Luentojen viikko-ohjelma periodi viikko aihe opettaja 1 35,36 Johdanto, historiaa, suunnittelu, CE -merkki, kuormitus, kestävyys, materiaalit, valmistus Yrjö Louhisalmi 1 37,38,39 liitososat ja liitokset: ruuvit, hitsaus Yrjö Louhisalmi 1 39,40 laakerit, voitelu, laakerointi ja tiivistys Yrjö Louhisalmi 1 41,42,(43) ketjuvälitykset, hihnavälitykset Yrjö Louhisalmi 2 44,45 jouset, liimaus, niittaus Yrjö Louhisalmi 45 1. välikoe 2 46,47,48 akselit ja niiden liittäminen Tapio Korpela 2 48,49 kytkimet ja jarrut Tapio Korpela 2 49,50 hammasvälitykset Tapio Korpela 2. välikoe
Hihnavälitykset kiilahihnat lattahihnat hammashihnat Kiila- ja lattahihnoissa on aina pientä liukumaa tai jättämää, koska ne välittävät tehoa kitkan avulla. Hammashihnaa käytetään akseleiden synkronointiin. Teho välittyy hihnan ja hihnapyörien hammastuksen avulla.
Kiila- ja lattahihnat Etuja: akseliväli voi olla suuri ja epätarkka risti- ja puoliristivälitys useita akseleita voi kytkeä samalle hihnalle monivaihteisen välityksen toteutus helppoa yksinkertainen ja halpa vaimentaa iskuja ja rajoittaa ylikuormitusta helppo asentaa ja huoltaa hyvä hyötysuhde hiljainen molemmat puolet latta- ja moniurahihnasta hyötykäytössä
Kiila- ja lattahihnat Haittoja: aina luistoa tai jättämää, mutta hallittavissa jälkikiristystarve esikiristys kuormittaa akseleita ja laakereita vaatii tilaa altis ympäristön vaikutteille
Kiilahihnojen ideana on lisätä hihnojen tartuntaa kitkan välityksellä niin, että hihnan profiili puristuu pyörän jyrkkäkylkiseen V-uraan. Tällöin kitkakerroin "kasvaa" 6,8-kertaiseksi, eli lattahihnan kitkakerrointa = 0,8 vastaisi kitkakerroin = 5,5. Vaikuttaisi siis siltä, ettei minkäänlainen käyttöympäristö saisi kiilahihnaa liukumaan urassaan. Käytäntö noudattaa kyllä tätä linjaa niin pitkälle, että kiilahihnakäyttö on todellakin huomattavasti tunteettomampi vaikkapa vedelle kuin lattahihnakäyttö. Kiilahihnan massasta suurin osa on kumia, joka muodostaa hihnan profiilin. Sen yläosaan on yhteen riviin kerätty vetolangat, jotka tavallisesti on valmistettu polyesteristä. Aikaisemmin hihna yleensä ympäröitiin kumitetulla tekstiilillä, kuten kuvassa on osoitettu. Nykyisin hihnat valmistetaan leveänä mattolenkkinä ja profiilit leikataan siitä esiin (ns. raakareunahihnat). Sivut jäävät siten ilman peittoa, mutta profiilien leveys saadaan tarkemmaksi.
Kiilahihnat kitkakertoimen laskenta df/2 dn α/2 dn df sin / 2 2 Kun = 34 0, µ = 3,42 µ dfu = 2µdN = sin 2 df = µ' df Tehonsiirtokykyä ja suurinta nopeutta vähentää paksun hihnan taivuttamiseen kuluva teho. Lisäksi sen massa on suhteellisen suuri.
