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:
……………………………..
2
Obliczenia przeprowadzić metodą analityczno – wykreślną dla
następujących danych:
Moc silnika:
]
[
.......... kW
N
s
=
Prędkość obrotowa silnika:
min]
/
[
.....
..........
obr
n
s
=
Sprawność przekładni:
[%]
..........
=
prz
η
Sprawność sprzęgła:
[%]
..........
=
sp
η
Zakładana wartość przełoŜenia:
..........
=
i
Kąt przyporu:
]
[
20
o
=
α
Rodzaj łoŜysk:
toczne kulkowe
Trwałość łoŜysk:
]
[
.....
..........
h
L
H
=
Wymiar wału:
]
[
.......... mm
a
=
Wymiar wału:
]
[
.......... mm
b
=
Wymiar wału:
]
[
.......... mm
c
=
Temperatura pracy przekładni:
]
[
..........
C
t
o
=
Materiał wału:
………………….
Typ obciąŜenia: ………………………………………
3
I.
Wyznaczanie wielkości wyjściowych:
1.
Ś
rednica koła podziałowego koła zębatego nr 2:
]
[
..........
2
2
mm
z
m
d
p
=
⋅
=
2.
Rzeczywiste przełoŜenie przekładni:
.........
1
2
=
=
z
z
i
3.
Prędkość obrotowa wału nr 2:
min]
/
1
[
....
..........
1
2
1
2
=
⋅
=
n
z
z
n
4.
Moc na wale nr 2:
]
[
.........
1
2
kW
N
N
prz
sp
=
⋅
⋅
=
η
η
II.
ObciąŜenie wału:
1.
Moment skręcający wału nr 2:
]
[
....
..........
9550
2
2
2
Nm
n
N
M
=
⋅
=
2.
Siła obwodowa międzyzębna:
]
[
......
..........
2
2
2
N
d
M
F
p
o
=
⋅
=
3.
Siła promieniowa międzyzebna:
]
[
...
..........
N
tg
F
F
o
r
=
⋅
=
α
4
Schemat obciąŜenia wału nr 2:
III.
Obliczanie reakcji w łoŜyskach
1.
Płaszczyzna „x-x”:
0
0
=
+
−
→
=
∑
BX
o
AX
ix
R
F
R
F
0
)
(
0
=
+
⋅
−
⋅
→
=
∑
b
a
R
a
F
M
BX
o
A
2.
Płaszczyzna „y-y”
0
0
=
+
−
→
=
∑
BY
r
AY
ix
R
F
R
F
0
)
(
0
=
+
⋅
−
⋅
→
=
∑
b
a
R
a
F
M
BY
r
A
3.
Reakcje całkowite:
2
2
AY
AX
A
R
R
R
+
=
2
2
BY
BX
B
R
R
R
+
=
5
IV.
Obliczanie momentów gnących
1.
Płaszczyzna „x-x”:
(
)
(
)
(
)
]
......[
]
......[
]
......[
3
3
3
3
2
2
2
1
1
Nm
b
a
x
R
a
x
F
x
R
M
Nm
a
x
F
x
R
M
Nm
x
R
M
BX
o
AX
x
o
AX
x
AX
x
=
−
−
⋅
+
−
⋅
−
⋅
=
=
−
⋅
−
⋅
=
=
⋅
=
2.
Płaszczyzna „y-y”:
(
)
(
)
(
)
]
......[
]
......[
]
......[
3
3
3
3
2
2
2
1
1
Nm
b
a
y
R
a
y
F
y
R
M
Nm
a
y
F
y
R
M
Nm
y
R
M
BY
r
AY
y
r
AY
y
AY
y
=
−
−
⋅
+
−
⋅
−
⋅
=
=
−
⋅
−
⋅
=
=
⋅
=
3.
Moment gnący całkowity:
2
1
2
1
1
y
x
g
M
M
M
+
=
2
2
2
2
2
y
x
g
M
M
M
+
=
2
3
2
3
3
y
x
g
M
M
M
+
=
V.
Obliczenie momentów zredukowanych:
PoniewaŜ dominującymi napręŜeniami są napręŜenia ………. (
g
s
g
s
M
M
M
M
⋅
<
⋅
>
2
lub
2
)
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: ………..
6
Wykresy momentów:
VI.
Obliczanie średnic wału z warunku na moment zastępczy:
1.
]
........[
2
mm
d
=
2.
]
........[
3
mm
d
=
3.
]
........[
4
mm
d
=
7
VII.
