55. Szkic zaworu kulowego

58. Obliczanie wytrzymałości grzybka.

W zależności od kierunku przepływu czynnika siła działająca na wrzeciono będzie osiągała różne wartości I tak siła działająca na wrzeciono grzybka przy ciśnieniu czynnika od dołu wynosi P_w = P_u + P_n

Maksymalną wartość siła P_w osiąga wtedy, gdy zawór będzie zamknięty, a ciśnienie nad grzybkiem równe zero:

gdzie:

p_u - jednostkowy nacisk zapewniający szczelność między grzybkiem a gniazdem: p_u = (1,5 ÷ 3,5)⋅p_n

D_{g w} - przyjmuje się 5 ÷ 10% większe od D_n

D_{g z} - przyjmuje się jako D_gw + (10 ÷20) mm

W zaworze, w którym ciśnienie czynnika wywierane jest na grzybek siła we wrzecionie, przy zamkniętym zaworze i przy ciśnieniu pod grzybkiem równym zero, osiąga wartość

[MN]

59. Połączenia grzybka z wrzecionem - szkice.

Grzybki w większych zaworach połączone są z wrzecionem a sposób umożliwiający ich obrót. Można to wykonać za pomocą gwintowanej tulejki (rys. a, b), zabezpieczonej od obrotu przez podkładkę zagiętą lub wkręt. Rozwiązanie to jest jednak mniej ekonomiczne od rozwiązania rys. c, z uwagi na konieczność toczenia wrzeciona z pręta o większej średnicy. W rozwiązaniu według rys. c zastosowany jest pierścień dzielony, zakładany na wytoczenie we wrzecionie. Połączenie wrzeciona z grzybkiem za pomocą samego pierścienia dwudzielnego, zabezpieczonego przed wysunięciem widzimy na rys. d. Połączenie z rys. e jest wykonane przez wsunięcie końca wrzeciona w odpowiednio ukształtowane wycięcie w grzybku i zabezpieczone zawleczką. Można wreszcie połączyć wrzeciono drutem przetkniętym przez otwory w grzybku i zagiętym rys. f. wszystkie te połączenia wykonane są z luzem, ułatwiającym ustawienie się grzybka na gnieździe.

60. Uszczelnienia wrzeciona - szkice.

Uszczelnienia dzielimy na spoczynkowe i ruchowe, zależne od tego czy uszczelniają one części znajdujące się we względnym spoczynku, czy też w ruchu. Uszczelnienia w ogólności powinny zapewniać: szczelność, pewność ruchu, możność doszczelniania, wymianę i rozłączność, trwałość i wytrzymałość, odporność mechaniczną, chemiczną i cieplną, mały współczynnik tarcia przy dostatecznej odporności na ścieranie.

Warunek szczelności może być uzyskany również bez użycia uszczelnienia przez: dotarcie powierzchni, spawanie, lutowanie, docisk, wtłaczanie, stworzenie szczeliny labiryntowej, odrzut cieczy, zamknięcie szczeliny cieczą.

Materiały uszczelniające mają postać: włókna, przędzy, tkaniny, sznura, taśmy, płyty lub masy plastycznej. Uszczelnienia mają zazwyczaj kształty pierścieni okrągłych, eliptycznych, kwadratowych lub inne dowolne o różnych przekrojach. Pierścienie te mogą być dzielone lub niedzielne

61. Zawór częściowo odciążony - szkice, zasada działania.

62. Zawór całkowicie odciążony - szkic, zasada działania.

63. Prowadzenie grzybka w zaworze odcinającym - szkice.

Zawory odcinające. Zadaniem ich jest zamykanie o otwieranie przepływu czynnika roboczego w przewodach występujących w układach hydraulicznych i pneumatycznych.

64. Wymagania techniczne dla zaworów bezpieczeństwa.

Wymagania techniczne:

- kąt między tworzącymi powierzchni przylgowej grzybka i gniazda osi walca 45^o - 90^o

- grzybki i wrzeciona muszą mieć prawidłowe prowadzenie; z brakiem możliwości wyrzucenia na zewnątrz

- niedopuszczalne jest uszczelnienie wrzeciona szczeliwem

- powierzchnie przylgowe grzybka i gniazda muszą być odporne na korozję w danym ośrodku

- sprężynowe zawory bezpieczeństwa muszą mieć możliwość przedmuchania.

65. Dobór zaworu bezpieczeństwa.

Zadaniem zaworów bezpieczeństwa jest zabezpieczenie układu napędu przed nadmiernym wzrostem ciśnienia. Przy ciśnieniu przekraczającym ciśnienie pracy układu zawór samoczynnie otwiera się i wypuszcza nadmiar czynnika, zabezpieczając układ przed przeciążeniem W czasie normalnej pracy układu zawór jest zamknięty.

Najprostszym rozwiązaniem konstrukcyjnym zaworu bezpieczeństwa jest zawór kulowy. Czynnik pod ciśnieniem przepływający przez zawór działa na kulkę 1. w chwili, gdy siła wynikająca z działania ciśnienia na kulkę przekroczy napięcia sprężyny 2, kulka unosi się otwierając przepływ.

