PROJEKT WAŁU nr 11

PROJEKT WAŁU

pola o tym kolorze należy wypełnić danymi z tematu

pola o tym kolorze oznaczają wartości wyliczone przez program

pola o tym kolorze należy wypełnić samodzielnie

Dane do obliczeń wału nr 2:

Schemat kinematyczny układu przeniesienia napędu:

1. Moc silnika Ms:

[kW]

2. Prędkość obrotowa silnika ns:

960

[1/min]

3. Sprawność przekładni nprz:

[%]

4. Sprawność sprzęgła nsp

[%]

5. Zakładana wartość przełożenia i:

3,8

[ - ]

6. Liczba zębów koła zębatego z1:

7. Liczba zębów koła zębatego z2:

8. Moduł nominalny mn:

3,5

[mm]

9. Odległość osi wałów:

175

[mm]

10. Długość piasty koła zębatego 2

[mm]

11. Kąt przyporu alfa:

[stopnie]

12. Rodzaj łożysk:

toczne

13: Trwalość łożysk:

35000

[h]

14. Długość 'a' wału:

[mm]

15. Długość 'b' wału:

[mm]

16. Długość 'c' wału:

[mm]

17. Temperatura pracy przekładni:

[st. C]

18. Materiał wału:

30H

Wielkości wynikowe:

1. Rzeczywiste przełożenie przekładni:

3,76

[ - ]

2. Średnica podziałowa koła z1:

dp1=

73,5

[mm]

3. Średnica podziałowa koła z2:

dp2=

276,5

[mm]

4. Prędkość obrotowa wału 2:

n2=

255,2

[1/min]

5. Moc na wale 2:

N2=

10,8

[kW]

6. Moment obrotowy na wale 2:

M2=

403,5

[Nm]

7. Siła obwodowa Fo:

Fo=

2918,4

[N]

8. Siła promieniowa Fr:

Fr=

1062,2

[N]

Obliczenia reakcji w punktach podparcia (łożyskach):

1. Suma sił w płaszczyźnie poziomej x-x:

RAX=

1250,7

[N]

2. Suma momentów względem punktu 1:

RBX=

1667,6

[N]

3. Suma sił w płaszczyźnie pionowej y-y:

RAY=

455,2

[N]

4. Suma momentów względem punktu 1:

RBY=

607,0

[N]

5. Wypadkowa siła reakcji w podporze A (pkt. 1):

RA=

1331,0

[N]

6. Wypadkowa siła reakcji w podporze B (pkt. 3):

RB=

1774,7

[N]

1. Momenty gnące pochodzące od sił poziomych x-x:

Przedział x1:

[mm]

Mgx(0)=

[Nm]

Mgx(80)=

100,1

[Nm]

Przedział x2:

140

[mm]

Mgx(140)=

0,0

[Nm]

Przedział x3:

140

220

[mm]

Mgx(220)=

0,0

[Nm]

2. Momenty gnące pochodzące od sił pionowych y-y:

Przedział y1:

[mm]

Mgy(0)=

[Nm]

Mgy(80)=

36,4

[Nm]

Przedział y2:

140

[mm]

Mgy(140)=

0,0

[Nm]

Przedział y3:

140

220

[mm]

Mgy(220)=

0,0

[Nm]

3. Momet gnący całkowity:

1. Moment gnący całkowity w pkt. 1 (podpora A):

Mgc(0)=

[Nm]

2. Moment gnący całkowity w pkt. 2 (koło zębate):

Mgc(80)=

106,5

[Nm]

3. Moment gnący całkowity w pkt. 3 (podpora B):

Mgc(140)=

0,0

[Nm]

4. Moment gnący całkowity w pkt. 4 (koniec wału):

Mgc(220)=

0,0

[Nm]

4. Moment skręcający:

Moment skręcający przenoszony przez wał B:

1. Moment skręcający w pkt.1 (podpora A):

Ms(1)=

[Nm]

2. Moment skręcający w pkt. 2 (koło zębate):

Ms(2)=

403,5

[Nm]

3. Moment skręcający w pkt. 3 (podpora B):

Ms(3)=

403,5

[Nm]

4. Momeny skręcający w pkt.4 (koniec wału):

Ms(4)=

403,5

[Nm]

