background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Podstawy konstrukcji maszyn 

 

- zajęcia projektowe - 

 

background image

 

- 2 - 

Spis treści 
 
1. Dobór cech konstrukcyjnych wału maszynowego. ................................................................ 3 

1.1. Wstępne określenie średnicy wewnętrznej łożysk ........................................................ 4 
1.2. Wstępne określenie rozstawu łożysk............................................................................. 5 
1.3. Wyznaczenie sił działających na łożyska...................................................................... 6 
1.4. Nośność łożysk.............................................................................................................. 9 

1.4.1. Łożysko po stronie lewej (podpora przesuwna) ................................................... 9 
1.4.2. Łożysko po stronie prawej (podpora stała) .......................................................... 9 

1.5. Weryfikacja poprawności doboru łożysk .................................................................... 10 
1.6. Dobór pozostałych wymiarów wału............................................................................ 11 

1.6.1. Osadzenie prawego łożyska ............................................................................... 11 
1.6.2. Zaokrąglenia przy zmianie średnicy................................................................... 12 
1.6.3. Osadzenie lewego łożyska.................................................................................. 13 

 
 

background image

 

- 3 - 

1. Dobór cech konstrukcyjnych wału maszynowego. 

 
Treść zadania: 
 

Dobierz  cechy  konstrukcyjne  (średnice,  długości  poszczególnych  części)  wału 

uzębionego  (zębnika)  przekładni  zębatej  walcowej  jednostopniowej.  Dobierz  także  łożyska 
toczne  dla  rozpatrywanego  wału.  Załóż,  że  łożysko  po  stronie  prawej  (patrz  rys.  1)  będzie 
przenosiło  obciążenie  wzdłużne  i  poprzeczne,  natomiast  łożysko  po  stronie  lewej  wyłącznie 
obciążenie poprzeczne. 
 

Narysuj  rysunek  złożeniowy  wału  i  elementów  na  nim  osadzanych.  Narysuj  także 

rysunek wykonawczy wału. 
 
Dane: 
 

Przenoszona moc [kW] 

 

 

 

Prędkość obrotowa zębnika [obr/min] 

 

Liczba zębów zębnika 

 

 

 

Moduł normalny [mm] 

 

 

 

Kąt pochylenia linii zęba [°]   

 

β 

 

Względna szerokość zębnika  

 

ϕ = L

z

 / d = 0.8 ÷ 1.2 

 

Kat zarysu (kąt przyporu) [°]  

 

α = 20º 

 

Naprężenie dop. na skręcanie  

 

k

sj

 = 80 MPa 

 

Wymagana trwałość łożysk   

 

L

h

 = 20 000 h 

 

Odległość między łożyskiem a zębnikiem  L

dL

 = L

dP

 = 8 ÷ 15 mm 

 
 

 

 

Rys. 1 Charakterystyczne wymiary 

 
 
Etapy rozwiązania zadania: 
 
1.  Wstępne określenie średnicy wewnętrznej łożysk. 
2.  Wstępne określenie rozstawu łożysk. 
3.  Wyznaczenie sił działających na łożyska (reakcji podporowych). 
4.  Obliczenie wymaganej nośności łożysk. 
5.  Weryfikacja łożysk i ewentualna korekta ustalonych wcześniej wymiarów. 
6.  Dobór pozostałych wymiarów wału. 
7.  Przygotowanie wymaganych rysunków. 
 

background image

 

- 4 - 

1.1. Wstępne określenie średnicy wewnętrznej łożysk 
 
 

Pierwszy  etap  rozwiązania  zadania  wymaga  określenia  wymiarów  poszczególnych 

fragmentów  wału  (patrz  rys.  1).  Wymiary  tych  fragmentów  zależą  od  wymiarów  elementów 
osadzanych na wale, które z kolei są znormalizowane. Dobór wymiarów rozpocznij od czopu 
końcowego. 
 

