POLITECHNIKA WARSZAWSKA

Instytut Mechaniki i Poligrafii

„Projektowanie elementów maszyn”

„Mechanizm śrubowy – podnośnik”

dr inż. Janusz Ewertowski

Monika Wieteska

ID-A0-52

Warszawa, styczeń 2010

Spis treści

1. Obliczenia dla zębnika

1. Średnica i długość czopa wejściowego

• Moment skręcający M_s

Wybieram napęd za pomocą sprzęgła walcowego.

Ms=9550PnK

P – moc wejściowa

n – prędkość obrotowa wałka wejściowego

K – współczynnik przeciążenia

Ms=9550PnK=9550*14700*2,5=477,5 Nm=477,5* 103[Nmm]

• Średnica czopa wejściowego

dmin=310*Msksj

k_sj – wskaźnik wytrzymałościowy materiału na skręcanie

Wartość k_sj odczytuje z tablic. Dla stali 40H k_sj wynosi 120 [MPa]

dmin=310*477500120=34,1 [mm]

dcz=1,2*dmin

dcz=1,2*34,1=40,9 mm

Dobieram znormalizowana średnice czopa z tablic.

d_cz= 42 [mm]

• Siła działająca na wpust 1

F=Msdcz2

F=Msdcz2=477500422=22,7 kN

• Długość wpustu

lobl≥2Fpdop*h

Dla Średnicy czopa równej 42 [mm] wybieram podstawowe wymiary wpustu pryzmatycznego.

b = 12 [mm]

h = 8 [mm]

p_dop dla stali St5 = 110 [MPa]

lobl=2Fpdop*h=2*22700110*8=51,6 [mm]

lc=lobl+b=51,6+12≅64 mm

Z norm dobieram długość wpustu l = 70 [mm]

Z norm dobieram długość czopa l = 110 [mm] – czop długi

• Wybór uszczelniacza

Średnice pod uszczelniacz wybieram d = 46 [mm] długość tego czopa wynosi l = 20 [mm]

Średnice uszczelniacza wybieram z norm i wynosi ona d_u=62 [mm]

1. Obliczenie łożysk dla zębnika

F_r – siły promieniowe

F_A – siły wzdłużne - nie występuja

• Obliczam Ay,i By

Ay=Fr*12ll=>12Fr

Ay=12Fr=12*4828=2414 [N]

Ay=By=>By=2414 [N]

• Obliczam Az i Bz

Az=F0*12ll=>12F0

Az=12F0=12*13264=6632 [N]

Az=Bz=>Bz=6632 [N]

• Obliczam siły wypadkowe

FrA=Ay2+Az2

FrA=Ay2+Az2=24142+66322=7058 [N]

FrB=By2+BZ2

FrB=By2+BZ2=24142+66322=7058 [N]

• Dobór łożysk

F_pb = 7058 [N]

F_w = 0

Wewnętrzną średnice łożyska przyjmuje d = 55 [mm]

n = 700 [obr/min]

Ln = 18000 [h]

fd = 1,2 –współczynnik uwzględniający charakter obciążenia

ft = 1 - współczynnik uwzględniający wpływ temperatury

V = 1 – współczynnik przypadku obciążenia dla ruchomego wału

X = 1 – współczynnik obciążenia poprzecznego

Z danych katalogowych wybieram łożysko o wewnętrznej średnicy d = 55 [mm] i odczytuje wartość C

C = 87 [kN]

• Obciążenie średnie

Fb=X*V*Fpb*fd*ft

Fb=X*V*Fpb*fd*ft=Fb=1*1*7058*1*1,2=8469,6 N

• Zastępcze obciążenie średnie

Fbsr= Fb* ksr

k_sr = 0,9 – współczynnik uwzględniający zmianę obciążenia w czasie

Fbsr= Fb* ksr=8469,6*0,9=7622,64 N

• Trwałość pracy łożyska

p =3

l=CFbsrp

l=CFbsrp=870007622,643=1486,8 mln.obrotów

lobl=106l60n

lobl=106l60n=106*1486,860*700=35,4 tys.h

lobl≥Ln

Wybrane łożysko spełnia warunek czasu pracy. Dlatego ostateczni wybieram łożysko o oznaczeniu: 6410.

Średnica zewnętrzna łożyska wynosi D = 130 [mm].

Szerokość łożyska wynosi B = 31 [mm]

Średnice czopa za łożyskiem odczytuje z norm dla łożyska: 6410.

I wynosi ona d = 62 [ mm].

