2. Scharakteryzować zarys ewolwentowy


Zarysem ewolwentowym – tor dowolnego punktu prostej toczącej się po kole zasadniczym.

Przy współpracy zębów o zarysie ewolwentowym linia przyporu jest linią prostą. Jest to podstawowa cecha tego zazębienia. Powszechnie stosowane w budowie maszyn,

Kątem zarysu α – nazywamy kąt zawarty między styczną do ewolwenty w rozpatrywanym punkcie i promieniem przechodzącym przez rozpatrywany punkt.

Budując zarys ewolwentowy dla współpracujących zębów, ewolwentę rozwija się z okręgu zasadniczego, którego średnica zasadnicza jest styczna do linii przyporu.


Zalety:

- nieczułe na zmiany odległości osi,

- uniwersalność metod obróbki obwiedniowej, tj. przy użyciu tego samego narzędzia można wykonać koła o różnych liczbach zębów (o tym samym module i kącie przyporu)-łatwo dokonuje się pomiaru cech geometrycznych uzębienia,

- odcinek przyporu jest linią prostą, nie ma zmienności sił,

WADY:

- współpracują dwie powierzchnie wypukłe – małe pole dolegania – nacisk skoncentrowany liniowy – duże zużycie

- większy poślizg niż w cykloidalnej


Metody obróbcze ewolwenty:

-Głównie obwiedniowe, ale można tez metodą kształtową

-frezy palcowe, krążkowe

- przeciąganie, dłutowanie

-Metody obwiedniowe: Fellowsa, Maaga,Gleasona, Sunderlanda


3. Charakteryzować zarys cykloidalny


Zarys cykloidalny- tworzy tor dowolnego punktu toczącego się po kole zasadniczym bez poślizgu. Cykloida zwyczajna i ortocykloida- gdy torem obtaczającym jest płaszczyzna. Występują także epicykloidy i hypockloidy.

rb = rw = r

rb- koło zasadnicze- baza do powstania zarysu

rw-koło toczne- jest to koło gdzie prędkość poślizgu jest równa zeru

r- koło podziałowe


Stopa zęba jest hipocykloidą


Zalety:

- ścisła współpraca dwóch powierzchni, wklęsłej i wypukłej. Duże pole dolegania, małe naciski a co za tym idzie małe zużycie

- mniejsza wartość poślizgu międzyzębnego w stosunku do zarysu ewolwentowego

- większa sprawność w stosunku do ewolwentowego

- możliwość wykonania kół o małej liczbie zębów (nawet z=2 w tzw. przekładni palcowej Grissona).


Wady:

- odcinek przyporu jest linią krzywą co powoduje pulsację obciążeń w czasie pracy, siły zmieniają kierunek i wartość

- wrażliwe na zmianę odległości osi

- z reguły wykonywane metodą obróbki kształtowej i w związku z tym trudność w uzyskaniu dużej dokładności wykonania


Zastosowanie:

-w budowie zegarków, ze względu na duże pole dolegania, małe naciski i dużą trwałość

-pompy tłoczące, ze względu na zwiększenie trwałości

4. Narysować sprzęgła tulejowe i tarczowe, ich rozwiązania konstrukcyjne



Sprzęgła tulejowe mogą pracować jako sprzęgła proste lub sprzęgła przeciążeniowe. W pierwszym przypadku mocujemy tuleję za pomocą wpustów i wkrętu ustalającego. W drugim przypadku używamy kołków z miękkiej stali lub miedzi. Kołki są ustawione do siebie pod katem prostym i prostopadle do wałka. W razie przekroczenia dopuszczalnych obciążeń kołki ulegają ścięciu rozłączając układ.



Sprzęgła tarczowe- moment z wałka czynnego jest przekazywany poprzez wpust na tarcze, która przekazuje ten moment na drugą tarcze poprzez siły tarcia i następnie poprzez wpust na drugi wałek (bierny). Należy do najmniej skomplikowanych. Zbudowane z dwóch tarcz - jedna na stałe umocowana na wałku, druga ma możliwość przesuwu wzdłużnego. Przez dociśnięcie tarczy przesuwnej stałą siłą Fw do tarczy stałej następuje przeniesienie momentu obrotowego. W trosce o żywotność sprzęgła należy dbać by maksymalny moment obrotowy, jaki przenosi sprzęgło był mniejszy niż moment tarcia uzyskanego od siły dociskowej Fw (M_T ≥ M_max = KM).


