background image

1. Metody obliczeniowe 
2. Materiały konstrukcyjne 
3. Połączenia 
 
1. 

METODA OBLICZEN WG NOSNOSCI GRANICZNEJ Przyjmuje się tu, że nośność ukł. Wyczerpuje się z chwilą osiągnięcia przez niego określonego stanu granicznego przy którym eksploatacja ukł jest niemożli-

wa Xn=Pg/P,  ,Pg- obc graniczne MET OBL OPARTE O MECH PEKANIA Wskaznikiem liczbowym charakteryzującym wytrzymałość na pękanie jest współczynnik intensywności naprężenia zależny od wartości i rodza-
ju obc od geometri pęknięcia i elementu Obciążenia: statyczne i zmienne,   

σσσσ

r

=Pr/F

o

kr  ,   ,  kr=Re/xe ; Rm/Xm. Xm>Xe. Przy zginaniu kg=Re

g

/Xe ; Re

r0,2

/Xe ; Rg/Xm. , przy ścinaniu kc=Re

c

/Xe ; Re

c0,2

/Xe ; Rc/Xm.  

Przy skręcaniu ks=Re

s

Xe ; Re

s0,2

/Xe ; Rs/Xm,  ,Xe=

δδδδ

e/

εεεε

e

.,  ,  

εεεε

e

- określa wpływ wielkości przedmiotu i może być wyznaczony jak w obl zmęczeniowych przy przyjęciu 

α

αα

α

k

=1, rzeczywisty wsp bezp 

δδδδ

e=1.2-2

 

 
2. 

MATERIAŁY KONSTRUKCYJNE:Własności: a) mech:wytrz na ściskanie, ścinanie rozc, zgin, granica plast, wydłużenie twardość b) fizyczne: ciężar właściwy przewodność ele cieplna właściwości magnetyczne 

c) chemiczne odporność na korozję i żaroodporność d) technologiczne:obrabialność tłoczność spawalność hartowność lejność STOPY ZELAZA :a) żeliwa-szare(ZL150-200) na słabo obciąż el –obudowy pokrywy korpusy, 
ZL250-300-śr obc-obudowy silników pomp Koła zębate el sprzęgieł, ZL350-400-b obc-koła zęb łańcuchowe tarcze chamulcowe i bębny,,  żeliwa sferoidalne-armat ciśnieniowa znacznie obc elem części pras matryce  wały 
korbowe, , żeliwa ciągliwe –el o złoż kształtach odpo na uderze hamulce wagony przenośniki masz rolnicze b) stale konstr -St0,St2-słabo obc el masz wykonywane przez prasowanie gięce St3-śruby nakrętki mało obc osie 
St4 St5-normalnie i słabo obc el masz wały osie k zębate St6- może być hartow i ulep cieplnie części bardziej obc odpo na ścieranie nie spawalna kołki ustalające kliny ślimaki mało obc k zęb części pras St7-duża wytrz mała-
plastyczność części twarde odp na ścierane ---stale wyższej jakości są przeznaczone dolepszania cieplnego do takich el jak dla stali zwykłych jednak o wyrzszych własnościach wytrzymałościowych ST:08X,10X-wyroby tłoczo 
na zimno  10-z nawęglaniem  lub  azotowaniem  ST15,20,25-śruby  k  zęb  wały  czopy  można nawęglać  i  cyjanow  dod  manganu  powo  większą  wytrzymałość  St30,35-wały  osie  śruby  napędowe  St35,40,50,55-jako  ulepszone 
cieplnie przed obr skr po obr możemy stos hart powierzchniowe na k zę o mał modułach St:45- k zębate w rozrządu i korbowe śr napędowe St55- sworznie łańcuchów tłokowe wrzeciona obrabiarek prasy St:65,60G-czę silnie 
obc odp na zużycie resory sprężyny Stale stopowe-wykazuja duża zdolność do przechartowania można wykonywać el o dużych przekrojach dzięki łatwej obr cieplnej .drogie stale chromowo niklowe –tylko z konieczności 
przechartowania dużych przekrojów nie stos jej w stanie surowym,,,  , Stale do: azotowania 38HMJ,38HJ nawęglania-mniejsze skłonności do wad powie są odp na uderz15H-sworznie tuleje 18H2N2-bardziej obc kołazę i ta-
lerzowe ulepszania cieplnego b.dobre wł wytrz.  Staliwa-nadają się do el skompliko o dużej wytrzym własności tj ż.sferoidalne i modyfikowane L400(1,2,3)-na odlewy miękkie o dużej ciągliwości małej wytrz przy małych obc 
korpusy pokrywy dobrze spaw do nawęgla L450()-odl miękkie o mniejszej ciągliwości  małe obc k.bose łańcuchowe korpu pokrywy dob spaw  L5000()-odl zwykłe półtwarde k biegowe łańcuchowe zęb pospaw należy poddć 
obr ciepl L600()-niezbyt duże dość twarde odlewy odp na ściera k zę łańcucho biegowe ,  ,   Stopy metali nieżelaznych: mosiądze-stopy Cu-Zn dobre wł mech odp na korozję ścieranie wysoka przew el. I cieplna dobre wł 
technologiczne(można kuć i prasować)  

 
3. POŁ

ĄCZENIA Złącza służą jako więz między el w zespole lub w maszynie. Dzielimy je 

na: 1) rozł

ączne-kształtowe (klinowe wpustowe wieloboczne),sworzniowe kołkowe gwinto-

we spwężyste 2)nierozł

ączne -których rozłączenie związane jest ze zniszczeniem części lub 

połączenia-nitowe spawane zgrzewane lutowane klejone skurczowe,  , St2N,3N,4N-do łącze-
nia el stalowych używa się nitów plastycznych,    ,Pozostałe materiały łączy się nitami z tych 
samych mat co el łączony,,,, , Zalety:1) brak zmian strukturalnych mat łączonego2)brak naprę 
wewę  i  odkszt  w  el  łączonych  ,      ,Wady:1)  pracochłonność  2)  ciężar3)  osłabienie  przekroju 
(spadek nośności o 13-40%) ,   , 
 
Q

N

=Fn·

σσσσ

r,    ,  Q

T

=Q

N

·

µµµµ

=Fn·

σσσσ

µµµµ

,      ,  Q

S

=Fn·

ττττ

,      ,  Q=Q

T

+Q

S

=Fn(

ττττ

+

σσσσ

µµµµ

),    Średnica  nita 

d=2g g-grubość jednego z cieńszych el g<10mm;d=g+10 dla g>=10mm  
1) 
W pierwszym rzędze licząc od kier dział siły może być max 2 nity 2) Nity mogą pracować 
tylko na ścinanie obl poł. Nitowych ZŁ

ĄCZA NITOWE MOŻNA PODZIELIĆ NA : Za-

kladkowe (niekorzystne bo jest zginanie połączenia) ;nakładkowe   odległość między rzędami 
nitów a

≈≈≈≈

0.7t  ,  ,odległość między nitami d≥2.2d 

Gr cienszej blachy gn=0.8g  e-odl od kraw pierwszego rzędu ≥(1.5-2)d,  ,  d1-nita od ściany 
bocznej>(1.1-1.5)d    poł  nitowe  obc  symetrycznie:  do  obliczeń  przyjmujemy,  że  obciążenie 
każdego  nita  jest  takie  same:  n>P/{Fn·m·kn},    ,gdzie  Fn-  przekrój  nita,  P-  obciążenie  nita, 
n

P/{g·d·p

dop

} 

 
 
W niesymetrycznym poł należy obl obc przypadające na każdy z nitów które składa się z obc 
wynikającego  ze  ścinania  siłą  P  i  skręcaniem  złącza  mom  P*l  względem  środka  ciężkości 
przekrojów nitów  
SPAWANEzalety1) dobre wzajemne ustawienie części bez użycia dodat el obciążających 
masowo  2)  szczelność  bez  dodat  zabiegów  3)  nie  wymagają  specjalnie  rozbudow  zaplecza  i 
można je realizować przy małym nakładzie robocizny wady: 1) zmiany strukturalne w obsza-
rze złącza 2) odkształcenia el łączonych  podział spoin wynika z ułożenia ich wzgl części łącz 
 
 
W  połączeniach  niesymetrycznych  kształtowników  powinien  być  spełniony  war  statycznej 
równowagi momentów sił względem środka ciężkości kształtownika 
 
Bardzo niekorzystnym połączeniem jest poł jednostronna spoiną pachwinową 

background image

Obl poł spaw:wszystkie poł s.pachwinowymi oblicza się wytrzymałościowo operując umow-
nymi naprężeniami tnącymi a złożony stan i spiętrzenie naprężeń uwzględnia się sumując na-
prężenia biorąc pod uwagę tylko ich kierunek „a”sp przyjmuje się=wysokości równoramien-
nego trójkąta wpisanego w sp dł obl sp jak poprzednio(czołowe)m.bezwł wsk wytrzymałości 
oblicza się z kładu na płaszczyznę przekroju spoin grubości”a” i długości”l” 
Należy pamiętać o umownym charakterze wzorów przy obl sp pachwinowych 
 
