Wał napędowy + śmigło

[paulusr]

Cześć,

Usiłuję dobrać materiał na wał napędowy łączący silnik benzynowy ze śmigłem. Silnik będzie znajdował się w kadłubie Do 335. Do śmigła które jest z tyłu modelu jest około 1m.

Silnik wstępnie ZG45 dlatego ,że ma dobre wyjście z tyłu co da więcej możliwości wyboru śmigieł (zwykłe ciągnące), śmigło 22'  Moc około 4.5 KM

Oczywiście chciałoby się więcej np. ZG62 albo któryś z nowszych 3D motorków ale ten wał?

Jak, z czego? itd.

Kolega w ślizgach ma wały 500 mm z 5 mm pręta do form (hartowana stal 1.2344) - obroty? duże ~17000 moc około 10KM i to wytrzymuje. 

W napotkanych w necie konstrukcjach wał był aluminiowy - rurka ~16 mm (PA7?PA45?) jak na zdjęciu. Połączone to sprzęgłem dyskowym tak do 35Nm. Chyba można zastosować lżejsze, kłowe z wkładką. Potrafią przenieść więcej przy niższej masie. Ta szara część jest nałożona na rurę alu i też się kręci (kompozyt?)

Poradźcie coś. Stosowałem 5mm wypychacze do form ale do EDF-a. Tam było tylko 1400W. Żadnych oczywiście problemów zmęczeniowych. Ale tutaj? Drgania, oscylacje...  Napisałem do Engela który sprzedawał kiedyś te wały do Do335 ale milczy.

 

Może taki https://www.ebmia.pl/walki-aluminiowe-drazone/94014-429-walek-aluminiowy-drazony-awmr-25-d.html#/27-dlugosc-1000_mm ale nie wiem z czego to

 

Pręty drążone z PA45 (6061) to od 1 cala  dostępne

Tak się pacze i pacze na te wały i one faktycznie mogą mieć 25 mm bo sprzęgło chyba 53 mm.

[symon5]

Myślę ze przy tej długości podparta rura z duralu jest najlepszym wyjściem ,albo może ekstrawagancja z tytanu na alli widziałem jakies  cienkościenne rurki .

[stan_m]

Miałem zadanie podobne choć w mniejszym wymiarze a mianowicie zdecydowałem się zamontować do motoszybowca INSPIRA (r. 4700mm) napęd elektryczny: silnik Os.Max OMA-5020-490 + wał napędowy o długości 320mm+śmigło 14x8 cali, zasilanie 6S. Wał podparty na dwóch łożyskach tocznych spięty z silnikiem za pomocą sprzęgła typu FSR. Zespół napędowy daje moc na wale ok.1600W i ma już napracowane ok 60 minut (bez awarii i uszkodzeń, wał jest smarowany smarem grafitowym-po tym czasie ubytek smaru jest niewielki). Uważam, że wał napędowy o długości 1 metra jest niekorzystny nie ze względu na ograniczoną wytrzymałość na skręcanie lecz na olbrzymie wyboczenia pod obciążeniem. Podparcie trzecim łożyskiem co prawda jest dobrym rozwiązaniem lecz w praktyce wykonanie tego jest niezmiernie trudne. Taki problem występuje w długich wałach prawdziwych turbinowych  silników odrzutowych i tam stosuje się np. łożyska powietrzne lub gazowe. W rozwiązaniu modelarskim proponuje podzielić wał jednometrowy na odcinki po 500mm i spiąć je dobrym sprzęgłem typu FSR (Koledzy od modeli pływających robią naprawdę wzorowe i mocne sprzęgła). Powinno wytrzymać a przy okazji nie dawać drgań na konstrukcję kadłuba.

[Grzesiek]

Sprzęgła cnc kłowe wystarczą firma rexroth.Najmniejsza srednica rexrotha to fi16 po zewnątrz.Sprzęgla do dostania na aledrogo i Ebmia .pl

Wały to proponuje wałki liniowe cnc fi 5 (moze być problem z kupnem-szukaj)hrc 60-70.Jesli nie musisz obrabiac i gqintować będą ok.Teraz widze ze są:

https://allegro.pl/oferta/walek-liniowy-dlugosc-1000mm-fi-5mm-3d-cnc-10897030883

[paulusr]

Nie wiadomo co to za materiał raczej?

Dodatkowo sprzęgła kłowe nie mogą być zbyt małe

Znamionowe momenty zależą od średnic. Dla 30 mm z najtwardszą wkładką to 12.5Nm a max to 25. Taki ZG45 osiąga max.4.3Nm. Engel stosował sprzęgła dyskowe, w sumie nie wiem dlaczego ale to na zdjęciu ma ponad 50mm średnicy i o ile dobrze odczytałem numery to jakieś 25Nm znamionowo max. 40. Opinie były takie, że pod ten wał to max. ZG45 i nic więcej.