Zawory bezpieczeństwa kulkowe i podobnej konstrukcji grzybkowe nie nadają się do pracy w warunkach wyższych ciśnień i dużych natężeń przepływu przez zawór. Wtedy stosuje się odciążone zawory bezpieczeństwa. Przy wzroście ciśnienia do nastawionej wartości otwiera się zawór pomocniczy 2, co powoduje spadek ciśnienia w komorze B. W wyniku różnicy ciśnień między komarami A i B następuje przesunięcie tłoczka 1 i połączenie wlotu zaworu z wylotem.

66. Zawory zwrotne - rodzaje, szkice.

Zawory zwrotne.

Zadaniem ich jest przepuszczenie czynnika roboczego tylko w jednym kierunku i całkowite zatrzymanie w kierunku przeciwnym. Zawory zwrotne sterowane umożliwiają przepływ czynnika w kierunku przeciwnym, przy uniesieniu kulki lub grzybka przez tłoczek cylindra pomocniczego, zasilanego ciśnieniem.

Rodzaje zaworów zwrotnych:

- przelotowe z grzybkiem kulkowym

- przelotowe z grzybkiem stożkowym

- przelotowy klapowy odchylny

- płytowy wzniosowy

Warunki i zalecenia montażu i eksploatacji zaworów zwrotnych hydraulicznych i pneumatycznych:

- zawory zwrotne przystosowane są do montażu na rurach i przewodach; przy instalowaniu należy zwracać uwagę na kierunek przepływu oznaczony strzałką na kadłubie zaworu; pozycja pracy zaworu dowolna;

- zawory zwrotne w czasie prawidłowej eksploatacji nie wymagają żadnych zabiegów i obsługi

Szkice zaworów zwrotnych:

67. Odwadniacze - rodzaje, szkice.

Rodzaje odwadniaczy.

Rozróżniamy cztery główne odmiany odwadniaczy:

1) odmiana termostatyczna - identyfikacja pary lub wody odbywa się tutaj dzięki różnicy temperatur, która oddziaływuje na termostatyczny element zmieniający położenie zaworu; aby kondesat mógł być odprowadzony, jego temperatura musi się obniżyć poniżej temperatury pary

2) odmiana mechaniczna - te oddzielacze działają na zasadzie mechanicznej, „wyczuwając” różnicę gęstości pomiędzy parą i kondensatem; zawór jest przesuwany ruchem „pływaka” lub „nurnika”.

3) odmiana termodynamiczna - w tej odmianie wykorzystuje się różnice prędkości przepływu pary i kondensatu, przepływających przez oddzielacz; zawór składa się z prostej płytki, przesłaniającej wylot przy dużych prędkościach kondensatu

4) odmiany różne - tutaj klasyfikujemy oddzielacze, których nie można umieścić w żadnej z powyższych odmian

68. Zawory redukcyjne - rodzaje , szkice

Służą one do ustalana ciśnienia za zaworem niezależnie od wartości ciśnienia panującego przed zaworem (ciśnienia za zaworem jest zawsze mniejsze lub równe ciśnieniu przed zaworem). Schemat hydraulicznego zaworu redukcyjnego: Na tłoczek 1 działa z jednej strony sprężyna 2, z drugiej ciśnienia p_c za zaworem. Ciśnienie p_c ne zależy od ciśnienia przed zaworem, a jedynie od regulowanej siły napięcia sprężyny 2. Po wzroście ciśnienia p_c, np. na skutek zwiększenia obciążenia cylindra powyżej wartości wynikającej z nastawienia sprężyny 2, tłoczek 1 przesuwa się i przymyka otwór 3, dławiąc dopływ cieczy z pompy. Otwór 4 służy do połączenia układu zasilania ze zbiornikiem zlewowym, w przypadku nadmiernego wzrostu ciśnienia w tym układzie, wtedy tłoczek 1 przesuwa się dalej w lewo i otwiera otwór 4.

Typowy przykład zastosowania hydraulicznych zaworów redukcyjnych to ustalenie siły cylindra hydraulicznego przy wykorzystaniu ciśnienia z układu hydraulicznego wykonującego równocześnie inne zadania wymagające wyższego ciśnienia.

Pneumatyczny zawór redukcyjny. Pokrętłem 1 reguluje się ręcznie napięcie sprężyny 2, która prze przeponę 3 oddziaływuje na grzybek 4 odpowiednio go otwierając, a tym samym ustala wartość ciśnienia wyjściowego. W przypadku wzrostu ciśnienia wyjściowego powyżej nastawionej żądanej wartości następuje przesunięcie przepony do góry i uniesienie grzybka 4, co powoduje przydławienie przepływu powietrza i obniżenie ciśnienia wyjściowego. w przypadku obniżenia poniżej wartości nastawionej ciśnienia wyjściowego, działającego jednocześnie na przeponę, następuje przesunięcie grzybka do dołu, zwiększenie przepływu powietrza wzrost ciśnienia do wartości nastawionej napięciem sprężyny 2. Zawór upustowy 5 łączy przestrzeń wyjściową zaworu redukcyjnego z atmosferą i służy do obniżenia zbyt dużego ciśnienia powstałego na skutek dowolnej przyczyny w układzie napędu.