 
 
Obliczenia poł s.czołowymi przeprowadza się zwykłymi metodami uwzględniając osłabienie 
obliczonego  przekroju  obecnością  spoiny  napr

ężenia:grubość  „d”przyjmuje  się=grubości 

mniejszego elementu; długość obliczeniową=szerokości el łączonych gdy spoinę wyprowadza 
się na podkładki jeżeli nie to lo=l-2a;przekrój mom bezwł przyjmuje się =odpowiednim war-
tościom dla mat rodzimego 
Spoiny mocne wykonuje się w ważnych złączach narażo na wysokie naprężenia przy obc stat 
i zmiennych .ich wykonanie wymaga stosowania metod zapewniających dobrą jakość spoiny  
oraz wysokiej kwalifikacji spawacza .spoiny wyrywkowo kontroluje się .spoiny specjalne sto-
sowane  są  w  odpowiedzialnych  złączach(naczynia  ciśnieniowe)wymagają  kontroli  rentge-
nowskiej.  WspółczynnikZa(zmęczeniowej  wytrz  spoiny)określany  jest  dla  naprężeń  tętnią-
cych pomija się jego zmianę przy obc wahadłowych8%-dla ścinania6%-dla rozciągania i ści-
skania7-14%-ścinanie poł pachwinowych 
POŁ

ĄCZENIA ZGRZEWANE:zgrzewaniem nazywamy nierozłączne połączenie mat przez 

miejscowe ogrzanie łączonych części do stanu ciastowatości i dociśnięcie do siebie 
Podział  sposobów  zgrzewania:1)wg.zródła  ciepła(ogniskowe  gazowe  mechaniczne(tarciowe 
zgniotowe)elektryczne)2)wg kształtu zgrzeiny(punktowe garbowe liniowe doczołowe) 
a)Zgrzeiny  czołowe  3-150mm;b)czołowe  oporowe  i  iskrowe-do  łączenia  prętów  i  innych 
kształtowników  o  niewielkich  wymiarach  poprzecznych;c)czołowe  zgniotowe-do  łączenia 
blach 3-8mm wykonanych z aluminium miedzi i innych plastycznych blach 
POŁ

ĄCZENIA KLEJONE:zalety:1)równomierny rozkład naprężeń 2)gładka powierzchnia 

3)brak  skurczu  i  naprężeń  własnych4)nie  wymagają  wysokich  temperatur5)nie  powodują 
zmian strukturalnych6)możliwość łączenia różnych materiałów  wady:1)mała odp na rozwar-
stwienie2)mała odp na temp3)konieczność stos zacisków i pras przy niektórych klejach 
Dla  uzyskania  dobrego  połączeniaklej  musi  zwilżyć  pow  klejoną.  Wytrzymałość  połączeń 
klejonych  zależy  od  mechanicznych  i  technologicznych  własności  klejonego  mat  i  klejuoraz 
od warunków wykonania konstrukcji złącza i rodzaju obciążeń 
B,l-szerokość i długość spoiny klejonej 
Ft-siła ścinająca 
Rt-wytrzym na ścinanie 
Xt-wsp bezp na ścinanie 
At-pole ścinanego przekroju 
 
 
 
Obliczenia  połączenia  zakładkowego  przeprowadza  się  metodą  kolejnych  przybliżeń  przyj-
mując b i l odczytuje się Rt z wykresów po czym oblicza się siłę niszczącą 
 
POŁ

ĄCZENIA ROZŁĄCZNE:połączenia sworzniowe 

 
Sworzeń ciasno pasowany  
Sworzeń luzno pasowany 

background image

Naciski powierzchniowe 
Sworznie jednostonnie utwierdzone obciążone siłą skupioną oblicza się na zginanie i naciski 
powierzchniowe o rozkładzie prostokątnym od siły i trójkątnym od momentu 
Mat na sworznie: 4.8, 5.8(4.8->Rm=400Mpa 
POŁACZENIA GWINTOWE:linia śrubowa walcowa 
Kąt pochylenia linii śrubowej 
 
Linia śrubowa stożkowa 
 
Zarysy gwintów 
Płaski  
Okrągły  
Trapezowy 
Trójkątny metryczny 
 
Sprawność 
 
Wytrzymałość śrub:1)obciążenie siłą osiową Q 
 
2)Sruba obc siłą osiową Q i mom skręcającym Ms 
 
 
Wystarczy sprawdzić śrubę na naprężenia wywołane siłą osiową 
3)śruba obc jest naciągiem wstępnym Qo a następnie siłą osiową Q 
ls-dł śruby 
Es-moduł sprężystości śruby  
Fs-pole przekroju śruby  
Cs-sztywność śruby 
Lk-grubość kołnierza 
Ek moduł sprężystości kołnierza 
Fk- pole przekroju kołnierza 
Ck-sztywność kołnierza 
Sztywność ściskanych elementów oblicza się borąc pod owagę przenoszenie nacisków w głąb 
materiału przez tzw. Stożki nacisków o kącie 90 .stożki te zamienia się następnie na zastępcze 
walce o powierzchni przekroju Fk które przyrównuje się do powierzchni przekroju stożków. 
Pod  działaniem  zewnętrznej  siły  osiowej  Q  śruba  wydłuży  się  o  odcinek            i  jej  całkowite 
wydłużenie osiągnie wartość            odpowiadającą wypadkowej sile na nią działającej Qw 
Kołnierze ze względu na wydłużenie śrub odprężą się o tę samą wartość      a ich wypadkowe 
odkształcenie będzie wynosiło          .w związku z tym działająca pierwotnie na nie siła nacią-
gu wstępnego śruby zmaleje do wartości Qo 
 
 
 
 
Wzrost  naciągu  w  śrubie  pod  obc  Q  jest  tym  większy  im  stosunek  Ck/Cs  jest  większy.  Dla 
zmniejszenia obc Qw należy zmniejszyć sztywność śruby 
 
 
4)obc siłą poprzeczną 
 

background image

a)śruba pasowana 
 
b)śruba luzna-obc  P jest przenoszone dzięki sile tarcia T wywołanej naciągiem śrub Qo 
 
 
obliczanie poł 

śrubowych: 

tam gdzie jet dużo śrub należy ustalić rzeczywisty rozkład obciążeń na poszczególne śruby i 
obliczyć najbardziej obc.  
1)połączenie obc siłą prostopadłą do pow styku(przyjmuje się obc równomierne na wsztstkie 
śruby) 
 
2)poł  obc  siłąpoprzeczną  Pq  działającej  w  płaszczyznie  styku    i  przechodzącą  przez  środek 
ciężkości 
a)śruby luzne 
b)śruby pasowane  
3)połączenie obc mom skręc Ms dział w pow styku 
a)luzne 
b)pasowane 
c)rozmieszczone współśrodkowo  
-pasowane 
-luzne 
 
 
4)złącze obc mom skręcającym i siłąpoprzecznąPq przy dowolnym rozmieszczeniu śrub 
stosujemy  zasadę  niezależności  działań  sił  i mom  ;  obl  oddzielnie  obc  śruby  pochodzące  od 
siły Pq i oddzielnie od mom Ms. Sumujemy je otrzymując wypadkowe obc które śruba musi 
przenieść 
a)pasowane 
średnice liczymy z war na ścinanie i docisk pow 
b)luzne 
5)obc mom gnącym i siłą normalnąPn i stycznąPq działającą w płaszczyznie styku 
 
 
mom Mg usiłuje obrócić podstawę dookoła A-A jest on równoważony przez sumę mom sił w 
śrubach. Przyjmuje się że siły te są proporcjonalne do osi obrotu 
 
 
śruby  należy  zamocować  z  zaciskiem  wstępnym  Qw  tak  by  po  obc  zacisk  resztkowy  nie 
zmniejszył się nadmiernie. Siła styczna Pq winna być przenoszona przez tarcie 
 
 
a)luzne pasowanie sztywna oprawa 
 
 
b)ciasne pasowanie podatna oprawa 
 
 
 
 

background image

RODZAJE  OBC  ZMIENNYCH:1,2-jednostronnie  zmienne3,4-odzerowo  tętniące5-
obustronnie zmienne niesymetryczne6-ob. Zm symetryczne 
 
Wykres WOHLERA 
Obszary wytrzymałości zmęczeniowej 
Zk-przy małej liczbie cykli 
Zo-ograniczonej 
Zz-nieograniczonej 
PRZEBIEGI ZMĘCZENIOWE: 
 
 
 
Wykres SMITHA(dla punktu załamania na krzywej WOHLERA) 
 
 
 
 
Jeżeli przy wzroście obc stos amplitudy     będzie stały to wartość wytrzymałości zmęczenio-
wej określa punkt K1;zmęczeniowy wsp bezpieczeństwa X2= 
Jeżeli  przy  wzroście  obc  naprężenie  średnie  cyklu  pozostaje  stałe  to  wytrzym  zmęczeniową 
określa punkt Kz 
 