Na czop końcowy działa wyłącznie moment skręcający, który wynika z przenoszonej 

na wale mocy: 
 

 

n

N

30

M

π

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1) 

 
 

W powyższym wzorze po podstawieniu mocy (N) w kilowatach i prędkości obrotowej 

w obrotach na minutę uzyskuje się wartość momentu w kiloniutonometrach (kNm). Średnicę 
czopa można obliczyć z warunku wytrzymałości: 
 

 

sj

3
cz

k

16

d

M ≤

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2) 

 
skąd po przekształceniu: 
 

 

3

sj

cz

k

M

16

d

π

  

 

 

 

 

 

 

 

 

(3) 

 
 

Ostateczną  długość  średnicy  dobierz  wykorzystując  tabelę  1  (wybierz  „wykonanie 

krótkie”). Średnica czopa dobrana z tabeli powinna być nie mniejsza, niż wartość obliczona z 
powyższego  wzoru.  Wybranej  średnicy  odpowiada  długość  czopa  (L

cz

)  podana  również  w 

tabeli 1. 
 

Średnicę części wału przeznaczonej do współpracy z uszczelką osadzoną w obudowie 

wyznacz wstępnie dodając do średnicy czopa 8 mm: 
 
 

d

u

 = d

cz

 + 8 mm 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4) 

 
 

Następnie  ustal  dokładną  wartość  średnicy  d

u

  korzystając  z  tabeli  2.  Średnica 

wewnętrzna uszczelki (d z tabeli 2) jest równocześnie średnicą wału w części przeznaczonej 
do  współpracy  z  uszczelką  (d

u

).  Średnica  wybrana  z  tabeli  2  nie  może  być  mniejsza,  niż 

wartość  wyznaczona  z  równania  4.  Ustalonej  ostatecznie  średnicy  odpowiadają  konkretne 
wymiary uszczelki: jej średnica zewnętrzna i grubość. 
 

Długość  części  wału  przeznaczonej  do  współpracy  z  uszczelką  zostanie  ustalona 

później. 
 

Średnicę części wału przeznaczonej dla osadzenia łożyska wyznacz wstępnie dodając 

8 mm do średnicy wewnętrznej uszczelki: 
 
 

d

ŁP

 = d

u

 + 8 mm 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5) 

 
 

Załóż,  że  średnica  wewnętrzna  łożyska  po  lewej  stronie  jest  taka  sama,  jak  średnica 

wewnętrzna łożyska po prawej stronie, czyli: 
 

background image

 

- 5 - 

 

d

ŁL

 = d

ŁP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6) 

 
 

Dobierz  wstępnie  łożysko  z  tablicy  3.  Średnica  wewnętrzna  łożyska  wybranego  z 

tablicy powinna być nie mniejsza od średnicy wyznaczonej z równania (5). Średnica wału w 
miejscu osadzenia łożyska (d

ŁL

 , d

ŁP

) jest taka sama, jak średnica wewnętrzna łożyska z tabeli 

3 (d). Długość odcinka wału (L

ŁL

 , L

ŁP

) jest taka sama, jak grubość łożyska (B w tabeli 3). 

 

Załóż,  że  łożysko  po  prawej  stronie  będzie  unieruchomione  osiowo  nakrętką 

łożyskową  i  podkładką,  natomiast  łożysko  po  lewej  stronie  zostanie  zablokowane 
pierścieniem osadczym. Średnica gwintu pod nakrętkę łożyskową jest taka sama, jak średnica 
wału w miejscu osadzenia łożyska. 
 
 
1.2. Wstępne określenie rozstawu łożysk 
 
 

Rozstaw  łożysk  (L)  to  odległość  pomiędzy  środkami  łożysk.  Odcinek  ten  został 

oznaczony na rysunku 2. 
 

 

 

Rys. 2. Rozstaw łożysk 

 
 

Zgodnie  z  rysunkiem  rozstaw  łożysk  można  obliczyć  jako  sumę  następujących 

odcinków:  
 

 

ŁP

dP

z

dL

ŁL

L

2

1

L

L

L

L

2

1

L

+

+

+

+

=

   

 

 

 

 

 

(7) 

 
 

Szerokości  łożysk  (L

ŁL

  i  L

ŁP

)  zostały  wybrane  w  poprzednim  punkcie  z  tabeli  3. 

Zgodnie  z  treścią  zadania  długości  L

dL

  i  L

dP

  powinny  zawierać  się  w granicach 8 ÷ 15 mm. 