69. Definicja osi i wałów maszynowych. Klasyfikacja osi i wałów.

Osiami lub wałami nazywamy części służące do podtrzymywania ruchomych elementów maszynowych (przeważnie kół napędowych i innych), a same podparte w łożyskach.

Wałem nazywamy część, której głównym zadaniem jest przenoszenie momentu skręcającego.

Osie to tylko takie elementy, których zadaniem jest tylko podtrzymywanie elementów ruchomych. Oś nie przenosi w zasadzie momentu skręcającego.

Klasyfikacja osi i wałów:

- gładkie

- kształtowe - przekrój poprzeczny zmienny

Ze względu na sztywność:

- sztywne

- półsztywne

- giętkie

70. Obliczanie wytrzymałościowe osi ruchomych i nieruchomych

Osie obliczamy na ogół na zginanie. Po ustaleniu obciążenia zewnętrznego obliczamy reakcję łożysk osi. Następnie obliczamy moment gnący w przekroju niebezpiecznym. Jako naprężenia dopuszczalne w przypadku osi ruchomej k_go. W tym przypadku bowiem naprężenia we włóknach skrajnych zmieniają się od σ_gmax do σ_gmax. W przypadku osi nieruchomej bierzemy do obliczeń k_g lub k_gj , gdyż naprężenia nie mogą zmieniać tu znaku, a najwyżej wartość od 0 do σ_gmax. W pewnych przypadkach oś nieruchoma może być poddana obciążeniom zmiennym.

Warunek wytrzymałościowy:

skąd obliczamy średnicę osi:

lub

71. Obliczanie wałów maszynowych dwupodporowych.

Wały dwupodporowe obliczamy na zginanie i skręcanie. W dowolnym przekroju wału panują naprężenia normalne wywołane zginaniem.

oraz styczne wywołane skręcaniem

naprężenia zastępcze

(1)

- przyjmujemy naprężenia zastępcze

gdzie zredukowane naprężenie

Przekształcając ten wzór następująco

gdzie

możemy obliczyć tak zwany moment zastępczy

W przypadku jednoczesnych naprężeń zginających i skręcających obustronnie zmiennych, ważny będzie wzór (1) oraz wynikający z niego wzór na moment zastępczy.

Warunek wytrzymałości dla danego przekroju ma postać

stąd średnica danego przekroju dla wału pełnego

[cm]

dla wału drążonego uwzględniamy wartość wskaźnika wytrzymałości

72. Obliczanie wału z warunku dopuszczalnych odkształceń skrętnych

Warunek wytrzymałości na skręcanie

moment skręcający

stąd średnicę wału można obliczyć ze wzoru

Wały długie ulegają znacznym odkształceniom skrętnym. Obliczanie cieńszych wałów uzależnia się często nie tylko naprężeń skręcających , ale i od dopuszczalnego kąta skręcania,

który wynosi 1/4^o na metr długości wału. Kąt skręcania wału możemy obliczyć ze wzoru

gdzie

l - oznacza długość odcinka skręcanego

G -moduł sprężystości postaciowej, którego wartość dla stali węglowej można przyjąć równą 810000 MN/m².

I_o - biegunowy moment bezwładności przekroju wału

ϕ=0,004 rad /m

rad /m

rad /m

73. Obliczanie wałów maszynowych wielopodporowych

Długie wały wielopodporowe stanowią one belki na wielu podporach jednocześnie skręcanie zginane. Ponieważ nie znamy z góry rozstawienia podpór, więc upraszczamy sobie zagadnienie obliczając je tylko na skręcanie. Przyjmujemy za to niższe naprężenia dopuszczalne . Obciążenie skrętne takich wałów może być co najwyżej tętniące. Bierzemy do obliczenia naprężenie k_sj zmniejszone o połowę. Ponieważ 0,5 k_sj = k_so, a więc do wzorów można zamiast k_sj wstawić k_so. Warunek wytrzymałości na skręcanie ma więc postać

74. Sprawdzenie sztywności statycznej i dynamicznej wałów, prędkość krytyczna.

Sztywność statyczna jest to właściwość wału polegająca na odkształcaniu się pod działaniem sił statycznych obciążających go. siłami tymi są przede wszystkim ciężary wirników oraz siły pochodzące od elementów współpracujących, a więc naciski na koła zębate, naciągi pasów w przypadku kół pasowych itp. Sprawdzenie sztywności polega na obliczeniu maksymalnego ugięcia wału (strzałki ugięcia) i sprawdzaniu, czy nie przekracza ona wartości dopuszczalnych dla danego typu maszyn.

