AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn

PROJEKT NR 2

Temat: Zaprojektować dwupodporowy wał maszynowy nr „2” według podanego schematu:

Konstruował: Prowadzący:

……………………….. ………………….

Wydział, rok:

……………………………..

Obliczenia przeprowadzić metodą analityczno – wykreślną dla następujących danych:

Moc silnika:

N = ......... [

. kW ]

s

Prędkość obrotowa silnika:

n = ...............[ obr / min]

s

Sprawność przekładni:

η prz = ..........[%]

Sprawność sprzęgła:

η sp = ..........[%]

Zakładana wartość przełoŜenia: i = ..........

o

Kąt przyporu:

α = 20[ ]

Rodzaj łoŜysk:

toczne kulkowe

Trwałość łoŜysk:

L = ......... ......[ h]

H

Wymiar wału:

a = ..........[ mm]

Wymiar wału:

b = ..........[ mm]

Wymiar wału:

c = ..........[ mm]

o

Temperatura pracy przekładni: t = ..........[ C]

Materiał wału:

………………….

Typ obciąŜenia: ………………………………………

2

I. Wyznaczanie wielkości wyjściowych: 1. Średnica koła podziałowego koła zębatego nr 2: d

= m ⋅ z = ..........[ mm]

p 2

2

2. Rzeczywiste przełoŜenie przekładni:

z 2

i =

= .........

z 1

3. Prędkość obrotowa wału nr 2:

z 1

n =

⋅ n = ......... ..... 1

[ / min]

2

1

z 2

4. Moc na wale nr 2:

N = N ⋅η ⋅η

= ......... [ kW ]

2

1

sp

prz

II. ObciąŜenie wału:

1. Moment skręcający wału nr 2:

N

M = 9550

2

⋅

= ......... .....[ Nm]

2

n 2

2. Siła obwodowa międzyzębna:

2 ⋅ M 2

F =

= ................[ N]

o

d p 2

3. Siła promieniowa międzyzebna:

F = F ⋅ tg α = .............[ N ]

r

o

3

Schemat obciąŜenia wału nr 2:

III. Obliczanie reakcji w łoŜyskach

1. Płaszczyzna „x-x”:

∑ F

R

F

R

ix = 0 →

AX −

o +

BX = 0

∑ M

A = 0 → Fo ⋅ a − RBX ⋅ ( a + b) = 0

2. Płaszczyzna „y-y”

∑ F

R

F

R

ix = 0 →

AY −

r +

BY = 0

∑ M

A = 0 → Fr ⋅ a − RBY ⋅ ( a + b) = 0

3. Reakcje całkowite:

2

2

R = R

+ R

A

AX

AY

2

2

R = R

+ R

B

BX

BY

4

IV. Obliczanie momentów gnących 1. Płaszczyzna „x-x”:

M

= R ⋅ x = ......[ Nm]

1

x

AX

1

M

= R ⋅ x − F ⋅ x − a =

Nm

x 2

AX

2

o

( 2 ) ......[ ]

M

= R ⋅ x − F ⋅ x − a + R ⋅ x − a − b =

Nm

x 3

AX

3

o

( 3 ) BX ( 3

) ......[ ]

2. Płaszczyzna „y-y”:

M

= R ⋅ y = ......[ Nm]

y 1

AY

1

M

= R ⋅ y − F ⋅ y − a =

Nm

y 2

AY

2

r

( 2 ) ......[ ]

M

= R ⋅ y − F ⋅ y − a + R ⋅ y − a − b =

Nm

y 3

AY

3

r

( 3 ) BY ( 3

) ......[ ]

3. Moment gnący całkowity:

2

2

M

= M + M

g 1

1

x

y 1

2

2

M

= M + M

g 2

x 2

y 2

2

2

M

= M + M

g 3

x 3

y 3

V. Obliczenie momentów zredukowanych:

PoniewaŜ dominującymi napręŜeniami są napręŜenia ………. ( M > 2 ⋅ M lub M < 2 ⋅ M ) s

g

s

g

Dlatego w obliczeniach wykorzystany zastanie wzór:

………………..

1. Momenty zredukowane w kolejnych punktach wału: a. Punkt 1: ………..

b. Punkt 2: ………..

c. Punkt 2: ………..

d. Punkt 3: ………..

e. Punkt 4: ………..

