strojni elementi 2 jermenska gonila s ploščatimi...
TRANSCRIPT
Strojni elementi 2
Jermenska gonila s ploščatimi jermeni
Gorazd Fajdiga, Marko Nagode
Jermenska gonila s ploščatimi jermeni
Lastnosti gradiv
velik koeficient trenja velika sila trenja velik vrtilni moment
velika natezna trdnost zagotavlja velike sile prednapetja prenos velikih obremenitev
dobra elastičnost zagotavlja zelo majhne trajne raztezke jermena (odpade večkratno napenjanje
jermena) in majhne napetosti zaradi upogibanja jermena;
neobčutljivost na vplive okolja (prah, olje, razne kemikalije, temperaturne spremembe itd.)
Usnjeni jermeni
- hrbtni deli kož mladega goveda,
- glede na vsebnost maščob delimo usnjene jermene v tri kakovostne razrede:
Normalni (S) z vsebnostjo maščob 14 do 25 % (za manj zahtevna gonila z majhnimi hitrostmi)
Gibki (G) z vsebnostjo maščob 7 do 14 % (za običajna odprta in križna jermenska gonila s srednjimi
hitrostmi jermena)
Zelo gibki (HG) z vsebnostjo maščob okrog 7 % (za vse vrste gonil (majhna medosja, majhni
objemni koti, napenjalne jermenice, polkrižna gonila) z visokimi hitrostmi jermena.
- prednost: visoki koeficienti trenja
- slabosti: relativno majhna elastičnost (velik trajni raztezek jermena), majhna natezna trdnost,
neenakomerna struktura usnja ter razmeroma visoka cena.
- uporabnost: usnje se kot gradivo za ploščate jermene vedno manj uporablja, pogosto se uporablja le za
torne plasti pri večplastnih ploščatih jermenih
Ploščati
jermeni
Jermenska gonila s ploščatimi jermeni
Gumijasti jermeni
Jekleni trakovi
- so tekstilni jermeni iz bombaža, umetne svile ali umetnih vlaken
- po celotni debelini jermena impregnirani z gumo ali balato (posebna vrsta kavčuka)
- tekstilna tkanina prenaša zahtevane obremenitve, guma ščiti jermen pred zunanjimi vplivi in izboljšuje
torne lastnosti
- večji koeficient trenja (v primerjavi s tekstilnimi jermeni)
- primerni za višje obratovalne temperature
- za zelo velike moči in velika medosja
- izdelani iz hladno valjanega jekla z natezno trdnostjo 1300 do 1600 N/mm
- majhen trajni raztezek in dolgo življenjsko dobo
- slabša gibkost primerni le za večje premere jermenic
- neprimerni za polkrižna in križna jermenska gonila
- nizek koeficient trenja večje sile prednapetja večje obremenitve gredi in ležajev
Ploščati
jermeni
Tekstilni jermeni
- so vsi jermene izdelane s postopki tkanja
- niti iz katerih so jermeni stkani so lahko živalskega (ovčja volna, naravna svila), rastlinskega (bombaž, lan,
konoplja) ali sintetičnega (umetna svila, najlon, perlon) izvora.
- tkanina je impregnirana z raznimi olji, živalskimi mastmi in drugimi impregnacijskimi sredstvi izboljšajo
torne lastnosti jermenov in ščitijo jermen pred škodljivimi mehanskimi in kemičnimi vplivi
- imajo bolj enakomerno strukturo tečejo mirno in so uporabni za večje hitrosti jermena.
- so zelo gibki primerni za majhne premere jermenic.