5. Obliczenie momentu zredukowanego (dla zginania obustronnego i skręcania jednostronnego):

Z powyższych danych wynika, że dominuje:

skręcanie - wzór 2

1. Dla dominującego zginania wzór na naprężenia zastępcze przyjmuje postać:

2. Dla dominującego skręcania wzór na naprężenia zastępcze przyjmuje postać:

Momenty zredukowane dla poszczególnych punktów:

pkt. 1 - łożysko A (środek)

Mz(1)=

0,0

[Nm]

pkt. 2 - środek koła zębatego:

Mz(2)=

472,5

[Nm]

pkt. 3 - łożysko B (środek):

Mz(3)=

403,5

[Nm]

pkt. 4 - koniec wału:

Mz(4)=

403,5

[Nm]

6. Obliczanie średnic wału w poszczególnych punktach (do wyznaczenia końcowej średnicy należy uwzględnić wartość momentu zastępczego, średnicę łożysk i wymiary wpustów):

wprowadź wartości:

1. Podaj parametry materiału na wał - stal:

30H

1a. naprężenia dopuszczalne na obustronne zginanie dla stali

30H

kgo=

110

[MPa]

1b. Naprężenia dopuszczalne na jednostronne skręcanie dla stali

30H

ksj=

115

[MPa]

2. Średnice w poszczególnych punktach wału:

Wstępnie obliczone wartości średnic z warunku na moment zastępczy:

2a. Średnica w punkcie 2:

d2=

27,4

[mm]

28,0

[mm]

2b. Średnica w punkcie 3:

d3=

26,0

[mm]

26,0

[mm]

2c. Średnica w punkcie 4:

d4=

26,0

[mm]

26,0

[mm]

7. Obliczanie parametrów łożysk:

Ruchową nośność dynamiczną oblicza się ze wzoru:

gdzie:

Obciążenie zastępcze ruchowe Fz:

Obciążenie promieniowe łożyska:

Obciążenie osiowe łożyska - dla kół zębatych o zębach prostych nie powstają siły osiowe

Dla Fa=0, współczynniki:

Dla ruchomego wałka

Współczynnik nadwyżek dynamicznych:

fd=

1,8

Prędkość obwodowa v:

3,7

[m/s]

fd1=

1,2

Charakter pracy maszyny odbierającej moc:

fd2

fd2=

1,5

Współczynnik trwałości:

fh=

4,1

Dla łożysk kulkowych q=3

Współczynnik prędkości obrotowej:

fn=

0,5

Współczynnik temperaturowy:

ft=

Oznaczenie wybranego łożyska (nr katalogowy i Cr [kN]):

rmin:

7a. Nośność ruchowa łożyska w węźle A:

CA=

19,5

[kN]

16012

60 [mm]

95[mm]

11 [mm]

0,6

7b. Nośność ruchowa łożyska w węźle B:

CB=

25,9

[kN]

6306

30 [mm]

72 [mm]

19 [mm]

1,1

8. Obliczenia wpustów na wale:

8a. Obliczenie wpustu pod kołem zębatym dla wstępnie obliczonej średnicy d2:

Z normy dobierz wymiary poprzeczne bxh dla wpustu dla obliczonej wstępnie średnicy. Ponieważ rowek wpustowy osłabi wał średnica ta zostaje zwiększona o 10-15% (przy jednym wpuście):

d2=

33,0

[mm]

Wprowadź znormalizowaną średnicę wału d2:

d2=

33,0

[mm]

Wprowadź wartość naprężeń dopuszczalnych na obciążenia ściskające zmienne kcj dla stali wału:

kcj=

145

[MPa]

Współczynnik liczbowy określający nierównomierność obciążenia - dynamiczne, nieulepszane pow. styku 0,4 - 0,6. Obciążenie równomierne 0,6 - 0,8, Koła nieprzesuwne - 1,0

0,8

Naprężenia dopuszczalne kd na docisk dla połączenia wpustowego dla wału:

kd=

116,0

[MPa]

Naprężenia dopuszczalne kd na docisk dla połączenia wpustowego dla piasty - koła zębatego:

kd=

200

[MPa]

Do obliczenia długości wpustu należy uwzględnić kd słabszego materiału - w tym przypadku jest to materiał:

wału

kd=

116,0

[MPa]

Obliczenie długości wpustu z warunku na docisk:

lo=

52,7

[mm]

Całkowita długość wpustu l:

62,7

[mm]

Wprowadź znormalizowaną długość wpustu:

[mm]

8b. Obliczenie wpustu dla sprzęgła dla średnicy d4:

