AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA
im. Stanisława Staszica w Krakowie
Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn
PROJEKT WAŁU MASZYNOWEGO
Wykonała: Młynarczyk Magdalena
Wydział: GiG
Rok studiów: 2
Grupa: B1
Rok akademicki 2012/2013
Semestr: III
Obliczenia przeprowadzić metodą analityczno - wykreślną dla
następujących danych:
Moc silnika: Ns =11[kW]
Prędkość obrotowa silnika: ns =960[obr / min]
Sprawność przekładni: ɳ prz =99 [%]
Sprawność sprzęgła: ɳsp =99[%]
Zakładana wartość przełożenia: i =3,8
Kąt przyporu: α = 20[o]
Rodzaj łożysk: toczne kulkowe
Trwałość łożysk: LH =35000[h]
Wymiar wału: a = 80 [mm]
Wymiar wału: b = 60 [mm]
Wymiar wału: c = 80 [mm]
Temperatura pracy przekładni: t =75 [o C]
Materiał wału: 3OH
Typ obciążenia: „a”( Moment skręcający wału nr „2”)
DANE |
OBLICZENIA |
WYNIK |
m= 3,5
z2=79 z1=21
n1=960[obr/min]
N1=11[kW]
ɳ sp =99 [%] ɳ prz =99 [%]
n2=255,2 [obr/min]
N2= 10,8 [kW]
M2= 403,5 [Nm]
dp2=276,5[mm]
Fo=2918,4 [N]
α = 20[o]
RAX= 1250,7 [N] Fo= 2918,4 [N]
RAY= 455,2 [N]
Fr= 1062,2 [N]
RAX= 1250,7 [N]
Fo= 2918,4 [N]
RAY= 455,2 [N]
Fr= 1062,2 [N]
M2= 403,5 [Nm]
Stal : 30H
kgo=60 [MPa]
ksj=115 [MPa]
RA=19,5 [kN] RB=25,9 [kN]
V=3,7 [m/s]
Dla łożysk kulkowych q=3
n2=255,2 [obr/min]
Lh= 35000[ h]
fd1 =1,2
kcj=145 [MPa]
M2= 403,5 [Nm] kd=116 [MPa]
d2=33,0 [mm] b= 10 [mm]
lo= 33 [mm]
kd=116 [MPa]
d4=30 [mm] b= 10 [mm]
Zgo=540 [MPa] |
I. Wyznaczanie wielkości wyjściowych :
2. Rzeczywiste przełożenie przekładni:
3. Prędkość obrotowa wału nr 2:
n2=255,2 [obr/min]
4. Moc na wale nr 2:
N2= 10,8 [kW]
II. Obciążenie wału: 1. Moment skręcający wału nr 2:
M2= 403,5 [Nm]
2. Siła obwodowa międzyzębna:
F0=2918,4 [N]
3. Siła promieniowa międzyzebna:
Fr=1062,2 [N]
Schemat obciążenia wału nr 2:
III. Obliczanie reakcji w łożyskach
1. Płaszczyzna „x-x”: Σ MA=0 → Fo ·a - RBX ·(a+b) = 0
2. Płaszczyzna „y-y” Σ Fix=0→RAY- Fr + RBY = 0 Σ MA=0 → Fr ·a - RBY ·(a+b) = 0
3. Reakcje całkowite:
IV. Obliczanie momentów gnących 1. Płaszczyzna „x-x”:
2. Płaszczyzna „y-y”:
3. Moment gnący całkowity:
V. Obliczenie momentów zredukowanych:
Ponieważ dominującymi naprężeniami są
Dlatego w obliczeniach wykorzystany zastanie wzór:
Momenty zredukowane dla poszczególnych elementów: Pkt.1 - łożysko A (środek) Mz(1)= 0,0 [Nm] Pkt. 2 - środek koła zębatego Mz(2)= 472,5 [Nm] Pkt. 3 - łożysko B (środek) Mz(3)= 403, 5 [Nm] Pkt. 4- koniec wału Mz(4)= 403,5 [Nm]
Wykresy momentów:
VI. Obliczanie średnic wału z warunku na moment zastępczy:
Naprężenia dopuszczalne na obustronne zginanie dla stali 30H
Naprężenia dopuszczalne na jednostronne skręcanie dla stali 30H
d2=28,0 [mm]
VII. Obliczenia łożysk tocznych
Fz=1331,0 [N]
2. Obliczenie współczynnika prędkości obrotowej:
3. Obliczenie współczynnika trwałości:
fh=4,1
4. Przyjęcie współczynnika temperatury (wg tabeli):
5.Obliczenie współczynnika nadwyżek dynamicznych: 5. Obliczenie ruchowej nośności dynamicznej:
CA=19,5 [kN]
6. Dobór łożyska wg katalogu
a. Łożysko 1: 6305
VIII. Obliczenie wielkości wpustów na wale:
1. Wpust pod kołem zębatym:
a. Obliczenie czynnej długości wpustu:
lo= 33 [mm]
b. Obliczenie całkowitej długości wpustu:
l= 43 [mm]
c. Przyjęcie znormalizowanej długości wpustu:
2. Wpust pod sprzęgłem (na prawym końcu wału):
a. Obliczenie czynnej długości wpustu:
lo= 36,2 [mm]
b. Obliczenie całkowitej długości wpustu:
l=46,2 [mm]
c. Przyjęcie znormalizowanej długości wpustu: lzn=50 [mm]
IX. Sprawdzenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa 1. Ustalenie wymiarów karbu
ρ=0,5 [mm]
2. Obliczenie i dobór współczynników dla zginania a. Współczynnik kształtu:
c. Współczynnik stanu powierzchni: d. Współczynnik spiętrzenia naprężeń:
βg= 2,4
e. Współczynnik wielkości przedmiot:
γ=1,1 a. Współczynnik kształtu:
c. Współczynnik stanu powierzchni: d. Współczynnik spiętrzenia naprężeń:
βg= 1,85
e. Współczynnik wielkości przedmiot: γ=1,1
4. Obliczenie naprężeń średnich ( σm ,m),
5. Obliczenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa dla: a. zginania:
δg=3,0
b. skręcania: ϭs=2,3
6. Obliczenie całkowitego współczynnika bezpieczeństwa:
δ=1,8 |
dp2=276,5 [mm]
i=3,76
n2=255,2 [obr/min]
N2= 10,8 [kW]
M2= 403,5 [Nm]
Fo=2918,4 [N]
Fr=1062,2 [N]
RA=1331,0 [N] RB=1774,7 [N]
Mg(x1)=100,1 [Nm]
Mg(x2)= 0 [Nm]
Mg(x3)= 0 [Nm]
Mg(y1)= 36,4 [Nm]
Mg(y2)= 0 [Nm]
Mg(y3)= 0 [Nm]
Mg1=106,5 [Nm]
Mg2=0 [Nm]
Mg3=0 [Nm]
d2=28,0 [mm]
Fz=1,331 [kN]
fn= 0,5
fh=4,1
fd = 1,8
CA=19,5 [kN]
kd=116 [MPa]
lo= 33 [mm]
lzn=43 [mm]
lo= 36,2 [mm]
l=46,2 [mm]
lzn=50 [mm]
αk=2,2
βk=1,8
βp=1,6
βg= 2,4
γ=1,1
αk=2,1
βk=1,7
βp=1,15
βg= 1,85
γ=1,1
σm=0 [MPa]
σmax= 68,1 [MPa]
τmax=129,1 [MPa]
δg=3,0
ϭs=2,3
δ=1,8
|