-
__________________________________________________________________________
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego
MINISTERSTWO EDUKACJI i NAUKI
Marek Olsza Projektowanie podzespow osi i waw 311[20].Z2.02
Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji
Pastwowy Instytut Badawczy Radom 2005
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 1
Recenzenci: mgr in. Sawomir Jdrzejowski mgr in. Jan Stanisaw
Kawiski Konsultacja: dr in. Zbigniew Kramek Opracowanie redakcyjne:
mgr in. Katarzyna Makowska Korekta: mgr Edyta Kozie
Poradnik stanowi obudow dydaktyczn programu jednostki moduowej
311[20].Z2.02 Projektowanie podzespow osi i waw w moduowym
programie nauczania dla zawodu technik mechanik.
Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Pastwowy Instytut
Badawczy, Radom 2005
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 2
SPIS TRECI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstpne 5 3. Cele
ksztacenia 6 4. Materia nauczania 7 4.1. Warunki wytrzymaociowe
przy zginaniu 7
4.1.1. Materia nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzajce 10 4.1.3.
wiczenia 10 4.1.4. Sprawdzian postpw 12
4.2. Warunki wytrzymaociowe przy skrcaniu 13 4.2.1. Materia
nauczania 13 4.2.2. Pytania sprawdzajce 14 4.2.3. wiczenia 14
4.2.4. Sprawdzian postpw 16
4.3. Warunki wytrzymaociowe przy obcieniach zoonych 17 4.3.1.
Materia nauczania 17 4.3.2. Pytania sprawdzajce 19 4.3.3. wiczenia
19 4.3.4. Sprawdzian postpw 20
4.4. Wyboczenie 21 4.4.1. Materia nauczania 21 4.4.2. Pytania
sprawdzajce 23 4.4.3. wiczenia 23 4.4.4. Sprawdzian postpw 24
4.5. Osie i way. Czopy 25 4.5.1. Materia nauczania 25 4.5.2.
Pytania sprawdzajce 30 4.5.3. wiczenia 31 4.5.4. Sprawdzian postpw
32
4.6. oyska 33 4.6.1. Materia nauczania 33 4.6.2. Pytania
sprawdzajce 43 4.6.3. wiczenia 44 4.6.4. Sprawdzian postpw 45
4.7. Sprzga. Hamulce 46 4.7.1. Materia nauczania 46 4.7.2.
Pytania sprawdzajce 62 4.7.3. wiczenia 62 4.7.4. Sprawdzian postpw
63
5. Sprawdzian osigni 64 6. Literatura 78
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 3
1. WPROWADZENIE
Poradnik bdzie Ci pomocny w przyswajaniu wiedzy z zakresu
projektowania
podzespow osi i waw. Poradnik ten zawiera:
1. Wymagania wstpne, czyli wykaz niezbdnych umiejtnoci i wiedzy,
ktre powiniene mie opanowane, aby przystpi do realizacji tej
jednostki moduowej.
2. Cele ksztacenia jednostki moduowej. 3. Materia nauczania
umoliwia samodzielne przygotowanie si do wykonania wicze
i zaliczenia sprawdzianw. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy
wskazan literatur oraz inne rda informacji. Obejmuje on rwnie
wiczenia, ktre zawieraj: wykaz materiaw, narzdzi i sprztu
potrzebnych do realizacji wiczenia, pytania sprawdzajce wiedz
potrzebn do wykonania wiczenia, sprawdzian teoretyczny, sprawdzian
umiejtnoci praktycznych.
4. Przykad zadania/wiczenia oraz zestaw pyta sprawdzajcych Twoje
opanowanie wiedzy i umiejtnoci z zakresu caej jednostki. Zaliczenie
tego wiczenia jest dowodem osignicia umiejtnoci praktycznych
okrelonych w tej jednostce moduowej. Wykonujc sprawdzian postpw
powiniene odpowiada na pytanie tak lub nie, co oznacza, e opanowae
materia albo nie . Jeeli masz trudnoci ze zrozumieniem tematu lub
wiczenia, to popro nauczyciela lub
instruktora o wyjanienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze
wykonujesz dan czynno. Po przerobieniu materiau sprbuj zaliczy
sprawdzian z zakresu jednostki moduowej.
