ŁOŻYSKA TOCZNE

1. Napisz wzór określający trwałość łożysk tocznych i opisz wielkości w nim występujące. Wyjaśnić znaczenie indeksu 10. Zdefiniować wielkość C.

L₁₀ = (C/P)^q

L_w = (C/C)^q = 1^q = 1(mln obr)

L₁₀ - nominalna trwałość w milionach obrotów (dla 90% badanych łożysk)

P - obciążenie zastępcze kryterialne w [N]

C - nośność ruchowa w [N]

q=3 dla łożysk kulkowych

q=10/3=3,333 dla łożysk wałeczkowych

C - obciążenie promieniowe łożyska, przy których 90% łożysk ulegnie uszkodzeniu po wykonaniu 10⁶ obrotów

L_10h = 1 000 000 / 60n * (C/P)^q

L_n = L₁₀*a₁

L_10h - trwałość w godzinach pracy łożyska

n - prędkość obrotowa [obr/min]

L₁₀ - umowna trwałość łożyska wyznaczona dla przyjętej wymaganej niezawodności łożyska (najczęściej 90%, n=10 i wtedy L_n to L₁₀)

2. Zasada pasowania łożysk w przypadku - nieruchome gniazdo, czop obraca się względem wektora obciążenia.

Pierścień wewnętrzny wału jest równomiernie obciążony - wszystkie punkty pierścienia przechodzą wszystkie stany obciążenia.

Pierścień zewnętrzny max jest obciążony zawsze w punkcie B.

Pierścień wewnętrzny współdziała z czopem.

Obciążenia poszczególnych kulek są różne (układ jest statycznie niewyznaczalny). Naprężenia stykowe kulek z pierścieniami zależą od promieni krzywizn.

Analiza obciążenia wykazała, że pierścień wewnętrzny jest równomiernie obciążony

- wszystkie punkty pierścienia przechodzą wszystkie stany obciążenia. Pierścień zewnętrzny natomiast maksymalnie jest obciążony zawsze w punkcie B. Analizując współdziałanie pierścienia wewnętrznego z czopem dojdziemy do wniosku, że najmniejszy nawet luz miedzy nimi doprowadzić może do obtaczania się pierścienia po czopie co z kolei doprowadzić może do zatarcia się łożyska. Pierścień zewnętrzny natomiast nie wykazuje tendencji do obracania się w gnieździe łożyskowym.

3. Wymień najczęściej występujące uszkodzenia łożysk tocznych i przyczyny ich występowania.

1. Wywołane zmęczeniem materiału:

-spalling

-pitting - polega na odrywaniu się cząstek materiału na wskutek rozklinowania pęknięć przez środek smarujący.

2. Pęknięcia lub rozbicia elementów tocznych

3. Wgniecenia na bieżni

4. Przyspieszone zużycie wywołane:

- zanieczyszczeniami

- korozja

- przepływem prądu

5. Pęknięcia koszyczka

4. Narysuj przykładowe łożysko wałeczkowe walcowe (przekrój). Wymień zalety i wady łożysk tego typu.

Łożyska walcowe poprzeczne jednorzędowe i wielorzędowe

Łożyska jednorzędowe tej grupy konstrukcyjnej

cechuje zdolność przejmowania dużo większych

obciążeń promieniowych w stosunku do łożysk

kulkowych o tych samych wymiarach. Łożyska

typu NJ pozwalają na ustalenie osiowe wału

w jednym kierunku, a łożyska typu NUP oraz

łożyska NJ w połączeniu z pierścieniem HJ

w obu kierunkach, łożyska typu RNU pracują

bez pierścienia wewnętrznego - bieżnię

wewnętrzną stanowi odpowiednio wykonany

czop. Do węzłów szczególnie obciążonych stosuje

się łożyska konstrukcji "E" o większej nośności

i tych samych wymiarach zewnętrznych (wynik

specjalnej konstrukcji wewnętrznej).