5. Istota sprzęgła podatnego


Sprzęgła podatne to sprzęgła gdzie jako łącznik wykorzystano elementy sprężyste

Podstawowy element - łącznik wykonany z materiału bądź części, które umożliwią tymczasowy obrót jednego wału względem drugiego. Zastosowanie materiałów podatnych redukuje zagrożenie uszkodzenia napędu wynikające z obciążeń dynamicznych (m.in. przy rozruchu) zmniejszać wibracje, wahania przekazywanego momentu obrotowego itp. Najczęściej stosowanym materiałem na łączniki jest guma, a przy sprzęgłach metalowych wykorzystuje się sprężyny o różnych kształtach.


1 - Tarcza typu P

2 - Tarcza typu S

3 - Sworzeń

4 - Wkładka gumowa

5 - Podkładka

6 - Pierścień osadczy


6. Kiedy stosujemy łożyska skośne



Łożyska skośne przenoszą obciążenia wzdłużne i poprzeczne, warunkiem ich stosowania jest wystarczająca siła poosiowa, inaczej łożysko nie może być zastosowane.

Fa>=1,25 Fr tg(a)

a-kąt działania łożyska


gdy Fa=1,7 Fr tg(a) wszystkie elementy toczne będą dociskane do pierścienia wewnętrznego.


Jeśli nie można spełnić pierwszego warunku należy stosować sprężyny.


Podział łożysk skośnych:

-łożyska kulkowe skośne- eliminuje przyłożenie siły poosiowej, posiadają rowek przez który wkładamy elementy toczne, rowek ten znajduje się po przeciwnej stronie siły poosiowej

-łożyska skośne dzielone- muszą być skręcone z odpowiednim momentem

a). układ zbieżny-napięcie wywieramy na pierścień zewnętrzny,

b). układ rozbieżny- napięcie uzyskujemy np. przez różne elementy

c). układ 0-lepsza sztywność

d). układ X

-łożyska skośne z 4-punktowym stykiem – 4 punkty styku, mogą być wykonane z dzielonym pierścieniem zewnętrznym lub wewnętrznym.

a). układ 0

b). układ X

c). tandem

7. Zasada łożyskowania (np. jak odbieramy stopnie swobody, podpora stała i przesuwna) rysunek łożyskowania wałka z kołem zębatym



Zasada łożyskowania:

-jedno łożysko tworzy podporę stałą, uniemożliwia przesuwanie się w kierunkach X i Y

-pozostałe łożyska tworzą podpory przesuwne, umożliwiają ruch w kierunku X


Sposoby odbierania stopni swobody:

- za pomocą tarcia- tylko gdy mamy spokojną pracę (Fa=0 , KA=1 gdzie: KA- wsp. nadwyżki dynamicznej) brak obciążeń dynamicznych

-pierścień sprężynujący- gdy nie powoduje obniżenia wytrzymałości zmęczeniowej i gdy siła Fa jest stała

-połączenie cierne- tuleja

-nakrętka łożyskowa

-stożkowa tuleja łożyskowa


8. Nośność łożysk ruchowa, dynamiczna, kryteria doboru łożysk (kryteria sztywności, ceny, dostępności)


Nośność dynamiczna- jest to wyrażona w daN wartość obciążenia przy którym łożysko wykona 1 mln obrotów nie wykazując śladów zużycia pod warunkiem że F=const, niezmienne w czasie, ściśle wzdłużna w łożyskach wzdłużnych i ściśle poprzeczna w łożyskach poprzecznych. Nośność dynamiczna zależy od wytrzymałości zmęczeniowej.