Jednostka moduowa: Projektowanie podzespow osi i waw, ktrej
treci teraz poznasz jest jednym z moduw koniecznych do zapoznania
si z procesem projektowania czci maszyn schemat 1. Bezpieczestwo i
higiena pracy
W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzega regulaminw,
przepisw bhp i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpoarowych,
wynikajcych z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te poznasz
podczas trwania nauki.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 4
Schemat ukadu jednostek moduowych
Modu 311[20].Z2
Projektowanie czci maszyn
311[20].Z2.01
Projektowanie pocze rozcznych i nierozcznych
311[20].Z2.02
Projektowanie podzespow osi i waw
311[20].Z2.03
Projektowanie i dobieranie zespow maszyn
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 5
2. WYMAGANIA WSTPNE
Przystpujc do realizacji programu jednostki moduowej
Projektowanie podzespow osi i waw powiniene umie: stosowa ukad
jednostek SI, obsugiwa komputer na poziomie podstawowym, korzysta z
rnych rde informacji, selekcjonowa, porzdkowa i przechowywa
informacje, posugiwa si kalkulatorem, interpretowa zwizki wyraone
za pomoc wzorw, wykresw, schematw, diagramw,
tabel, ocenia wasne moliwoci sprostania wymaganiom stanowiska
pracy i wybranego
zawodu, przestrzega przepisy BHP.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 6
3. CELE KSZTACENIA
W wyniku realizacji programu jednostki moduowej powiniene umie:
wykona wykresy si tncych i momentw gncych dla rnych przypadkw
obcienia
belek, obliczy osiowy moment bezwadnoci figury zoonej, obliczy
naprenia gnce w belce zginanej, obliczy naprenia skrcajce w belce
skrcanej, obliczy naprenia w belce zginanej i ciskanej
(rozciganej), obliczy naprenia w belce zginanej i skrcanej, wykona
obliczenie prta na wyboczenie, rozrni obcienia przenoszone przez
way i osie, odczyta z rysunku zoeniowego sposb osadzenia piasty na
wale, wyjani wpyw karbu na naprenia wystpujce w wale, zaprojektowa
wa dwupodporowy i wa o rwnomiernej wytrzymaoci na zginanie, dobra
oysko lizgowe dla zadanego przypadku, okreli przyczyny grzania i
nierwnomiernego zuycia oysk lizgowych, sklasyfikowa i
scharakteryzowa oyska toczne, dobra oysko toczne na podstawie
katalogu, wskaza sposoby ustalania i uszczelniania oysk tocznych,
rozrni sprzga oraz scharakteryzowa ich rodzaje i budow, dobra z
katalogu sprzgo znormalizowane dla zadanego przypadku,
scharakteryzowa hamulce klockowe i cignowe, zaprojektowa hamulec
klockowy, scharakteryzowa hamulce hydrauliczne i pneumatyczne,
scharakteryzowa hamulce elektromagnetyczne.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 7
4. MATERIA NAUCZANIA 4.1. Warunki wytrzymaociowe przy zginaniu
4.1.1. Materia nauczania
Zginanie zachodzce pod wpywem dowolnych si dziaajcych na belk
nazywamy zginaniem zoonym. Belkami nazywamy elementy zginane. Na
belk moe dziaa obcienie w postaci si skupionych lub obcienia
cigego. Sia skupiona jest to obcienie przyoone w jednym punkcie lub
rozoone na bardzo maym odcinku. Rwnomierne obcienie cige jest to
obcienie rozoone na znacznej dugoci (rys.1.). Oznaczamy je liter q
i podajemy w N/m. Jeeli dugo belki obcionej w sposb cigy wynosi l,
to cakowita sia dziaajca na belk, pochodzca od tego obcienia
cigego, wynosi bdzie Q = q l.
Rys. 1. Obcienie cige belki
rdo: Siuta W.: Mechanika techniczna. WSiP, Warszawa 1997.
Moliwe jest jeszcze nierwnomierne obcienie cige belek (trjktne,
trapezowe, pkoliste). Momentem gncym w danym przekroju belki
nazywamy sum momentw (wzgldem rodka cikoci tego przekroju)
wszystkich si zewntrznych dziaajcych na cz belki odcit tym
przekrojem.
