muh D., Wittel H., Jannach D. & Voßiek J. Roloff/Matek: Machineneleente - Augabenalung,. Auflage. Vieweg Velag, ISB Bänlein J., Echann P., Habagen L. & Weigan K. Die Wälzlagepaxi,. Auflage. Mainz: Veeinigte achvelag ISB Blo S. et al. Koneeneliet ja ekaniit. Helinki: Painatukeku, ISB x. 8. SEW Euoive. SEW-vaiheoottoien käyttöatkaiuja. 6/ Eveton M. & Sveenten P. Makineleent, övninga. Lun: Stuentlitteatu,