5

Wykresy momentów:

VI. Obliczanie średnic wału z warunku na moment zastępczy: 1. d = ........[ mm]

2

2. d = ........[ mm]

3

3. d = ........[ mm]

4

6

VII. Obliczenie wielkości wpustów na wale Dopuszczalne napręŜenia na docisk dla materiału wału: k = k ⋅..... = ..........[ MPa]

d

cj

1. Wpust pod kołem zębatym:

a. Obliczenie czynnej długości wpustu:

4 ⋅ M 2

l >

= ......... [. mm]

o

h ⋅ d ⋅ k

2

d

b. Obliczenie całkowitej długości wpustu:

l = l + b = ........ [ mm]

o

c. Przyjęcie znormalizowanej długości wpustu: l

= ...........[ mm]

zn

2. Wpust pod sprzęgłem (na prawym końcu wału): a. Obliczenie czynnej długości wpustu:

4 ⋅ M 2

l >

[ mm]

o

h ⋅ d ⋅ k

4

d

b. Obliczenie całkowitej długości wpustu:

l = l + b [ mm]

o

c. Przyjęcie znormalizowanej długości wpustu: l

= ...........[ mm]

zn

VIII. Obliczenia łoŜysk tocznych

1. Obliczenie obciąŜenia zastępczego:

F = X ⋅ V ⋅ F + Y ⋅ F = .........[ kN ]

z

r

a

2. Obliczenie współczynnika prędkości obrotowej: 1

33 3

f = q

n

= ............

n 2

3. Obliczenie współczynnika trwałości:

f =

L

q

H

h

= ......... ..

500

7

4. Przyjęcie współczynnika temperatury (wg tabeli): f

t = f ( t ) = ..........

5. Obliczenie ruchowej nośności dynamicznej:

f ⋅ f

C = F

d

h

⋅

= ..... [. kN]

z

f ⋅ f

t

n

6. Dobór łoŜyska wg katalogu (wpisz oznaczenie łoŜysk) a. ŁoŜysko 1: ………………….

b. ŁoŜysko 2: ………………….

IX. Sprawdzenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa 1. Ustalenie wymiarów karbu

ρ = ..........[ mm]

r = ............[ mm]

R = ...........[ mm]

R / r = ...........

ρ / R = ...........

2. Obliczenie i dobór współczynników dla zginania a. Współczynnik kształtu:

α

k = ..........

b. Współczynnik działania karbu:

β

k = ..............

c. Współczynnik stanu powierzchni:

β

p = ..............

d. Współczynnik spiętrzenia napręŜeń:

β

β

β

g =

k +

p − 1 = ..........

8

e. Współczynnik wielkości przedmiotu: γ

g = ..............

3. Obliczanie i dobór współczynników dla skręcania: a. Współczynnik kształtu:

α

k = ..........

b. Współczynnik działania karbu:

β

k = ..............

c. Współczynnik stanu powierzchni:

β

p = ..............

d. Współczynnik spiętrzenia napręŜeń

β

β

β

g =

k +

p − 1 = ..........

e. Współczynnik wielkości przedmiotu:

γ

γ

s =

g ⋅ ...... = ........

4. Obliczenie napręŜeń średnich (σ , τ

, amplitud cyklu napręŜeń (σ , τ

a

a )

m

m )

oraz napręŜeń maksymalnych (σ

, τ

:

max

max )

σ

+ σ

max

min

σ =

= 0 [ MPa]

m

2

M

M

g max

g max

σ = σ

=

=

= .........[ MPa]

a

max

W

1

,

0

3

⋅ d

x

2

M

M

2 max

2 max

τ = τ

= τ

=

=

= .........[ MPa]

m

max

min

W

,

0 2

3

⋅ d

o

2

5. Obliczenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa dla: a. zginania:

Z go ⋅ ε

δ

g =

g

= ........

β g ⋅σ max

b. skręcania:

Z sj ⋅ ε

δ

s =

s

= ........

β s ⋅τ max

9

6. Obliczenie całkowitego współczynnika bezpieczeństwa: δ δ

g ⋅

δ =

s

= ........

2

2

δ

δ

g +

s

Skomentuj wartość otrzymanego współczynnika bezpieczeństwa:

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

10