background image

Dane 

Obliczenia 

Wyniki 

 

WARIANT 

4

 

 
a = 0,05 m 
b = 0,15 m 
c = 0,05 m 
r

1

 = 0,12 m 

r

2

 = 0,15 m 

P

1

 = 6000 N 

P

1w

 = 0 N 

P

1r

 = 2180 N 

P

2

 = 4800N 

P

2r

 = 1750 N 

P

2w

 = 2000 N 

h

n

21000

min

1

500

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Obliczenie reakcji podpór 

 

1.1. Obliczenie reakcji na podporach w płaszczyźnie  X-Y 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  

05

,

0

15

,

0

05

,

0

15

,

0

2000

2

,

0

1750

05

,

0

6000

)

(

0

)

(

)

(

0

2

2

2

1

2

2

2

1

d

c

b

r

P

b

a

P

a

P

R

r

P

c

b

a

R

b

a

P

a

P

M

w

r

BX

w

BX

r

A

 

         =1400N 
 

  

N

 

6350

1400

1750

6000

0

0

2

1

2

1

BX

r

AX

r

BX

AX

iX

R

P

P

R

R

P

R

R

P

 

 

 
1.2. Obliczenie reakcji na podporach w płaszczyźnie  Z-Y

  

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  

N

c

b

a

b

a

P

a

R

R

c

b

a

R

b

a

P

a

P

M

r

BZ

BZ

r

A

4276

05

,

0

15

,

0

05

,

0

2

,

0

4800

05

,

0

2180

)

(

0

)

(

)

(

0

2

1

2

1

 

 

  

N

 

2704

4276

4800

2180

0

0

2

1

2

1

BZ

r

AZ

r

BZ

AZ

i

R

P

P

R

P

P

R

R

P

 

 

 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
R

BX

 = 1400 N 

 
 
 
 
 
R

AX

 = 6350 N 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
R

BZ

 = 4276 N 

 
 
 
R

AZ

 = 2704 N 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Obliczenie momentów  
 

2.1 Obliczenie momentów gnących 
2.1.1 Obliczenie momentów gnących w osi Z-Y 

 

dla  0<x<a 

 

  

Nm

2

,

135

05

,

0

2704

*

)

(

)

(

a

R

a

M

x

R

x

M

AZ

g

AZ

g

 

dla  0<x<c (liczony od prawej strony) 

 

Nm

8

,

213

05

,

0

4276

*

)

(

)

(

c

R

c

M

x

R

x

M

BZ

g

BZ

g

 

2.2.2 Obliczenie momentów gnących w osi X-Y

 

 

dla  0<x<a 

 

  

Nm

5

,

317

05

,

0

6350

)

(

)

(

a

R

a

M

x

R

x

M

AZ

g

AX

g

 

 
dla  0<x<(a+b) 

 

        

Nm

370

15

,

0

6000

2

,

0

6350

)

(

)

(

)

(

)

(

1

1

b

P

b

a

R

b

a

M

a

x

P

x

R

x

M

AX

g

AX

g

 

dla 0<x<c (liczony od prawej strony) 

 

  

Nm

70

05

,

0

1400

)

(

)

(

c

R

c

M

x

R

x

M

BX

g

BX

g

 

 

2.2. Obliczenie momentu gnącego wypadkowego 

 

             

2

2

gz

gx

gw

M

M

M

 

dla x=0               

Nm

M

gw

0

 

dla x=a              

Nm

M

gw

1

,

345

5

,

317

2

,

135

2

2

 

dla x=(a+b)       

Nm

M

gw

33

,

427

370

8

,

213

2

2

 

dla x=(a+b+c)   

Nm

M

gw

0

 

 

2.3 Obliczenie momentów skręcających 

 
  

Nm

 

720

15

,

0

4800

2

2

r

P

M

s

 

 

2.4. Obliczenie momentu zastępczego 

 

  

89

,

0

42

*

2

75

k

*

2

k

so

go

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
M

s

= 720Nm 

 
 
 
 
 
 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Z

g0

=280MPa   

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

współczynnik 

 przyjmuję 0,75

 

   

Nm

0

c)

b

(a

M

Nm

 

9

,

755

720

*

75

,

0

3

,

427

)

(

M

Nm

 

6

,

712

720

75

,

0

1

,

345

)

(

M

Nm

 

0

)

0

(

*

75

,

0

z

2

2

z

2

2

z

2

2

b

a

a

M

M

M

M

z

s

g

z

 

 
 
3. Obliczenie średnicy wału 

 

Przyjęto materiał na wał stal 45, dla której Z

g0

=280MPa   

  

MPa

X

Z

k

z

g

g

75

7

,

3

280

0

0

 

 
Obliczono średnicę z warunku wytrzymałościowego na 
zginanie. 