- slabosti: imajo občutljive robove in so neodporni proti drgnjenju (niso uporabni za polkrižna in križna
jermenska gonila)
Jermenska gonila s ploščatimi jermeni
Večplastni jermeni
- iz več (običajno treh) plasti različnih gradiv (med seboj lepljene ali vulkanizirane)
- torna plast iz elastomera ali kromovega usnja zagotavlja visoke koeficiente trenja
- vlečna plast iz poliamidnega traku ali poliestrske kordne vrvice (dobre trdnostne lastnost prenos velikih
obremenitev)
- krovna plast je običajno iz tekstilne tkanine in ščiti jermen pred škodljivimi vplivi iz okolice
a) b)
1
1- krovna plast, 2- vlečna plast, 3- torna plast
2
3
2
3
1
a) vlečna plast iz poliamidnega traku b) vlečna plast iz poliestrske kordne vrvice
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Večplastni ploščati jermeni niso standardizirani prepoznavni predvsem po blagovnih znamkah
proizvajalcev Extremultus (Hannover) in Habasit (Urberach)
Ploščati
jermeni
Sile na jermenskem gonilu s ploščatimi jermeni
n = 0
Ft = 0
a)
FG0
F0
F0
dFN
F0
F0
FG0
/2
n
b)
FG
F2
F1
dFN
F1
F2
FG
Ft
jalova
veja
delovna
veja
0
r
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Ploščati
jermeni
Stopnja izkoriščenosti jermenskega gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
60 100 140 180 220
Objemni kot []
15
10
7
5
4
3
2
1
1,5
0,93
0,90
0,86
0,80
0,75
0,67
0,50
0,33
0
Raz
mer
je s
il m
Sto
pn
ja i
zko
rišč
eno
sti k
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
= 0,8
Ploščati
jermeni
Stopnja sojemanja jermenskega gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
90 100 120 150 180 210 240 270
Objemni kot []
0,1
Sto
pn
ja s
oje
man
ja
0
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
=1,0
0,8 0,9
Ploščati
jermeni
Elastično polzenje in zdrs jermena
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
l1 B2
A2
n2
področje
krčenja
jermena
področje
raztezanja
jermena
v2
delovna veja
jalova veja l2
n1
gonilna
jermenica
d1 d2
gnana
jermenica
A1
B1
v1
Ploščati
jermeni
Napetosti v jermenu
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
max
n1
1
t
2
c
2
c u1 u2
d1
n2
d2
delovna veja
jalova veja
Ploščati
jermeni
Prenosna moč in optimalna hitrost jermena
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Sp
ecif
ičn
a m
oč
P*
Hitrost jermena v
vopt
*maxP
P* → 0
dP*/dv = 0
3
10 dop3
uoptv
Ploščati
jermeni
Prednapetje jermena
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
23210 10
1
1
22vA
m
mFF
FFF t
nc
Prednapetje jermena in posledično potrebno silo v vejah jermena pri mirovanju F0 lahko dosežemo:
z lastno težo jermena,
z elastično raztegnitvijo jermena,
z napenjalno jermenico in
s samodejnim napenjanjem jermena.
a = konst
v
delovna veja
jalova veja
Fg Fg'
Fg'
n = 0
Ft = 0
a)
FG0
F0
F0
dFN
F0
F0
FG0
/2
n
b)
FG
F2
F1
dFN
F1
F2
FG
Ft
jalova
veja
delovna
veja
0
r
Ploščati
jermeni
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
l
a konst
a) b)
pomični
vodili
kontrolni črti
a = konst
delovna veja
utež
napenjalna
jermenica
F2
F2
F3
F2
F2 F3
3 /2
3
a) b)
a'
dm
dv
d3
Prednapetje jermena Ploščati
jermeni
delovna veja
a) b)
nihalka
motor
O
z1
z2
O1
O2
gonilna
jermenica
motor
Jermenice za ploščata jermena
standardizirane po DIN 111, premeri jermenic d so stopnjevani po osnovnem zaporedju R20
zaradi relativnega gibanja po obodu jermenice (elastično polzenje) obraba jermenice po obodu
gladke (hrapavost površine Ra 6,3 mm) boljši oprijem jermenice višji koeficient trenja
enakomeren tek jermenice statično (v 25 m/s) oziroma dinamično (v > 25 m/s) uravnotežene
po obodu so valjaste ali izbočene (bombirane),
material: siva ali nodularna litina, za velike obremenitve in velike hitrosti jermenov pa jeklo ali jeklene litine,
za majhne obremenitve so tudi iz aluminijevih ali magnezijevih zlitin
jermenice manjših premerov stružene, večje jermenice lite oziroma varjene.