Obliczenie wielkości wpustów na wale
Dopuszczalne napręŜenia na docisk dla materiału wału:
]
[
..........
.....
MPa
k
k
cj
d
=
⋅
=
1.
Wpust pod kołem zębatym:
a.
Obliczenie czynnej długości wpustu:
]
[
..........
4
2
2
mm
k
d
h
M
l
d
o
=
⋅
⋅
⋅
>
b.
Obliczenie całkowitej długości wpustu:
]
[
........
mm
b
l
l
o
=
+
=
c.
Przyjęcie znormalizowanej długości wpustu:
]
.[
..........
mm
l
zn
=
2.
Wpust pod sprzęgłem (na prawym końcu wału):
a.
Obliczenie czynnej długości wpustu:
]
[
4
4
2
mm
k
d
h
M
l
d
o
⋅
⋅
⋅
>
b.
Obliczenie całkowitej długości wpustu:
]
[
mm
b
l
l
o
+
=
c.
Przyjęcie znormalizowanej długości wpustu:
]
.[
..........
mm
l
zn
=
VIII.
Obliczenia łoŜysk tocznych
1.
Obliczenie obciąŜenia zastępczego:
]
.........[
kN
F
Y
F
V
X
F
a
r
z
=
⋅
+
⋅
⋅
=
2.
Obliczenie współczynnika prędkości obrotowej:
..
..........
3
1
33
2
=
=
q
n
n
f
3.
Obliczenie współczynnika trwałości:
.
..........
500
=
=
q
H
h
L
f
8
4.
Przyjęcie współczynnika temperatury (wg tabeli):
..........
)
(
=
=
t
f
f
t
5.
Obliczenie ruchowej nośności dynamicznej:
]
[
...... kN
f
f
f
f
F
C
n
t
h
d
z
=
⋅
⋅
⋅
=
6.
Dobór łoŜyska wg katalogu (wpisz oznaczenie łoŜysk)
a.
ŁoŜysko 1: ………………….
b.
ŁoŜysko 2: ………………….
IX.
Sprawdzenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa
1.
Ustalenie wymiarów karbu
.
..........
/
.
..........
/
]
.[
..........
]
..[
..........
]
[
..........
=
=
=
=
=
R
r
R
mm
R
mm
r
mm
ρ
ρ
2.
Obliczenie i dobór współczynników dla zginania
a.
Współczynnik kształtu:
..........
=
k
α
b.
Współczynnik działania karbu:
....
..........
=
k
β
c.
Współczynnik stanu powierzchni:
....
..........
=
p
β
d.
Współczynnik spiętrzenia napręŜeń:
..........
1
=
−
+
=
p
k
g
β
β
β
9
e.
Współczynnik wielkości przedmiotu:
....
..........
=
g
γ
3.
Obliczanie i dobór współczynników dla skręcania:
a.
Współczynnik kształtu:
..........
=
k
α
b.
Współczynnik działania karbu:
....
..........
=
k
β
c.
Współczynnik stanu powierzchni:
....
..........
=
p
β
d.
Współczynnik spiętrzenia napręŜeń
..........
1
=
−
+
=
p
k
g
β
β
β
e.
Współczynnik wielkości przedmiotu:
........
......
=
⋅
=
g
s
γ
γ
4.
Obliczenie napręŜeń średnich
(
)
m
m
τ
σ
,
, amplitud cyklu napręŜeń
(
)
a
a
τ
σ
,
oraz napręŜeń maksymalnych
(
)
max
max
,
τ
σ
:
]
[
0
2
min
max
MPa
m
=
+
=
σ
σ
σ
]
.........[
1
,
0
3
2
max
max
max
MPa
d
M
W
M
g
x
g
a
=
⋅
=
=
=
σ
σ
]
.........[
2
,
0
3
2
max
2
max
2
min
max
MPa
d
M
W
M
o
m
=
⋅
=
=
=
=
τ
τ
τ
5.
Obliczenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa dla:
a.
zginania:
........
max
=
⋅
⋅
=
σ
β
ε
δ
g
g
go
g
Z
b.
skręcania:
........
max
=
⋅
⋅
=
τ
β
ε
δ
s
s
sj
s
Z
10
6.
Obliczenie całkowitego współczynnika bezpieczeństwa:
........
2
2
=
+
⋅
=
s
g
s
g
δ
δ
δ
δ
δ
Skomentuj wartość otrzymanego współczynnika bezpieczeństwa:
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………