Technická fakulta ČZU Praha Autor: Václav Číhal Školní rok: 2008/2009 (letní semestr)
Soustruh na dřevo Popis: Jednoduchý soustruh na dřevo s použítím běžně dostupných materiálů. Soustruh by měl být vzhledem ke svojí poměrně malé velikosti a střední hmotnosti snadno přemýstiltelný a lze jej pomocí čtyř šroubů přimontovat na jakýkoliv dílenský stůl. Díky použítí řemenového převodu na otáčení vřetene se dosáhne velmi tichého a klidného chodu. K dispozici jsou tři stupně otáček a to 1000,1500 a 2000 otáček/min. Technická data Maximální průměr soustrežení...............................................300 mm Maximální délka obrobku......................................................820 mm Otáčky......................................................................1000-2000 ot/min POčet stupňů otáček...............................................................3 Připojení................................................................. ............230 V Pohon(výkon motoru)...........................................................0,55 KW Rozměry......................................................... 1305 x 490 x 290 mm Výpočet klínového řemenu: Vstupní parametry: 3
KW := 10 ⋅ W
Výkon
P := 0.55 ⋅ KW
Vstupní otáčky
n1 := 1420 ⋅ min
výstupní otáčky
n2 := 1000 ⋅ min
Skluz
s := 0.5%
−1 −1
Převodový poměr: n1 i := i = 1.42 n2 Dle vstupních otáček a přenášeného výkonu volím dle tabulek řemen A 13 x 8 INDUSTRIAL. Nyní řemen překontrolujeme zda přenese zadaný výkon. b := 13 ⋅ mm h := 8 ⋅ mm
Modelový průměr málé řemenice(dle tabulek): dSmin := 90 ⋅ mm d > 2 d 3 Smin
d :=
2 ⋅d Smin 3
d = 0.06 m
Průměr velké řemenice: D := d ⋅ i ⋅ ( 1 − s )
D = 0.085 m
Kontrola výstupních otáček otáček:
n2x :=
d ⋅ n1 ⋅ ( 1 − s )
3
n2x = 1 × 10 min
D
−1
Výstupní otáčky se shodují se zadanými, řešní se považuje za vyhovující, maximální odchylka otáček nesmí překročit 3%. Průměr větší řemenice zcela vyhovuje.
Rychlost řemenu: v := π ⋅ d ⋅ n1
v = 4.461
m s
Určení modelového výkonu(určuje se pomocí tabelovaných hodnot): P m :=
0.461 2
⋅ ( 1.05 − 0.71) + 0.71
P m = 0.788
Osová vzdálenost (volí se): a := 0.26 ⋅ m Úhel opásání menší řemenice:
D − d 2 ⋅a
α := 2 ⋅ acos
α = 174.539 deg
Střední délka klínového řemenu:
Ls := 2 ⋅ a +
π ⋅ ( D + d) 2
+
( D − d) 4 ⋅a
2
Ls = 0.748 m
Výkon pro jeden řemen: Činitele c volíme z tabulek:
Činitel úhlu opásání
c α := 0.99
Činitel vlivu prostředí
c φ := 1
Činitel vlivu délky řemenu
c L := 0.96
Činitel krátkodobého přetížení
c p := 1.05
Činitel vlivu d >dsmin
c d :=
P 1 := Pm ⋅
d dSmin
c d = 0.667
cα ⋅ cd ⋅ cφ ⋅ cL cp
P 1 = 0.476 Výkon z motoru na unašeč se bude přenášet jedním řemenem jelikož vypočítaný výkon pro jeden řemen se příliš neliší od zadaného výkonu.
Předběžná vnitřní délka řemenu: Lox := Ls − 2.6 ⋅ b
Lox = 0.714 m
Délka řemenu se musí přizpůsobit přednostně vyráběným vnitřním délkám: Lo := 710 ⋅ mm
Volím řemen vnitřní délky:
Skutečná střední délka řemenu: L := Lo + 2.6 ⋅ b
L = 0.744 m
Pro pohon budeme používat řemen A - 710 ČSN 023110. Skutečná osová vdálenost
ao := 0.25 ⋅ 1.004 ⋅ L −
π ⋅ ( D + d) 2
+
2 1.004 ⋅ L − π ⋅ ( D + d) − 2 ⋅ ( D − d) 2 2
ao = 0.259 m Skutečná osová vzdálenost se od požadované osové vzdálenosti liší pouze o 1mm.
Výpočet průměru hřídele unašeče na zkrut Materiál hřídele i unašeče bude 11 500 Dovolené tečné napětí (míjivé) 6
MPa := 10 ⋅ Pa
nmax := 2000 ⋅ min
−1
τ dk3 := 25 ⋅ MPa 362.5 Dh := ⋅ 3 τ dk3
4
P nmax
Dh := 15.96 ⋅ mm Volím hřídel o průměru 20mm. Spojení hřídele unašeče se řemenicí Výpočet těsného pera: Dle průměru hřídele zvolíme z tabulek rozměr těsného pera 6 x 6 mm. šířka pera
b := 6 ⋅ mm
výška pera
h := 6 ⋅ mm
průměr hřídele
Dh := 20 ⋅ mm
dovolený tlak
P d := 100 ⋅ MPa
kroutící moment h D := Dh + 2
Mk := 9550 ⋅
P ⋅ 10
−3
n2
Mk := 5.253 ⋅ N ⋅ m
D = 23 mm
činná délka pera 4 ⋅ Mk La := D ⋅ Pd ⋅ h
La = 1.523 mm
skutečná délka pera L := La + b
L = 7.523 mm
Zvolím délku pera jako je šířka řemenice zmenšená o 10 mm, takže skutečná použitá délka u soustruhu bude 50 mm. Na spojení hřídele unašeče s řemenicí použijeme pero 6 e7(h9) x 6 x 50 ČSN 02 2562.
Ložiska unašeče: Hřídel unašeče se bude otáčet v ložiskových jednotkách (označení:SYK 20TF) s kuličkovými ložisky od firmy SKF.Ložiska jsou jednořádá, zakrytá z obou stran a po celou dobu jejich životnosti je není třeba mazat (mají svou vlastní trvalou náplň). Závěr: U tohoto soustruhu by bylo možno k pohonu unašeče použít také menší třífázový motor, když by se použil tento motor, mohl by se přesunout "za" unašeč a lože soustruhu by přiblížilo blíže k obsluze. Nevýhodou tohoto soustruhu je malý rozsah otáček (důvodem je použítí třídrážkové řemenice), profesionální soustruhy používají ke změně otáček řemenový variátor, jeho výhodou je, větší rozsah otáček a plynulá regulace a to i za chodu stroje. Použitá literatura: 1. Herák, D.: Řešené příklady z časti strojů a strojnictví, Praha, ČZU 2003, ISBN 80-213-1015-4 2. Zachariáš, L.: Části strojů, Praha, ČZU 2009, ISBN 978-80-213-1622-5 3. Vávra, P.: Strojnické tabulky, Praha, SNTL 1983, L13-C2-II-84/25960 Odkazy www.tyma.cz www.skf.com www.ferona.cz
