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