Zmienia się ona wraz ze wzrostem temp. do 150C jest stała potem spada np. 200C wynosi 0,9


Kryterium nośności łożyska:


L=(C/P)^a

a-wykładnik krzywej Wolbula = p

L-trwałość w mln obrotów

C-nośność dynamiczna –zależy od wytrzymałości zmęczeniowej

P-obciążenie zastępcze


p=3 –łożyska kulkowe

p=10/3 – łożyska wałeczkowe


obciążenie zastępcze:

P= XFr + YFa

Y- wsp. obciążenia wzdłużnego

X- wsp. obciążenia poprzecznego X,Y=f(Fa/Fr) – dobieramy z katalogu

Fa- siła poosiowa

Fr- siła poprzeczna


Kryteria doboru łożysk:

- wielkość, charakter, kierunek obciążenia

- prędkość obrotowa

- dokładność biegu, sztywność łożyska

- warunki montażu

- cena


-łożyska kulkowe- są stosowane przy małych prędkościach obrotowych i małych obciążeniach dynamicznych

-łożyska wahliwe- gdy wymagana jest mała sztywność (ma to związek z drganiami giętnymi wału)

-łożyska walcowe, stożkowe, baryłkowe- największa sztywność i dokładność biegu

-łożyska kulkowe wahliwe- przy obciążeniach statycznych

-łożyska igiełkowe- stosowane w celu zmniejszenia gabarytów


- kryterium nośności

- kryterium sztywności

- kryterium dostępności na rynku

- kryterium ceny (baryłkowe do kulkowych 1:7)


9. Istota poślizgu sprężystego


Poślizg w przekładni pasowej wynika przede wszystkim w własności sprężystych pasa. Naprężenia w cięgnie czynnym są większe niż naprężenia w cięgnie biernym, zmiana naprężeń ma miejsce na łuku opasania w obszarze styku pasa z kołem. Równocześnie z naprężeniami zmieniają się odkształcenia a to z kolei wiąże się ze zmiana wydłużenia pasa. Towarzyszy temu poślizg pasa na powierzchni jego styku z kołem. W konsekwencji tego zjawiska powstaje różnica prędkości cięgna czynnego (Vc) i cięgna biernego (Vb). Poślizg sprężysty określa się wzorem:




Poślizg sprężysty wynosi z reguły 1%-2% powoduje on m.in. zmianę przełożenia kinematycznego ue przekładni.




Zwiększenie obciążenia powoduje wzrost poślizgu sprężystego. Po przekroczeniu wartości granicznej obciążenia, wynikającej między innymi z warunków sprzężenia pasa z kołem, następuje poślizg trwały.


10. Przekroje łożysk kulkowych i ich charakterystyka


-łożysko kulkowe zwykłe- głównie przenosi obciążenia poprzeczne, ale także wzdłużne, jednak wraz z przyrostem tego obciążenia nośność gwałtownie spada (Qmax=0,005 rad)



-łożyska dwurzędowe wahliwe- pierścień zewnętrzny posiada kształt czaszy kulistej co powoduje znaczne przemieszczenia. Nośność tego łożyska jest porównywalna z łożyskami kulkowymi jednorzędowymi prostymi jednak posiada znacznie mniejszą sztywność (Qmax=3 stopnie)



-łożyska kulkowe skośne dwurzędowe - eliminuje przyłożenie siły poosiowej, posiadają rowek przez który wkładamy elementy toczne, rowek ten znajduje się po przeciwnej stronie siły poosiowej




- łożyska kulkowe skośne- Łożyska skośne przenoszą obciążenia wzdłużne i poprzeczne, warunkiem ich stosowania jest wystarczająca siła poosiowa, inaczej łożysko nie może być zastosowane.

Fa>=1,25 Fr tg(a)




-Łożyska kulkowe wzdłużne są przeznaczone do przejmowania wyłącznie obciążeń wzdłużnych. Łożyska te w żadnym przypadku nie mogą być obciążone siłami poprzecznymi.



-łożyska skośne dzielone- muszą być skręcone z odpowiednim momentem


-łożyska skośne z 4-punktowym stykiem – 4 punkty styku, mogą być wykonane z dzielonym pierścieniem zewnętrznym lub wewnętrznym.