Suuren kumimäärän vuoksi profiilista tulee vetolankojen poikkileikkaukseen verrattuna kohtuuttoman raskas, eikä hihnojen nopeutta kannatakaan lisätä yli 25 m/s. Nopeusrajoitus tekee ne kelvottomiksi suurille ja nopeille sähkömoottoreille, sillä niiden yhteydessä nopeusrajoitus tuottaa kohtuuttoman monihihnaisia ja leveitä käyttöjä. Moottorikoon ylärajaksi jääkin n. 90...135 kw kierrosnopeudella 1500 r/min. Käytännössä jo huomattavasti pienemmätkin moottorit kannattaisi ilman muuta varustaa lattahihnakäytöllä. Kiilahihnojen kiilamainen muoto muuttaa niiden käyttäytymistä lattahihnaan verrattuna huomattavasti. Mitä kireämmälle hihnaa vedetään, sitä syvemmälle uraansa hihna pusertuu. Tätä lisää vielä hihnan poikittainen joustavuus. Hihnat ja kiilaurat hankautuvat ja kuluvat toisiaan vasten aivan toisessa mitassa kuin lattahihnoilla. Hihnoja on käyttöikänsä aikana kiristettävä pari kertaa. Urien kulumisen vuoksi hihnapyörätkään eivät ole ikuisia. Niiden uria joudutaan jälkisorvaamaan suunnilleen kerran kahta hihnakertaa varten. Hihnakerta kestää jatkuvassa käytössä n. 1...1,5 vuotta. Välityssuhteen kasvun lisäksi kiilahihnassa esiintyy samanlaista venymäeroista johtuvaa jättämää kuin lattahihnakäytöissäkin. Nämä yhdessä merkitsevät erinomaista värähtelyjen vaimennuskykyä, joka on lattahihnakäyttöihin verrattuna ylivoimainen. Ylikuormitustilanteessa kiilahihnakäyttö toimii siis ensin variaattorin tapaan lisäten käytetyn pyörän momenttia huomattavasti yli lasketun maksimimomentin. Jos tämä ei vielä riitä, alkaa hihnan luisto, eikä pahempaa pääse tapahtumaan. Käytännössä esiintyy lukuisia tilanteita, joissa näitä ominaisuuksia voidaan käyttää tehokkaasti hyväksi.
käyttävä käytetty Hihnan kulkureitin lyhentyminen vetävän pyörän ympärillä pienentää hihnan kireyttä käytetyllä pyörällä niin paljon, että ylikuormituksissa hihna alkaa siellä luistaa, ei käyttävällä pyörällä. Koska luistossa liukupinta on erittäin suuri ja pintapaine pieni, luisto ei pahemmin rasita hihnaa. Näin kiilahihnakäyttö toimii erinomaisesti myös ylikuormitussuojana, kunhan luistoaika rajoitetaan kohtuulliseksi.
Kiilahihnat Käytössä profiilit: klassiset Z, A, B, C, D (SFS 3527, DIN 2215) kapeat SPZ, SPA, SPB, SPC (SFS 3527, DIN 7753) hammastetut (raakareunahihnat) AX, BX, CX, XPC, XPA... (DIN 2215, DIN 7753) kaksoiskiilahihat HAA, HBB, HCC ryhmäkiilahihnat moniurahihnat PH, PJ, PK, PL, PM Kiilahihnojen standardoidut mitat: leveys, korkeus ja kiilakulma.