Na razie mam taki pomysł, żeby zastosować rurkę ze Strongalu (są dostępne w DE) To jest zahartowane do T6 7075. 

[mr.jaro]

Dorzuce tylko pewien drobiazg i sprobuje to wyrazic z pominieciem fachowej "chinszczyzny". Tutaj chodzi przede wszystkim o przeniesienie momentu skrecajacego, a wiec rurka zawsze bedzie miala korzystniejszy stosunek wytrzymalosci do ciezaru oraz wieksza sztywnosc w porownaniu z "pelnym" pretem o porownywalnym przekroju przy zalozeniu, ze wykonane sa z tego samego materialu. Natomiast wieksza sztywnosc oznacza tez mniejsza podatnosc na drgania w kierunku poprzecznym i co za tym idzie, mniejsze prawdopodobienstwo koniecznosci zastosowania dodatkowej podpory (lozysko) pomiedzy lozyskami znajdujacami sie na koncach walu.

 

Nigdy czegos takiego nie robilem, wiec w tym momencie wchodze na obszary spekulacji, ale byc moze rurka karbonowa (o ukosnym kierunku wlokien) bylaby godnym rozwazenia rozwiazaniem pod warunkiem, ze zlacza ze sprzeglami na jej koncach zostana wykonane prawidlowo pod wzgledem konstrukcyjnym. Takie rozwiazanie trzebaby jednak porzadnie przetestowac na stanowisku, zanim powedruje do modelu.

 

Generalnie "na oko" badz na zasadzie porownania z innymi modelami sie tego robic nie powinno, bo tutaj chodzi juz o spory silnik i nie maly model. Moim zdaniem trzebaby taki walek policzyc.

 

Niezaleznie od powyzszego, konstrukcja kadluba tez musi ow moment skrecajacy wytrzymac.

[paulusr]

Momentu skręcającego się nie obawiam. Tak jak pisałem, koledzy z powodzeniem stosują pręty o średnicy 5 mm z hartowanej stali do form. Nie wiem jaki moment obrotowy przenoszony jest na śrubę ale zakładam, że nie mały. W przypadku ZG 45 maksymalny moment obrotowy to 4.2 Nm przy 7000 obr./min. Gorzej z obciążeniami powodującymi zmęczenie. Kolega zwrócił mi uwagę na pulsacyjny charakter obciążenia podczas suwu pracy silnika.

Cytat

pod warunkiem, ze zlacza ze sprzeglami na jej koncach zostana wykonane prawidlowo pod wzgledem konstrukcyjnym

Ech to kolejny temat

 

A mam jeszcze jedno pytanie w sprawie silników. Takie popularne DLE 55 czy podobne. Jak mają zrobione wyjście na piastę. Stożek czy tylko prosty wałek i klin. Nie mam żadnego benzyniaka tej wielkości. Z rysunków wynika że tylko klin.

 

[mr.jaro]

Pawel, ostroznie! Moment obrotowy to nie to samo, co momet skrecajacy na wale. Ten ostatni moze byc duzo wyzszy od momentu obrotowego. Istotny wplyw na wielkosc momentu skrecajacego maja wlasnie dynamiczne komponenty obciazen. Obawiam sie, ze na przyklad w chwili naglego zatrzymania silnika (co w modelach latajacych nie stanowi przeciez sytuacji az tak absurdalnej) smiglo jest w stanie wytworzyc na wale wyzszy moment skrecajacy, anizeli sruba modelu plywajacego, co wynika z roznicy srednic i mas wirujacych. Warunkow pracy srub okretowych nie da sie bezposrednio przelozyc na warunki pracy smigla.

 

Wyglada na to, ze DLE55 ma klin - tutaj rysunek z instrukcji:

[paulusr]

2 godziny temu, mr.jaro napisał:

Pawel, ostroznie! Moment obrotowy to nie to samo, co momet skrecajacy na wale. Ten ostatni moze byc duzo wyższy od momentu obrotowego. Istotny wplyw na wielkosc momentu skrecajacego maja wlasnie dynamiczne komponenty obciazen.

Jasne. Ale przyznasz, że to średnio policzalne...

Dowiedziałem się, że wał ze zdjęcia ma 30 mm. Ta szara część.

