Dane

Obliczenia i rysunki

Wyniki

P = 28 [kW]

n = 260 [

]

a= 70 [mm]

b = 140 [mm]

1. Obliczenie momentu przenoszonego przez wał:

[

]

[

]

2. Wyznaczenie siły obwodowej na kole zębatym:

3. Wyznaczanie siły promieniowej:

4. Ustalenie punktów przyłożenia, kierunków i wartości sił

obciążających wał w płaszczyźnie X-Z.

5. Obliczenie reakcji

,

w płaszczyżnie X-Z korzystając z układu

równowagi statyki:

∑

( )

∑

( )

a = 70 [mm]

b = 140 [mm]

a = 70[mm]

6. Ustalanie punktów przyłożenia, kierunków podparcia i wartości sił

obciążających wał w płaszczyźnie X-Y.

∑

( )

∑

( )

7. Obliczenie wypadkowych reakcji

w podporach: A i B

√

√( )

( )

√( )

( )

8. Obliczenie momentów gnących w charakterystycznych punktach

wału i przedstawienie wykresu momentów gnących

w

płaszczyźnie X-Z na wykresie (rys.3b)

8.1 Obliczanie momentu gnącego w przedziale I 0<

<b

( )

( )

(

)

(

)

(

)

(

)

b-a =70 [mm]

a = 70 [mm]

b-a = 70 [mm]

(

)

(

)

8.2 Obliczanie momentu gnącego w przedziale II 0<

<b

( )

( )

(

)

(

)

( ) ( )

(

)

8.3 Sporządzenie wykresu momentów gnących (rys.3b).

9. Obliczanie momentów gnących w charakterystycznych punktach i

przedstawienie wykresu momentów gnących

w płaszczyźnie X-Y

na wykresie (rys. 3c).

9.1 Obliczenie momentu gnącego w przedziale I 0<

<b

( )

( )

(

)

(

)

(

)

9.2 Obliczenie momentu gnącego w przedziale II 0<

<b

( )

( )

(

)

(

)

( ) ( )

(

)

9.3 Sporządzenie wykresu momentów gnących (rys. 3c).

10. Obliczenie momentów wypadkowych w charakterystycznych

punktach i przedstawienie ich na wykresie (rys. 3d).

√

( )

( )

√( )

( )

11. Wyznaczenie momentu skręcającego przenoszonego przez wał i

przedstawienie go na wykresie (rys. 3e).

Moment skręcający przenoszony przez wał jest równy momentowi
obrotowemu przenoszonemu przez wał na odcinku D-C między sprzęgłem a
kołem zębatym.

(

)

(

)

(

)

Mat. Wału
Stal E295

470[Mpa]

12. Obliczenie momentów gnących zastępczych w charakterystycznych

punktach wału.

12.1.

Przejęcie naprężeo dopuszczalnych dla materiału, z którego

wykonany jest wał:

Z normy PN-EN 10025:2002 dobrano dla stali E295:

470[Mpa]

295 [Mpa]

12.1

Obliczenie naprężenia dopuszczalnego na zginanie

obustronne i skręcanie jednostronne.

12.1.1 Obliczenie wytrzymałości zmęczeniowej

z zależności:

12.1.2 Obliczenie wytrzymałości zmęczeniowej

z zależności:

12.1.3 Przyjęcie współczynnika bezpieczeostwa dla wytrzymałości

zmęczeniowej

Przyjęto współczynnik

(

)

12.1.4 Obliczanie naprężenia dopuszczalnego na zginanie

12.1.5 Obliczenie naprężenia dopuszczalnego na skręcanie

jednostronne.

12.2

Wyznaczenie współczynnika

470[Mpa]

295[Mpa]

12.3

Obliczenie momentów zredukowanych w

charakterystycznych punktach i przedstawienie ich na wykresie (rys.
3f):

√

√

√

√ ( )

√ ( )

13. Obliczenie średnic teoretycznych wału w charakterystycznych

punktach i przedstawienie ich na wykresie (rys. 3g)

√

√

√

√

14. Obliczenie połączenia wpustowego pod sprzęgło

14.1 Wyznaczenie teoretycznej średnicy wału pod sprzęgłem

Średnice wału pod wpust wyznacza się uwzględniając osłabienie

wału z zależności:

Przyjęto średnicę wału pod wpustem

tolerowaną na k6

(zgodnie z normą) zgodnie z szeregu czopów walcowych zgodnie z PN-
89/M-85000.

h=8[mm]

= 70 [MPa]

14.2 Dobór wymiarów wpustu z PN-70/M-85000.

Dobrano wymiary wpustu b x h = 12x8 [mm]

14.3 Wyznaczenie nacisków dopuszczalnych dla elementu „słabszego”

(tarcza sprzęgła wykonana ze stali E295). W projekcie tarcza
sprzęgła i wał zostały wykonane z tego samego materiału (E295).
Naprężenie dopuszczalne na naciski powierzchniowe przyjmuje się
w granicach (60 ÷ 90) MPa dla pary wpust wykonany ze stali E295 –
E335 stopowa konstrukcyjna. Przyjęto

= 70 MPa.