Czynniki wpływające na wytrzy zmęczeniową: 
Pod  pojęciem  karbu  należy  rozumieć  nieciągłości  poprzecznych  przekrojów  lub  zmiany 
krzywizn powierzchni ograniczających przedmiot. Rozkład naprężeń w obszarze karbu zależy 
od geometrii karbu związanej z wymiarami przedmiotu. Charakterystykę zmęczeniową karbu 
ujmujemy  we współczynniku karbu       . zależy  on od stos promienia krzywizny dna karbu      
do  promienia  lub  połowy  szerokości  przedmiotu  R  w  elementach  płaskich  w  płaszczyznie 
karbu oraz od stos promienia (połowy szerokości)elementu R w miejscu  nieosłabionym kar-
bem do promienia R 
 
 
 
 
 
 
 
 
Zd-wytrzymałość zmęczeniowa próbki o średnicy d 
Z-wytrzymałość próbki o średnicy 7-10mm 
 
 
 
 
OBLICZENIA ZMĘCZENIOWE PRZY OBC ZŁOŻONYCH 
Przy jednoczesnym występowaniu naprężeń różnego rodzaju składamy je przy zastosowaniu 
odpowiedniej  hipotezy.  Naprężenia  zastępcze  dla  obc  zmiennych  niesymetrycznych  oblicza-
my tak samo jak dla obc stałych 
a)przy przewadze naprężeń normalnych 
b) 

background image

rozwijając te zależności można dowieść że naprężenie 
 
 
zalecenia konstrukcyjne mające na celu zwiększenie wytrzymałości zmęczeniowej : 
1)należy  dążyć  do  możliwie  łagodnego  kształtowania  przejść  ,stosując  stożki  zamiast  odsa-
dzeń 20 jeżeli łukowe odsadzenie jest konieczne stos możliwie duży promień przejścia  
3)działanie  karbu  można  osłabić  stosując  karby  odciążające  4)należy  dążyć  do  wyrównania 
wsp bezp w różnych przekrojach co prowadzi do uzyskania produktu o min masie 5)gładkość 
pow jest czynnikiem wpływającym na wytrzymałość 6)metalowe powłoki ochronne  o małej 
wytrzymałości mogą być zaczątkiem pęknięcia zmęczeniowego7)zwiększenie wytrzymałości 
zmęczeniowej  można  uzyskać  przez  wytworzenie  na  pow  elementu  odpowiednich  napięć 
wstępnych 
WAŁY I OSIE:Jeżeli jest przenoszony mom skręcający to jet to wał jeżeli nie to oś 
ETAPY  PROJEKTOWANIA  WAŁÓW:1)proj  wstępne-polega  na  ukształtowaniu  wału  na 
podst przeprowadzonych obl wytrz i zadanych dyspozycji wymiarowych2)obl sprawdzające 
a)sprawdzenie sztywności –strzałki i kąta ugięciab)obl dynamiczne _spr prędkości krytycznej 
drgań  i  trezonansów  c)obl  zmęczeniowe(rzecz  wsp  bezp)3)ostateczne  kształtowanie  wału-
mat:St3-St5-gdy  o  kształcie  wału  decyduje  sztywność  35-45-gdy  wał  przenosi  duże  obc  i 
wskazane jest pow utwardzenie czopu 
 
 
 
w większości przypadków występują 2 naprężenia     co wymaga zast hipotezy. Składamy je-
dynie te naprężenia które odznaczają się jednością miejsca i czasu 
przy przewadze 
przy przewadze 
 
przy skła daniu     najpierw redukuje my naprężenia styczne jed no stronnie zmienne do na-
pręzeń normalnych jednostronnie zmiennych a potem te do naprężeń obustronnie zmiennych 
przy przewadze normalnych 
 
a)dla wału obustronnie zginanego i jednostronnie skręcającego 
 
b)obus zg i skr lub jednos zgin i skr 
 
c)jednostr zg i obu skr   
 
przy przewadze napr stycznych 
 
jeżeli naprężenia ściskejące(rozciągające)są na tyle duże że mają istotny wpływ na wytrzyma-
łość wału to: 
 
KSZTAŁTOWANIE WAŁÓW:kształtowanie pow swobodnych przeprowadzamy po ukształ-
towaniu pow roboczych(czopów). Przy stopniowaniu należy uwzględnić : 
 
ZMĘCZENIE POWIERZCHNIOWE: 
Naprężenia  stykowe  powstają  przy  ściskaniu  dwóch  elementów  o  pow  kulistych  lub  walco-
wych(el toczne i bieżnia; zęby kół zębatych). Powstający złożony stan naprężeń ściskających 
powoduje  że  naprężenia  mogą  osiągać  duże  wartości  nie  przekraczając  dopuszczalnych.  W 
przypadku docisku siłą P dwóch kul r1 i r2 średni nacisk na pow styku wynosi: 

background image

a-promień kołowy  
   pow styku 
E-moduł zastępczy 
r-promień średni 
 
                                                                 PKM-2 
 
1. ŁO

ŻYSKA TOCZNE  

Podział  poprzeczne:    1)  kulkowe  (zwykłe,  do  iskrowników,  skośne  jednorzędowe,  i  dwu-
rzedowe, wahliwe, samonastawne), 2) wałeczkowe (walcowe,  walcowe wielorzędowe, igieł-
kowe, stożkowe, baryłkowe) wzdłużne  1) kulkowe (jednokierunkowe, dwu.., jednokierunko-
we  z  pierśc  kulistym  i  podkładką)  2)  wałeczkowe  (baryłkowe,)  Oznaczanie  Każde  łożysko 
jest  oznaczone  symbolem  cyfrowo-  literowym  w  którym  zawarte  są  cechy  konstrukcyjne, 
wielkość  oraz  cechy  specjalnych  wykonań  numer  podstawowy  określa  serję  oraz  średnicę 
otworu  (dwie  ostatnie  cyfry),  00-10mm  ,  01-12mm;  02-15mm;  03-17mm;    04-20mm,  05-
25mm≥x5  np.7204-ł.skośne(72)0.4*5=20mm(śr  otwo),      ,6201-kulkowe  zwykłe;  29318-
baryłkowe wzdłużne (dw=90mm); , 30309 -baryłkowe poprzeczne (dw=45mm) ”Z”-za nume-
rem łożyska oznacza łoż z uszczelnieniem”ZZ”lub”2Z”-podwójnie  uszczelnione,  ,materiały 
ło
żysk  tocznych  ŁH15,  ŁH15SG-  specjalna  stal  chromowa.    koszyczki-blacha  stalowa  nie-
utwardzana taśma mosiężna,odlewane w mosiądzu lub z tw.sztu  
DOBÓR ŁO

ŻYSK TOCZNYCH: 1)ograniczenia wymiarowe 2)wielkość kierunek obciąże-

nia 3) prędkość obr 4) błędy współosiowości 5) wymagana dokł i cichobieżność 6) sztywność 
wykonania charakterystyki 1) nośność a) ruchowa „C” wyrażana w N wartość obc przy któ-
rymł  osiągnie  trwałośćL=1mlnobr(n≥10obr/min)  b)  spoczynkowa(n<10obr/min)tam  gdzie 
obc  wywołuje  łączne  odkszt  plastyczne  stykających  się  powierzchni=0.0001średnic  częsci 
tocznych 2) trwałość-czas pracy łożyska w mln obr lub godzinach L=(C/P)

p

, gdzie C-nośność, 

P-obciążenie, L- trwałość, p=3 łoż kulkowe, =10/3 łoż wałeczkowe. trwałość umowną uważa 
się trwałość osiągniętą przez 90% badanych łożysk w danym czasie bez wystąpienia objawów 
zmęczenia  :  
G
dy  obc  jest  opisane  w  sposób  skokowy  można  go  zastąpić  wartością  średnią  wg.wzoru:  
Pm=[(

i=1

n

Pi

p

·n

i

·T

i

)/

  i=1

n

T

i

·n

i

)]  gdzie  n-obroty,  p-  wykładnik  zależność  trwałośći  od  obro-

tów, T- czas trwania obciążenia, P – obciążenie . n

m

=

i=1

n

[T

i

·n

i

/T] 

OBL  ŁO

ŻYSK  I  DOBÓR:  1)ustalenie  schematu  łożyskowania2)określenie  wartości  i  kie-

runku obc działających w węzłach łożyskowych oraz prędkości obr 3)dla obc zmiennych obl 
średnie obc Pm i     4)ustalenie geometrycznych założeń konstrukcyjnych 5)wybór typu łoży-
ska6)przyjęcie wymaganej trwałości L 7) wyznaczenie wartości C/P dla przyjętej trwałości i 
typu łożyska8)obl obc zastępczego P=V*X*Pr+Y*Pa;V-wsp obr pierścienia względem obcią-
żenia; X-wsp obc poprzecznego; Y-wzdłużnego; Pr,a-obc:promieniowe,wzdłużne 9) obl obc 
efektywnego Pe=fd*P 10) obl wymaganej nośności ruchowej C=(C/P)Pe  11) obl efektywnej 
nośności  ruchowej  Ce=ft*C  12)  obl  zastępczego  obc  spoczynkowego  Po=max(Po1,Po2); 
Po1=Xo*Pro+YoPao;Po2=Fro  13)  obl  wymaganej  nośności  spoczynkowej  Co=So*Po  gdzie 
So-  wsp  bezpieczeństwa  spoczynkowego  (So≥0,5  dla  pracy  spoczynkowej  bez  drgań,  So≥2 
dla pracy z udeżeniami i wymaganym  spokojnym okresem, So≥1 dla normalnych warunków 
pracy) 14) dobór łożyska wg katalogu nośności wym geometrycznych 15) spr trwałości ścier-
nej łożyska f