Moment zginajcy uwaamy za dodatni, jeli wygina on belk wypukoci
ku doowi. Momenty zginajce wyginajce belk wypukoci do gry uwaamy za
ujemne (rys.2.).
Si normaln w danym przekroju poprzecznym belki nazywamy rzut na
kierunek normalnej wypadkowej wszystkich si zewntrznych dziaajcych
na cz belki odcit tym przekrojem. Si tnc w danym przekroju
poprzecznym belki nazywamy rzut na paszczyzn tego przekroju
wypadkowej wszystkich si zewntrznych dziaajcych na cz belki odcit
tym przekrojem. Obliczajc si tnc przez sumowanie si zewntrznych po
lewej stronie przekroju, naley siy zewntrzne zwrcone do gry uwaa za
dodatnie, a siy zwrcone w d - za ujemne. Obliczajc natomiast si tnc
przez sumowanie si po prawej stronie przekroju, naley siy zewntrzne
zwrcone do gry uwaa za ujemne, a siy zwrcone w d za dodatnie.
Rys. 2. Okrelanie znakw si tncych i momentw gncych
rdo: Siuta W.: Mechanika techniczna. WSiP, Warszawa 1997.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 8
Wykresy momentw gncych i si tncych ilustruj przebieg obcienia
belki wzdu jej osi. Czystym zginaniem nazywamy odksztacenie belki
pomidzy dwiema parami si o rwnych momentach (rys.3.).
Rys. 3. Czyste zginanie
rdo: Praca zbiorowa. May poradnik mechanika. WNT, Warszawa 1999
Przy czystym zginaniu w przekrojach poprzecznych belki nie ma napre
stycznych.
Rys. 4. Pooenie osi obojtnej: a)osi obojtn jest o x, b) osi
obojtn jest o y
rdo: Siuta W.: Mechanika techniczna. WSiP, Warszawa 1997.
Najwiksze naprenie normalne wystpuje we wknach najdalej pooonych od
osi obojtnej przekroju poprzecznego
zIMymax
max = gdzie: M - moment gncy, ymax - odlego najdalej pooonych
wkien od osi obojtnej, Iz - moment bezwadnoci wzgldem osi
obojtnej.
Wskanikiem wytrzymaoci przekroju na zginanie wzgldem osi
obojtnej nazywamy stosunek momentu bezwadnoci tego przekroju
wzgldem osi obojtnej do odlegoci wkien skrajnych od tej osi
eIW =
gdzie: I - moment bezwadnoci wzgldem osi obojtnej, e - odlego
wkien skrajnych od tej osi.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 9
Obliczenia wytrzymaociowe belek zginanych sprowadzaj si do
okrelenia najwikszego naprenia normalnego, wystpujcego w przekroju
poprzecznym belki. Warunek wytrzymaociowy przedstawia si
nastpujco
gg kWM
= max
gdzie kg - naprenie dopuszczalne przy zginaniu. Momentem
bezwadnoci ukadu mechanicznego wzgldem nieruchomej osi a
nazywamy
wielko fizyczn Ia rwn sumie iloczynw mas wszystkich n punktw
materialnych ukadu i kwadratw ich odlegoci od osi:
=
=n
iiia rmI
1
2 gdzie mi jest mas i-tego punktu, a ri - jego odlegoci od osi.
Moment bezwadnoci danej bryy wzgldem dowolnej osi zaley od masy,
ksztatu i rozmiarw bryy oraz pooenia bryy wzgldem tej osi.
Twierdzenie Steinera
Moment bezwadnoci I dowolnego ciaa wzgldem dowolnej osi jest
rwny sumie momentu bezwadnoci Io wzgldem osi rwnolegej przechodzcej
przez rodek masy ciaa oraz iloczynu masy tego ciaa i kwadratu
odlegoci a obu osi:
2maII o += Moment bezwadnoci ciaa paskiego wzgldem osi
prostopadej do jego paszczyzny rwna si sumie momentw bezwadnoci
wzgldem dwch osi wzajemnie prostopadych, lecych w jego
paszczynie.
yx III += Biegunowy moment bezwadnoci jest sum osiowych momentw
bezwadnoci wzgldem dwch prostopadych osi przechodzcych przez ten
biegun.
yxo III += Twierdzenia Steinera dla figury paskiej
Moment bezwadnoci figury paskiej wzgldem osi rwnolegej do osi
rodkowej jest rwny momentowi bezwadnoci tej figury wzgldem jej osi
rodkowej, zwikszonemu o iloczyn pola figury i kwadratu odlegoci
pomidzy osiami.
