1.Obliczanie walu maszynowego - algorytm. Wyznaczenie średnicy walu. Wzór na średnice walu jest wymagany i od czego zależy. Wzór oczysiscie z objaśnieniem składników. Jednostki.

Obliczenia teoretycznych średnic wału dokonuje się, dla możliwie wielu przekrojów wału, stosując warunek wytrzymałościowy na zginanie, przy czym w miejsce momentu gnącego wstawia się moment zastępczy dla rozpatrywanego przekroju wału.

Obliczenie teoretycznych średnic wału (w uproszczeniu).

Uzyskane średnice wału z wielu przekrojów służą do wyznaczenia teoretycznego zarysu wału. Zarys taki wykonuje się zazwyczaj w odpowiedniej skali na papierze milimetrowym lub przy pomocy programu graficznego.

Zarys teoretyczny wału obrazuje kształt i wymiary wału, które, zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami, wytrzymają zadane obciążenia. Kształt ten, choć o odpowiedniej wytrzymałości nie pozwala na montaż na nim kół, łożysk i innych elementów konstrukcyjnych. Z tego powodu konieczne jest odpowiednie ukształtowanie powierzchni wału w oparciu o zarys teoretyczny.

2. Zasady doboru łożysk tocznych. Jakie wielkosci znać, by dobrać łożysko toczne.

ŁOŻYSKA TOCZNE

Dwie ostatnie cyfry oznaczają średnicę otworu wewnętrznego (00-10,01-12,02-15,03-17,04-20,05-25,06-30,07-*5) Cyfry początkowe oznaczają serię łożyska i niekiedy grupę konstrukcyjną (62-kulkowe zwykłe, 72-kulkowe skośne,303-stożkowe.293-baryłkowe wzdłużne)

Materiały- pierścień i części toczne wykonywane są ze specjalnej stali chromowej ŁH 15 lub ŁH 15SG

Dobór łożysk :

1.ograniczenia wymiarowe łożysk

2.wielkości i kierunki obciążenia

3.prędkość obrotowa

4.możliwość ograniczenia błędu współosiowości

5.wymagana dokładność i cichobieżność

6.sztywność ułożyskowania

-Nośność spoczynkowa

-Trwałość – jest to czas pracy łożyska w milionach obrotów lub godzin

Algorytm doboru łożysk tocznych :

1.ustalenie schematu konstrukcyjnego łożyskowania

2.pokreślenie wartości i kierunków obciążeń i prędkości obrotowej łożysk

3.dla obciążeń zmiennych obliczamy Pn i nn.

4.ustalenie ograniczeń geometrycznych

5.wybór typu łożyska

6.przyjęcie wymaganej trwałości L

7.wyznaczenie stosunku C/P dla odpowiedniego L i typu łożyska

8.obliczenia obciążenia zastępczego P=VxPr+*Pa

9.obliczenia obciążenia efektywnego Pe=fd*P

10.obliczenia nośności ruchowej C=Pe(C/P)

11.obliczenie efektywnej nośności ruchowej Ce=ft*C

12.obliczenie zastępczego obciążenia spoczynkowego P0=max(P01,P02) P01=X0*Pr0+Y0*P0a P02=Pr0

13. Obliczanie wymaganej nośności spoczynkowej

14.Dobór z katalogu jego nośności oraz wymiarów geometrycznych

15.Sprawdzenie trwałości ściernej łożyska- weryfikacja nośności efektywnej c0=s0*P0 Le=a1*a2*a3*(Ce/Pe)

16.Dobór środka smarnego.

17. Przyjęcie prasowań w gnieździe i na czopie oraz uszczelek (filc-mała prędkość obrotowa, oringi i simeringi- średnia prędkość obrotowa, uszczelnienia labiryntowe- duża prędkość) .

a1- uwzględnia wymaganą niezawodność łożyska 0.9

a2- dokładność wykonania łożyska i gatunek stali

a3- zależy od wartości tarcia, rzeczywistym współczynnikiem grubości elastohydrodynamicznego filmu olejowego

Tolerancje (HB, kB) pasowania (HB/h7, H7/kB)

3. Obliczanie połączenia sworzniowego. Z jakiego warunku. Naszkicować to połączenie i podać sposób obliczeń z ciasnym i luźnym pasowaniem. Jak jest luźno pasowany to... Jak jest ciasno pasowany to...

Sworzeń jest to krótki element w postaci pręta walcowego. Najczęściej jest on wykorzystywany jako łącznik w przegubach. Sworzeń musi być zazwyczaj zabezpieczony przed osiowym przesunięciem się. Jego kształt zależy więc od zastosowanego zabezpieczenia. W przypadku braku zabezpieczeń (pasowanie ciasne sworznia) lub zabezpieczeń w postaci otworu pod zawleczkę mamy do czynienia ze sworzniami gładkimi. W przypadku istnienia zabezpieczeń – ze sworzniami kształtowymi.

Sworznie kształtowe posiadają zabezpieczenia w jednym końcu w postaci łbów o różnorodnych kształtach, w drugim końcu w postaci gwintu i/lub otworu pod zawleczkę. Możliwe jest również, rzadziej stosowane, zabezpieczenie osiowe w postaci rowka pod pierścień osadczy.

Projektowanie połączenia sworzniowego polega na obliczeniu wytrzymałościowym średnicy sworznia, następnie oblicza się wytrzymałościowo minimalne przekroje ucha i widełek. Dobierając sposób zabezpieczenia sworznia przed przesunięciem osiowym, oraz znając minimalne wymiary ucha i widełek można na końcu określić długość sworznia.