ν

=V/e

ν

 gdzie V-dopusz powiekszenie luzu w łoż,  e

ν

- stała łożyska zależna od je-

go otworu. 16) weryfikacja nośności efektywnej 17) dobór środka smarnego 18) obl trwałości 
efektywnej Le=a

a

a

(Ce/Pe)

 gdzie: a

1

-wsp niezawodności; a

2

- uwzględnia dokł wykonania 

i gat stali; 

a3

-zależy od war tarcia 19) przyjęcie pasowań w gniezdzie łożyskowym i na czopie 

oraz  uszczelnienia      .dopuszczalna  wartość  zużycia  ściernego  określona  jest  wsp  zużycia 
ściernego fv=v/eo;v-dop powiększenie luzu w łożysku;eo-stała zależna od średnicy otworu.  

background image

 
ŁO

ŻYSKA ŚLIZGOWE:  

BUDOWA gniazda ślizgowe(panewki)mogą być wykonane bezpośrednio w kadłubach lub w 
nierozłącznie  z  nimi  związanymi  tulejami  wylanymi  stopem  łożyskowym  albo  w  odrębnie 
osadzonych  częściach  panewki  mogą  być  całkowite(tuleje  łożyskowe  dwudzielne  lub  seg-
mentowe) 
1) siła T jest  prostopadła do N 2) T jest niezależna od pola zetknięcia obu ciał 3) T jest zależ-
na  od  rodzaju  powierzchni  trących  4  )T  jest  niezależna  od  prędkości  poślizgu  T=

µµµµ

·N,    , 

T=F·R

t

  gdzie  F-powierz  mikrozgrzein,  R

t

-wytrzymało  na  ściannie.  Pa=N/F,    ,  N=Pa·F  ,,  , 

µµµµ

=T/N={F·R

t

}/Pa·F=R

t

/Pa Materiał o małym współ tarcia 

µµµµ

 powinien mieć małą wytrzyma-

łość na ścinanie oraz dużą twardość (naciski powierzchniowe),  
Tarcie płynne powstaje gdy pow współpracujące są przedzielone warstwą smaru. Opory tar-
cia spowodowane są wówczas wyłącznie tarciem wewn smaru zjawisko takie występuje w ło-
żyskach smarowanych hydrostatycznie lub hydrodyn .Tarcie mieszane=płynne+graniczne lub 
suche. Tarcie w warunkach braku zanieczyszczeń lub produktów korozji między stykającymi 
się pow nazzywamy tarciem suchym(fizycznie) a w obecności niewielkiej ilości tlenków na-
zywamy tarciem suchym technicznie  
lepkość  i  jej  parametry:    z  prawa  Newton’a  T=k·A·V/h  gdzie  A-  powierzchnia  współpracy, 
V-  prędk  względna,.      Siła  będąca  miarą  oporów  tarcia  wewnętrznego  cieczy  lub  naprężeń 
stycznych  cieczy  jest  wprostprop  do  pow  ograniczającej  warstwę  cieczy  ich  prędkości 
względnej oraz odl między tymi pow. Wsp proporcjonalności nazywany jest wsp lepkości lub 
lepkością dynamiczną (

ηηηη

wzory: T=

ηηηη

·A·V/h => 

ηηηη

=T·h/(A·V),  ,[g/cm·s][P] (poise czyt pu-

az) [N/(m

2

·s)] gdzie 1mPa·s=1cP.  

 Lepkość  kinematyczna  w  stopniach  Englera  dana  jest  stosunkiem  czasu  wypływu  200cm3 
oleju  w  temp  pomiaru  do  czasu  wypływu  200cm3  wody  destylowanej  w  temp  o  t=20

o

C  . 

νννν

=

ηηηη

/

ρρρρ

,  ,    [cm

2

/

s

][St]  {stoke}  gdzie  1cSt=10

-6

[m

2

/s]. 

ρ

-  gęstość.  Dla 

o

E<7



νννν

=7,6

o

·E{1-

(1/

o

E

3

)[cSt],   , dla  

o

E>7



νννν

=7,6

o

·E[cSt].  

MAT ŁO

ŻYSKOWE :powinny mieć: 1) dobrą odkształcalność 2) zdolność do wchłaniania 

zanieczyszczeń 3) odp na zatarcie 4) wytrzymałość na naciski 5) odp na korozję 6) niską cenę 
7) dobre przew ciepła 8) odpow rozszerz cieplną 9) dobrą obrabialność 10) korz strukturę ma-
teriał PRZYKŁADY Ł89, Ł83- Cynowo-antymono-miedziowe- na panwie pracujące w ruchu 
ciągłym  przy  obciążeniu  stat  i  dynamicznym,  przy  b.  dużych  prędkos    obr.  Ł16  (Pb-
Sn16Sb16Cu2)  do  łożysk  pracujących  przy  dużych  prędko  i  średnim  obciążeniu.  Ł10As
(pbSu10Sb14Cu2As)do średnich obciążeń udarowych , dużych obciąstaty i średnich prędko-
ściach obrotowych. Ł6 (pbSN6Sb6) panwie łożysk samochodowych pracujących przy obcią-
żeniach uderzeniowych o dużym natężeniu pracy. Rabbity 89,3%Sn, 9,8%Sb, 1,8%Cu, ŁB3: 
83%Sn, 11%Sb,6%Cu, Ł16: 16%Sb, 1,7%Cu 16%Sn.   
 
ŁO

ŻYSKA HYDROSTATYCZNE: 

 
 
Wyodrębniony prostopadłościan cieczy jest tłoczony w dół przez szczelinę o wymiarach l b x,  
siła  wywołana  różnicą  ciśnień  wynosi:  p=2x·b·

∆∆∆∆

p=2l·b·

ηηηη

·dV/dx  gdzie  dV/dx<0,    ,  

2x·b·

∆∆∆∆

p=-2l·b·

ηηηη

·dV/dx,   , , V={-

∆∆∆∆

p·x

2

/(

ηηηη

·l·2)}+C,   ,x=

±±±±

h/l   => V=0,  , C=(

∆∆∆∆

p·h)/(8·

ηηηη

·l),  , 

V={(

∆∆∆∆

p·h

2

)/(8

ηηηη

·l)}-{(

∆∆∆∆

p·x

2

)/(

ηηηη

·l·2)}=[

∆∆∆∆

p/(2·

ηηηη

·l)][{h

2

/4}-x

2

]  gdy    x=0 

 V

max

=(

∆∆∆∆

p·h

2

)/(8

ηηηη

·l)  

natomiast 

V

sr

=(

∆∆∆∆

p·h

2

)/(12·

ηηηη

·l), 

 

Q-objętość 

natężenia 

przepłyeu, 

Q=V

sr

·b·h=(

∆∆∆∆

p·b·h

3

)/(12·

ηηηη

·l),   , dp=-(6·Q·dr)/(

ππππ

·h

3

·r),  , Q=-(dp·2·

ππππ

·r·h

3

)/(12·

ηηηη

·dr),  , p=-

{lnr(6·

ηηηη

·Q)/(

ππππ

·h

3

)}+C,  ,  gdy  r=R

p=0  warunki  brzegowe,    ,  C=lnR(6·

ηηηη

·Q)/(

ππππ

·h

3

),    , 

p=ln(R/r)·(6·

ηηηη

·Q)/(

ππππ

·h

3

),      ,  p

o

=ln(R/r

o

)·(6·

ηηηη

Q)/(

ππππ

·h

3

),      ,  Q=(p

o

·

ππππ

·h

3

)/(6·

ηηηη

·ln{R/r

o

})  Pręd-

background image

kość w szczelinie ma rozkład paraboliczny. Siła wyporu filmu ole jest równa sumie siły wy-
wieranej przez olej o ciśnieniu p

o

 na pow korony smarnej o śred 2r

o

 i siły wywieranej przez 

wypływ  oleju  o  zmiennym  ciśn  p  na  powierzchni  progu  łożyska  W=p

o

·

ππππ

·r

o

2

+

ro

R

(p·2

ππππ

r·)dr,  

,W=p

o

·

ππππ

·r

o

2

+(12·

ηηηη

·Q·

ππππ

)/(h

3

·

ππππ

)·[

ro

R

ln(R·r/r)dr],    ,  W=(p

o

·

ππππ

)/2·{(R-r

o

2

)/ln(R/r

o

)},    ,p

k

-

σσσσ

kmin

>0, gdzie 

σσσσ

kmin

-naprężenie naciskowe, p

k

- ciśnienie komory smarowej.  