Łożyska walcowe wielorzędowe dzielą się na

dwurzędowe i wielorzędowe, wykonywane są

zarówno z otworem walcowym jak i stożkowym

(K). Wszystkie łożyska walcowe są bardzo czułe

na niewspółosiowość; dopuszczalne wychylenia

w zależności od serii zawierają się w granicach

1'- 7' . Stosuje się w nich koszyki zarówno blaszane,

masywne jak i z tworzyw sztucznych. Wykonywane

są one w różnych klasach dokładności.

5. Narysuj przykładowe łożysko stożkowego wałeczkowe (przekrój). Wymień zalety i wady łożysk tego typu.

Łożyska tej grupy konstrukcyjnej przeznaczone są do przenoszenia znacznych obciążeń złożonych (promieniowych i osiowych), są to łożyska rozłączne - co znacznie ułatwia montaż. Charakterystyczną cechą łożysk stożkowych jest kąt działania, który odpowiada kątowi a na bieżni pierścienia zewnętrznego. Im większy jest ten kąt, tym większa jest zdolność łożyska do przenoszenia obciążeń wzdłużnych. Konstrukcja łożysk stożkowych umożliwia przyjmowanie obciążenia osiowego tylko w m kierunku. Przy występowaniu obciążeń w dwóch kierunkach należy stosować łożyska stożkowe dwurzędowe, a przy dużych obciążeniach łożyska stożkowe wielorzędowe.

Dopuszczalny błąd współosiowości dla łożysk stożkowych jest bardzo mały, max. wychylenie wynosi około 2'. W przeważającej części stosuje się w nich koszyki blaszane, rzadziej inne. Wykonuje się je w różnych klasach dokładności. Głównie są wykonywane w wersji jednorzędowej. Rzadko stosuje się je w wersji dwurzędowej i wielorzędowej. Wymiary i parametry techniczne są podawane w katalogach łożysk tocznych.

SPRZĘGŁA

10. Wyjaśnić co oznacza pojęcie „sprzęgło podatne skrętnie z charakterystyką nieliniową”. Wyjaśnić co jest zaletą tych sprzęgieł.

Wkładka sprzęgła posiada bardzo wysoką podatność. Stosuje się ja z różnych gatunków tworzywa - najczęściej gumy.

Zalety sprzęgieł podatnych:

- tłumią drgania

- pochłaniają część energii drgań

- jeśli mają charakterystykę nieliniową to mają własność samoczynnego wyprowadzania się z rezonansu

11. Narysuj schemat sprzęgła krzyżakowego (Cardana). Opisz jego najważniejsza wadę i zaletę.

Sprzęgło przegubowe Cardana należy do specjalnej grupy sprzęgieł samonastawnych. Stosowane jest do łączenia wałów o kącie miedzy osiami dochodzącym 40°. Zasada

działania sprzęgła polega na zastosowaniu sztywnego krzyża K, ułożyskowanego w widełkach (widłach) W₁ i W₂, wzajemnie prostopadłych. Podstawowe schematy różnych rozwiązań sprzęgieł przegubowych przedstawia rysunek:

Podstawowa zaleta:

- umożliwiają łączenie wałów o dużych kątach miedzy osiami

Podstawowa wada:

- jeśli położenie wałów nie jest poosiowe to jeśli wał 1 obraca się ze stałą prędkością to wał 2 obraca się z prędkością zmienną

12. Narysuj szkic (najlepiej przekrój) wybranego sprzęgła podatnego.

13. Narysuj szkic (najlepiej przekrój) wybranego sprzęgła bezpieczeństwa.

PRZEKŁADNIA PASOWA

1. Wyjaśnij terminy pełzania i poślizgu pasa w przekładni pasowej.

Działanie elastycznego pasa związane jest z jego pełzaniem. Przyczyną pełzania jest to, że cięgno czynne jest bardziej rozciągnięte niż cięgno bierne. Podczas ruchu pasa dociskanego do powierzchni koła napędzającego jego naprężenia zmieniają się powodując jego kurczenie się i powiększanie. Pełzanie występuje w zakresie kąta β