Wzór określający strzałkę ugięcia ma postać:

gdy masa jest umieszczona w środku wału, to znaczy a = l/2 wtedy

Strzałka ugięcia wałów maszynowych nie powinna na ogół przekroczyć wartości:

f_dop = (0,0002 ÷ 0,0003) l

Ugięcia styczne wału:

Sztywnością dynamiczną wału określamy jako właściwość ulegania odkształceniom w warunkach ruchu wału.

Dynamiczne ugięcie wału:

Na masę m działa w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału siła sprężystości ugiętego wału proporcjonalna od ugięcia y : S = k⋅y; przekładamy dla ośrodka masy siły d'Alamberta: B = m⋅y+e)⋅ω²

Siły te równoważą się: ky = m⋅(y+e)⋅ ω²

wyznaczamy stąd ugięcie dynamiczne y:

Stosunek k/m jest kwadratem częstości drgań giętych masy m na wale o sztywności k

stąd:

Współczynnik siły sprężystej k może być wyznaczony jako stosunek ciężaru wirnika do statycznej strzałki ugięcia

stąd częstość drgań giętych

Krytyczna prędkość kątowa wynosi:

ω_kr = b =

a krytyczna ilość obrotów

n_kr =

75. Klasyfikacja i cel stosowania sprzęgieł.

Cel stosowania.

Sprzęgła są to urządzenia, które służą do łączenia wałów. Stosuje się je wówczas, gdy np.

a) ze względu na znaczną długość, nie możemy użyć wału z jednolitego materiału, lecz z kilku odcinków (np. długie wały transmisyjne); mamy wówczas do czynnika ze sprzęgłami stałymi (sztywnymi)

b) zachodzi potrzeba okresowego odłączenia pewnych części wału, aby nie przenosiły ruchu np. w obrabiarkach, samochodach itp.; mamy wówczas do czynienia ze sprzęgłami wyłączalnymi

c) wały nie są współosiowe, lecz równoległe lub pochylone o pewien kąt (np. wał pędny samochodowy ze sprzęgłem Cardana); mamy wówczas do czynienia ze sprzęgłami okuwanymi lub przegubowymi

Klasyfikacja

a) sprzęgła sztywne

- sprzęgła tulejowe

- sprzęgła łubkowe

--sprzęgła tarczowe

b) sprzęgła samonastawne

- sprzęgła kołowe

- sprzęgła krzyżowe

- sprzęgła przegubowe

- sprzęgła zębate

- sprzęgła przegubowe zdwojone

- sprzęgła podatne

76. Sprzęgła sztywne i samonastawne - szkice.

Sprzęgła sztywne:

- tulejowe rys. 8.1

- łubkowe rys. 8.2

- tarczowe rys. 8.3, 8.4, 8.5

Sprzęgła samonastawne:

- kłowe rys. 8.8

- krzyżowe rys. 8.10

- przegubowe rys. 8.16

- zębate rys. 8.11

- przegubowe zwojowe rys. 8.17

- podatne rys. 8.32

77. Sprzęgła podatne, rodzaje charakterystyk, sztywność, współczynnik tłumienia - szkice

Jako sprzęgła podatne stosuje się przede wszystkim sprzęgła sprężyste. W sprzęgłach sprężystych między elementami łączącymi umieszczone zostają łączniki sprężyste Sprężyste ugięcia łącznika umożliwia pewną swobodę względnych odkształceń, w szczególności skrętnych

- sprzęgło tarczowe

tarcze łączone są ze sworzniami; sworznie połączone są z jedną tarczą sztywno, a z drugą za pośrednictwem krążków gumowych, skórzanych lub płóciennych

Sprzęgła podatne nierozłączne - sprzęgła kłowe mają one na swych tarczach występy (kły) zewnętrzne i wewnętrzne. Między kły wsunięte są skórzane klocki:

Specjalnym rodzajem sprzęgieł podatnych są sprzęgła zębate Na końcu wałów umieszczone są pierścienie z uzębieniem zewnętrznym Zęby te mają kształt łukowy i współpracują z

uzębieniem wewnętrznym umieszczonym w tulejach obejmujących wał. Takie wykonanie sprzęgła umożliwia przesunięcie względne wzdłużne oraz zmianę kąta pochylenia

osi wałów

Współczynnik tłumienia

78. Sprzęgła przegubowe - Cardana, szkice.

Do stałego łączenia wałów o osiach nie pokrywających się służą sprzęgła przegubowe (Cardana). Końce wałów zaopatrzone są w widełki, osadzone w sposób umożliwiający ich obrót na krzyżu K. Wały mogą ze sobą tworzyć kąt δ, który osiąga wartość do 30^o. wadą tych sprzęgieł jest niejednostajność prędkości kątowej ω₂ wały biernego. To niekorzystne zjawisko można usunąć przez zastosowanie dwóch sprzęgieł z wałkiem pośrednim, który powinien tworzyć jednakowych kąty z obu wałami.

79. Sprzęgła cierne, czas włączenia - szkice.

Sprzęgła cierne tarczowe - składa się z dwóch tarcz umieszczonych na końcach wałów i połączonych śrubami. Kołnierze mogą być odkute z wału, przyspawane do końca wału lub osadzone na nich skurczowo.