 

  

3

3

75

32

32

*

z

g

go

g

z

g

M

d

d

W

k

W

M

 

 

Tabela obliczeniowa:   

 

x  [mm] 

M

gz 

 [Nm]  M

gx

 [Nm] 

M

g

 [Nm]

 

M

s

 [Nm] 

M

z

 [Nm] 

d [mm] 

10 

27,04 

63,5 

69,02 

69,02 

21,08 

20 

54,08 

127 

138,03 

138,03 

26,58 

30 

81,12 

190,5 

207,04 

207,04 

30,4 

40 

108,16 

254 

276,8 

276,8 

33,49 

50 

135.2 

317,5 

345,08 

720 

712,5/345 

45,9 

75 

148.2 

326,25 

358,37 

720 

719,18 

46,05 

100 

161,4 

335 

371,85 

720 

725,99 

46,18 

125 

174,5 

343,75 

385,5 

720 

733,08 

46,34 

150 

187,6 

352,5 

399,3 

720 

740,43 

46,50 

175 

200,7 

361,25 

413,25 

720 

748,03 

46,65 

200 

213,8 

370 / 70 

427,3/ 225 

720 

755,9/225 

46,82 

210 

171,04 

56 

179,9 

179,9 

29,01 

220 

128,28 

42 

134,98 

134,98 

26,36 

230 

85,52 

28 

89,9 

89,9 

23,02 

240 

42,7 

14 

44,9 

44,9 

18,26 

250 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
k

go

 = 75 MPa 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 
 
 
 
k

c

=175MPa 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Obliczenie wymiaru wpustów 

 

Jako materiał na wpusty przyjmuję stal St7  

 

k

c

=175MPa 

k

o

=0,6k

c

=0,6

175=105MPa

 

 

4.1 Obliczenie wpustu na koło zębate 1 
 
Średnice obliczeniowe zwiększono 20% (ze względu na 
występowanie dwóch rowków wpustowych) do wartości  
d=54mm. 
 
Według normy PN–70/M–85005 dobrano wstępnie wpust 12x8 
 
4.1.1 Obliczenie długości wpustu ze względu na docisk 
powierzchniowy  
 

  

0

0

2

k

n

h

l

P

 

n- ilość wpustów  
 

  

m

k

n

d

h

M

l

k

n

d

h

l

d

M

P

s

S

0306

,

0

105

2

56

8

720

4

4

4M

2

0

0

0

0

s

 

 

Dobrano według normy PN–70/M–85005 wpust 12x8x32 
 
4.2 
Obliczenie wpustu na koło zębate 2 
 
Średnice obliczeniowe zwiększono ok. 20% (ze względu na 
występowanie dwóch rowków wpustowych) do wartości  
d=54mm. 
 
Według normy PN–7M–85005 dobrano wstępnie wpust 12x8 
 
4.2.1 Obliczenie długości wpustu ze względu na docisk 
powierzchniowy  
 

  

0

0

2

k

n

h

l

P

 

 

 
 
 
 
 
k

0

=105MPa 

 
 
 
 
 
d=54mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
l

0

=30,6mm 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
e=0,37 
C=60500N 
C

0

=74500N 

Y=1,6 
D=80mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
X

B

=0,56 

Y

B

=1,6 

 
 
 
  

 

m

k

n

d

h

M

l

k

n

d

h

l

d

M

P

s

S

0306

,

0

105

2

56

8

720

4

4

4M

2

0

0

0

0

s

 

 

Dobrano według normy PN–70/M–85005 wpust 12x8x32 
 

5. Dobór łożysk 

 

5.1 Obliczenie sił poprzecznych działających w łożyskach 

 

P

w

=2000N 

N

R

R

P

N

R

R

P

AZ

BX

PB

AZ

AX

PA

35

,

4499

4276

1400

7

,

6901

2704

6350

2

2

2

2

2

2

2

2

 

 

5.2 Obliczenie stosunków sił wzdłużnych do poprzecznych 

 

3

,

0

44

,

0

35

,

4499

2000

e

P

P

PB

WB

                   

3

,

0

0

7

,

6901

0

e

P

P

PA

WA

 

 

5.3 Obliczenie wartości dynamicznej łożyska 

 

N

L

n

P

C

h

PB

obl

7

,

48667

1000000

21000

500

60

3

,

4499

10

60

3

,

3

3

,

3

6

 

 

Dobrano łożysko stożkowe według normy PN-ISO 355:1997   
o oznaczeniu 

30208

 

 

5.4 Obliczenie dodatkowych sił wzdłużnych 

 

N

P

e

S

N

P

e

S

PB

B

PA

A

75

,

1381

35

,

4499

37

,

0

83

,

0

83

,

0

5

,

2119

7

,

6901

37

,

0

83

,

0

83

,

0

  

 
5.5 Obliczenie sił wzdłużnych 

 

N

P

S

P

N

S

P

W

B

WB

A

WA

7

,

3381

2000

75

,

1381

5

,

2118

 

 
5.6 Obliczenie obciążeń wstępnych dla łożysk 
 

3

,

0

75

,

0

35

,

4499

7

,

3381

e

P

P

PB

WB

                

3

,

0

307

,

0

7

,

6901

5

,

2119

e

P

P

PA

WA

 

 
X

B

- współczynnik obciążenia poprzecznego    

Y

B

- współczynnik obciążenia wzdłużnego   

 
 

N

P

Y

P

X

P

WB

PB

B

35

,

7930

)

7

,

3381

6

,

1

35

.