V1 = (ω1-D1)/2

V1-prędkość pasa czynnego

V2 = (ω2-D2)/2

V2-prędkość pasa biernego

Liczba pełzania: ε = V

Przeciętna liczba pełzania:

- pas płaski_: ε =0,01

- pas klinowy: ε = 0,015

Schemat pełzania i poślizgu:

2. Narysuj schemat przekładni pasowej z rolką napinającą. Omów wady i zalety tego sposobu napięcia wstępnego pasów.

Zalety:

- stosowane w skomplikowanych przekładniach

- powodują uzyskanie wymaganego toru przebiegu pasa

Wady:

- zmniejszenie trwałości pasa wskutek występowania obustronnego zginania

- zwiększenie napięcia pasa

PRZEKŁADNIE ZĘBATE

2. Wymień cele smarowania oraz sposoby smarowania przekładni zębatych.

CEL:

• zmniejszenie tarcie

• odprowadzenie ciepła

• zabezpieczenie przed korozja.

Dwa sposoby smarowania:

• zanurzeniowo-rozbryzgowe

• natryskowe

Smarowanie zanurzeniowe

- H=(16)*m H- zanurzenie

- Graniczna prędkość obrotowa

Graniczne prędkości obwodowe kół, powyżej których należy stosować smarowanie natryskowe:

- ząb wchodzi w zazębienie po obrocie 270°, licząc od miejsca zanurzenia

υ_max=0,7∙mv/h²

- ząb wchodzi w zazębienie po obrocie o 90°, od miejsca zanurzenia

υ_max=2∙mv/h²

m - moduł [mm]

v - lepkość kinematyczna oleju [mm2/s]

h - suma nierówności chropowatości powierzchni obu kół [mm]

υ_max - graniczna prędkość obwodowa [m/s]

3. Wymień najczęściej występujące uszkodzenia przekładni zębatych i przyczyny ich występowania. (4 pytanie jest takie same)

Uszkodzenia przekładni zębatych:

• pitting

• złamanie zęba zmęczeniowe i doraźne

• zatarcie współpracujących powierzchni bocznych

• zużycie ścierne

• odkształcenia plastyczne

Pittingiem nazywamy uszkodzenia powierzchni boków zębów w postaci wykruszeń występuje zazwyczaj w okolicy kół tocznych lub nieco poniżej. Pitting jest skutkiem istnienia nacisków i występowania smaru na powierzchni boków zębów.

Rozróżniamy :

- Pitting przemijający - wynik nadmiernej chropowatości boków zębów (szczególnie przy zębach miękkich)

- Pitting postępujący (progresywny) - występuje na całej flance zęba. Jest to rodzaj uszkodzeń zmęczeniowych pojawiających się przy występowaniu dużych nacisków. Efektem pittingu postępującego jest zmiana krzywizny boku zęba poniżej koła tocznego.

Zatarcie współpracujących powierzchni bocznych

Przebieg:

• wzrost temperatury

• spadek własności smarnych smaru

• metaliczny styk powoduje mikrospajania

• nierówność powierzchni powoduje wzrost temperatury

Odkształcenia plastyczne

Występuje w przypadku stali nieulepszonych lub żeliwa albo przy dużych uderzeniach.

5. Na czym polega przesunięcie zarysu uzębienia (korekcja). Określ wady i zalety korekcji plusowej i ujemnej.

Korekcja uzębienia polega na promieniowym przesunięciu środkowej linii zarysu odniesienia względem koła podziałowego. Korekcja jest zabiegiem polegającym na ustawieniu narzędzia skrawającego w odpowiednim miejscu względem nacinanego kola zębatego, w celu poprawy zarysu zęba.