Najczęściej tarcze wykonane są oddzielnie i osadzone na wałach za pomocą klinów, wpustów, wieloklinów na stożek lub skurczowo. Dla środkowania tarcz stosuje się wytoczenia na płaszczyznach czołowych tarcz.

Sprzęgło tarczowe konstruujemy przy założeniu, że mement skręcający jest przenoszony tarcie między płaszczyznami czołowymi tarcz. Dla uzyskania koniecznej siły tarcia należy zaciskać tarczę śrubami z odpowiednią siła P_w.

Siła tarcia wynosi: T = P ⋅ μ

i powinna być równa sile wynikającej z momentu obrotowego

P_w ⋅ μ = P_z ⋅ μ =

stąd siła przypadająca na jedną śrubę

μ = 0,1 ÷ 0,2 - współczynnik tarcia

Czas włączania.

Moment rozruchu

M_r = M_t - M_o

wał napędzany osiągnie moment po czasie:

M_t - pełny moment tarcia, który utrzymuje się w ruchu

M_o - moment oporu wału napędowego

ω - prędkość kątowa

80. Sprzęgła hydrokinetyczne i elektromagnetyczne - szkice.

Sprzęgło elektromagnetyczne - włączane jest za pomocą elektromagnesu. Uzwojenia elektromagnesu (1) umieszczone sa w staliwnej tarczy (2), osadzonej zwykle na wale pędzącym. Tracza ta jest zaklinowana na wale. Prąd dopływa do uzwojenia za pośrednictwem izolowanych pierścieni (3). Druga tarcza (4) umieszczona jest przesuwnie na tulei (5) zaklinowanej na wale. Włączenie prądu powoduje przyciąganie tarczy przesuwnej i sprzęgnięcie wałów przez tarcie na powierzchniach pierścieni (6). Odsunięcie tarczy po włączeniu prądu następuje za pomocą sprężyn (7).

Sprzęgło hydrokinetyczne - stosowane do napędu pomp. Po stronie czynnej umieszczona jest pompo (1), po stronie biernej - turbina (2). Osłony (3) i (4) są złączone śrubami z tarczą czynną. Obejmuje ona część stałą nieruchomą (5), która może być łożyskiem wału biernego. W części tej umieszczony jest przewód (6). Przestrzeń między osłonami oraz wnętrza kanałów pompy i turbiny wypełnione są płynem. Przewód (6) i kanał (7) łączą przestrzeń między osłonami z kanałów pompy i turbiny. Przy obrocie wału czynnego pompa przepompowuje płyn na stronę bierną. Przepływ płynu powoduje obrót turbiny, a zatem i wału biernego. W sprzęgle tym występuje poślizg, czyli opóźnieni się wału biernego w stosunku do wału czynnego. Poślizg możemy regulować zmieniając ciśnienie płynu wypełniającego sprzęgło.

81. Porównanie łożysk ślizgowych i tocznych.

Łożyska toczne

Zalety

- mały współczynnik tarcia - niezależny od prędkości kątowej: 0,001 ÷ 0,003

- opory w czasie rozruchu prawie takie same jak dla ruchu ciągłego

- mniejsze zużycie smaru

- mniej wrażliwe na złe warunki smarowania

- małe wymiary wzdłużne, większe wymiary poprzeczne

- łatwa naprawa

- elementy znormalizowane, łatwo dostępne, znormalizowane według norm światowych

- małe koszty eksploatacji

Wady

- sztywność łożyskowania - duży hałas

- duże wymiary poprzeczne

- utrudniony montaż i demontaż wału

- duże koszty

- łożyska nie docierają się - duża dokładność montażu

Łożyska ślizgowe

82. Rodzaje tarcia w łożyskach ślizgowych, krzywa Stribecka.

W pracy łożyska decydującą rolę odgrywa tarcie czopa i panwi. Tarcie między dwiema powierzchniami trącymi zależy od gładkości tych powierzchni oraz od obecności smaru między nimi. Przy braku smaru - tarcie suche - co w łożyskach zasadniczo nie powinno występować, tarcie jest największe. Zwilżenie powierzchni smarem powoduje zmniejszenie współczynnika tarcia. Tarcie w tym przypadku nazywamy - półsuchym (lub mieszanym). W pewnych warunkach czop nie styka się z panwią, ale pływa w smarze. Stan taki cechuje się bardzo małym tarciem. Taki przypadek nazywamy - tarciem płynnym.

