Välkomna till Gear Technology Center. 1

Transkript

1 Välkomna till Gear Technology Center 1

2 Vilka är ni och vad förväntar ni er av kursen? 2

3 Redan de gamla grekerna 3

4 Redan innan de gamla grekerna. Den 2 mm långa insekten använder kugghjul för att skjuta iväg bakbenen vid ett hopp Ny Teknik

5 Forna tiders höjdpunkt Antikytheramekanismen 5

6 Mörkret faller över kuggtekniken 6

7 Kuggtekniken kommer igen 7

8 Industriella revolutionen 8

9 Första industriella revolutionen

10 Andra industriella revolutionen

11 Den moderna kuggtekniken kommer till 11

12 Exempel på moderna kuggapplikationer 12

13 Drivlina 13

14 Vad kräver vi av en drivlina? 14

15 Drivlina Film 15

16 Utväxlingar R r Allt handlar om hävstänger Det man vinner i kraft Förlorar man i väg F mindre än 100 N Utväxling = R/r 100 N L 1 L 2 F n = varvtal z = tänder M = moment Utväxling = z ut /z in Kugghjul arbetar alltid i par z ut /z in = M ut /M in = n in /n ut (z 2 :z 1 = n 1 :n 2 = M 2 :M 1 ) 16

17 Vi kan i princip erhålla vilken kraft vi vill med hjälp av en hävarm men vi förlorar i väg. För att hissa upp den röda hinken måste vi veva fler varv men med ett mindre moment. Detta beror på lägre utväxling! 17

18 Drivlina 18

19 19

20 Ingångsdata för drivlinan Utnyttjat motorvarvtal = rpm Hastighet högsta växel ~ 90 km/h vid 2800 rpm Hastighet lägsta växel ~ 24 km/h vid 2800 rpm Rullomkrets hjul = 2500 mm Antal växlar i växellådan = 4 Utväxling axelväxel 4,7:1 1:a växel =? 2:a växel =? 3:e växel =? 4:e växel =? 20

21 rpm km/h 21

22 Beräkning av utväxling r Rullomkrets hjul = 2500 mm 90 km/h vid 2800 rpm Antal växlar i växellådan = 4 Utväxling axelväxel = 4,7:1 S = sträckan hjulet rullar på ett varv = 2,5 m 90 km/h = 90*1000/60 = 1500 m/min Varvtal motor vid 90 km/h = 2800 rpm Varvtal däck vid 90 km/h = 1500/2,5 ~ 600 rpm n in :n ut = z ut :z in = M ut :M in Krävd utväxling = 2800 / 600 = 4,67:1 Utväxling axelväxel = 4,7:1 Utväxling högsta växel ~ 1:1 22

23 rpm km/h 23

24 Beräkning utväxling växel 1, 2 och 3 Växel 1 Hastighet vid motorvarvtal 2800 rpm = 24 km/h = 24*1000/60 = 400 m/min Rotation hjul vid 24 km/h = 400 m/min / 2,5 m = 160 rpm => utväxling = 2800:160*4,7 = 3,72:1 Z ut = 56 och Z in = 15 ger utväxling 3,73:1 Växel 2 Hastighet vid motorvarvtal 2800 rpm = 40 km/h = 40*1000/60 = 667 m/min Rotation hjul vid 40 km/h = 667 m/min / 2,5 m = 267 rpm => utväxling = 2800:267*4,7 = 2,23:1 Z ut = 40 och Z in = 18 ger utväxling 2,22:1 Växel 3 Hastighet vid motorvarvtal 2800 rpm = 60 km/h = 60*1000/60 = 1000 m/min Rotation hjul vid 60 km/h = 1000 m/min / 2,5 m = 400 rpm => utväxling = 2800:400*4,7 = 1,49:1 Z ut = 30 och Z in = 20 ger utväxling 1,5:1 24

