AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA

im. Stanisława Staszica w Krakowie

Katedra Konstrukcji i Eksploatacji Maszyn

PROJEKT WAŁU MASZYNOWEGO

Wykonał: Patryk Murzyn

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: 30H

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 = 1667,9 [N] Fo= 2918,4 [N] RAY= 455,2 [N] RBY = 607,0 [N] Fr= 1062,2 [N] RAX= 1250,7 [N] RBX = 1667,9 [N] Fo= 2918,4 [N] RAY= 455,2 [N] RBY = 607,0 [N] Fr= 1062,2 [N] M2= 403,5 [Nm] Stal : 30H kgo=110 [MPa] ksj=115 [MPa] Mzs= a. Punkt 1: 0,00 [Nm] b. Punkt 2: 472,5 [Nm] c. Punkt 3: 403,5 [Nm] d. Punkt 4: 403,5 [Nm] RA=1331,0 [N] RB=1774,7 [N V=1 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= 52,7 [mm] kd=116 [MPa] d4=30 [mm] h=7 [mm] b= 8 [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 w kolejnych punktach wału: a. Punkt 1: 0,00 [Nm] b. Punkt 2: 472,5 [Nm] c. Punkt 3: 403,5 [Nm] d. Punkt 4: 403,5 [Nm] Wykresy momentów: VI. Obliczanie średnic wału z warunku na moment zastępczy: Naprężenia dopuszczalne na obustronne zginanie dla stali 30H kgo=110 [MPa] Naprężenia dopuszczalne na jednostronne skręcanie dla stali 30H ksj=115 [MPa] d2=27,4 [mm] d3=26,0 [mm] d4=26,0 [mm] VII. Obliczenia łożysk tocznych 1. Obliczenie obciążenia zastępczego: Fz=1331,0 [kN] 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: 16012 b. Łożysko 2: 6306 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= 52,7 [mm] b. Obliczenie całkowitej długości wpustu: l= 62,7 [mm] c. Przyjęcie znormalizowanej długości wpustu: lzn=63 [mm] 2. Wpust pod sprzęgłem (na prawym końcu wału): a. Obliczenie czynnej długości wpustu: lo= 66,2 [mm] b. Obliczenie całkowitej długości wpustu: l=74,2 [mm] c. Przyjęcie znormalizowanej długości wpustu: lzn=80 [mm] IX. Sprawdzenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa 1. Ustalenie wymiarów karbu ρ=0,45 [mm] r=15 [mm] R= 33 [mm] R/r= 1,10 ρ/r= 0,03 2. Obliczenie i dobór współczynników dla zginania a. Współczynnik kształtu: αk=2,18 b. Współczynnik działania karbu: βk=1,1 c. Współczynnik stanu powierzchni: βp=1,15 d. Współczynnik spiętrzenia naprężeń: βg= 1,25 e. Współczynnik wielkości przedmiot: γ=1,1 3. Obliczanie i dobór współczynników dla skręcania: a. Współczynnik kształtu: αk=2,6 b. Współczynnik działania karbu: βk=1,3 c. Współczynnik stanu powierzchni: βp=1,35 d. Współczynnik spiętrzenia naprężeń: βg= 1,65 e. Współczynnik wielkości przedmiot: γ=1,2 4. Obliczenie naprężeń średnich ( σm ,m), amplitud cyklu naprężeń ( σa ,a) oraz naprężeń maksymalnych (σmax , max ) σm=0 [MPa] σmax= 39,4 [MPa] τmax=74,7 [MPa] 5. Obliczenie rzeczywistego współczynnika bezpieczeństwa dla: a. zginania: ϭg=10,0 b. skręcania: ϭs=4,1 6. Obliczenie całkowitego współczynnika bezpieczeństwa: ϭ=3,8	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=27,4 [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= 52,7 [mm] lzn=63 [mm] lo= 66,2 [mm] l=74,2 [mm] ρ=0,45 [mm] r=15 [mm] R= 33 [mm] R/r= 1,10 ρ/r= 0,03 αk=2,18 βk=1,1 βp=1,15 βg= 1,25 γ=1,1 αk=2,6 βk=1,3 βp=1,35 βg= 1,65 γ=1,2 σm=0 [MPa] σmax= 39,4 [MPa] τmax=74,7 [MPa] ϭg=10,0 ϭs=4,1 ϭ=3,8