83. Materiały łożyskowe.

Materiały łożyskowe:

- brązy cynowe i ołowiane: B10, B550, B111

- stopy łożyskowe

- mosiądze - lepsza odporność na wysokie temperatury

84. Smary i smarowanie łożysk ślizgowych - szkice.

Rodzaje smarów:

a) płynne - oleje smarowe

- oleje mineralne

- oleje roślinne i zwierzęce

- oleje syntetyczne pochodzące z przeróbki wtórnej niektórych produktów ropy naftowej, bądź z przeróbki gazów

- oleje syntetyczne estrowe

- oleje syntetyczne polisiloksanowe

b) maziste

c) gazowe (łożysko Michela)

Smarowanie łożysk ślizgowych:

- smarownice knotowe

- smarownice do smarów stałych

- smarownice kroplowe

- smarownice centrowe

85. Obliczanie łożysk ślizgowych poprzecznych.

Przy obliczaniu łożysk ślizgowych należy w pierwszym rzędzie ustalić główne wymiary, łożysk, którymi są: średnica czopa d i jego długości czynna l. Wymiary te ustala się przeprowadzając trzy obliczenia:

1) obliczenie czopa na zginanie

2) obliczenie czopa i panewki na nacisk powierzchni

3)sprawdzenie łożyska na rozgrzewanie

ad 1)

na zginanie:

ad 2)

na nacisk:

p_dop = 10 ÷ 25 Mn/m² (50 MN/m²)

ad 3)

na rozgrzewanie

q = A⋅l­_J =

q ~ p_śr⋅V

(p_śr⋅V)≤(p_śr⋅V_dop­)

p_śr⋅V =

Elementy łożyska winny być sprawdzane wytrzymałościowo. Dla łożysk poprzecznych obliczamy górną i dolną część korpusu na zginanie. Górną część korpusu obliczamy jako belkę zginaną

Podobnie obliczamy dolną część korpusu:

86. Obliczanie łożysk ślizgowych wzdłużnych.

1) na nacisk

2) na rozgrzewanie

p_śr⋅V_śr ≤ (p_śr⋅V_śr)_dop

87. Łożyska toczne, budowa, rodzaje - szkice. Materiały.

Budowa.

Łożysko składa się z pierścienia zewnętrznego i wewnętrznego oraz elementów tocznych umieszczonych między pierścieniami. Pierścień wewnętrzny osadzony jest na wale, zewnętrznym w oprawie łożyska Elementy toczne toczą się po bieżniach wewnętrznej i zewnętrznej, wykonanych w pierścieniach. Elementy te dla zachowania stałych odległości między nimi ujęte są zwykle w lekki koszyczek wytłoczony z blachy Elementami tocznymi są kuliki lub wałeczki o kształcie walcowym, stożkowym, baryłkowym i igiełkowym

Rodzaje łożysk tocznych:

a) poprzeczne

- łożyska kulkowe

- łożyska wałeczkowe

b) wzdłużne

- łożyska kulkowe

- łożyska wałeczkowe

Materiały

Elementy toczne i pierścienie wykonuje się ze stali chromowej o zawartości 1%węgla, 1,5% chromu, 0,5% manganu.

88. Przyczyny niszczenia łożysk tocznych.

Przyczyny niszczenia:

- brak smarowania

- uderzenia i wstrząsy (drgania)- brak izolacji- zmęczenie powierzchniowe elementów tocznych i bieżni

89. Żywotność łożysk tocznych.

Zwykle trwałość łożyska określamy nie liczbą obrotów, ale liczbą godzin pracy L_n przy stałych obrotach n. W tym znaczeniu nośność podana w katalogu odpowiada trwałości L_n=500 godzin i liczba obrotów n =33¹/₃ [obr/min]. Jeżeli jest to dane obciążenie obliczeniowe łożyska P, to przyjmując łożysko ma nośność c=P, mamy zagwarantowaną pracę łożyska przy 33¹/₃ [obr/min] w ciągu 500 godzin. Zależnie od danej liczby obrotów wałka oraz żądanej liczby trwałości ustalamy nośność ruchową wg. wzoru

gdzie współczynniki przeliczeniowe

f_n - współczynnik czasu pracy

f_n - współczynnik ilości obrotów

Obciążenie zastępcze P ustalamy w zależności od rodzaju łożyska. Dla łożysk porzecznych obliczmy ze wzoru: P = x⋅P_p+y⋅P_w

gdzie

P_p - oznaczamy obciążenie poprzeczne

P_w - obciążenie wzdłużne

x - współczynnik przypadku obciążenia

y - współczynnik przeliczeniowy obciążenia wzdłużnego.

Do obliczeń bierzemy siłę obciążającą łożysko, z uwzględnieniem możliwego przeciążenia zależnego od rodzaju napędu, rozłożone na składowe porzeczne P_p i wzdłużną P_w. Obciążenia poprzeczne przeliczmy mnożąc przez współczynnik x. Wartość tego współczynnik zależy od przypadku obciążenia.