 
 
SMAROWANIE HYDRODYNAMICZNE  
 
 
Założenia teotii hydrodynamicznej: {rozpatrywane łożysko(jak na rys) posiada nieskończenie 
długą  szerokość}1)  przepływ  cieczy  jest  zasadniczo  uwarstwiony  i  odpowiada  ona  Newto-
nowskiej def lepkości 2) siły bezwładności wywołane przyspieszeniem ruchu cieczy są małe 
w  porównaniu  z  siłami  stycznymi  działającymi  na  ciecz  i  mogą  być  pominięte  3)  ciecz  jest 
nieściśliwa tzn że objętość cieczy przepływającej przez dany przekrój w jednostce czasu jest 
wielkością  stałą  4)  P=f(x)  5)  V=f(x,y)  6) 

ηηηη

=const,        ,  [p+(dp/dx)dx]·b·dy+

ττττ

·b·dx-

[

ττττ

+(

ττττ

/

y)dy]·b·dx-p·b·dy=0,    ,  dp/dx=

ττττ

/

y,    ,  T=

ηηηη

·A·(dV/dy),    , 

ττττ

=

ηηηη

·(dV/dy),    , 

,

(

ττττ

/

y)=

ηηηη

·(

2

V/

y

2

),    ,  (dp/dx)=

ηηηη

·(

2

V/

y

2

)      założenie  (dp/dx)=const,    ,  

V=y

2

/2

ηηηη

·(dp/dx)+C

1

·y+C

2

,      V=-u

y=0,,  V=0y=h  ,,  C

2

=-u,    ,  C

1

=u/h-{h/2

ηηηη

·(dp/dx)},  

V={(y

2

-h·y)/2

ηηηη

·(dp/dx)+u{(y/h)-1} 

jest rozkładem prędko cząstek w warstewce cieczy.  

RÓWNANIE REYNOLDSA równanie teorii smarowania. Opisuje rozkład ciśnienia hydro-
dynamicznego  w  szczelinie  smarnej.  Dla  przepływu  jednokierunkowego  dp/dx=6

ηηηη

·u[(h*-

h)/h

3

],  gdzie h*- wartość szczeliny  gdzie dp/dx=0. h- wartośćc  grubości szczeliny. 1. prze-

plyw jest zasadniczo uwarstwiony, 2. siły bezwładności są małe mogą być pominięte. 
Trójwymiarowe  ró

żniczkowe  równ  Reynoldsa  /z[h

3

/

ηηηη

·(

p/z)]-/x[h

3

/

ηηηη

·(

p/x)]= 

/x(6·n·h),      ,    , 

ττττ

=-

ηηηη

·(dV/dy=-

ηηηη

·V/h)-  siła  tarcia  na  pow  jednostk,    ,  T=B·

ππππ

·D·

ττττ

=-

ππππ

·B·D·

ηηηη

·(V/h),    ,  V=(D·

ω

ω

ω

ω

)/2,    ,  h=

∆∆∆∆

/2,,  , 

∆∆∆∆

=D-d  ,      , 

µµµµ

=T/2=(

ππππ

·B·D·

ηηηη

·

ω

ω

ω

ω

)/(P·

∆∆∆∆

)  ,    ,  

p

sr

=P/(B·D),        ,   

ψ

ψ

ψ

ψ

=

∆∆∆∆

/D,    , 

µµµµ

=(

ππππ

·

ηηηη

·

ω

ω

ω

ω

)/(p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

)  ,        ,względny  wsp  tarcia

 

µµµµ

/

ψ

ψ

ψ

ψ

=(

ππππ

·

ηηηη

·

ω

ω

ω

ω

)/p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

2

)=(

ππππ

·

ηηηη

·2

ππππ

·n)/(p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

2

),    , 

LICZBA  SOMMERFELDA 

ηηηη

·n/p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

2

=S,  S

o

=p

sr

·

ψ

ψ

ψ

ψ

2

/

ηηηη

·

ω

ω

ω

ω

  gdzie  S

o

=1/(2·

ππππ

·S),  parametr 

uwzględniający  naciski,  luz  prędkość  obwodową  lepkość.  Istnieje  kryterium  podobieństwa 
hydrodynamicznego  łożysk  ślizgowych. 

ψ

ψ

ψ

ψ

=

∆∆∆∆

/D  luz  względny, 

δδδδ

-  luz  promieniowy  , 

p

sr

=p/

ββββ

·D- sredni nacisk, 

ηηηη

-lepkość smaru [Pas] n”- prędkość obrotowa,  ,  

ψ

wartości zale-

cane 

ψ

ψ

ψ

ψ

=0,8·

4

u·10

-3

±±±±

30% [-30%] 1) gdy mat panewki sprężysty(małe  E) 2) naciski stosun-

kowo duże 3) łożysko samonastawne 4) łożysko wąskie B/D<0,8; 5) kierunek obc zmienny 6) 
prędkość obr mała <3-4

m

V,  , [+30%] 1) mat pan mniej spr (duże E) 2) obc małe 3) łożysko 

sztywne 4) łożysko długieB/D>0,8 5) kier obc stały 6)prędkość obr duża 
 
 
OBLICZENIA ŁO

ŻYSK ŚLIZGOWYCH (wg DIN 31652) 

1)  nośność  S

o

=(F·

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

)/(D·L·

ηηηη

ef

·

ω

ω

ω

ω

ef

)=f(

εεεε

,L/D,

),    gdzie  L-  szerok  łożyska, 

-  kąt  opasania  , 

S=1/(2·

ππππ

·S

o

), 2) straty tarcia 

µµµµ

/

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

=f(S

o

,L/D,

),   , P

t

=P

o

=

µµµµ

·F·

µµµµ

s

gdzie p

o

- strumien cieplny, 

P

t

-  straty  na  tarcie.  Stosunek  L/D=

λλλλ

-  należy  przyjąć  w  założeniach  stosownie  do  warunków 

konstrukcji. 

λλλλ

=L/D

≈≈≈≈

0,8    [1)  ślimak,  reduktor(0,8-1,2)    ,,  2)  przekładnie  wolnobieżne  (1,0-

1,2),   3) turbiny(0,6-1,0)    4)  pompy, wentylatory(0,4-0,8)    5)   silni elektrycz(0,8-0,2)  6) 
walcarki(0,4-0,8)]   

λ

  -dla  wału  sztywnego  należy  przyjąc  większe.  P=F/(D·L)

p

dop

    ,      , 

h

o

R

zc

+R

zp

,    ,  h

o

/

δδδδ

=1-

εεεε

  gdzie 

ε

- mimośrodowość względna, 

δδδδ

=R-r,  

δ

- luz promieniowy. 

Stosunek 

µ

/

ψ

-  odczytuje  z  wykr.    3)  natężenie  przepływu  smaru  Q

1

=D

3

·

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

·

ω

ω

ω

ω

ef

·g

1

    gdzie 

g

1

=f(

ε

,L/D,

)  –  wypływy  boczne,    ,  Q

2

=(D

3

·

ψ

ψ

ψ

ψ

3

·g

2

·

ρρρρ

S

)/

ηηηη

ef

      -wypływy  obwodowe 

background image

4)minimalna  grubość  filmu  olejowego  h=0,5·D·

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

·(1+

εεεε

·cos

ϕϕϕϕ

)  ,        ,  h

o

=0,5·D·

ψ

ψ

ψ

ψ

ef

·(1-

εεεε

),          , 

p=F/(D·L),            ,

ηηηη

=f((t

1

+t

2

)/2)    ,      , 

ψ

ψ

ψ

ψ

min

=(D

min

-d

max

)/D,          , 

ψ

ψ

ψ

ψ

max

=(D

max

-d

min

)/D,        , 

ψ

ψ

ψ

ψ

m

=0,5(

ψ

ψ

ψ

ψ

min

+

ψ

ψ

ψ

ψ

max

),        ,  Re=(

ρρρρ

·u

2

·s/2)

ηηηη

41,3(D/s)  ,        ,   

∆∆∆∆ψ

ψ

ψ

ψ

=(

αααα

1B

-

αααα

1s

)(t

ef

-20

o

C),        , 

∆∆∆∆ψ

ψ

ψ

ψ

=

αααα

1B

(t

B

-20

o

C)-

αααα

1s

(t

s

-20

o

C) ,   ,

ψ

ψ

ψ

ψ

=

ψ

ψ

ψ

ψ

m

+

∆∆∆∆ψ

ψ

ψ

ψ

,   , gdzei s- luz średnicowy, 

ηηηη

- lepkość dynam 

u

2

-  prędkośc  obr  czopa.  5  )bilans  cieplny    P

o

=P

A

      ,    ,  P

A

=k·A·(t

b

-t

a

)  ,    ,  A=2·(4/

ππππ

)·(D

H

2

-

D

2

)+

ππππ

·D

H

·L

H

=

ππππ

·H(B

H

+H/2),  , A=(15-20)D/L,   , P

O

=

ρρρρ

·C·Q(t

2

-t

1

),   t

ef

=t

b

 dla smarow pier-

ścieniem , t

ef

=t

m

=0,5(t

1

+t

2

) ,  , (t

b,0

-t

a

)=20

o

K,  , (t

2,0

-t

1

)=20

o

K. gdzie t

b,0

temp łoż np. 60

o

C. 