Końcowym etapem jest dobór sworznia

W przypadku połączenia przegubowego, w którym sworzeń jest luźno osadzony w oprawie, średnicę sworznia oblicza się z warunku wytrzymałościowego na zginanie:

 P – siła działająca na połączenie w [N],

d – średnica sworznia w [m],

k_g – naprężenia dopuszczalne na zginanie materiału sworznia w [Pa].

stąd:

Znając materiał, z jakiego będzie wykonane ucho połączenia możliwe jest określenie jego grubości „l” z warunku na naciski powierzchniowe:

 k_d – naciski dopuszczalne dla materiału ucha w [Pa].

stąd:

 Z tego samego warunku obliczane są grubości widełek „b”:

Następnym etapem obliczeń wytrzymałościowych jest obliczenie wymiarów ucha „a” oraz „c”:

Przekrój, odpowiadający wymiarowi „a” jest rozciągany momentem P/2•b/a oraz rozciągany siłą P/2. W uproszczeniu można zapisać, przy założeniu trójkątnego rozkładu naprężeń zastępczych (z maksimum przy powierzchni otworu pod sworzeń):

k_r – naprężenia dopuszczalne na rozciąganie dla materiału ucha w [Pa].

Przekrój odpowiadający wymiarowi „c” w przypadku obliczeń ścisłych powinien być potraktowany jako pręt silnie zakrzywiony, zginany. W przypadku obliczeń uproszczonych wymiar „c” można obliczyć z następującej zależności:

k_g – naprężenia dopuszczalne na zginanie dla materiału ucha w [Pa].

Odpowiadające powyższym wymiarom wymiary widełek mogą być obliczone z tych samych zależności. Stosując ten sam materiał na ucho i widełki oraz zależność wymiarową l=2b można zastosować identyczne wymiary „c” i „a” dla widełek.

Końcowym etapem obliczeń wytrzymałościowych jest dobór sworznia o średnicy większej bądź równej „d” oraz długości czynnej większej od l+2b. Odpowiednie wymiary sworzni podano tutaj>.

Dla przegubu pasowanego.

Projektowanie połączenia sworzniowego polega na obliczeniu wytrzymałościowym średnicy sworznia, następnie oblicza się wytrzymałościowo minimalne przekroje ucha i widełek. Dobierając sposób zabezpieczenia sworznia przed przesunięciem osiowym, oraz znając minimalne wymiary ucha i widełek można na końcu określić długość sworznia.

Końcowym etapem jest dobór sworznia spośród dostępnych tutaj>.

W przypadku połączenia przegubowego, w którym sworzeń jest pasowany w oprawie, średnicę sworznia oblicza się z warunku wytrzymałościowego na ścinanie:

gdzie:

P – siła obciążająca połączenie w [N],

k_t – naprężenia dopuszczalne na ścinanie dla materiału sworznia w [Pa].

stąd:

 Znając materiał, z jakiego będzie wykonane ucho połączenia możliwe jest określenie jego grubości „l” z warunku na naciski powierzchniowe:

 gdzie:

k_d – naciski dopuszczalne dla materiału ucha w [Pa].

stąd:

 Z tego samego warunku obliczane są grubości widełek „b”:

 W przypadku, gdy połączenie ucho-sworzeń, lub widełki sworzeń jest luźne, należy zmniejszyć naciski dopuszczalne dla tej pary do k’_d=(0,5–0,6)k_d.

Końcowym etapem obliczeń wytrzymałościowych jest obliczenie pozostałych wymiarów ucha i widełek. Można tego dokonać według toku obliczeń, przedstawionego tutaj>, oraz dobór sworznia o średnicy większej bądź równej „d” oraz długości czynnej większej od l+2b. Odpowiednie wymiary sworzni podano tutaj>.

4. Połączenia spawane. Obliczanie połączeń spawanych dla dwoch rodzajow spoin. Dla pachwinowych i czołowej.

Spoiny pachwinowe, bez względu na konfigurację spoiny względem obciążenia zawsze są obliczane wytrzymałościowo z warunku na ścinanie.

Warunek:

gdzie:

P – siła rozciągająca połączenie [N],

g – grubość spoiny [m],

x’ – współczynnik statycznej wytrzymałości spoiny [-],

kt – naprężenia dopuszczalne materiału elementów łączonych [Pa],

a – wymiar spoiny w [m]; a=0,7g,

l – obliczana długość spoiny [m].

łączna długość spoiny dla przypadku z powyższego rysunku wynosi 2l,

stąd:

a długość spoiny:

Powyższy rysunek przedstawia jeden z najprostszych przypadków obciążenia spoiny pachwinowej. Podstawową trudność, podczas obliczania bardziej złożonych przypadków obciążeń stanowi prawidłowe określenie obciążeń spoiny.

Obliczanie spoin czołowych obciążonych statycznie

Projektując połączenie spawane, spoiną czołową, należy obliczyć jej długość, przyjmując jej grubość g równą grubości cieńszej ze spawanych blach.

Jeżeli spoina czołowa jest położona na całej długości styku spawanych elementów i jest ściskana, obliczenia wytrzymałościowe mogą być pominięte.

Dla spoin czołowych rozciąganych:

Warunek:

stąd minimalna długość spoiny

gdzie:

P – siła rozciągająca połączenie [N],

g – grubość spoiny [m],

x’ – współczynnik statycznej wytrzymałości spoiny [-],

kr – naprężenia dopuszczalne materiału elementów łączonych [Pa],

l – obliczana długość spoiny [m].

Spoina czołowa zginana:

Warunek:

stąd minimalna długość spoiny:

gdzie:

h – ramię działania siły P [m],

5. Połączenie śrubowe. Sposób obliczeń śruby obciążanej silą wzdłużną osiowa i momentem skręcającym.