Wstępnie można dobrać te długości jako: 
 
 

L

dL

 = L

dP

 =10 mm 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8) 

 
 

Do  wyznaczenia  szerokości  zębnika  potrzebna  jest  wartość  średnicy  podziałowej, 

którą można wyznaczyć ze wzoru: 
 

 

β

=

cos

z

m

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9) 

 
 

Zgodnie z treścią zadania stosunek średnicy podziałowej zębnika i jego szerokości L

z

 / 

d  powinien  zawierać  się  w  przedziale  0.8  ÷  1.2.  Wstępnie  możesz  założyć,  że  stosunek  ten 
wynosi 1. Dlatego: 

background image

 

- 6 - 

 
 

L

z

 = d   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(10) 

 
 

Wyznaczoną  w  ten  sposób  szerokość  zębnika  zaokrąglij  do  najbliższej  wartości 

parzystej  wyrażonej  w  milimetrach.  Dla  tak  określonych  długości  możesz  teraz  wyznaczyć 
rozstaw łożysk z równania (7). 
 
 
1.3. Wyznaczenie sił działających na łożyska 
 
 

Obciążenie  łożysk  wynika  z  sił  działających  na  zębnik.  Siły  te  są  z  kolei związane z 

wzajemnym oddziaływaniem kół zębatych w przekładni. W analizie wału rozpatrywanego w 
zadaniu  wzajemne  oddziaływanie  między  kołami  zębatymi  można  przedstawić  jako  siły 
zewnętrzne działające w punkcie zębnika pokazanym na rys. 3. 
 

 

 

Rys. 3. Siły zewnętrzne działające na wał 

wynikające ze współpracy kół zębatych w przekładni 

 
 

Na  rys.  3  wał  został  przedstawiony  w  sposób  umowny  w  postaci  wąskiej  belki 

osadzonej w podporach-łożyskach z zębnikiem w formie krążka. Założono przy tym, że lewa 
podpora jest przesuwna, a prawa - stała. Siły zewnętrzne pokazane na rys. 3 są rozłożone na 
trzy składowe: promieniową F

r

 , styczną F

t

 i osiową F

z

 

 

 

Rys. 4. Składowe obciążenia zewnętrznego w rzutach prostokątnych 

background image

 

- 7 - 

 

Rysunek  4  przedstawia  składowe  obciążenia  zewnętrznego  w  trzech  rzutach 

prostokątnych  zgodnie  z  układem  współrzędnych  z  rys.  3  (zwróć  uwagę  na  osie  układu 
współrzędnych na obydwu rysunkach!). 
 

Składowa styczna (F

t

) jest związana z momentem przenoszonym na wale obliczonym 

wcześniej z zależności (1): 
 

 

d

2

1

F

M

t

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(11) 

 
skąd po przekształceniu można wyznaczyć składową styczną: 
 

 

d

M

2

F

t

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(12) 

 
 

Pozostałe  składowe  można  wyznaczyć  z  zależności  trygonometrycznych  dla 

odpowiednich trójkątów z rys. 4 jako: 
 
 

β

=

tg

F

F

t

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(13) 

 
 

t

t

r

tg

F

F

α

=

   

 

 

 

 

 

 

 

 

(14) 

 
gdzie: 
 

 

β

α

=

α

cos

tg

arctg

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(15) 

 
 

Wymienione  składowe  reprezentujące  siły  zewnętrzne  wywołują  w  czopach 

łożyskowych  obciążenie.  Obciążenie  to  można  wyznaczyć  tak  samo,  jak  reakcje  podporowe 
dla  belki  poddanej  zginaniu.  Składowe  reakcji  dla  łożyska-podpory  po  prawej  stronie 
przedstawiono na rys. 5. Dla dalszych obliczeń nośności łożyska potrzebne są wartości dwóch 
sił  dla  każdego  łożyska:  poprzecznej  i  wzdłużnej.  W  przypadku  łożyska  po  prawej  stronie 
(podpora  stała)  siłą  poprzeczną  jest  wypadkowa  R

B

  stanowiąca  sumę  geometryczną  dwóch 

reakcji:  R

Bx

  i  R

By

.  Siłą  wzdłużną  jest  reakcja  R

Bz

.  Z  kolei  dla  łożyska  po  lewej  stronie  siłą 

poprzeczną jest wypadkowa R

A

, zaś siła wzdłużna jest równa zero. 