11.

12.Pojęcia:

Linia przyporu- miejsce geometryczne wszystkich punktów styku w czasie zazębienia



Punkt biegunowy C – jest to punkt przyporu należący do prostej O₁O₂

Odcinek przyporu- część linii przyporu ograniczonej punktami przecięcia się kół, na których znajdują się końce czynnych odcinków zarysu zęba z linią przyporu


-Punkt przyporu- miejsce chwilowego styku zębów

-Koło zasadnicze- baza do powstania zarysu





- średnica podziałowa - d

- średnica wierzchołkowa - d_a

- średnica podstaw - d_f

- podziałka - p

- grubość zęba - s

- szerokość wrębu - e

- wysokość zęba - h

- wysokość głowy zęba - h_f




Koło toczne- jest to koło gdzie prędkość poślizgu jest równa zeru

Moduł- (d/z) stosunek średnicy podziałowej do liczby zębów- znormalizowany aby można było wykonywać różne koła o tym samym module tymi samymi narzędziami oraz aby móc wymienić koła między sobą

Podziałka- długość łuku między dwoma sąsiednimi zębami mierzona od różnostronnych(jednostronnych) bokówka umownym walcu. Na każdym kole można odmierzyć tyle podziałek ile koło posiada zębów.

p= pi (d/z)

d- średnica podziałowa

z- liczba zębów

Wrąb- przestrzeń między dwoma zębami.

Średnica podziałowa- średnica na której dokonuje się pomiaru cech geometrycznych uzębienia, określa się wymiary nominalne





Luz obwodowy- (lo) im większa klasa dokładności tym mniejsza wartość luzu

lo=p-(s1+s2) s-grubośc zebów

S1,S2- grubość zębów na średnicy podziałowej

Luz wierzchołkowy- (lw) zależy od niego wysokość zęba, im większy luz tym wyższy ząb co jest nie korzystne za względów wytrzymałościowych, zbyt niski powoduje za to problemy z wartością liczby przyporu. Przyjmuje się :L_w = h_f – h_a = 0,25m

h_f – wysokość stopy,

h_a – wysokość głowy,

h=h_a+h_f – całkowita wysokość zęba,

h=2*y*m_n+l_w

y – współczynnik wysokości zęba, - jest to stosunek wysokości zęba do modułu,

x- współczynnik przesunięcia zarysu zęba (korekcja zęba),

k – współczynnik skrócenia zęba dzikiego,


Szerokość zęba

s = 0,5 × p – L_o

Szerokość wrębu

e = 0,5 × p + L


13.WAŁY zginanie i skrecanie

Wały to elementy maszyn ujęte w łożyskach na których osadzone są inne elementy wykonujące ruchy obrotowe lub nawrotne (np. koła zębate, pasowe).

Głównym zadaniem wału jest przenoszenie momentu obrotowego. W związku z tym wał jest narażony jednocześnie na skręcanie oraz – pod wpływem sił poprzecznych – na zginanie. Wał może jednocześnie przenosić również siły ściskające lub rozciągające.

Podział wałów:

-kształt : proste, korbowe

-funkcja: główne,pomocnicz, pośredniczące,czynne,bierne

-podpory: wielopodporowe, dwupodporowe

-sztywność: sztywne, giętne


KSZTAŁTOWANIE WAŁU:



Warunek wytrz osi:






Warunek wytrzymałościowy na zginanie walka:



W - wskaźnik wytrzymałości przekroju (przy zginaniu W_x, przy skręcaniu W_o)

Stąd średnica osi:



Warunek wytrzymałościowy na skręcanie:






Jednoczesne zginanie i skręcanie:

naprężenia zastępcze opartego na hipotezie Hubera:



- współczynnik redukujący naprężenia styczne do naprężeń normalnych






Po przekształceniach wzór ten przyjmuje postać:




gdzie moment zastępczy (zredukowany):




Średnica wału po uwzględnieniu W_x » 0,1d³:

- określa min srednice wału ze względu na zginanie i skręcanie