25 Utväxlingar för drivlinan Utnyttjat motorvarvtal = rpm Hastighet ~ 90 km/h vid max 2800 rpm Hastighet ~ 24 km/h vid 2800 rpm Rullomkrets hjul = 2500 mm Antal växlar i växellådan = 4 Utväxling axelväxel 4,7:1 1:a växel = 3,73:1 (15:56) 24 km/h 2:a växel = 2,22:1 (18:40) 40 km/h 3:e växel = 1,5:1 (20:30) 60 km/h 4:e växel = 1:1 90 km/h 25

26 Utväxlingar för drivlinan Utnyttjat motorvarvtal = rpm Hastighet ~ 90 km/h vid max 2800 rpm Hastighet ~ 24 km/h vid 2800 rpm Rullomkrets hjul = 2500 mm Antal växlar i växellådan = 4 Utväxling axelväxel 4,7:1 (10:47) 1:a växel = 3,73:1 (15:56) 24 km/h 2:a växel = 2,22:1 (18:40) 40 km/h 3:e växel = 1,5:1 (20:30) 60 km/h 4:e växel = 1:1 90 km/h Fördelningslåda Hög 1,15:1 (20:23) Låg 2,35:1 (20:47) 26

27 Utväxlingar för drivlinan Utnyttjat motorvarvtal = rpm Hastighet ~ 90 km/h vid max 2800 rpm Hastighet ~ 24 km/h vid 2800 rpm Rullomkrets hjul = 2500 mm Antal växlar i växellådan = 4 Utväxling axelväxel 4,7:1 (10:47) 1:a växel = 3,73:1 (15:56) 24/12 km/h 2:a växel = 2,22:1 (18:40) 40/20 km/h 3:e växel = 1,5:1 (20:30) 60/29 km/h 4:e växel = 1:1 90/44 km/h Fördelningslåda Hög 1,15:1 (20:23) Låg 2,35:1 (20:47) 27

28 Motorns moment är begränsat men vi kan få betydligt högre moment på de drivande hjulen - men då går det långsammare Effekt = varvtal * moment Sänks varvtalet måste momentet öka för att effekten skall bibehållas 28

29 Olika typer av kugghjul 29

30 Cylindriska växlar Parallella axlar 30

31 Koniska växlar Korsande axlar 31

32 32

33 33

34 34

35 35

36 36

37 37

38 38

39 39

40 40

41 41

42 42

43 43

44 44

45 Kuggväxlar kan ha många uppgifter Moment- och hastighetsomvandling Byta rotationsriktning (mellanhjul) Byta axelns riktning (korsande axlar) Synkronisera rörelse (motorkugghjul) Skapa rörelse (kuggstång, styrning) 45

46 Kugg kan se ut på många olika sätt Men den kan inte se ut hur som helst Mart Öhr

47 Vilken form skall kuggen ha? Jämn utväxling B Om A roterar med konstatnt hastighet kommer även B att göra det A Punkten rör sig med konstant hastighet. 47

48 Om vi tänker på trådrullarna så skall vi försöka konstruera kuggar så att vi får konstant utväxling 48

49 Evolventkurvan 49

50 50

51 51

52 Vilket fall ger den största belstningen på kuggväxlarna? 52

53 53

54 Vad är utmattning? Ett stort antal belastningsväxlingar ger upphov till en spricka som kan växa till brott trots att var och en av belastningarna ej resulterar i ett brott Göta kanal Många spadtag gav en hel kanal Spricktillväxt Många lastväxlingar ger spricka 54

55 Konsekvenser av utmattning Mer än 80% av alla haverier i världen tros vara utmattningshaverier Oljeplattformhaveri Alexander Kieland En spricka började vid ett litet hål som borrats i benet. Sprickan växte och gav haveri Flygplanskrasch Comet-planet En spricka började i en radie till ett fönster. Sprickan växte och gav haveri 55

56 Vad är viktigt vid tillverkning av kugg för att undvika haverier Profil Delning Yta 56