 

 

 

Rys. 5. Składowe reakcji dla łożyska po prawej stronie 

 
 

W  celu  wyznaczenia  reakcji  należy  rozpatrzyć  dwie  belki  stanowiące  model  wału  w 

dwóch prostopadłych płaszczyznach. Belki te pokazano na rys. 6, na którym łożyska zostały 
przedstawione jako podpory. 
 

background image

 

- 8 - 

 

 

Rys. 6. Model wału do analizy sił gnących 

 
 

Podpory muszą następnie zostać zastąpione reakcjami zgodnie z zasadami znanymi z 

mechaniki  i  wytrzymałości  materiałów.  Zgodnie  ze  wcześniejszymi  założeniami  łożysko  po 
prawej  stronie  to  podpora  sztywna,  po  lewej  -  przesuwna.  Reakcje  podporowe  dla 
rozpatrywanych belek pokazano na rys. 7. 
 

 

 

Rys. 7. Reakcje podporowe 

 
 

Dla przedstawionych belek można rozpisać następujące równania równowagi dla sił i 

momentów: 
 
•  dla belki w układzie współrzędnych x-z: 

 

0

L

2

1

F

L

R

t

Ax

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(16) 

 

0

F

R

R

t

Bx

Ax

=

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(17) 

 
•  dla belki w układzie współrzędnych y-z: 

 

0

L

2

1

F

2

d

F

L

R

r

z

Ay

=

+

 

 

 

 

 

 

 

 

(18) 

 

0

F

R

R

r

By

Ay

=

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(19) 

 

0

F

R

z

Bz

=

+

   

 

 

 

 

 

 

 

 

(20) 

 
 

W  efekcie  otrzymuje  się  układ pięciu równań z pięcioma niewiadomymi: R

Ax

 , R

Bx

 , 

R

Ay

  ,  R

By

  oraz  R

Bz

.  Po  rozwiązaniu  układu  równań  należy  wyznaczyć  składowe  poprzeczne 

reakcji z następujących zależności: 
 

 

2
Ay

2
Ax

A

R

R

R

+

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(21) 

background image

 

- 9 - 

 

2
By

2
Bx

B

R

R

R

+

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(22) 

 
 

Ostatecznie na lewe łożysko, traktowane jak podpora przesuwna, działa wyłącznie siła 

poprzeczna R

A

, natomiast na prawe łożysko działa siła poprzeczna R

B

 i wzdłużna R

Bz

 
 
1.4. Nośność łożysk 
 
 

Dobór łożysk polega na określeniu wymaganej nośności i porównaniu jej z wartością z 

katalogu. Łożysko jest poprawnie dobrane jeżeli katalogowa wartość nośności jest wyższa od 
wymaganej. 
 
 
1.4.1. Łożysko po stronie lewej (podpora przesuwna) 
 
Dla łożyska po lewej stronie oblicz nośność korzystając z zależności: 
 

 

q

1

6

h

A

obl

10

L

n

60

R

C

=

 

 

 

 

 

 

 

 

(23) 

 
 

W powyższym równaniu prędkość obrotową n należy podstawić w obrotach na minutę 

(obr/min), a trwałość L

h

 w godzinach. Współczynnik q dla łożysk kulkowych wynosi: 

 
 

q = 3   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(24) 

 
 

Nośność  łożyska  ma  wymiar  siły.  Jeśli  do  wzoru  (23)  wartość  reakcji  zostanie 

podstawiona  w  kiloniutonach  (kN),  to  obliczona  nośność  będzie  również  miała  wymiar 
kiloniutonów. 
 
 
1.4.2. Łożysko po stronie prawej (podpora stała) 
 
 

Dla  łożyska  po  prawej  stronie  ciąg  obliczeń  jest  nieco  dłuższy.  Najpierw  oblicz 

stosunek obciążenia wzdłużnego i poprzecznego: 
 

 

B

Bz

R

R

a =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(25) 

 
oraz stosunek obciążenia wzdłużnego i nośności spoczynkowej: 
 

 

0

Bz

C

R

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(26) 

 
 

Nośność spoczynkowa określona jest w tablicy 3 dla wybranego wcześniej (w punkcie 

1.1.)  łożyska.  Dla  obliczonego  stosunku  obciążenia  wzdłużnego  i  nośności  spoczynkowej 
wyznacz  parametr  e  korzystając  z  wykresu  przedstawionego  na  rys.  8a.  Następnie  porównaj 
wartości współczynnika e i stosunku obciążenia wzdłużnego i poprzecznego. 
 