4499

56

.

0

(

)

(

 

 
 

 

N

P

Y

P

X

P

WA

PA

A

15

,

7256

)

5

,

2119

6

,

1

7

,

6901

56

.

0

(

)

(

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
P

w

=2000N 

P

PA

=6901,7N 

P

PB

=4499,55N 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 
 
S

A

=2119,5N 

S

B

=1381,75N 

 
 
 
 
P

WA

=2118,5N 

P

WB

=3381,7N 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
P

B

=7930,35N 

 
P

A

=7256,15N 

 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Chcąc by wał był tak samo łożyskowany do dalszych 

obliczeń 

nośności dynamicznej przyjęto siłę większą 

P

B

=7930,35N

 

 

5.7 Obliczenie wartości dynamicznej łożyska 

 

   

C

C

N

L

n

P

C

obl

h

B

obl

60500

3

,

55921

3

,

55921

1000000

21000

500

60

35

,

7930

10

60

3

,

3

3

,

3

6

 

 

Warunek został spełniony  

 

5.8 Obliczenie liczby godzin pracy łożyska 

 

    

obl

h

h

obl

h

B

L

L

h

n

L

L

P

C

L

.

6

6

.

33

,

3

33

,

3

66

,

28938

21000

66

,

28938

500

60

10

2

,

868

60

10

16

,

868

)

35

,

7930

60500

(

)

(

 

   

Czas obliczeniowy łożysk jest dłuższy od założonego czasu 
pracy wobec czego warunek został spełniony. 
 
 

6 Obliczenie rzeczywistego współczynnika 
bezpieczeństwa 

 
6.1 Obliczenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa 
wg naprężeń normalnych od zginania. 
  
  Współczynnik 

k

 odczytano w wykresu dla przekroju 

najbardziej narażonego i wynosi 

k

=1,82 

  Współczynnik wrażliwości 

k

=0,75 (dla 45) i na jego 

podstawie odczytano z wykresu współczynnik karby 

k

=1,18 

  Współczynnik wielkości przekroju 

e

=1,16 odczytano z 

wykresu dla Z

go

=280MPa. 

 
6.1.2 Obliczanie naprężenia w punkcie o największym 
momencie gnącym (x=200mm) 
 

MPa

d

M

W

M

g

g

g

44

46

14

,

3

10

3

,

427

32

32

3

3

3

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
C

obl

=55921,3N 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
L

obl

=28938,6h 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

k

=1,82 

 

k

=1,18 

e

=1,16 

 
 
 
 
 
 
 
 

background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

6.1.3 Obliczenie współczynnika uwzględniającego działanie 
karbu i stan powierzchni  

 

9

,

1

18

,

1

)]

1

82

,

1

(

75

,

0

1

[

)]

1

(

1

[

k

k

k

g

 

 

  Dla współczynnika wrażliwości materiału na asymetrie 
dobrałem 

s

=0,1 

 

6.1.4 Obliczenie wartości naprężeń stycznych 

 

MPa

d

M

s

5

,

18

046

,

0

14

,

3

2

720

16

16

2

1

3

3

 

 

6.1.5 Obliczenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa 

 
 

68

,

3

1

,

0

2

,

1

260

500

5

,

18

16

,

1

36

,

1

44

280

0

e

s

es

eg

m

g

g

g

g

rz

R

R

Z

X

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

g

=1,9 

 

 

s

=0,1 



MPa

   

 
 
 

 

  X

rz

=3,68 

 

 

background image

 
Literatura: 

 
Praca zbiorowa pod red. prof. Witolda Korewy – Zbiór zadań z 
części maszyn  
PWN Warszawa 1969 

 
A.  Siemieniec, S. Wolny – Wytrzymałość materiałów cz. I   
AGH Kraków 1994 

 
A. Rutkowski – Zbiór zadań  z części maszyn 
WSiP Warszawa 1992 
 

prof. W. Korewa, doc. dr inż. K. Zygmunt – Podstawy konstrukcji 
maszyn cz. II 
WNT Warszawa 1965 

 
T. Niezgodzińscy – Wzory, wykresy i tablice wytrzymałościowe 
PWN Warszawa 1977