90. Nośność dynamiczna i statyczna łożyska tocznych.

Nośność ruchowa (dynamiczna) C - jest to obciążenie, które można ono przenieść bez obawy zniszczenia przed upływem jednego miliona obrotów:

P - obciążenie łożyska

C - nośność ruchowa łożyska w idealnym warunku

- współczynnik ilość obrotów

- współczynnik czasu pracy

Nośność spoczynkowa C_o - jest to takie obciążenie, przy którym odkształcenie trwałe części tocznej najbardziej obciążonej wynosi 0,001 średnicy kulki lub wałka. Obliczenie to ma na celu uniknięcie odkształceń trwałych, występujących w spoczynku pod obciążeniem. Nośność tę obliczamy ze wzoru:

C_o = s_o⋅P_o

Współczynnik bezpieczeństwa s_o przyjmujemy od 1 do 2 zależnie od charakteru obciążenia, wyższy przy uderzeniach i wstrząsach

Obciążenie obliczeniowe P_o przyjmujemy, podobnie jak P według wzoru:

P_o = x_o⋅P_po+y_o⋅P_wo

x_o = 0,5 dla łożysk skośnych i stożkowych

x_o = 1 dla pozostałych

y_o = 0,75 dla łożysk kulkowych zwykłych

y_o = 0,5 dla pozostałych

91. Osadzanie łożysk tocznych, uszczelnienie i smarowanie - szkice.

Osadzanie łożysk tocznych:

- jednostronne

- za pomocą pokrywy

- za pomocą nakrętki

- na tulei rozprężnej

- za pomocą podkładki mocowanej wkrętami

- za pomocą pierścieni dystansowych

- za pomocą pierścieni rozprężonej

- za pomocą pokrywy

Rodzaje uszczelnień:

- filcowe - uszczelnienie stykowe stosuje się przy prędkości obrotowej około 4 ^m/_s i temperaturze 100^oC, dla wału polerowanego może być większa prędkość

- kołnierzowe - kołnierze skórzane lub gumowe usztywnione blaszkami lub drutem, do prędkości około 8m/s

- odrzutnikowe - powodują przy większych prędkościach odrzucanie oleju z wału na zewnątrz nie pozwalając na wypłynięcie jego po wale

- labiryntowe - stosowane w większych urządzeniach

Smarowanie.

Łożyska toczne nie wymagają obfitego smarowania. Stosuje się smar stały lub płynny. Przy mniejszych obrotach stosujemy smar stały, który powinien wypełniać nie więcej jak jedną trzecią wnętrza łożyska. Przy większych nalewamy smar płynny do dolnych części łożyska tak, aby zanurzone były tylko najniższe kulki.

92. Przekładnie zębate - klasyfikacja, wady, zalety.

Klasyfikacja

- zębate - bezpośrednio-kształtne

- cierne - bezpośredniocierne

- pasowe - cierne pośrednie

- łańcuchowe - pośrednio-kształtowe

Przekładnie zębate

Zalety

- stałość przełożenia

- wysoka sprawność i niezawodność

- małe zużycie, duża twardość

- mało miejsca

- możliwość przenoszenia dużych mocy

- małe obciążenia wałów i łożysk

Wady

- hałaśliwość

- wysoki koszt

- sztywność - nieodporne na przeciążenia

- niemożność uzyskania większego rozstawu osi

- konieczność smarowania

93. Rodzaje kół zębatych - szkice, rozwiązania konstrukcyjne

a) o zębach prostych - koło walcowe

b) koło stożkowe o zębach prostych

c) zębatka prosta

d) zębatka koronowa

e) koło walcowe wewnętrzne z zębach prostych

f) koło walcowe zewnętrzne o zębach śrubowych

g) koło walcowe o zębach daszkowych

h) koło walcowe o zębach łukowych

i) koło stożkowe o zębach śrubowych

j)koło stożkowe o zębach łukowych

94. Metody nacinania zębów - szkice

Metody nacinania zębów

metoda Fellows'a - narzędzie ma kształt koła zębatego; narzędzie i koło obracają się tak, jak współpracujące koło zębate; narzędzie wykonuje ruchy skrawające w kierunku pionowym jak na dłutownicy; narzędzie ma posuw w głąb materiału koła i wycina wręby, wgłębiające się coraz bardziej w koło

95. Przekładnie walcowe, stożkowe ślimakowe, hipoidalne - szkice

Przekładnie walcowe: gdy koła współpracują z powierzchniami walcowymi

Przekładnie stożkowe: powierzchnie powinny być hiperboidalne w obu przypadkach

Przekładnie ślimakowe: przekładnie o osiach skośnych tworzących kąt 90^o

Przekładnie hipoidalne

96. Przekładnie cierne - klasyfikacja, wady, zalety

Klasyfikacja przekładni ciernych:

- walcowa zewnętrzna

- walcowa wewnętrzna

- stożkowa wewnętrzna

- walcowa planetarna

- stożkowa

Charakterystyka przekładni ciernych

Zalety:

- prosta konstrukcja

- cichobieżność

- płynność pracy

- możliwość przeciążeń

Wady:

- duże gabaryty na jednostkę mocy

- duże obciążenia wałów i łożysk

- występowanie poślizgów

97. Przekładnie cierne: wielorowkowe, obiegowe o bezstopniowej regulacji przełożenia

Schematy przekładni ciernych o bezstopniowej regulacji przełożenia

Przekładnia cierna obiegowa

Przekładnia rowkowa

Schemat wieńców wielorowkowych składanych

98. Przekładnie pasowe - klasyfikacja wady, zalety

Klasyfikacja przekładni pasowych:

- przekładnia otwarta

-przekładnia krzyżowa

- przekładnia półotwarta

- przekładnia z kołem luźnym

- przekładnia wielostopniowa

Charakterystyka przekładni pasowych:

Zalety

- płynność ruchu

- dowolność roztworu kół i ustawienia wału

- możliwość uzyskania zmiennych przełożeń

- wyłączanie napędów

- nie musi być wymagana duża dokładność ustawienia kół

- prosta, tania konstrukcja

- prosta obsługa

- nie wymagają smarowania

Wady:

- duże gabaryty

- duże naciski na wał i na łożyska

- zmienność przełożenia

- konieczność regulacji spowodowana rozciąganiem się pasa

- wrażliwe na chemiczne oddziaływanie ośrodka

- sprawność przekładni pasowych nie mniejsza niż przekładni zębatych czy łańcuchowych

99. Przekładnie pasowe z kołem luźnym o zmiennym przełożeniu stopniowym i bezstopniowym

Przekładnia z kołem luźnym

Na wale czynnym jest osadzone koło szerokie, na wale biernym dwa koła. Jedno z nich jest kołem roboczym i jest na stałe połączone z wałem, drugie obraca się luźno na wale. Pas można przesuwać w czasie ruchu łącząc koło czynne z kołem roboczym lub z kołem luźnym. Dzięki temu przy stale włączonym kole czynnym możemy mieć wał bierny w ruchu lub w spoczynku

100. Rodzaje pasów, materiały, sposoby łączenia, geometria pasa klinowego

Pasy stosowane w przekładniach mogą być skórzane, bawełniane, gumowe, wełniane oraz tkane z sierści Dla zwiększenia wytrzymałości stosuje się podwójne, wykonane przez sklejenie lub zszycie rzemykami warstw skóry. Pasy tkane z sierści, szczególnie wielbłądziej są mocne i odporne na nierównomierne obciążenie. Pasy gumowe wykonane są z tkaniny bawełnianej wulkanizowanej gumą.

Sposoby łączenia:

- sklejanie

- zszywanie pasa trokiem

- spinacze metalowe

Geometria pasa klinowego

W celu zwiększenia siły tarcia między pasem, a kołem stosuje się pasy klinowe. W tym przypadku koło pasowe ma jeden lub więcej rowków. Pas ma przekrój klinowy, ma więc dwie zbieżne powierzchnie tworzące ze sobą kąt 2α. Kąt α nie powinien być mniejszy do 15^o. Zwykle wykonuje się ten kąt równy 17÷20^o. Zwiększenie siły tarcia jest w tych przekładniach bardzo duże, toteż wymagane jest mniejsze napięcie wstępne pasa niż w kołach gładkich. Stosuje się przy tym mniejsze kąty opasania, których wartość może spaść nawet do 70^o. Pasek w rowku winien leżeć w ten sposób, aby opierał się o ścianki rowka powierzchniami bocznymi. Nie powinien dotykać dna, ani wystawać na zewnątrz. Paski klinowe mają znormalizowane wymiary: szerokość b, wysokość h, kąt α oraz długość wewnętrzną pasa L

101. Koła pasowe, materiały, technologia, przekładnie z pasami zębatymi

Koła pasowe wykonuje się przeważnie z żeliwa. Przy prędkościach większych od 30 m/sek , stosuje się koła staliwne lub stalowe spawane. Przy małych prędkościach (mniejsze od 15 m/sek), stosuje się czasem koła drewniane.

Koła wykonuje się jako pełne, jako tarczowe lub z ramionami. Wieńce dla kół gładkich wykonuje się zawsze na wierzchołek wypukłości. Wypukłość wykonuje się na jednym z kół. Przy zastosowaniu naprężacza wypukłość nie jest potrzebna. Szerokość wieńca musi być większa od szerokości od szerokości pasa. Jeżeli liczba ramion jest mniejsza od trzech, to wykonujemy koła bez ramion (tarczowe). Przy wieńcach szerszych od 300 mm stosujemy dwa napędy ramion. Ramiona najczęściej mają przekrój eliptyczny o osiach a i b=0,4a.

Przekładnie z pasem zębatym - stałość przełożenia, mniej obciążają wały i łożyska, prędkość do 80 m/s.

102. Przekładnie łańcuchowe - zasada działania, wady i zalety

Charakterystyka przekładni łańcuchowych:

Zalety:

- łączenia osi o dużym rozstawie

- łagodzą gwałtowne szarpnięcia

- przenoszą duże siły

- większa sprawność niż przekładni pasowych

- stałe obciążenie

- mniej obciążają wały

Wady:

- dość duży koszt

- hałas

- konieczność smarowania

103. Rodzaje łańcuchów

Rodzaje łańcuchów:

- łańcuch sworzniowy

- łańcuch tulejowy

- łańcuch rolkowy

- łańcuch zębaty ze środkową płytką prowadzącą

---