background image

 

- 10 - 

•  Jeżeli a ≤ e to możesz pominąć w obliczeniach obciążenie wzdłużne. Nośność łożyska po 

prawej  stronie  wyznacz  tak  samo  jak  dla  łożyska  po  stronie  lewej  podstawiając 
odpowiednią wartość reakcji poprzecznej: 

 

 

q

1

6

h

B

obl

10

L

n

60

R

C

=

 

 

 

 

 

 

 

 

(27) 

 
•  Jeżeli a > e to musisz wyznaczyć współczynniki dla zastępczego obciążenia łożyska: 

−  dla łożysk kulkowych współczynnik X wynosi 0.56, 
−  współczynnik  Y  możesz  odczytać  z  wykresu  przedstawionego  na  rys.  8b  dla 

obliczonego wcześniej stosunku siły wzdłużnej i nośności spoczynkowej (R

Bz

/C

0

). 

 

Następnie oblicz nośność łożyska z następującej zależności: 

 

 

(

)

q

1

6

h

Bz

B

obl

10

L

n

60

R

Y

R

X

C

+

=

   

 

 

 

 

 

(28) 

 

0

0.2

0.4

0.6

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

e

R

Bz

/C

0

0

0.2

0.4

0.6

1

1.2

1.4

1.6

1.8

Y

R

Bz

/C

0

a)

b)

   

 

Rys. 8. Wartości parametru e i współczynnika Y. 

 
 
1.5. Weryfikacja poprawności doboru łożysk 
 
 

Poprawnie  dobrane  łożyska  mają  katalogową  wartość  nośności  większą  od 

obliczonych w punkcie 1.4. Jeżeli ten warunek jest zachowany dla obydwu łożysk, to możesz 
przejść  do  ustalenia  pozostałych  wymiarów  wału.  Jeżeli  warunek  nie  jest  zachowany  dla 
któregokolwiek  z  łożysk,  należy zastąpić je innym, bardziej wytrzymałym łożyskiem. Mając 
na  uwadze  wartości  nośności  obliczonych  w  punkcie  1.4.  z  zależności  (23)  i  (27)  lub  (28) 
dobierz łożysko o takiej samej średnicy wewnętrznej, jak wcześniej, lecz z tabeli 4 lub 5. 
 

Zauważ, że tabele 4 i 5 opisują łożyska, które cechują się większymi nośnościami, niż 

łożyska z tabeli 3. Łożyska te są również szersze. Oznacza to, że zmiana łożyska pociągałaby 
za  sobą  zmianę  rozstawu  łożysk  (L)  wyznaczonego  z  zależności  (7),  co  z  kolei 
spowodowałoby zmianę reakcji wyznaczanych z równań (16) - (22). Aby zachować obliczone 
wcześniej wartości reakcji załóż, że rozstaw łożysk jest taki sam, zaś po ostatecznym doborze 
łożysk  zostanie  zmieniona  szerokość  zębnika  (L

z

).  Stosunek  szerokość  zębnika  do  jego 

background image

 

- 11 - 

średnicy podziałowej musi jednak znajdować się w przedziale 0.8 ÷ 1.2 zgodnie z warunkami 
określonymi w treści zadania. 
 

Jeżeli  nośności  łożysk  z  tabel  3,  4  i  5  okażą  się  za  małe  w  stosunku  do  obliczonych 

obciążeń,  to  należy  dobrać  łożyska  innego  typu  z  katalogów  łożysk.  Proponowane  typy 
łożysk: 

• 

łożysko walcowe na stronę lewą, 

• 

łożysko kulkowe skośne w układzie szeregowym lub rozbieżnym (łożysko podwójne) na 
stronę prawą. 

 
 
1.6. Dobór pozostałych wymiarów wału 
 
1.6.1. Osadzenie prawego łożyska 
 
 

Zgodnie  z  treścią  zadania  łożysko  po  prawej  stronie  musi  zostać  unieruchomione  w 

kierunku  osiowym  względem  wału  z  wykorzystaniem  podkładki  i  nakrętki.  Nakrętkę 
łożyskową  wybierz  z  tabeli  6. dokonaj wyboru na podstawie średnicy gwintu wewnętrznego 
nakrętki:  średnica  tego  gwintu  (oznaczona  jako  d  w  tabeli  6)  jest  taka  sama,  jak  średnica 
wewnętrzna dobranego wcześniej łożyska (d

ŁP

). 