Obliczenie siły stycznej przenoszonej przez wpust:

Obliczenie wstępnej czynnej długości wpustu l

0

:

Ponieważ, długośd wpustu wychodzi z obliczeo zbyt duża (nie ma możliwości
doboru takiego wpustu a dodatkowo nie będzie możliwości dobrad
odpowiedniej długości czopa pod sprzęgło, gdy, dla średnicy 48 [mm]
długośd czopa krótkiego wynosi 82 [mm] a długiego 110 *mm+) należy
ponownie wykonad obliczenia wpustu przyjmując większe naciski
dopuszczalne zakładając oczywiście obróbkę cieplna zarówno wpustu, czopa
i piasty. Z tablicy 2.2. PKM pod redakcja Z Osinskiego przyjęto

= 150

[MPa]

Obliczenie wstępnej czynnej długości wpustu l

0

dla p

dop

= 150 MPa:

14.4 Dobór znormalizowanej długości wpustu

Rzeczywista długośd wpustu typu A powiększona o szerokośd b wynikającą
z promieni zaokrągleo wyniesie 73,45 [mm].
Z PN-70/M-85005

= 90 [mm]

Pozostałe wymiary rowka wpustowego takie jak

–głebokosc rowka w

czopie,

– głębokośd rowka w piaście, szerokośd rowków wraz z

tolerancjami, promieniami zaokrągleo i chropowatościami powierzchni
dobrano z tej samej normy.

bxh = 12x8[mm]

= 90 [mm]

14.5 Dobór długości czopa wału pod sprzęgło

Dobór długości czopa wału pod sprzęgło. W przypadku czopów
koocowych, na które zostaje założona tarcza sprzęgła długośd czopa
dobiera się z PN-89/M-85000.
Dla średnicy

dobrano czop koocowy odmiany

długiej

i średnicy

tolerowanej na k6.

Środek czopa koocowego ”jest ruchomy” z uwagi na fakt, że czop
przenosi tylko moment skręcający, a jego oddalenie od osi łożyska
wynikad będzie z jego długości, długości czopa pod pierścieo
uszczelniający oraz z połowy szerokości łożyska.

15. Dobór średnicy i długości czopa pod pierścieo uszczelniający:

Średnice czopa pod pierścieo uszczelniający dobrano z PN uwzględniając
zależnośd:

16. Przyjęto średnicę pod pierścieo uszczelniający

a

długośd czopa (po uwzględnieniu szerokości pierścienia, położenia
łożyska i środka sprzęgła)

= 32[mm] Dobór pierścienia gumowego

uszczelniającego z lewej strony wału

Dla

z PN PN-72/M-86964 dobrano gumowy pierścieo

uszczelniający dla którego:

Średnica zewnętrzna D =70 [mm]
Szerokośd pierścienia b = 8 [mm]

17. Dobór średnicy pod lewe łożysko oraz wielkości łożysk tocznych.

Średnice pod łożyskiem dobrano zgodnie z PN-85/M-86100

= 60 [mm]

W praktyce dobiera się dwa takie same łożyska, dlatego łożysko obliczamy
w tej podporze gdzie jest większa reakcja.

Dane dodatkowe:
Żądana trwałość łożyska: Lh = 24000 [h]
Prędkość obrotowa: n = 260 [obr/min]
Maksymalna temperatura pracy łożyska: t = 120 [°C]

17.1

Obliczanie nośności ruchowej łożyska

= 32 [mm]

D = 70[mm]

b = 8 [mm]

= 60 [mm]

Lh = 24000 [h]

n = 260 [obr/min]

t = 120 [°C]

17.1.1 Obliczanie spółczynnika prędkości obrotowej

√

17.1.2 Obliczanie współczynnika trwałości

√

17.1.3 Dobór wspołczynnika temperatury

Dla 150,

Z PN-85/M-86100 dobierano łożyska kulkowe zwykłe 6212 o nośności
ruchowej 48500*N+, dla którego:

D = 110 [mm]

B = 22 [mm]
r = 1,5 [mm]

[mm]

[mm]

18. Dobór pierścieni osadczych sprężynujących.

Zaprojektowano ustalenie pierścienia wewnętrznego lewego łożyska
na wale za pomocą pierścienia osadczego sprężynującego z lewej strony, z
prawej zaś pierścieo wewnętrzny łożyska ustalony będzie poprzez tuleje
redukcyjną z kołem zębatym. Pierścieo zewnętrzny lewego łożyska ustalono
z prawej strony występem w obudowie, z prawej zaś przewidziano
dociśnięcie pokrywą.