Chyba zaryzykuję i zrobię to tak: Rura 20/1.9 Strongal, rura węgiel prepreg winding 23/1.5, rura Strongal 25/1 + klej - 300g +160g+198g. Gdybym zastosował pierwszą rurę ze ścianką 1 do urwania 140g ale nie wiem jak się na tym zaciśnie sprzęgło. Pytanie czy uda się to wykonać centrycznie. Piastę śmigła muszę wytoczyć i wkleić i zabezpieczyć pinami w małej rurze lub lepiej w obydwóch. Sprzęgło nr 19 20/10 (40 mm) -180g. Silnik ZG 62  lub DLE 55-61 - tylko wtedy śmigła pchające

2 łożyska 6005 ZZ CM NSK 

1 łożysko 6004 ZZ CM NSK

Taki wał jak pęknie to przy sprzęgle i szkód nie narobi. Co sądzicie?

[mr.jaro]

Policzenie nie jest skomplikowane. Jedyny problem lezy w uzyskaniu w miare trafnych wartosci naprezen dopuszczalnych dla materialow uzytych do budowy walka.

 

By wyliczyc naprezenia scinajace dla warunku w chwili zatrzymania silnika trzeba powstaly w wyniku zatrzymania smigla moment skrecajacy podzielic przez wskaznik wytrzymalosci przekroju walka. Tak wyliczone naprezenia nie powinny przekraczac naprezen dopuszczalnych na scinanie dla zastosowanego materialu, pomnozonych przez wskaznik bezpieczenstwa. Ten ostatni dla dynamicznie obciazonych walkow siega wartosci 3-4.

 

Natomiast dla warunku pracy silnika moment skrecajacy otrzymujesz poprzez podzielenie mocy silnika przez predkosc obrotowa. Przy tym istotne jest wlasciwe przeliczanie jednostek. Jesli wiec moment skrecajacy wyrazimy w Nm, Moc silnika w kW i predkosc obrotowa w  1/min, to tak wyliczony moment skrecajacy trzeba pomnozyc przez 9550:

 

[paulusr]

Dzięki za wzór. To miałem policzone (właściwie kolega mi to policzył). Moment skręcający w przybliżeniu jest równy momentowi maksymalnemu silnika 4.09 vs 4.25. Zakładam obroty 7000. Ten mnożnik to z dużego lotnictwa?

[mr.jaro]

Mnoznik 9550 wynika z przeliczenia jednostek, nic poza tym.

Jezeli moment skrecajacy jest niemal rowny maksymalnemu momentowi silnika oznacza to, ze kolega policzyl naprezenia dla warunkow stalej pracy silnika na najwyzszym obciazeniu. W chwili naglego zatrzymania silnika moment skrecajacy na wale bedzie generowany bezwladnoscia smigla i moze przekroczyc wielkosc momentu obrotowego.

 

Dla ulatwienia moznaby przyjac, ze wspolczynnik bezpieczenstwa pokryje owe zwiekszenie wartosci momentu skrecajacego, ale to juz byloby moim zdaniem zbyt uproszczone zalozenie. Dlatego najlepiej byloby sprawdzic wielkosc momentu wynikajacego z bezwladnosci smigla w chwili zatrzymania silnika. Szczegolnie dosyc ciezkie smigla moga w takiej sytuacji zgotowac niemila niespodzianke. Chodzi o to, ze wytrzymalosc komponentow silnika (przynajmniej silnika prawidlowo skonstruowanego) powinna byc wyzsza od obciazen powstajacych podczas generowania maksymalnego momentu obrotowego, wiec liczenie wytrzymalosci walu jedynie dla warunkow pracy pod maksymalnym obciazeniem moze implikowac fakt, ze stanie sie on najslabszym elementem. Inaczej mowiac, konstrukcja silnika wytrzyma pochodzace od smigla obciazenia w chwili naglego zatrzymania, ale czy wal takze, tego nie wiemy, dopoki nie policzymy.

 

Jedna z mozliwosci jest postepowanie odwrotne, a wiec policzenie na przyklad wytrzymalosci przekroju piasty silnika na skrecanie i dazenie do zapewnienia porownywalnej wytrzymalosci walu, czyli reverse engineering. Krotko mowiac, jak nie da sie "od przodu", mozna sprobowac "od tylu".

[paulusr]

Miałem na myśli ten 3-4 dla dynamicznie obciążonych wałków wskaźnik bezpieczeństwa

 

Perunal 215 bo z tego jest rura. Wygląda na to, że jest to stan 651

Odporność na rozciąganie miń. 545 MPa, wydłużenie przy zerwaniu  3-9%,  granica plastyczności 240-460

 

Przyjmijmy, że wałek to rura 20 mm ze ścianką 1.9 i nic więcej.

 

 

[mr.jaro]

Taki wskaznik bezpieczenstwa jest podawany w niemieckojezycznej literaturze dla obliczania dynamicznie obciazonych walow spotykanych w budowie maszyn (przekladnie, silniki i temu podobne). Z aerodynamika nie ma on nic wspolnego.

[paulusr]

Ok. Dzięki.