Porównujemy temp a następnie z dop temp. Np. 120

o

C.  

Zalecany  sposoby  smarowania  jeżeli 

(p·u

3

)<50/

(9,81)  stosujemy  pierścień  luźny,  gdy 

(p·u

3

)<{50do 100}/

(9,81) to  pierścień stały, gdy √(p·u

3

)<100/

(9,81)  wtedy smarowa-

nie dopływowe (pod ciśnieniem) gdzie p- naciski obwodowe [MPa], u- pred obwod [m/s].  
ŁO

ŻYSKA PRACUJĄCE W WARUNKACH TARCIA PÓŁPŁYNNEGO (t mieszane)  

Obliczanie  tego  rodzaju  łożysk  sprowadza  się  do  obliczeń  zabezpieczających  przed  przed-
wczesnym zużyciem: p

sr

=F/(L·D)

p

dop

 ,   , p

sr

·

νννν

(p·

νννν

)

dop

,  ,gdzie (p·

νννν

)

dop

 –dobieramy z cha-

rakterystyk materiałów na łożyska    
Grupy  mat  ło
żyskowych:1)  stopy  metali(np.  babity)  2)  spieki  3)  tworzywa  sztuczne  4)  mat 
wielowarstwowe 5) inne 
 
SPRZ

ĘGŁA: 

 
 
Sprz

ęgło stożkowe(sterowane) 

 
 
Zmniejszenie kąta     powoduje zmniejszenie siły docisku, przyjmuje się   =15-20 
Zbyt mały kąt może spowodować zakleszczenie się sprzęgła 
 
Wsp tarcia   

µµµµ

-wpływa na wielkość przenoszonej siły (momentu); jedną z pow sprzęgła wy-

kłada się okładziną cierną aby uzyskac duże    
 
N=P

w

/sin

αααα

,    ,  T=N·

µµµµ

=(Pw·

µµµµ

)/sin

αααα

=Pw·

µµµµ

    ,      ,    M

o

=(T·D)/2=(Pw·

µµµµ

’·D)/2    ,    ,  

Pw=2Mo/(

µµµµ

·D)=(2Mo·sin

αααα

)/(

µµµµ

·D)  gdzie  Pw-  siła  wzdłużna.  Zmniejszenie  kąta 

α

  powoduje 

zmniejszenie  potrzebnej  siły  docisku 

αααα

(15-20

o

)    by  nie  nastąpiło  zniekształcenie.. 

P=N/(

ππππ

·D·b)=Pw/(

ππππ

·D·b·sin

αααα

)  ,    gdzie    b-  szerokość  pow  styku.    Mom  obliczeniowy: 

Mo=k·Mn;  Mn-mom nominalny; k-wsp przeciążenia, k=k

1

+k

2

 gdzie k

1

–zależne od silnika, 

k

2

-zal od masz napędowej. Dla sprzęgieł zębatych k=k

1

+k

2

+k

3

gdzie k1-zal od sil i masz ro-

boczej,  k2-zal od czasu pracy na dobę,  k3-zal od częstot łączeń.  
 
PRZEKŁADNIE: 
Przekładnie  mechaniczne-mechanizmy  służące  do  przenoszenia  energii  co  zazwyczaj  połą-
czone  jest  ze  zmianą  prędkości  i  odpowiednimi  zmianami  sił  lub  momentów.  Najczęściej 
przenoszą równomierny ruch obr. Składają się z dwóch lub wiecej kół stykających się ze sobą 
lub rozsuniętych i opasanych wspólnym cięgnem. Opasanie może być kształtowe lub cierne. 
Typy przekładni:1) zębata- kształtowe bezpośrednie 2) łąńcuchowa- kształtowee cięgnowe, 3) 
pasowa- cierne cięgnowe 4) cierne- cierne bezpośrednie. Podział wg ułożenia osi 1) równole-
głe  2)  kątowe  3)  wichrowate.  Podział  wg  położenia  1)  zwalniające-redurtory  n

a

/n

b

>1  2)  

przyspieszające-multiplikatory n

a

/n

b

<1. 

Przełożenie  kinematyczne  i  geometryczne:  i

ab

=

ω

ω

ω

ω

a

/

ω

ω

ω

ω

b

=n

a

/n

b

,      ,  V

a

=(

ππππ

·D

a

·n

a

)/60    ,    , 

V

b

=(

ππππ

·D

b

·n

b

)/60,  , z

a

·t=

ππππ

·D

a

 ,  , z

b

·t=

ππππ

·D

b

  ,   , Sprawność przekładni 

ηηηη

ab

=M

b

/(i

ab

·M

a

).   

background image

PRZEKŁADNIE CI

ĘGNOWE: 

1)pasowe-składają  się  one  z  co  najmniej  dwóch  kół  o  gładkiej  powierzchni  i  opasującego  je 
cięgna w postaci jednego lub szeregu ułożonych pasów. W wyniku napięcia pasa między nim 
a kołami powstaje tarcie pozwalejące przenieść mom obr Zalety:1) tania i prosta konstrukcja 
2) płynność ruchu i cichobieżność 3) dolność łagodzenia zmian obc i drgań 4) swoboda w do-
borze rozstawu osi 5) możliwość różnego ustawienia osi wałów 6) możliwość zmiany przeło-
żenia 7) zabezpieczenie innych mechanizmów od nadmiernego przeciążenia 8) mała wrażli-
wość na dokładność montażu Wady :1) duże rozmiary 2) znaczne obc wałów i łożysk 3) nie-
stałość  przełożenia  4)  wrażliwość  pasa  na  szkodliwy  wpływ  otoczenia  5)  niezbyt  wysoka 
sprawność. Materiały na pasy: 1) skóry wołowe, 2) guma (kilka warstw tkaniny wulkanizo-
wanej tkaniany) 3) tkane z impregnowanej tkaniny bawełnianej lub z włukien sztucznych, 4) 
z tworzyw sztucznych (mogą być z wtopionymi linkami stalowymi).   
OBCI

ĄŻENIA  (wzór EULER’A)  P=S

a

-S

b

  gdzie S

a,b

- obc użyteczne P=(1000·N)/V  [N],   

, e

µµµµαααα

=S

a

/S

b

,  , 

αααα

=

ϕϕϕϕ

1

,

ϕϕϕϕ

2

,  , N-moc przenoszona przez przekładnię[kW] V-prędkość obwodowa 

[m/s]   

ϕϕϕϕ

-kąt odchylenia cięgna od prostej łączącej osie kół  Q=

[S

a

2

+S

b

2

+2·S

a

·S

b

·cos

γγγγ

 

obc 

kół ,   ,tg

θθθθ

=[(S

a

-S

b

)/(S

a

+S

b

)]·tg(

γγγγ

/2) ,  ,  Poślizgiem sprężystym pasa nazywamy stos różnicy 

prędkości  obu  cięgien  do  prędkości  cięgna  czynnego:

ξξξξ

=(V

a

-V

b

)/V

a

    ,    ,    Wsp  napędu

ϕϕϕϕ

=P/(S

a

+S

b

)=(S

a

-S

b

)/(S

a

+S

b

) ,    ,  

ϕϕϕϕ

gr

=(0,4-0,6)  dla  pasów  płaskich,   

ϕϕϕϕ

gr

=(0,5-0,7)  dla  p,  klinowych,   

ξξξξ

=0,01-0,02  ,  Dla  prze-

ciętnych war pracy sprawność   

ηηηη

=0,96-0,98 z pasem płaskim dla pasów płaskich   

ηηηη

=0,95-

0,96 z rolką napinającą lub z wieńcem klinowym. Dzięki lepszemu sprzężeniu pasa klinowe-
go z kołem możliwe jest zmniejszenie kąta opasania   zwiększenie przełożenia zmniejszenie 
rozstawu osi oraz zmniejszenie nacisku na koła  

αααα

-kąt rozwarcia rowka na kole. 

µµµµ

’=

µµµµ

/sin

µµµµ

/2   

,  ,   V

≈≈≈≈

10[m/s](4-25) 

OBLICZENIA PRZEKŁ PAS Z PASKIEM KLINOWYM  
Lp-
dł  pasa  Lp=

ππππ

·(D

1

+D

2

)/2+(D

2

-D

1

ππππ

·

γγγγ

/180+2·a·cos

γγγγ

  ,    ,   

ϕϕϕϕ

1

=180-2·

γγγγ

    ,    ,   

ϕϕϕϕ

2

=180+2·

γγγγ

  ,    , 

sin

γγγγ

=(D

2

-D

1

)/2·a Wzór przybliżony 

Lp=2·a+

ππππ

·(D

1

+D

2

)/2+[(D

2

-D

1

)]

2

/4·a  , gdzie a- odle-

głość osi kół. (D

1

+D

2

)/2+50

a2(D

2

+D

1

),  ,Moc przenoszona 

N=(z·N

1

·k

l

· k

ϕϕϕϕ

)/ k

t

  ,  , gdzie 

z-liczba pasów klinowych pracujących równolegle  N

1

-moc przenoszona przez jeden pas kli-

nowy  średniej  długości  przy  kątach  opasania  180  i  przy  pracy  bez  przeciążeń  k

l

-  wsp 

uwzględniający  liczbę  okresów  zmian  obc  pasa  w  jednostce  czasu(zal  od  dł  pasa)  k

l

=f(Lp), 

k

ϕϕϕϕ

-  wsp  uwzględniający  kąt  opasania  mniejszego  koła  rowkowego  k

ϕϕϕϕ

=f(

ϕϕϕϕ

1

),  k

t

-  wsp 

uwzględniający trwałość pasa klinowego k

t

=f(T) , De=D

1

·k

1

 

średnica skuteczna koła (wal-

cowej części powierzchni) ,   Powierzchnia skuteczna pasa jest to miejsce geometryczne linii 
zamkniętych pasa nie zmieniających swoich długości przy nawijaniu pasa na koło rowkowe. 
Najmniejszy  jest  pasek  Z  później  A,B,C,D  i  największy  E.  Wszystkie  paski  mają  kąt  wierz-
chołkowy zawsze równy 

α

w

=40

w przekroju wyprostowanej części pasa.  