 

Każdej  średnicy  gwintu  odpowiada  tzw.  podziałka  oznaczana  symbolem  P.  Wartość 

podziałki  wyrażona  w  milimetrach  podana  jest  razem  z  średnicą  d  gwintu  w  tabeli  6.  Na 
przykład symbol M60x2 oznacza gwint o średnicy 60 mm z podziałką 2 mm. 
 

W  analogiczny  sposób  dobierz  podkładkę  zębatą  z  tabeli  7.  Średnica  wewnętrzna 

podkładki (d

1

 w tabeli 7) jest równa średnicy wewnętrznej łożyska (d

ŁP

). 

 

Fragment  wału  z  gwintem  przeznaczonym  dla  nakrętki  łożyskowej  z  podkładką 

przedstawiono na rys. 9a. Charakterystyczne wymiary (rys. 9b) ustal według zasad podanych 
poniżej. Zwróć uwagę na położenie na rysunku wymiaru L

ŁP

 (szerokości łożyska). Porównaj 

ten rysunek z rys. 1. 
 

 

 

Rys. 9. Gwint pod nakrętkę z podkładką (a) i jego charakterystyczne wymiary (b) 

 
Średnica zewnętrzna gwintu: 
 
 

d

G

 = d

ŁP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(29) 

 
 

background image

 

- 12 - 

Średnica podcięcia: 
 

 

1

2

3

P

d

d

G

p

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(30) 

 
gdzie  P  to  podziałka  gwintu.  Długość  średnicy  podcięcia  obliczoną  z  powyższej  zależności 
zaokrąglij  w  dół  do  najbliższej  wartości  wyrażonej  w  pełnych  milimetrach.  Zauważ,  że 
wartość d

p

 dotyczy dwóch wymiarów na rys. 9. 

 

Odległość między prawym łożyskiem i gwintem: 

 

 

PZ

x

B

2

1

L =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(31) 

 
gdzie B

PZ

 to szerokość podkładki zębatej (wymiar B z tabeli 7). 

Szerokość podcięcia: 
 
 

L

p

 = L

x

 + 1 mm 

 

 

 

 

 

 

 

 

(32) 

 
Długość gwintu: 
 

 

P

2

B

B

2

1

L

N

PZ

G

+

+

=

 

 

 

 

 

 

 

 

(33) 

gdzie: 
 

B

PZ

 - szerokość podkładki zębatej, 

 

B

N

 - szerokość nakrętki łożyskowej, 

 

P - podziałka. 

 
 

Szerokość  rowka  dla  podkładki  zębatej  (B

R

  na  rys.  9b)  można  przyjąć  za  równą 

szerokości wewnętrznego zęba podkładki (f

1

 z tabeli 7.). 

 
Długość rowka dla podkładki zębatej: 
 

 

R

G

p

R

B

2

1

L

L

L

+

+

=

  

 

 

 

 

 

 

 

(34) 

 
 

Pozostałe  wymiary  fragmentu  wału  z  gwintem  (pochylenie  ścięć  wału,  zaokrąglenie 

rowka pod podkładkę zębatą) przyjmij zgodnie z rys. 9b. 
 
 
1.6.2. Zaokrąglenia przy zmianie średnicy 
 
 

Każda  zmiana  średnicy  powoduje  spiętrzenie  naprężeń  w  wale.  Zjawisko  to  można 

złagodzić  stosując  zaokrąglenia  przy  przejściach  pomiędzy  fragmentami  wału  o  różnej 
średnicy. W miarę możliwości stosuj zasadę, iż promień zaokrąglenia stanowi połowę różnicy 
długości  średnic  rozpatrywanych  fragmentów wału. Na przykład zaokrąglenie przy przejściu 
z  czopa  końcowego  wału  na  fragment  przeznaczony  pod  uszczelkę  (rys.  10)  można 
wyznaczyć z zależności: 
 

background image

 

- 13 - 

 

2

d

d

r

cz

u

u

cz

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(35) 

 

 

 

Rys. 10. Zaokrąglenie przy zmianie średnicy 

 
 

Przyjmij, że zaokrąglenia przy łożyskach są mniejsze o 0.5 mm od zaokrągleń samych 

łożysk  (promień  r  z  tabel  3,  4  lub  5).  W  efekcie  fragment  wału  ze  skokiem  średnicy  przy 
prawym łożysku może wyglądać jak na rys. 11. 
 

