background image

Przykład 1 
 
Obliczyć obciążenie łożysk oraz narysować wykres momentu gnącego osi wskazanej rolki 
urządzenia wyciągowego. 
Przyjąć następujące dane: 

-  masa elementu podnoszonego m=500kg 
- rozstaw 

łożysk L=0,2m 

 

 

S

S

Przedmiot 
zainteresowania

F

L

Przedmiot 
zainteresowania

background image

Przypadek 1 

 
 

1. Obliczenie siły F 
 
F = m*g 
F = 500kg * 9,81 m/s

2

 = 4905 N 

≈ 4,9 kN 

 
2. Siła w linie S 
 
S = F 
S = 4,9 kN 
 
3. Obciążenie rolki 
 
Siła wypadkowa P działająca na rolkę 
P = 

√2 * S 

P = 6930 N 
 
 
4. Model fenomenologiczny rolki 
 

 
 
5. Obliczenie reakcji (obciążenie łożysk) 
 
R

A

 = R

B

 = P/2 = 3465 N 

 

S

S

P

P

R

A

R

B

 

L

background image

6. Moment gnący 
 
Mg

max

 = R

A

*L/2 = 346,5 Nm 

 

P

R

A

 

R

B

 

Mg

max

background image

Przypadek 2 
 

1. Obliczenie siły F 
 

≈ 4,9 kN 

 
2. Siła w linie S 
 
S = F/2 
S = 2450 N 
 
3. Obciążenie rolki 
 
P =3465 N 
 
4. Model bez zmian 
 
5. Obliczenie reakcji (obciążenie łożysk) 
 
R

A

 = R

B

 = P/2 = 1732 N 

 
6. Moment gnący 
 
Mg

max

 = 173 Nm 

S

S

F/2 

F/2 

F/2 

F/2 

background image

 
Przypadek 3 

 
1. Obliczenie siły F 
 

≈ 4,9 kN 

 
2. Siła w linie S 
 
S = F/4 
S = 1225 N 
 
3. Obciążenie rolki 
 
P =1732 N 
 
4. Model bez zmian 
 
5. Obliczenie reakcji (obciążenie łożysk) 
 
R

A

 = R

B

 = P/2 = 866 N 

 
6. Moment gnący 
 
Mg

max

 = 86,6 Nm 

S

S

F/4 F/4  F/4 

F/4 

F/4 F/4  F/4 

F/4 

background image

 

 

 

background image

 

 

 

 
 

background image

Przykład 2 
 
Na rysunku poniżej przedstawiono postać wysięgnika promieniowego, obrotowego, zamocowanego 
do słupa wykonanego z dwuteownika. Obrót wysięgnika realizowany jest w łożyskach tocznych, 
zamocowanych w specjalnych oprawach. Górna część wysięgnika została ułożyskowana za pomocą 
łożyska kulkowego zwykłego, dolna cześć jest umocowana w łożysku kulkowym skośnym. 
Największa masa jaka może być podnoszona przez wysięgnik wynosi m.  
 
Zadanie. 
Wyznaczyć reakcje w podporach łożyskowych oraz siły wewnętrzne we wszystkich prętach. 
Podnoszona masa wynosi m = 450 kg.  
 
Dane dodatkowe: 
V = 2500 

[mm] 

H = 2000 

[mm] 

h1 = 300 

[mm] 

h2 = 1400 

[mm] 

 
 
Rysunek wysięgnika. 
Konieczne jest naszkicowanie wysięgnika, ze szczególnym uwzględnieniem ułożyskowania i 
sposobu połączenia poszczególnych prętów. Pręty wykonane są z następujących elementów: 
1 -  dwuteownik 
2 -  dwa 

płaskowniki 

3 -  dwa 

kątowniki 

 

 

1

2

3

α 

h2

 h1 

h1 

V

 

W pierwszym kroku zamieniamy elementy wysięgnika na elementy znane z wytrzymałości 
materiałów, w tym przypadku na pręty. Należy zwrócić uwagę studentom na podpory łożyskowe 
górną – przesuwną i dolną – stałą.  

background image

Patrz rysunek poniżej. Na tym rysunku pokazano, że na dolnej podporze opiera się cały wysięgnik.  
 

 

 

 
W kolejnym kroku zamieniamy podpory na oznaczenia znane studentom z mechaniki i 
wytrzymałości materiałów. Dorysowujemy obciążenie wysięgnika siłą F oraz reakcje w podporach.  
 