2SaII xl += Moment bezwadnoci bryy jest miar jej bezwadnoci w
ruchu obrotowym wok nieruchomej osi a.
zzyyxxo IIII ++= Biegunowy moment bezwadnoci jest rwny sumie
momentw bezwadnoci wzgldem trzech wzajemnie prostopadych paszczyzn
przecinajcych si w biegunie O.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 10
4.1.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz,
czy jeste przygotowany do wykonania wicze.
1. Kiedy zachodzi zginanie zoone? 2. Jaka jest rnica pomidzy
obcieniem si skupion a rwnomiernym obcieniem
cigym? 3. Co nazywamy momentem gncym belki? 4. Kiedy moment gncy
jest dodatni? 5. Jaka jest rnica pomidzy si normaln a si tnc w
danym przekroju? 6. Jak regua obowizuje przy ustalaniu znaku siy
tncej? 7. Kiedy wystpuje czyste zginanie? 8. Co nazywamy osi obojtn
belki? 9. Czy potrafisz scharakteryzowa wskanik wytrzymaoci
przekroju na zginanie? 10. Jaki jest warunek wytrzymaoci ma
zginanie? 11. Co rozumiesz pod pojciem momentu bezwadnoci? 12.
Czego dotyczy twierdzenie Steinera? 4.1.3. wiczenia wiczenie 1
Lina stalowa zoona z drucikw o rednicach d = 0,8 mm jest
nawijana na bben o rednicy D=40 cm. Obliczy, jakie naprenia wywoane
zginaniem powstaj w drutach, jeeli modu Younga E = 2,2105 MPa.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy zadania, 3) zanotowa dane w zeszycie przedmiotowym, 4)
dokona zamiany jednostek, 5) wyszuka w poradniku waciwy wzr do
oblicze, 6) obliczy naprenia zginajce, 7) zaprezentowa wykonane
wiczenie, 8) dokona oceny poprawnoci wykonanego wiczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy: model gumowy belki do ilustracji
odksztace przy zginaniu i skrcaniu, normy PN, ISO, poradnik, zbir
zada z mechaniki technicznej, literatura z rozdziau 6.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 11
wiczenie 2 Wykona wykresy si tncych i momentw gncych dla belki
przedstawionej na rysunku.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy zadania, 3) wypisa, w zeszycie przedmiotowym, warunki
rwnowagi, 4) obliczy RA i RB, 5) dobra wielko przedziaw, 6) obliczy
siy tnce, 7) obliczy momenty gnce, 8) sporzdzi wykres si tncych i
momentw gncych w zeszycie przedmiotowym, 9) zaprezentowa wykonane
wiczenie, 10) dokona oceny poprawnoci wykonanego wiczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy: model gumowy belki do ilustracji
odksztace przy zginaniu i skrcaniu, normy PN, ISO, poradnik, zbir
zada z mechaniki technicznej, literatura z rozdziau 6. wiczenie
3
Belka o dugoci l = 2 m oparta kocami na dwch podporach i obciona
w sposb cigy (q = 10 kN/m) ma przekrj prostoktny o wysokoci
dwukrotnie wikszej od szerokoci (h = 2b). Obliczy konieczn szeroko
i wysoko belki, jeeli naprenia dopuszczalne na zginanie wynosz kg =
150 MPa.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) dokona analizy zadania, 2) wypisa warunki rwnowagi, 3)
obliczy maksymalny moment gncy, 4) wypisa i przeksztaci wzr na
moment bezwadnoci przekroju poprzecznego, 5) wypisa i przeksztaci
wzr na wskanik wytrzymaoci przekroju, 6) wypisa i przeksztaci wzr
na wytrzymao na zginanie, 7) obliczy wysoko i szeroko belki.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 12
Wyposaenie stanowiska pracy: poradnik, zbir zada z mechaniki
technicznej, literatura z rozdziau 6.