PRZEKŁADNIE ŁA

ŃCUCHOWE  

Składa  się  z  dwu  lub  więcej  kół  uzębionych  i  opasającego  je  giętkiego  cięgna,  złożonego  z 
szeregu ogniw łączonych przegubowo. Zalety: pewna swoboda w  ustaleniu odległości osi, 2) 
zdolność łagodzenia szrpnięć, 3) wyższa sprawność niż przekładni pasowej. 4) stałość przeło-
żenia, 5) niewielkie obciążenia wałów i łożysk, 6)  możność napędzania kilku wałów.  Wady 
1) duży koszt, 2) nierównomiernoość ruchu, 3) hałas 4) konieczność smarowania 5) warunek 
konieczny- równoległość wałów.  Rodzaje łańcuchów tulejkowe, sworzniowe, rolkowe, zęba-
te, płytkowe.  
BUDOWA I OPIS
 
Wrąb  -przestrzeń  między  dwoma  zębami  jednego  koła.  Grubość  zęba  s-może  być  mierzona 
na dowolnym walcu; jeżeli jest mierzona na walcu podziałowym to jest to grubość nominalna 
Luz obwodowy -różnica między sumą grubości obu współpracujących zębów a podziałką Wy-

background image

sokość  zęba  -mierzona  na  promieniu  jest  odległość  koła  dna  wrębów  od  koła  wierzchołków 
(głów)  Luz wierzchołkowy -odległość między  walcem wierzchołkowym  jednego koła zęba-
tego a walcem den wrębów koła drugiego c=0.25m Wskaźnik wysokości zęba -stos wys gło-
wy  zęba  do  modułu  .  Ewolwenta-krzywa  powstała  przez  otaczanie  prostej  po  kole  Punkt 
przyporu
  -punkt  styczności  dwóch  współpracujących  ewolwent    Częścią  linii  przyporu  -jest 
odcinek  przyporu  ograniczony  punktami  przecięcia  się  kół  na  których  znajdują  się  końce 
czynnych  zarysów  zęba(w  przybliżeniu  koła  wierzchołkowe).  Punkty  styku  zębów  prze-
mieszczają  się  wzdłuż  linii  zazębienia  lub  linią  przyporu  Centralny  punkt  przyporu-  C  -
wyznacza przecięcie linii przyporu z prosta łączącą środki kół  Kąt przyporu 

αααα

O

-kąt między 

prostą przyporu a styczną do kół tocznych w punkcie Liczba przyporu- E-jest to stos długości 
odcinka  przyporu  do  długości  podziałkizasadnicej  E>1  Zarys  odniesienia  -zarys  zębów  zę-
batki  nazywanej  zębatką  odniesienia  powstaje  ona  jako  zarys  stycznych  do  dwóch  zarysów 
ewolwentowych  współpracujących  kół  można  ją  interpretować  jako  koło  zębate  o  nieskoń-
czenie średnicy zarysem takiego koła są odcinki proste jako szczególny przypadek ewolwent 
(koło  MAGA):        -moduł  normalny          -kąt  zarysu  normalnego  (zwyke      =20)          -promień 
krzywizny krzywej przejść.  
Zalety zazębienia ewolwentowego: 1) mała wrażliwość na odchyłki odległości osi kół  2) kie-
runek siły międzyzębnej nie zmienia się podczas przcy 3) koła zębate o tych samych podział-
kach i nominalnych kątach zarysu mogą być kojarzone w dowolne pary bez wzglę du na licz-
bę  zębów  w  każdym  kole  4)  koła  uzębione  zewnętrznie  mogą  być  kojarzone  z  uzębionymi 
zewnętrznie lub też z zębatką 5) ewolwentowe koła zębate można wykonać dokładnymi me-
todami obwiedniowymi 6) za pomocą tego samego narzędzia w metodzie obwiedniowej moż-
na wykonać koła o różnych liczbach zębów  
KOREKCJA UZ

ĘBIENIA 

podcięcie  zęba  podczas  obr  obwiedniowej  występuje  wówczas  gdy  część  narzędzia  zębatki 
wytwarza  zarys  który  nie  jest  ewolwentą.  Praktycznie  podcięcie  występuje  przy  zbyt  małej 
liczbie zębów i tylko przy uzębieniu zewnętrznym. Graniczna liczba zębów

Zg=y·[2/si

2

αααα

o

],   

, dla 

αααα

o

=20

o

, Zg=17 ,praktyczna graniczna liczba zębów 

 Z’g=14.    Z własności ewolwent 

wynika możliwość utworzenia prawidłowego pod względem kinematycznym zazębienia przy 
dowolnie wybranym odcinku ewolwent. Praktycznie dokonuje się tego przez zmianę wzajem-
nego położenia narzędzia i nacinanego koła 
Przesunięcie zarysu X –określa się w stos do modułu normalnego za pomoca wsp przesunię-
cia X=x·m ,    Przesunięcie jest dodatnie przy wysuwaniu narzędzia a ujemne przy wsuwaniu 
narzędzia. Graniczna wartość przesunięcia- , Xg=g·(Zg·z)/Zg,   
KOREKTA ZAZ

ĘBIENIA 

Korekcja zazębienia(współpracy obu kół) 
1)  P0-przesunięcie  zarysu  bez  zmiany  odległości  osi  (X-X)-stosujemy  gdy    Z

1

+Z

2

2·Zg za-

stosowanie  korekcji  tej  korekcji  pozwala  na  usunięcie  podcięcia  w  mniejszym  kole  ale  jest 
stosowane też gdy podcięcie nie grozi gdyzpoprawia warunki współpracy zębów oraz zwięk-
sza liczbę przyporu 2) P  -przesunięcie zarysu ze zmiana odległości osi(X+X)-stosujemy gdy 
nie jest spełniony war z pkt-u pierwszego i nie można stosować korekcji P0 lub w przypadku 
gdy  względy  konstrukcyjne  wymagają  zmiany  odległości  osi.  Po  zastosowaniu  przesunięcia 
obu  zarysów  przy  wsp  osie  kół  ulegną  rozsunięciu  i  nowa  odległość  będzie  równa:............ 
Aby skasować powstały duży luz obwodowy zbliżamy koła na odległość a

p

=a

o

+(X

1

+X

2

)·m ,  

,  a

r

=a

o

·(cos

αααα

o

/cos

αααα

t

)  gdzie 

αααα

t

-  toczny  kąt  przyporu.  Dla  zachowania  nie  zmienionego  luzu 

wierzchołkowego należy ściąć  wierzchołki o wartości k·m=a

p

-a

r

   Wzory  pozwalają określić 

tylko sumę  wsp korekcji,  Ich podział pozostaje do dyspozycji konstruktora: a

o

=m·(Z

1

+Z

2

)/2 

zerowa odległość osi (bez korekcji). inv·

αααα

t

=inv·

αααα

o

+tg

αααα

o

·2·(X

1

+X

2

)/(Z

1

+Z

2

),  ,X

1

=X

1

+X

2

,  , 

=> X

2

=0 (całość na koło mniejsze) 

wzmocnienie małego koła. X

1

=X

2

 ,  , X

2

==X

1

·Z

1

/Z

2

  ,   

, h

a

=(y+x-k)·m ,  ,h

f

=(y-x+,025)·m 

background image

USZKODZENIA Z

ĘBÓW 

1)  Rysy  hartownicze  2)  uszkodzenia  interferencyjne  –występują  wskutek  nadmiernych  naci-
sków  zwłaszcza  między  wierzchołkiem  i  stopą  zęba  3)  Odpryski  są  inicjowane  przez  rysy  i 
pęknięcia  w  utwardzonej  warstwie  powierzchniowej  4)  Wytarcia  i  wydarcia-są  wynikiem 
obecności twardych zanieczyszczeń między współpracującymi zębami(zanieczyszczenia oleju 
lub przekładni) 5) zatarcie i przegrzanie-powstają przy zaniku warstwy smaru i metalicznym 
styku  powierzchni  styku  6)  Pitting  -ma  postać  piramidkowych  ubytków  na  powierzchniach 
bocznych,  Jest  inicjowany  przez  pęknięcia,  w  które  wpływa  olej,  a  następnie  zgniot  i  złom. 
Jest to uszkodzenie nieutwarzdzonych zębów o zbyt małej granicy plastyczności. 7) Korozja. 
Opis  zastępczy  ewolwenty  za  pomocą  walców,,,  Przekładnie  otarte-mała  liczba  cykli,  nie 
występuje  pitting,  liczymy  na  zginanie  Przekładnie  zamknięte-  występuje  pitting,  liczymy 
naciski Herza N[kW], n