 

 

F

R

Ax 

R

Bx 

R

By

V

α 

 

 
Wyznaczenie kąta 

α

 

 

]

[

25

,

29

56

,

0

56

,

0

5

,

2

4

,

1

2

°

=

=

=

=

=

arctg

V

h

tg

α

α

 

 

 
Wyznaczenie obciążenia: 
Obciążenie w układzie pochodzi od podnoszonej masy i wynosi: 
 

 

]

[

5

,

4414

81

,

9

450

N

F

g

m

F

=

=

=

 (1) 

 
Wyznaczenie reakcji w podporach: 

background image

 
Suma rzutów wszystkich sił na oś x: 

 

0

0

=

+

=

Bx

Ax

ix

R

R

F

 (2) 

Suma rzutów wszystkich sił na oś y: 

 

0

0

=

+

=

By

iy

R

F

F

 (3) 

 
Suma momentów wszystkich sił względem punktu 0 (początku układu współrzędnych): 
 

 

0

0

=

+

=

H

R

V

F

M

Ax

io

 (4) 

 
z (3) mamy 
 
 

]

[

5

,

4414

N

F

R

By

=

=

 (5) 

 
z (4) mamy 
 

 

]

[

13

,

5518

2000

2500

5

,

4414

N

H

V

F

R

Ax

=

=

=

 (6) 

 
z (2) mamy 
 

 

]

[

13

,

5518

2000

2500

5

,

4414

N

H

V

F

R

R

Ax

Bx

=

=

=

=

 (7) 

 
Wyznaczenie naprężeń i sił wewnętrznych w prętach: 
 
Rozpatrujemy fragment układu w węźle zamocowania obciążenia – siły F. Myślowo rozcinamy 
pręty 2 i 3 i zaznaczamy siły wewnętrzne (odpowiednio S

2

 i S

3

). 

 

F

S

S

α 

x

y

 

 
Wyznaczamy wartości sił wewnętrznych: 
 

 

0

cos

0

3

2

=

=

α

S

S

F

ix

 (8) 

 

 

0

sin

0

3

=

=

α

S

F

F

iy

 (9) 

background image

 
Z (9): 
 

 

]

[

61

,

9034

25

,

29

sin

5

,

4414

sin

0

3

N

F

S

F

iy

=

°

=

=

=

α

 (10) 

 
Z (8): 
 

 

]

[

66

,

7882

25

,

29

sin

25

,

29

cos

5

,

4414

sin

cos

cos

3

2

N

F

S

S

=

°

°

=

=

=

α

α

α

 (11) 

 
Z uzyskanych wyników wynika, że pręt 2 będzie rozciągany (dodatnia wartość siły S

2

), zaś pręt 3 

będzie ściskany (ujemna wartość siły S

3

). 

 
Rozpatrzmy pręt 1. W tym celu należy wydzielić podukład pręta 1. 
 

R

Ax

R

Bx

R

By

x

90 − 

α 

0

S

S

3

h

h

h

 

 
Element 1 jest belką podpartą w podporach A i B. Obciążenie pochodzące od siły F przenoszone 
jest na belkę 1 poprzez pręty 2 i 3. Możemy więc rozpatrywać powyższy układ jako belkę 
obciążoną siłami S

2

 i S

3

. Reakcje zostały wyznaczone wcześniej. Pozostało przygotowanie 

wykresów momentu gnącego. Wartości sił S

2

 i S

3

 zostały wyznaczone za pomocą wzorów (9) i (10) 

i wynoszą: 
 
 

 

]

[

61

,

9034

]

[

66

,

7882

3

2

N

S

N

S

=

=

 (12) 

 

 

]

[

5

,

4414

]

[

13

,

5518

]

[

13

,

5518

N

R

N

R

N

R

By

Bx

Ax

=

=

=

 (13) 

 
 
Wyznaczenie momentów gnących: 

background image

 

 

(

)

(

)

]

[

90

,

1654

3

,

0

7

,

1

66

,

7882

7

,

1

13

,

5518

1

]

[

44

,

1655

3

,

0

13

,

5518

2

2

2

2

1

1

Nm

h

x

S

x

R

M

Nm

x

R

M

Ax

g

Ax

g

=

+

=

+

=

=

=

=

 (13) 

 

R

Ax 

R

Bx 

R

By

90 − 

α 

S

S

3

h

h

h

M

g1

 

x

x

-

+

M

g2