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: N_s =11[kW]

Prędkość obrotowa silnika: n_s =960[obr / min]

Sprawność przekładni: ɳ _prz =99 [%]
Sprawność sprzęgła: ɳ_sp =99[%]
Zakładana wartość przełożenia: i =3,8

Kąt przyporu: α = 20[^o]

Rodzaj łożysk: toczne kulkowe

Trwałość łożysk: L_H =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 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] RBX = 1667,6 [N] Fo= 2918,4 [N] RAY= 455,2 [N] RBY = 607,0 [N] Fr= 1062,2 [N] RAX= 1250,7 [N] RBX = 1667,6 [N] Fo= 2918,4 [N] RAY= 455,2 [N] RBY = 607,0 [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] X=1 Y=0 Fa=0 Dla łożysk kulkowych q=3 n2=255,2 [obr/min] Lh= 35000[ h] fd1 =1,2 fd2 = 1,5 kcj=145 [MPa] M2= 403,5 [Nm] kd=116 [MPa] d2=33,0 [mm] h=8 [mm] b= 10 [mm] lo= 33 [mm] kd=116 [MPa] d4=30 [mm] h=8 [mm] b= 10 [mm] Zgo=540 [MPa] Zsj=600 [MPa]	I. Wyznaczanie wielkości wyjściowych : 1. Średnica koła podziałowego koła zębatego nr 2: dp2=276,5 [mm] 2. Rzeczywiste przełożenie przekładni: i=3,76 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 Fix=0→RAX- Fo + RBX = 0 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 naprężenia skręcające (M2>2·Mg) 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 kgo=60 [MPa] Naprężenia dopuszczalne na jednostronne skręcanie dla stali 30H ksj=115 [MPa] d2=28,0 [mm] d3=26,0 [mm] d4=26,0 [mm] VII. Obliczenia łożysk tocznych 1. Obliczenie obciążenia zastępczego: Fz=1331,0 [N] 2. Obliczenie współczynnika prędkości obrotowej: fn= 0,5 3. Obliczenie współczynnika trwałości: fh=4,1 4. Przyjęcie współczynnika temperatury (wg tabeli): = 1 5.Obliczenie współczynnika nadwyżek dynamicznych: fd = 1,8 5. Obliczenie ruchowej nośności dynamicznej: CA=19,5 [kN] CB=25,9 [kN] 6. Dobór łożyska wg katalogu a. Łożysko 1: 6305 b. Łożysko 2: 63/28 VIII. Obliczenie wielkości wpustów na wale: Dopuszczalne naprężenia na docisk dla materiału wału: kd=kcj·0,8= 116 [MPa] 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: lzn=43 [mm] 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] r=12,5 [mm] R= 33 [mm] R/r= 2,48 ρ/r= 0,04 2. Obliczenie i dobór współczynników dla zginania a. Współczynnik kształtu: αk=2,2 b. Współczynnik działania karbu: βk=1,8 c. Współczynnik stanu powierzchni: βp=1,6 d. Współczynnik spiętrzenia naprężeń: βg= 2,4 e. Współczynnik wielkości przedmiot: γ=1,1 3. Obliczanie i dobór współczynników dla skręcania: a. Współczynnik kształtu: αk=2,1 b. Współczynnik działania karbu: βk=1,7 c. Współczynnik stanu powierzchni: βp=1,15 d. Współczynnik spiętrzenia naprężeń: βg= 1,85 e. Współczynnik wielkości przedmiot: γ=1,1 4. Obliczenie naprężeń średnich ( σm ,m), amplitud cyklu naprężeń ( σa ,a) oraz naprężeń maksymalnych (σmax , max ) σm=0 [MPa] σmax= 68,1 [MPa] τmax=129,1[MPa] 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] d3=26,0 [mm] d4=26,0 [mm] Fz=1,331 [kN] fn= 0,5 fh=4,1 = 1 fd = 1,8 CA=19,5 [kN] CB=25,9 [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

---