1

[1/min], T

1

[Nm], u=Z

1

/Z

2

, t[h],  

OBLICZENIA 
Wzór  na  odległość  osi  z  warunku  na  naciski  Hertzowskie  a

7,94·(u+1)·

3

[{(Z

E

·  Z

H

·  Z

εεεε

·  Z

ββββ

· 

Z

B

)/(u·

σσσσ

HP)

}

2

·{(T

2

·K

H

)/

ττττ

a

}],      ,  gdzie  Z

E

-  wsp  sprężystości  mat  kół  Z

E

=

[1/

ππππ

·{(1-

νννν

1

)/E

1

+(1-

νννν

2

)/E

2

}]    gdzie 

νννν

-  liczba  Poissona.-  wsp  sprężystości  poprzecznej  ,  E-moduł  Younga  .  Z

H

  – 

wsp  strefy  nacisku  Z

H

=(1/cos

αααα

t

[(2·cos

ββββ

b

)/tg

αααα

tw

]  gdzie 

αααα

tw

  -czołowy  toczny  kąt  przyporu 

αααα

tw

=arccos(cos

αααα

t

·a

o

/a),    , 

αααα

t

-  czołowy  kąt  przyporu. 

αααα

t

=arctg(tg

αααα

tw

/cos

ββββ

)  ,    , 

ββββ

b

=arcsin(sin

ββββ

·cos

αααα

n

),      Z

εεεε

-    wsp  liczby  przyporu  (stopnia  pokrycia)  Z

εεεε

=

[{(4-

εεεε

α

αα

α

)/3}·(1-

εεεε

ββββ

)+(

εεεε

ββββ

/

εεεε

α

αα

α

)] gdzie 

εεεε

α

αα

α

czołowa liczba przyporu 

εεεε

α

αα

α

=(1,2-1,6)  .,  

εεεε

ββββ

skokowa liczba przyporu  -

εεεε

ββββ

=(b

w

·sin

ββββ

)/(

ππππ

·m

n

).  Z

ββββ

wsp pochylenia linii zęba Z

ββββ

=

[cos

ββββ

],   ,Z

B

wsp zmiany krzywizny 

styku  Z

B

=1,0 ,  , Z

B

=f(

ρρρρ

1

,

ρρρρ

2

), .  Z

εεεε

·Z

ββββ

·Z

B

=1  w obliczeniach przybliżonych. K

H

- wsp obc ze-

wnętrznego  K

H

=K

A

·K

V

·K

H

ββββ

·K

H

α

αα

α

   ,   ,  gdzie  K

A

wsp  przeciążenia  (1-2,25),    ,  K

V

  -wsp  nad-

wyżek  dynamicznych  (spowodowanych  prędkością)  K

VH

=1+[

{V}/a

V

]  lub  K

VH

=V

1/s

  ,      , 

V=(1,2-1,3)·10

-3

·n

1

·(T

1

/u) [m/s] 

-nie hartowane zęby, , V=(1,6-2,0)·10

-3

·n

1

·(T

1

/u) [m/s] 

-

hartowane zęby a

V

=(3-60) -wsp zależny od prędko obr. K

H

ββββ

- wsp klasy obc na długości zęba 

K

H

ββββ

=f(

ψ

ψ

ψ

ψ

d

=b/d)    i  sposobu  łożyskowania.  K

H

ββββ

=(1,0-1,5).    K

H

α

αα

α

-  wsp  rozkładu  obc.  K

H

α

αα

α

K

F

α

αα

α

=1+0,25·(n-5)[1/{(1/Z

εεεε

2

)-1}].    Gdzie  n-  klasa  dokładności  wykonania  przekładni  n=5-9.  

K

H

α

αα

α

=(1,06-1,18)  dla kół o zębach prostych, K

H

α

αα

α

=(1,15-1,45) dla kół skośnych. 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

względna 

szerokość 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=b/a.... 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

 

0,25- dla przekł wąskie o małych mocach, 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=(0,25-0,315) dla przkł 

ogólnego przez z kołami hartow. 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=(0,315-0,4)  dla przek z kołami ulepszanymi cieplnie o 

twardości HB<350.  

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=0,4 dla przekł średniej mocy z symetr łożysk. 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=(0,5-0,8)dla przek 

dużych mocy 

ψ

ψ

ψ

ψ

a

=(0,8-1,4)(2,5) dla przek b. szerokich , dużych mocach. 

σσσσ

HP

- dop naprężenia 

stykowe   

σσσσ

=(

σσσσ

Hlin

/S

Hmin

)·Z

N

·Z

L

·Z

R

·Z

V

·Z

X

·Z

W

,    ,    gdzie 

σσσσ

Hlim

-  granica  wytrzymałości  zmę-

czeniowej na naciski stykowe, S

Hmin

min rzeczywisty wsp bezpieczeństwa    S

Hmin

=8-9-gdy 

przewidywana  wytrzymałość  jet  mniejsza  od  bazowej  liczby  cykli          S

Hmin

=1.1-jednorodna 

struktura obróbki, małe obc 
    S

Hmin

=1.1-1.25-zęby hartowane, średnio obc     S

Hmin

=1.25-1.4-silnie obciążone o wysokiej 

dynamice. Z

N

 -wsp trwałości przekładni  Z

N

=(N

Hlim

/N

K

)

1/qH

gdzie  N

Hlim

bazowa liczba cy-

kli  wytrzymałości  zmęczeniowej,  N

K

  -  ilość  cykli  q

-wykładnik  nachylenia  krzywej 

WOHLERA    q

H

=(6-12).  Z

L

-  wsp  uwzględnia  smarowanie  Z

L

=0,91+(0,36)/(1,2+80/{

νννν

50

}

2

 

gdzie 

νννν

50

-    lepkość  kinem  w  temp  50

o

C.  Z

R

-    wsp  chropowatości  pow  zęba 

Z

R

=1,02·{

3

a/Rz

1

+Rz

2

}

0,08

a-odległość 

osi. 

Z

V

wsp 

prędkości 

Z

V

=0,93+0,14/{0,8+(32/V)

0,5

},  Z

W

wsp wzmocnienia powierzchniowego Z

X

wsp wielkości 

zęba  Z

X

=

[1,07-(a/10

4

)]

1  ,     ,  odległość  osi  a=m·(Z

1

-Z

2

)/2,        ,  moduł  na  zginanie:m

(3-

3,4)·10

3

{T

1

·K

F

·(u+1)}/(

ψ

ψ

ψ

ψ

d

·a

2

·

σσσσ

FP

),   , K

F

-(0,78-0,8)K

H

  ,   , 

ψ

ψ

ψ

ψ

d

-szerokość względna odniesio-

na 

do 

średnicy 

b/d. 

 

Obliczenia 

sprawdzające  

background image

S

Z

F

b

d

u

u

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

Z

K

K

K

K

S

H

H

N

t

w

t

L

R

V

W

X

E

H

A

V

H

H

H

=

⋅ +

⋅ ⋅ ⋅

σ

ε

β

α

β

lim

lim

1

1

gdzie  F

t

-  siła  obwodowa  między 

zębna,  d

t1

-  średnica  koła.    Sprawdzenie  zębów  i  kół  na  zginanie  zmęczeniowe.   

σσσσ

F

=

σσσσ

Fo

·K-

H

σσσσ

FD

,   , 

σσσσ

F

=

σσσσ

Fo

·K

A

·K

V

·K

F

α

αα

α

·K

F

ββββ

σσσσ

FD,  ,  

σσσσ

Fo

=(2·T·Y

FS

·Y

εεεε

·Y

ββββ

)/(d

r

·b

w

·m

n

)   , gdzie Y

FS

-

  

wsp 

kształtu  zęba,  Y

εεεε

-  wsp  liczby  przsyporu  Y

ββββ

-  wsp  pochylenia  linii  zęba.  Naprężenia  dop 

 

σ

σ

FP

F

F

N

S

R

X

S

Y

Y Y Y

=

⋅ ⋅ ⋅ ⋅

lim

lim

gdzie 

wytrzymałość 

zmęczeniowa 

na 

zginanie

σ

σ

F

o

F

T

W

Z

Y Y

Y

lim

lim

=

⋅ ⋅ ⋅

Y

T

- wsp technologii, Y

W

wsp. cyklu obciążenia Y

W

=(0,8-1,0), Y

Z

wsp  wykonania  wyrobu  Y

R

-  wsp  stanu  pow  (1-1,2)    ,  Y

X

-  wsp  wielkości  zęba  (1,05+-

0,000125d)