4.1.4. Sprawdzian postpw Tak Nie Czy potrafisz:
1) obliczy momenty bezwadnoci figur paskich? 2) obliczy momenty
bezwadnoci bry? 3) zastosowa twierdzenie Steinera? 4) obliczy siy
tnce w przekroju belki? 5) wykona wykres si tncych? 6) obliczy
momenty gnce? 7) wykona wykres momentw gncych? 8) obliczy naprenia
gnce w przekroju belki? 9) zastosowa warunek wytrzymaoci na
zginanie?
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 13
4.2. Warunki wytrzymaociowe przy skrcaniu 4.2.1. Materia
nauczania
Skrcanie statyczne wystpuje podczas przyoenia pary si o tych
samych wartociach, rnych zwrotach w paszczynie przekroju normalnego
(rys.5.). Moment tej pary si nazywamy momentem skrcajcym i
oznaczamy Ms. Warto tego momentu jest rwna momentowi pary si
zewntrznych Ms = F a
Rys. 5. Moment skrcajcy
rdo: Siuta W.: Mechanika techniczna. WSiP, Warszawa 1997.
Momenty skrcajce przekazywane na wa (za pomoc pasa czy k zbatych)
mona obliczy, jeeli znamy moc P przekazywan i prdko obrotow wau
n
nPM s 14,9554=
gdzie P - moc w kW, n - prdko obrotowa wau w obr/min, Ms -
moment skrcajcy w N m.
W wyniku skrcania prta w jego przekrojach wystpuj tylko naprenia
styczne. Naprenia styczne podczas skrcania zmieniaj si
proporcjonalnie do ich odlegoci od rodka przekroju (rys.6.).
Rys. 6. Rozkad napre skrcajcych
rdo: Praca zbiorowa. May poradnik mechanika. WNT, Warszawa
1999
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 14
Na zewntrznej powierzchni elementu skrcanego naprenia s
najwiksze, i wynosz
rI
M s =0
gdzie Io - biegunowy moment przekroju wzgldem rodka tego
przekroju, Ms - moment skrcajcy, r - odlego od warstwy zewntrznej
prta. Stosunek biegunowego momentu bezwadnoci do promienia
przekroju koowego nazywamy wskanikiem wytrzymaoci przekroju na
skrcanie.
rIW 00 =
Obliczenia prtw poddanych skrcaniu sprowadzaj si do warunku
wytrzymaociowego i warunku sztywnoci. Maksymalne naprenia styczne w
przekroju poprzecznym okrelamy ze wzoru
ss k
WM
=0
max gdzie ks - naprenie dopuszczalne przy skrcaniu ks = (0,5
0,6)kr, Wo = 0,2 d3 (dla prta o przekroju koowym o rednicy d).
Drugi warunek sprowadza si do okrelenia wartoci kta skrcenia
prta i porwnania tej wartoci z wartoci dopuszczalnego kta skrcenia
dop.
dopsIG
lM
=
0
gdzie l - dugo prta, G - modu sprystoci postaciowej materiau
4.2.2. Pytania sprawdzajce
Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do
wykonania wicze. 1. Kiedy wystpuje skrcanie statyczne? 2. Jak
obliczamy moment skrcajcy? 3. Jaki jest rozkad napre w prcie
skrcanym? 4. Czy potrafisz scharakteryzowa wskanik przekroju na
skrcanie? 5. Jakie s warunki wytrzymaoci na skrcanie?
4.2.3. wiczenia wiczenie 1
Silnik elektryczny o mocy P = 80 kW i obrotach n = 750 obr/min
napdza dwie maszyny, z ktrych jedna pobiera 70%, a druga 30% mocy
silnika. Obliczy minimalne rednice waw napdzajcych obie maszyny,
jeeli naprenia dopuszczalne wynosz ks = 80 MPa.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 15
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) obliczy momenty skrcajce, 4) obliczy naprenia, w
pierwszym wale, z warunku wytrzymaoci na skrcanie, 5) wypisa i
przeksztaci wzr na wskanik wytrzymaoci przekroju na skrcanie, 6)
obliczy rednice waw, 7) zaprezentowa wykonane wiczenie, 8) dokona
oceny poprawnoci wykonanego wiczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradnik, zbir zada z mechaniki technicznej, literatura z
rozdziau 6.