 

 

Rys. 11. Zaokrąglenie wału przy prawym łożysku 

 
 

 Zaokrąglenia przy zębniku przyjmij jako równe połowie długości dystansu pomiędzy 

zębnikiem a łożyskiem (L

dP

 i L

dL

 na rys. 1). 

 
 
1.6.3. Osadzenie lewego łożyska 
 
 

Zgodnie  z  treścią  zadania  łożysko  po  prawej  stronie  musi  zostać  unieruchomione  w 

kierunku  osiowym  względem  wału  z  wykorzystaniem  pierścienia  osadczego.  Wymiary 
pierścienia  dobierz  z  tabeli  8.  Średnica  D  czopa  z  tabeli  8  musi  być  równa  średnicy 
wewnętrznej  lewego  łożyska  (d

ŁL

  z  rys.  1)  dobranego  wcześniej.  Tabela  8  obejmuje  także 

wymiary gniazda pod pierścień osadczy. 
 

background image

 

- 14 - 

1.7. Zapis konstrukcji 
 
 

Zapis  przygotowanej  konstrukcji  obejmuje  rysunek  złożeniowy  i  wykonawczy.  Na 

rysunku złożeniowym powinny znaleźć się następujące elementy: 
•  wał, 
•  łożyska, 
•  nakrętka łożyskowa z podkładką, 
•  pierścień osadczy, 
•  uszczelnienie, 
•  fragment  obudowy  przekładni  zębatej,  w  której  osadzone  są  łożyska  wraz  z  pokrywami 

zamykającymi obudowę. 

 
 

Przykład  rozwiązania  konstrukcyjnego  osadzenia  wału  przedstawiono  na  rys.  12. 

Wymiary  elementów,  które  nie  zostały  opisane  w  poprzednich  punktach  niniejszego 
opracowania możesz dobrać według własnego uznania. 
 

 

 

Rys. 12. Rozwiązanie konstrukcyjne osadzenia wału maszynowego 

 
 

Oprócz  rysunku  złożeniowego  przygotuj  także  rysunek  wykonawczy  samego  wału. 

Rysunek wykonawczy opisuje wszystkie wymiary elementu. 
 

background image

 

- 15 - 

 

Tabela 1. Czopy końcowe walcowe 

długość L

cz 

średnica d

cz 

wykonanie długie  wykonanie krótkie 


16 

20 

10 
11 

23 

20 

12 
14 

30 

25 

16 
18 

40 

28 

20 
22 

50 

36 

25 
28 

60 

42 

30 
32 

35 

36 

80 

58 

40 
45 

50 

55 

110 

82 

60 
63 

70 

71 

140 

105 

80 
90 

170 

130 

100 
110 

125 

140 

210 

165 

160 
180 

200 

220 

300 

240 

 

 

 
 

 

background image

 

- 16 - 

 

Tabela 2. Pierścienie uszczelniające wałków z metalową wkładką usztywniającą 

średnica 

wewnętrzna 

d [mm] 

średnica 

zewnętrzna 

D [mm] 

wysokość 

pierścienia 

b [mm] 

11 

25 

12 

28 

14 

28 

15 

30 

16 

30 

17 

32 

18 

35 

20 

40 

10 

22 

40 

10 

24 

40 

10 

25 

42 

10 

26 

45 

10 

28 

47 

10 

30 

52 

10 

32 

52 

10 

35 

55 

10 

38 

56 

10 

40 

60 

10 

42 

62 

10 

45 

65 

10 

48 

70 

10 

50 

72 

10 

52 

75 

10 

55 

80 

10 

58 

80 

10 

65 

90 

10 

70 

95 

10 

75 

100 

10 

80 

105 

10 

85 

110 

12 

90 

115 

12 

95 

120 

12 

100 

125 

12 

105 

130 

12 

110 

140 

12 

115 

140 

12 

120 

150 

12 

125 

155 

12 

130 

160 

15 

140 

170 

15 

150 

180 

15 

160 

190 

15 

180 

220 

15 

190 

230 

15 

200 

240 

15 

210 

250 

15 

220 

260 

15 

230 

270 

15 

240 

280 

15 

250 

290 

15 

 