Kiilahihnan mitoitus Tiedetään teho P, akseleiden pyörimisnopeudet n 1 ja n 2, käyttömoottori ja sen akselin (laakereiden) suurin sallittu kuormitus F h sekä käytettävän koneen tyyppi: Lasketaan pienen kiilahihnapyörän halkaisija d p k k P d p > 2 0,75 n F (valitaan lähin standardikoko) 1 h Suuren kiilahihnapyörän halkaisija D p = i d p, kun i = n 1 /n 2 (huom! n 1 on suurempi pyörimisnopeus) Suositus akseliväliksi E = 0,75 1,0 (d p + D p ) Akseliväli E =E d p, laskentapituus L=L d p (kts. käyrästö) Hihnan pituus likimääräisesti L = 2E + 0,5 (D p + d p )+ (D p - d p ) 2 /4E Korjattu akseliväli E p = E+(L p L)/2 (L p = tod. hihnanpituus)
Käyttökerroin k k [Koneenosien suun., s. 599] Käytettävä kone Käyttävä kone Oikosulkumoottori Y/D käynnistys. Liukurengasmoottori Nopea monisylinterinen polttomoottori Oikosulkumoottori suora käynnistys. Hidas polttomoottori Nesteen sekoittaja Puhallin, imuri, kevyt keskipakopumppu Potkuripuhallin < 7 kw Hihnakuljetin Taikinakone Potkuripuhallin > 7 kw Generaattori Pesukone... Tiilikone Kauhakuljetin Mäntäkompressori Vasaramylly Hollanteri... Murskaimet Kuula- ja tankomyllyt Kehäsaha Raskas nosturi... 1,0 1,1 1,1 1,2 1,2 1,4 1,3 1,5
Hihnan pituus ja akseliväli L suhteellinen laskentapituus E suhteellinen akseliväli = kosketuskulma k =kosketuskulmakerroin
Hihnatyyppi Tehonsiirtokyky: - hihnamäärä z lasketaan kertoimien avulla z > P k k k 1 k 0 /(P 0 k k L ) P hihnavälitykselle laskettu teho k k käyttökerroin k 1 käyttöaikakerroin k 0 ympäristökerroin P 0 hihnan tehonsiirtokyky k kosketuskulmakerroin k L hihnan pituuskerroin
Hihnojen asennus ja käyttö Asennus: hihna löysänä hihnapyörille kiristys pyöritetään käsin kiristys voimalla F j F j = 0,75 v = πn 1 d p = kehänopeus, z = hihnojen määrä uusi kiristys 2 5 minuutin käytön jälkeen tarkistus yhden vuorokauden päästä Käytön aikana: seurataan rinnakkaisten hihnojen epätasaista jättämää k k P k vz
Kiilahihnaprofiilin valinta - hihnavalmistajan ohje [Gates]
Kiilahihnapyörän valinta - hihnavalmistajan ohje [Gates]
Esimerkki kiilahihnakäytöstä Kolmivaihdemoottori pyörittää porakonetta kiilahihnan välityksellä. Pienemmän hihnapyörän n 1 =1500 r/min., suuremman 365 r/min. ja teho P=4 kw. Kerroin k k =1,2 ja sähkömoottorin F h =800 N. Pienempi hihnapyörä d p = 2 0,75 1,2 4000/( 25 800)=0,115 m -> Taulukosta valitaan hihnaprofiili SPZ ja pienemmän hihnapyörän d 1 =118 mm. Tarkistetaan kehänopeus v = n 1 d 1 =9,3 m/s < 25 m/s. Suuremman hihnapyörän D = (1500/365)118 mm =484 mm -> valitaan D = 480 mm. Akseliväli E=0,75...1,0(480+118) = 448,5...598 mm Valitaan E= 580 mm. Hihnan pituudeksi saadaan: Käyrästöstä E =5 ja L =18 eli sen mukaan akseliväli E=590 mm ja hihnan pituus L=2124 mm. Lasketaan likimääräinen hihnan pituus L= 2156 mm. Valitaan valmistajan luettelosta L=2120 mm (nimellinen laskentapituus), jolloin korjattu akseliväli E p =580+(2120-2156)/2 = 562 mm.
Erään hihnanvalmistajan ohje [http://www.contitech.de/pages/produkte/antriebsriemen/antrieb-industrie/contitech-suite_en.html]
Kiilahihnapyörä Kiilahihnan mitoituksessa käytetään hihnapyörähalkaisijan mittaa D m hihnaprofiili SPZ [www.sks.fi]
Hihnan pituuden L laskenta d 1 E d2 L = 2E cos + 0,5 (d 1 + d 2 )+ [rad] (d 2 d 1 ) Ja lasketaan yhtälöstä sin =(d 2 -d 1 )/2E