Dobrano z PN-81/M-85111 2 pierścienie osadcze sprężynujące o średnicy
wewnętrznej

= 55,8 [mm] i szerokości g = 2 [mm] tolerowaną na h11. Na

podstawie tej samej normy dobrano szerokośd rowka pod pierścieo osadczy
f = 2,15 [mm+ tolerowaną na H13 oraz średnicę rowków dr = 57 [mm] i
odległośd rowków od kooców czopów łożyskowych h = 4,5 [mm] dla obu
łożysk.

Prawe łożysko zaprojektowano w podobny sposób z uwzględnieniem
wyjściowych danych jego położenia na wale. Pierścieo wewnętrzny prawego
łożyska ustalono takim samym pierścieniem osadczym sprężynującym z
prawej strony z lewej oparte jest na odsadzeniu przy koocu wału.
Uwzględniając szerokośd rowka pod pierścieo oraz odległośd rowka od
kooca wału wraz z fazowaniem, podobnie jak na łożysku lewym, ustalono
długośd czopu pod prawe łożysko t

6

= 25 [mm]

D = 110 [mm]

B = 22 [mm]
r = 1,5 [mm]

[mm]

[mm]

g = 2 [mm]

f = 2,15 [mm]

h = 4,5 [mm]

t

6

= 25mm

d= 65[mm]

h= 12 [mm]

= 70 MPa

19. Obliczenie połączenia wpustowego pod kołem zębatym

19.1. Wyznaczenie teoretycznej średnicy wału pod wpust pod kołem
zębatym

Średnice wału pod wpust wyznacza się uwzględniając osłabienie wału
wpustem z zależności:

Z warunków konstrukcyjnych poprzednich stopni wału przyjęto średnice
wału pod wpustem

= 65 [mm].

Przewidziano tolerancję p6 tworząca z piasta koła pasowanie: H7/p6
Uwzględniając warunek:

19.2. Dobór wymiarów wpustu z PN-70/M-85005

Z PN-70/M-85005 dobrano wymiary wpustu bxh=20x12[mm]

19.3. Wyznaczenie nacisków dopuszczalnych dla elementu „słabszego”

W projekcie koło zębate zostanie wykonane ze staliwa węglowego
konstrukcyjnego

(E295).

Naprężenie

dopuszczalne

na

naciski

powierzchniowe przyjmuje się w granicach (60 ÷90) MPa . Przyjęto

=

70 MPa dla stali E295.

19.4. Obliczenie siły stycznej przenoszonej przez wpust:

19.5. Obliczenie czynnej długości wpustu

19.6. Dobór znormalizowanej długości wpustu

Rzeczywista długośd wpustu powiększona o szerokośd b wynikającą z
promieni zaokrągleo wyniesie 97,3[mm]
Z PN-70/M-85005

= 100 [mm]

Pozostałe wymiary rowka wpustowego takie jak t1 – głębokośd rowka w
czopie, t2 – głębokośd rowka w piaście, szerokośd rowków wraz z
tolerancjami, promieniami zaokrągleo i chropowatościami powierzchni
dobrano z tej samej normy.

= 65 [mm]

bxh = 20x12

= 70 [MPa]

= 100 [mm]

19.7. Dobór długości czopa wału pod koło zębate

Długośd czopa powinna byd mniejsza od długości piasty, przy czym
odległośd od odsadzenia i kolejnego skoku wału powinna byd większa o b/2.
Przyjęto odległośd od odsadzenia a

3

= 8 *mm+, odległośd od kolejnego skoku

średnic wału a

4

równe 8 [mm].

Stąd całkowita długośd czopa t

4

= l

2

+a

3

+a

4

=116 [mm].

19.8. Dobór średnicy odsadzenia

Średnice odsadzenia dobieramy z zależności

średnica ta

powinna byd z kolei większa od średnicy czopa o 15% stąd:

= 1,15 *

= 1,15 * 65 [mm] = 74,75 [mm].

Przyjęto

= 75 [mm].

19.9. Dobór szerokosci odsadzenia

Szerokośd odsadzenia

przyjmuje się w zależności od układu

pozostałych części wału wynikających z rozmieszczenia łożysk nie mniejszą
jednak niż 0,1 *

Przyjęto szerokośd odsadzenia

= 35 [mm].Dodatkowo,

aby uniknac spiętrzenia napreżen pod prawym łożyskiem wykonano
stożkowe odsadzenie schodząc ze średnicy 75 [mm] na 64 [mm]

= 66 [mm]

19.10. Dobór szerokości piasty koła zębatego

Szerokośd piasty koła zębatego powinna byd większa od szerokości
czopa za względu na jego podparcie za pomocą tulei redukcyjnej.

Przyjęto szerokośd piasty t

p

= 118 [mm]

= 75 [mm]

t

5

= 35 [mm]

d

6

= 66 [mm]

t

p

= 118[mm]