Z normy dobierz wymiary poprzeczne bxh dla wpustu dla obliczonej wstępnie średnicy. Ponieważ rowek wpustowy osłabi wał średnica ta zostaje zwiększona o 10-15% (przy jednym wpuście):

d4=

30,0

[mm]

Wprowadź znormalizowaną średnicę wału d4:

d4=

30,0

[mm]

Naprężenia dopuszczalne kd na docisk dla połączenia wpustowego dla piasty sprzęgła:

kd=

200

[MPa]

Do obliczenia długości wpustu należy uwzględnić kd słabszego materiału - w tym przypadku jest to materiał:

wału

kd=

116,0

[MPa]

Obliczenie długości wpustu z warunku na docisk:

lo=

66,2

[mm]

Całkowita długość wpustu l:

74,2

[mm]

Wprowadź znormalizowaną długość wpustu:

[mm]

9. Obliczenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa w najbardziej obciążonym przekroju:

Ustalenie wymiarów karbu - po uwzględnieniu średnic wynikajacych z warunku na moment zastępczy, wpust oraz łożyska:

Wprowadź dobrane wymiary wału:

[mm]

/r=

0,03

R/r=

1,10

9a. Obliczanie wartości współczynników dla zginania:

Wprowadź odczytaną z wykresu wartość współczynnika:

Wartość współczynnika kształtu:

alfak=

2,18

Wprowadź odczytaną z wykresu wartość współczynnika:

Współczynnik działania karbu:

Betak=

1,1

Wprowadź odczytaną z wykresu wartość współczynnika:

Współczynnik stanu powierzchni:

Betap=

1,15

Współczynnik spiętrzenia naprężeń:

Betag=

1,25

Wprowadź odczytaną z wykresu wartość współczynnika:

Współczynnik wielkości przedmiotu:

gamma=

1,1

9b. Obliczanie wartości współczynników dla skręcania:

Wprowadź odczytaną z wykresu wartość współczynnika:

Wartość współczynnika kształtu:

alfak=

2,6

Wprowadź odczytaną z wykresu wartość współczynnika:

Współczynnik działania karbu:

Betak=

1,3

Wprowadź odczytaną z wykresu wartość współczynnika:

Współczynnik stanu powierzchni:

Betap=

1,35

Współczynnik spiętrzenia naprężeń:

Betas=

1,65

Dla stali węglowych 2-5% mniej niż dla zginania, dla stali stopowych 2-5% więcej niż dla zginania:

Współczynnik wielkości przedmiotu:

gamma=

1,2

9c. Wyznaczenie naprężeń średnich oraz aplitud cyklu naprężeń:

Naprężenia średnie:

Naprężenia maksymalne:

Smax=

39,4

[MPa]

Tmax=

74,7

[MPa]

9d. Obliczenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa delta:

Wprowadź parametry stali:

Wprowadź wartość z tabeli:

Wytrzymałość zmęczeniowa na obustronne zginanie:

Zgo=

540

[MPa]

Wprowadź wartość z tabeli:

Wytrzymałość zmęczeniowa na jednostronne skręcanie:

Zsj=

600

[MPa]

Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa na zginanie:

deltag=

10,0

Rzeczywisty współczynnik bezpieczeńśtwa na skręcanie:

deltas=

4,1

Całkowity rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa:

delta=

3,8

Współczynnik bezpieczeństwa ma zbyt dużą wartość! Wprowadź zmiany! Lub uzasadnij dlaczego ma taki zostać

KONIEC

UWAGA:

Poniższe obliczenia dotyczą przekładni zębatej i służą wstępnemu określeniu wartości modułu i średnic kół zębatych. Po tak wstępnie dobraniu parametrów należy przeliczyć przekładnię, co wykracza poza zakres materiału przedmiotu. Do prześledzenia dla zainteresowanych:

Danymi wejściowymi do budowy przekładni są zwykle:

1. Przenoszona moc

2. Prędkość obrotowa na wyjściu lub przełożenie - wynikające ze stosunków prędkości obrotowej silnika i oczekiwanej na wyjsciowym wale reduktora

Powyższe dane są podane w temacie.

Obliczenia:

1. Określenie średnicy zębnika d1:

gdzie:

moc przenoszona przez obliczaną parę kół [kW]

[kW]

prędkość obrotowa silnika = prędkość obrotowa koła 1 (zębnika)

960

[1/min]

Współczynnik będący stosunkiem szerokości zębnika b do jego średnicy podziałowej d1. Dla kół o twardość <350HB i niesymetrycznie łożyskowanych przyjumuje się 0,6-1,2.