Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
P1w= 600 [N] r1= 100 [mm] P1r= 1820 [N] a= 30 [mm] P2= 4000 [N] b= 150 [mm] c= 50 [mm] |
Temat: Zprojektować wał z osadzeniem dwóch kół zębatych
Dane projektowe: a= 30 mm P1= 5000 N b= 150 mm P1r= 1820 N c= 50 mm P1w= 600 N r1= 100 mm P2= 4000 N r2= 125 mm P2r= 1450 N P2w= 0
1. Schemat obliczeniowy wału
2.Obliczenie reakcji Ra i Rb w płaszczyźnie Z-Y układu
|
Mzy= 60000 [Nmm]
Rb1= 3628,7 [N]
Ra1= 2121,3 [N]
|
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
r2=125 [mm] P2w= 0 P1= 5000 [N] P2r= 1450 [N] a= 30 [mm] b= 150 [mm] c= 50 [mm]
Ra1=2121,3 [N]
P1r= 1820 [N] Mzy=60000 [Nmm]
|
3.Obliczenie reakcji Ra i Rb w płaszczyźnie X-Y układu
4. Obliczenie momentów gnących 4.1 Obliczam momenty gnące w płaszczyźnie Z-Y
4.1 Obliczam momenty gnące w płaszczyźnie X-Y
|
Rb2=1786,9 [N]
Ra2=4663,1 [N]
Mg(C)z=63639 [Nmm]
Mg(D)z= 168634 [Nmm]
Mg(C)x=(-139893) [Nmm] Mg(D)x=(-89356) [Nmm]
|
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
Mg(C)z=63639 [Nmm] Mg(C)x=(-139893) [Nmm] Mg(D)z=168634 [Nmm] Mg(D)x=(-89356) [Nmm]
P1= 5000 [N] r1= 100 mm
MS=500000 [Nmm] Mw(C)=153687,91 [Nmm] Mw(D)=190845,79 [Nmm]
|
5. Obliczenie momentów wypadkowych
6. Obliczenie momentu skręcającego
7.Dobór materiału na wał oraz obliczenie współczynników bezpieczeństwa
Dobieram materiał na wał: stal 45( nowe oznacz. C45) Obróbka cieplna:
- hartowanie do temperatury ok.
- z karty materiałowej dla temperatury odpuszczania odczytałem:
Rm=775 [MPa] Re=525 [MPa]
8. Oblicznie momentów zredukowanych, zastępczych
|
Mw(C)=153687,91 [Nmm] Mw(D)=190845,79 [Nmm]
MS=500000 [Nmm]
xZ = 3,5
zgo=356,5 [MPa] zso=213,9 [MPa]
Mzr(C)=849025,9 [Nmm]
Mzr(D)=856532 [Nmm] |
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
xz= 3,5
Mzr(C)=849025,9 [Nmm] Mzr(D)=856532 [Nmm]
|
9. Obliczenie średnic teoretycznych wału
10. Obliczenie połączenia wpustowego pod piasty kół zębatych
|
kgo=101,86 [MPa]
dC=43,95 mm dD=44,09 mm
|
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
|
Wykresy momentów gnących, wypadkowych i zredukowanych, oraz wykres momentu skręcającego
|
|
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
dC=43,95[mm] dD=44,09[mm]
MS=500000 [Nmm]
Zcj=360[MPa] xz=3
|
Średnice wału pod wpust wyznacza się uwzględniając osłabienie wału wpustem z zależności:
przyjęto średnicę wału pod połączenie wpustowe dCrz=dDrz=dw= 50 [mm]
10.2 Obliczenie wymiarów piasty koła zębatego
Ze względu na długość odcinka „a” wału zastosuje w punkcie C piastę ukosowaną.
10.3 Obliczenie siły stycznej przenoszonej przez wpust:
10.4 Dobór wpustu wgPN-70/M-85005
Dobieram wpust pryzmatyczny b*h=16*10
10.5 Obliczenie czynnej długości wpustu l0
Materiał wpustu stal 45
Zwiększam długość wpustu do lo=70 [mm] |
dw=50 [mm]
Lp=80 [mm] g=14 [mm] Dp=78 [mm]
F=20000 [N]
pdop=96 [MPa]
lo=70 [mm] |
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
dw=50 [mm]
Ra1= 2121,3 [N Ra2=4663,1 [N] Rb1= 3628,7 [N] Rb2=1786,9 [N] P1w=600 [N] P2w=0
|
11. Obliczenie średnicy wału pomiędzy kołami zębatymi
Średnicę odsadzenia dobieram z zależności:
Przyjmuję średnicą D=58 [mm]
12. Dobór łożysk
12.1 Obliczenie sił działających w łożysku w podporach wału
Wypadkowa siła wzdłużna działająca na łożyska:
W praktyce dobiera się dwa takie same łożyska dlatego łożysko obliczamy w tej podporze gdzie jest większa reakcja. Średnice wału pod łożyskiem dobrano dł = 50 [mm] Dane dodatkowe: Żądana trwałość łożyska Lh = 24000 [h] Prędkość obrotowa n = 1200 [obr/min] Maksymalna temperatura pracy łożyska t = 120 [°C]
q - wykładnik uzależniony od elementu tocznego dla łożyska kulkowego q=3 C - nośność dynamiczna P - obiążenie łożyska
Zakładam: P=RAmax
|
D=58 [mm]
RAmax=5122,9 [N] RBmax=4044,8 [N] Fa=600 [N]
|
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
|
Z katalogu łożysk tocznych, dobieram łożysko kulkowe zwykłeo o oznaczeniu 6310 Parametry i wymiary łożyska:
- d=50 [mm] - D=110 [mm] - B=27 [mm] - nośność dynamiczna C=62000 [N] - nośność statyczna Co= 37900 [N] - masa łożyska m=1,07 [kg]
12.2 Sprawdzenie łożysk
Z katalogu łożysk tocznych, dla łożyska 6310:
Sprawdzenie warynku:
Warunek został spełniony, więc łożyska zostały dobrane odpowiednio
|
|
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
Zgo=356,5 [MPa]
L=80 [mm] c=50 [mm] P2=4000 [N] Rb1=3628,7[N] Rb2=1786,7[N] P2r=1450[N] dw=50 [mm] |
13. Obliczenia zmęczeniowe wałka
Obliczam rzeczywisty współczynnik bezpieczeństa w punkcie
13.1 Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń normalnych (od zginania)
powierzchni dla stalowych części zginanych
zginanych
|
[Mpa]
|
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
MS=500000 [Nmm] dw=50 [mm]
|
13.2 Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń stycznych (od skręcania)
- zakładam zmianę kierunku obracania
- Zso - wytrzymałość na zmęczenie przy próbie wahadłowego sręcania Zso=213,9 [MPa]
-
- powierzchni dla stalowych części skręcanych
-
- części skręcanych
|
|
||
Dane |
Obliczenia i rysunki |
Wyniki |
||
|
13.3 Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa przy obciążeniach zmiennych
Warunek wytrzymałościowy sprwdzony
|
|