P=16kW n=110obr/min p=9,525mm z1=60 Ms=1398,1 d1=182mm d2=200mm Pr2=5,06kN Pr2=5,06kN kgo=60MPa Pdop=120MPa 42741,6N i=1 h=12mm m=10mm RAXY=9675 N RAXZ=28080 N RBXY=5580 N RBXZ=1660 N n=110obr/min R=1mm d=70mm D=78mm R=1mm d=70mm D=78mm Ms=1389,1Nm D=78mm

TEMAT ZADANIA Zaprojektować wał do napędu betoniarki samochodowej o napędzie łańcuchowym. Moc silnika hydraulicznego 16kW, obroty nominalne silnika 110obr/min, rozstaw między łożyskami 180mm. Wał ma pracować przez 4 lata, na 3 zmiany przy współczynniku wykorzystania czasu pracy 0,7. Dane: P=16kW n=110 obr/min Rys. 1). Schemat obciążenia wału. Moment skręcający przenoszony przez oba koła: Siła pochodząca od przekładni pasowej Koło zębate 1 jak i 2 musi przenieść ten sam moment skręcający. Z rozkładu sił na zębie na styczną i promieniową, oraz kącie przyporu obliczamy siłę Pr2. OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE Obliczenie reakcji w podporach. W płaszczyźnie XY: Rys. 1 na papierze milimetrowym. W płaszczyźnie XZ: Rys. 3 na papierze milimetrowym. Momenty gnące. Płaszczyzna XY: Rys. 2 na papierze milimetrowym. Płaszczyzna XZ: Rys. 4 na papierze milimetrowym. Wypadkowy moment gnący. Rys. 5 na papierze milimetrowym. Moment zastępczy. Dla stali C45 (hartowana w 820°C, odpuszczana w 560°C): Rys. 7 na papierze milimetrowym. Średnice wału w punktach charakterystycznych z warunku wytrzymałościowego. Rys. 8 na papierze milimetrowym. Na podstawie sporządzonego teoretycznego zarysu wału dokonuje wstępnego kształtowania wału. WSTĘPNE KSZTAŁTOWANIE WAŁU. Dobór średnicy wału pod piastę w punkcie 0. Przyjmuję średnicę wału pod piastę Dobór połączeń wpustowych. Materiał na wpust stal E360 utwardzana powierzchniowo( ) dla którego . Do kół dobieram wpusty 20x12 wg PN-70/M-85005. Siła działająca na wpust: Obliczam długość wpustu z warunku na docisk. l=l0+b=80mm Przyjmuję l=80mm. Dobieram 2 wpusty pryzmatyczne A 20x12x40 SPRAWDZENIE SZTYWNOŚCI GIĘTNEJ I SKRĘTNEJ ORAZ KĄTÓW OBROTU W PODPORACH. 4.1. Strzałka ugięcia w punkcie 0. Strzałki obliczam metodą Wereszczagina, korzystając z wykresów momentów gnących w płaszczyznach XY i XZ Ώ - pole pod wykresem momentu gnącego y - rzędna pod wykresem od fikcyjnego obciążenia jednostkowego Wartości momentów do obliczenie pola pod wykresem odczytuję bezpośrednio z rys. nr 4. Płaszczyzna XY: Rys. 9 na papierze milimetrowym. Rys. 10 na papierze milimetrowym. Płaszczyzna XZ: Obliczamy w którym miejscu wykres momentów gnących jest zerowy aby móc policzyć pola Ω6 i Ω7. Rys. 13 na papierze milimetrowym. Rys. 14 na papierze milimetrowym. Strzałka ugięcia jest geometryczną sumą odpowiednich ugięć w obu płaszczyznach. Dla stali C45 moduł Younga Strzałka ugięcia mieści się w zadanym przedziale. 4.2.Kąty obrotu w miejscach podpór. Średnica wału w podporach musi być większa od średnicy wału w piaście (dp=65mm) w miejscu 0 i musi się kończyć na 0 lub 5. Do obliczeń przyjmuje dł=70mm. Rys. 11 na papierze milimetrowym. Rys. 12 na papierze milimetrowym. Rys. 15 na papierze milimetrowym. Rys. 16 na papierze milimetrowym. Kąty obrotu mniejsze od dopuszczalnych. DOBÓR ŁOŻYSK Wstępnie obliczam łożysko kulkowe zwykłe 6314 o średnicy wewnętrznej d=70mm, C=111 kN, =68 kN. Obliczam reakcje promieniowe w podporach B i E. Obciążenia zastępcze dynamiczne łożysk. Nośność łożyska. , gdzie: współczynnik czasu pracy: wsp. nadwyżek dynamicznych przy pracy spokojnej bez uderzeń: współczynnik obrotów: współczynnik temperaturowy: dla temperatur pracy poniżej 150°C Obliczeniowy czas pracy łożyska: 6. Dobór połączeń wpustowych. 6.1. Średnica wału pod piastę w punkcie 1. Średnice wału pod piastę przyjmuję d=73mm gdyż musi być większa od średnicy pod łożysko w punkcie B wału (70mm) Materiał na wpust stal E360 powierzchniowo utwardzona, dla której . Do koła dobieram wpustu 20x12 wg PN-70/M-85005. Siła działająca na wpust kół: Obliczam długość wpustu z warunku na docisk. l=l0+b=52,8+20=72,8mm Przyjmuję l=75mm. Dobieram Wpust pryzmatyczny A 20x12x75 SPRAWDZANIE RZECZYWISTEGO WSPÓŁCZYNNIKA BEZPIECZEŃSTWA W NIEBEZPIECZNYCH PRZEKROJACH. Najbardziej zagrożonym przekrojem jest przekrój A-A, za względu na to, że linie teoretycznego i rzeczywistego zarysu są maksymalnie zbliżone oraz występuje karb. Obliczam rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń normalnych (od zginania). Z wykresu „współczynnik kształtu dla przypadku zginania próbki okrągłej z osadzeniem” odczytuje współczynnik kształtu . Odczytano . Z wykresu współczynnika karbu w zależności od współczynnika kształtu odczytano: Współczynnik wielkości przedmiotu odczytuje z wykresu, mając dane: , Amplituda cyklu naprężeń gnących . Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń normalnych . Obliczam rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń stycznych (od skręcania). Z wykresu „współczynnik kształtu dla przypadku skręcania próbki okrągłej z osadzeniem” odczytuje współczynnik kształtu . Odczytano . Z wykresu współczynnika karbu w zależności od współczynnika kształtu odczytano: Współczynnik wielkości przedmiotu odczytuje z wykresu, mając dane: , Amplituda cyklu naprężeń stycznych przy stałości kierunku obracania: Rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa wg naprężeń stycznych (od skręcenia: Obliczam rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa dla obciążeń złożonych. Ze względu na wytrzymałość zmęczeniową wymiary wału przyjęto poprawnie.

Ms=1389,1Nm Pt1=15,26kN d1=182mm P1=18,31kN Pt2=13,89kN Pr2=5,06kN RBy=5,58kN RAy=9,675kN RBz=1,66kN RAz=28,08kN dp=65mm l0=60mm l=80mm l=75mm

11

---