X = x∙m - przesunięcie zarysu (korekcja)

x- liczba przesunięcia zarysu (lub liczba korekcji)

Istnieją trzy położenia względem kola podziałowego:

1. Korekcja zerowa - środkowa linia zarysu odniesienia jest styczna do kola podziałowego

X=x1+x2=0

x1= -x2

a_w= a = 0,5 m (z1+z2)

2. Korekcja plusowa - środkowa linia zarysu nie styka się z kołem podziałowym

X=x1+x2 > 0

a_w > a

3. Korekcja minusowa - środkowa linia zarysu odniesienia przecina kolo podziałowe

X=x1+x2<0

a_w< a

Cele stosowania korekcji:

- uniknięcie podcięcia stopy zęba przy liczbie zębów z < z_gr (to daje korekcja plusowa)

- powiększenie grubości stopy zęba - zwiększenie wytrzymałości

- powiększenie promienia krzywizn zarysu boków zębów

- możliwość doboru (zmiany) odległości miedzyosiowej

- korzystne warunki poślizgu międzyzębnego

6. Określ zalety uzębienia walcowego skośnego.

W kolach walcowych praktyczne znaczenie ma: zarys czołowy - zarys zęba powstały w wyniku przecięcia powierzchni bocznej zęba płaszczyzna prostopadła do osi koła,

zarys normalny - zarys zęba powstały w wyniku przecięcia powierzchni bocznej zęba płaszczyzna prostopadła do linii zęba.

Zaletami takiego rozwiązania jest większa powierzchnia jaka przenosi obciążenia przy zachowaniu tych samych wymiarów koła.

7. Narysuj schemat przykładowej przekładni zębatej obiegowej. Wymień podstawowe zalety przekładni planetarnych.

Przekładnia planetarna - umożliwia ona uzyskanie bardzo dużych przełożeń przy małych wymiarach zewnętrznych, możliwa jest również zmiana przełożenia bez przerywania napędu, ponadto odznacza się ona wysoką trwałością i zwartością budowy

8. Podaj i wyjaśnij na rysunku podstawowe prawo zazębienia (prawo Willisa).

Podstawowe prawo zazębienia określa warunki, jakie musza spełnić zarysy zębów,

aby zapewnić stałość stosunku prędkości kątowych kół współpracujących.

B - punkt przyporu

C - punkt centralny zazębienia (punkt toczny),

O1, O2 - osie obrotu kół,

rw1, rw2 - promienie toczne,

V1,V2 - prędkości obwodowe w punkcie B,

Vn - składowa prędkości

V1, V2 - prostopadła do zarysów zębów w punkcie B,

W1, W2 - składowe prędkości

V1,V2 - styczne do zarysów zębów w punkcie B,

   prędkości kątowe kół 1,2

Zarysy zębów stykają się w punkcie B. Przez punkt B przeprowadzono normalna NN i

styczna TT do zarysów zębów współpracujących. Normalna przecina odcinek O1 O2 w punkcie C. Z punktów O1 O2 przeprowadzono prostopadle do normalnej.

Prawo Willisa:

Wzór wyraża podstawowe prawo zazębienia zwane tez prawem Willisa, które można sformułować następująco.

W celu zapewnienia stałego przełożenia kinematycznego (i=const) zarysy zębów powinny być takie, aby wspólna normalna N-N w dowolnym punkcie styku zębów B dzieliła odcinek O1O2 w stałym stosunku rw2/rw1.

Zarysy zębów spełniających ten warunek nazywamy zarysami sprzężonymi.

W czasie zazębiania punkt styku B (punkt przyporu) zębów współpracujących przemieszcza się wzdłuż boku zęba. W kołach skonstruowanych zgodnie z podstawowa zasada zazębiania, niezależnie od położenia punktu przyporu, normalna NN dzieli w stałym stosunku odcinek O1 O2 . Przy stałej odległość osi oznacza to, ze punkt C (biegunem zazębienia) nie zmienia swego położenia w czasie współpracy kół. Zarysy zębów spełniające ten warunek współpracują tak, jakby okręgi o promieniach rw1 i rw2 toczyły się po sobie bez poślizgu. Okręgi te nazywamy okręgami tocznymi.

---