 

 
 

background image

 

- 17 - 

Tabela 3. Łożyska kulkowe poprzeczne, seria 62 

 

 

 

 

background image

 

- 18 - 

Tabela 4. Łożyska kulkowe poprzeczne, seria 63 

 

 

 

 

background image

 

- 19 - 

Tabela 5. Łożyska kulkowe poprzeczne, seria 64 

 

 

 

  

background image

 

- 20 - 

Tabela 6. Nakrętki łożyskowe 

d

0

 

d

1

 

M10x0.75 

18 

13.5 

M12x1 

22 

17 

M15x1 

25 

21 

M17x1 

28 

24 

M20x1 

32 

26 

M25x1.5 

38 

32 

M30x1.5 

45 

38 

M35x1.5 

52 

44 

M40x1.5 

58 

50 

2.5 

M45x1.5 

65 

56 

10 

2.5 

M50x1.5 

70 

61 

11 

2.5 

M55x2 

75 

67 

11 

M60x2 

80 

73 

11 

M65x2 

85 

79 

12 

M70x2 

92 

85 

12 

3.5 

M75x2 

98 

90 

13 

3.5 

M80x2 

105 

95 

15 

3.5 

M85x2 

110 

102 

16 

3.5 

M90x2 

120 

108 

16 

10 

M95x2 

125 

113 

17 

10 

M100x2 

130 

120 

18 

10 

M105x2 

140 

126 

18 

12 

M110x2 

145 

133 

19 

12 

M115x2 

150 

137 

19 

12 

M120x2 

155 

138 

20 

12 

M125x2 

160 

148 

21 

12 

M130x2 

165 

149 

21 

12 

M135x2 

175 

160 

22 

14 

M140x2 

180 

160 

22 

14 

M145x2 

190 

171 

24 

14 

M150x2 

195 

171 

24 

14 

M155x3 

200 

182 

25 

16 

M160x3 

210 

182 

25 

16 

M165x3 

210 

193 

26 

16 

M170x3 

220 

193 

26 

16 

M180x3 

230 

203 

27 

18 

M190x3 

240 

214 

28 

18 

M200x3 

250 

226 

29 

18 

 

 

background image

 

- 21 - 

Tabela 7. Podkładki zębate 

d

1

 

d

3

 

d

2

 

f

1

 

f

2

 

10 

21 

13.5 

8.5 

12 

25 

17 

10.5 

15 

28 

21 

13.5 

17 

32 

24 

15.5 

20 

36 

26 

18.5 

25 

42 

32 

23 

1.25 

30 

49 

38 

27.5 

1.25 

35 

57 

44 

32.5 

1.25 

40 

62 

50 

37.5 

1.25 

45 

69 

56 

42.5 

1.25 

50 

74 

61 

47.5 

1.25 

55 

81 

67 

52.5 

1.5 

60 

86 

73 

57.5 

1.5 

65 

92 

79 

62.5 

1.5 

70 

98 

85 

66.5 

1.5 

75 

104 

90 

71.5 

1.5 

80 

112 

95 

10 

76.5 

1.8 

85 

119 

102 

10 

81.5 

1.8 

90 

126 

108 

10 

86.5 

10 

1.8 

95 

133 

113 

10 

91.5 

10 

1.8 

100 

142 

120 

12 

96.5 

10 

1.8 

105 

145 

126 

12 

100.5 

12 

1.8 

110 

154 

133 

12 

105.5 

12 

1.8 

115 

159 

137 

12 

110.5 

12 

120 

164 

138 

14 

115 

12 

125 

170 

148 

14 

120 

12 

130 

175 

149 

14 

125 

12 

135 

185 

160 

14 

130 

14 

140 

192 

160 

16 

135 

14 

145 

202 

171 

16 

140 

14 

150 

205 

171 

16 

145 

14 

 

 

 

background image

 

- 22 - 

Tabela 8. Pierścienie osadcze sprężynujące 

 

 

background image

 

- 23 - 

 
 

 

 

Pierścienie osadcze sprężynujące