Vir: Roloff / Matek Maschinenelemente
Ploščati
jermeni
Preračun jermenskih gonil s ploščatimi jermeni
Izhodišče so projektni vhodni podatki:
prenosna moč P,
vrtilna frekvenca gonilne gredi n1,
vrtilna frekvenca gnane gredi n2 ali prestavno razmerje i,
karakteristike pogonskega in delovnega stroja,
obratovalni pogoji (obratovalni čas, vplivi okolja itd).
Sledi:
zasnova gonila (izbrati vrsto jermena in premere jermenic)
določitev ostalih geometrijskih veličin (medosje, dolžina jermena)
kontrola hitrosti in upogibne frekvence jermena
določitev širine jermena
določitev veličin za prednapetje jermena
Ploščati
jermeni
Preračun jermenskih gonil s ploščatimi jermeni
Zasnova gonila
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
- izbira vrste jermena: usnjeni, tekstilni, gumijasti, jekleni ali večplastni
(izkušnje konstrukterja, karakteristike gonila, lastnosti jermenov)
Ploščati
jermeni
- izbira premerov jermenic
- večji premeri manjše upogibne napetosti v jermenu in manjše obodne sile,
večja obodna hitrost in vgradni prostor gonila.
- premajhen premer segrevanje jermena pri natekanju na jermenico zaradi upogibanja
krajša življenjska doba
- najprej se določi premer manjše jermenice dm
- izpolnjen pogoj h/dm (h/dm)max
- lahko se izbere po priporočilu proizvajalca jermenov
- če je pogonski stroj gonila elektromotor se po DIN 111 oceni premer manjše jermenice
)mm4(6,6 gvm dCd
- praviloma se izbire standardne premere jermenic (v tabelah)
Preračun jermenskih gonil s ploščatimi jermeni
Zasnova gonila
- manjša jermenica je gonilna – redukcija (d1 = dm)
12 did
Ploščati
jermeni
Preračun jermenskih gonil s ploščatimi jermeni
Določitev ostalih geometrijskih veličin - namesto indeksov 1 (gonilni) in 2 (gnani) uporabimo indeksa m (manjša jermenica) in v (večja jermenica)
a
dm dv
v
m
v
- orientacijsko medosje a0
)(2)(7,0 0 vmvm ddadd
- kot nagiba jermenske veje
02sin
a
dd mv
- objemna kota jermenic
2180
2180
v
m
- orientacijska dolžina jermena L0
)(1802
cos2 00 mvmv ddddaL
izberemo standardno dolžino jermena L
- dejansko medosje a
8
22
11 fffa
Ploščati
jermeni
Preračun jermenskih gonil s ploščatimi jermeni
Kontrola hitrosti in upogibne frekvence jermena
- hitrost jermena v
max1131060vndv
- upogibna frekvenca jermena fu
število pregibov jermena na časovno enoto, ko jermen preide iz premočrtne v ukrivljeno obliko
max310 uu f
L
Kvf
Ploščati
jermeni
Preračun jermenskih gonil s ploščatimi jermeni
Določitev potrebne širine jermena
CF
Fb
t
t
*
- potrebna širina jermena b
- obodna sila Ft
v
KPF A
t
- dopustna obodna sila na mm širine jermena Ft* (v katalogih ali na osnovi dopustne napetosti v jermenu)
cut
tm
mh
b
FF
dop
* 1
- koeficient obratovalnih pogojev Cm
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
Ploščati
jermeni
Preračun jermenskih gonil s ploščatimi jermeni
Veličine za prednapetje jermena
Vir: Ren / Glodež Strojni elementi: Uvod v gonila, torna, jermenska in verižna
23210 10
1
1
22vA
m
mFF
FFF t
nc
- potrebna sila v vejah jermena pri mirovanju F0
n = 0
Ft = 0
a)
FG0
F0
F0
dFN
F0
F0
FG0
/2
n
b)
FG
F2
F1
dFN
F1
F2
FG
Ft
jalova
veja
delovna
veja
0
r
Ploščati
jermeni