2. Obliczenia dla wału wyjściowego

   1. Średnica i długość czopa wyjściowego

• Moment skręcający M_s

Obliczam moment skręcający dla wału wyjściowego.

n2=nu

n2=nu=7003,1≅226 [obrmin]

n₂ – prędkość obrotowa na wałku wyjściowym

u – przełożenie przekładni

Ms=9550Pn2K

Ms=9550Pn2K=9550142262,5=1479*103Nmm

• Średnica czopa wyjściowego

dmin=310*Msksj

k_sj – wskaźnik wytrzymałościowy materiału na skręcanie

Wartość k_sj odczytuje z tablic. Dla stali St5 k_sj wynosi 68 [MPa]

dmin=310*147900068=60,1 [mm]

dcz=1,2*dmin

dcz=1,2*60,1=72,2 mm

Dobieram znormalizowana średnice czopa z tablic.

d_cz= 75 [mm]

• Siła działająca na wpust 2

F=Msdcz2

F=Msdcz2=1479000752=39,4 kN

• Długość wpustu

lobl≥2Fpdop*h

Dla Średnicy czopa równej 75 [mm] wybieram podstawowe wymiary wpustu pryzmatycznego.

b = 22 [mm]

h = 14 [mm]

p_dop dla stali St5 = 110 [MPa]

lobl=2Fpdop*h=2*39400110*14=51 [mm]

lc=lobl+b=51+22=73 mm

Z norm dobieram długość wpustu l = 80 [mm]

Z norm dobieram długość czopa l = 140 [mm] – czop długi

• Wybór uszczelniacza

Średnice pod uszczelniacz wybieram d = 80 [mm] długość tego czopa wynosi l = 20 [mm]

Średnice uszczelniacza wybieram z norm i wynosi ona d_u=105 [mm]

1. Obliczenie łożysk wału wyjściowego

F_r – siły promieniowe

F_A – siły wzdłużne - nie występuja

• Obliczam Cy,i Dy

Cy=Fr*12ll=>12Fr

Cy=12Fr=12*4828=2414 [N]

Dy=Cy=>Dy=2414 [N]

• Obliczam Cz i Dz

Cz=F0*12ll=>12F0

Cz=12F0=12*13264=6632 [N]

Cz=Dz=>Dz=6632 [N]

• Obliczam siły wypadkowe

FrC=Cy2+Dz2

FrC=Cy2+Cz2=24142+66322=7058 [N]

FrD=Dy2+DZ2

FrD=Dy2+DZ2=24142+66322=7058 [N]

• Dobór łożysk

F_pb = 7057 [N]

F_w = 0

Wewnętrzną średnice łożyska przyjmuje d =85 [mm]

n = 226 [obr/min]

Ln = 18000 [h]

fd = 1,2 –współczynnik uwzględniający charakter obciążenia

ft = 1 - współczynnik uwzględniający wpływ temperatury

V = 1 – współczynnik przypadku obciążenia dla ruchomego wału

X = 1 – współczynnik obciążenia poprzecznego

Z danych katalogowych wybieram łożysko o wewnętrznej średnicy d = 85 [mm] i odczytuje wartość C

C = 49,5 [kN]

• Obciążenie średnie

Fb=X*V*Fpb*fd*ft

Fb=X*V*Fpb*fd*ft=Fb=1*1*7058*1*1,2=8469,6 N

• Zastępcze obciążenie średnie

Fbsr= Fb* ksr

k_sr = 0,9 – współczynnik uwzględniający zmianę obciążenia w czasie

Fbsr= Fb* ksr=8469,6*0,9=7622,64 N

• Trwałość pracy łożyska

p =3

l=CFbsrp

l=CFbsrp=495007621,563=274 mln.obrotów

lobl=106l60n

lobl=106l60n=106*27460*226=20,2 tys.h

lobl≥Ln

Wybrane łożysko spełnia warunek czasu pracy. Dlatego ostateczni wybieram łożysko o oznaczeniu: 6017.

Średnica zewnętrzna łożyska wynosi D = 130 [mm].

Szerokość łożyska wynosi B = 22 [mm]

Średnice czopa za łożyskiem odczytuje z norm dla łożyska: 6017.

I wynosi ona d = 92 [ mm].

• Długość wpustu pod koło zębate

lobl≥2Fpdop*h

Dla Średnicy czopa równej 85 [mm] wybieram podstawowe wymiary wpustu pryzmatycznego.

b = 25 [mm]

h = 14 [mm]

p_dop dla stali St5 = 110 [MPa]

F=Msdcz2

F=Msdcz2=147900852=34,8 kN

lobl=2Fpdop*h=2*34800110*14=45 [mm]

lc=lobl+b=45+2=70 mm

Z norm dobieram długość wpustu l = 70 [mm]

Łożyska zabezpieczone są za pomocą pierścieni osadczych sprężynujących. Dobieram je z norm dla określonych średnic czopa.

3. Literatura:

• Leondi W. i Oleg L. Kurmaz „Projektowanie węzłów i części maszyn”

• Tadeusz Dobrzański „Rysunek techniczny maszynowy”

• Leonid W. Kurmaz „Projektowanie z podstaw konstrukcji maszyn”

• Polskie normy

• W. Juchnikowski i J. Żółtowski „Podstawy konstrukcji maszyn”

4. Załączniki

1. Rysunek złożeniowy