wiczenie 2
Oblicz rednic wau przenoszcego moc P = 80 kW i obrotach n = 300
obr/min, a dopuszczalne naprenie na skrcanie wynosi ks = 80
MPa.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) obliczy moment skrcajcy, 4) wypisa i przeksztaci
wzr na wskanik wytrzymaoci przekroju na skrcanie, 5) obliczy
rednice waw, 6) obliczy kt skrcenia, 7) dokona oceny poprawnoci
wykonanego wiczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradnik, zbir zada z mechaniki technicznej, literatura zgodna z
punktem 6 poradnika dla ucznia.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 16
wiczenie 3 Jak moc moe przenie wa o rednicy d=80 mm o prdkoci
obrotowej n = 50 obr/min,
jeeli dopuszczalne naprenie na skrcanie wynosi ks = 80 MPa.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) wypisa i przeksztaci wzr na wskanik wytrzymaoci
przekroju na skrcanie, 4) obliczy moc, 5) zaprezentowa wykonane
wiczenie, 6) dokona oceny poprawnoci wykonanego wiczenia..
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradnik, zbir zada z mechaniki technicznej, literatura z
rozdziau 6. 4.2.4. Sprawdzian postpw
Tak Nie
Czy potrafisz: 1) obliczy moment skrcajcy? 2) wyznaczy
maksymalne naprenia w prcie skrcanym? 3) zastosowa warunek
wytrzymaoci na skrcanie? 4) obliczy maksymalny kt skrcenia?
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 17
4.3. Warunki wytrzymaociowe przy obcieniach zoonych 4.3.1.
Materia nauczania
Zginanie ukone zachodzi wtedy, gdy paszczyzna obcienia nie jest
paszczyzn gwnych rodkowych osi bezwadnoci (rys.7.). lad paszczyzny
obcienia na poprzecznym przekroju belki nie pokrywa si wtedy z gwn
rodkow osi bezwadnoci tego przekroju.
Rys. 7. Zginanie ukone
rdo: Praca zbiorowa. May poradnik mechanika. WNT, Warszawa
1999
Zginanie ukone mona uwaa za rezultat zginania belki w dwch
paszczyznach wzajemnie prostopadych przechodzcych przez gwne
rodkowe osie bezwadnoci przekroju. Warunek wytrzymaoci ma posta
gy
z
zk
WW
WM
+= )cos(sinmaxmax
gdzie kt nachylenia paszczyzny obcienia, Wz, Wy - wskaniki
wytrzymaoci przekroju.
Podczas zginania z rwnoczesnym skrcaniem wystpuj jednoczenie
naprenia styczne (pochodzce od skrcania) oraz naprenia normalne
(wywoane zginaniem). Wedug hipotezy maksymalnych napre
stycznych
rss
red kWMM
WM
WM
+
=+=22
22 )2
(4)(
Przy zastosowaniu hipotezy energii odksztacenia postaciowego
naprenia zredukowane wyraaj si nastpujcym wzorem
rss
red kWMM
WM
WM
+
=+=22
22 75,0)2
(3)(
Zginanie poczone z rozciganiem lub ciskaniem jest najprostszym
przypadkiem wytrzymaoci zoonej. Kade z wymienionych obcie wywouje
naprenia normalne (prostopade do przekroju poprzecznego).
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 18
Naprenie cakowite przy tym obcieniu zoonym jest - zgodnie z
zasad superpozycji - sum napre wywoanych przez poszczeglne
obcienia. Maksymalne naprenia normalne dodatnie wystpuj w skrajnych
wknach przekroju niebezpiecznego w przypadku rozcigania i zginania
ma warto
SF
WM
+=max
Maksymalne naprenia normalne ujemne wystpuj w skrajnych wknach
przekroju niebezpiecznego w przypadku ciskania i zginania ma
warto
SF
WM
+=max
ciskanie lub zginanie mimorodowe (rys.8.)
Rys. 8. ciskanie mimorodowe
rdo: Praca zbiorowa. May poradnik mechanika. WNT, Warszawa 1999
Naprenia rozcigajce w wknach skrajnych wynosz:
WeF
SF
r
+=
Naprenia rozcigajce w wknach skrajnych wynosz:
WeF
SF
c
=
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 19
4.3.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz,
czy jeste przygotowany do wykonania wicze.
1. Kiedy wystpuj obcienia zoone? 2. Czy potrafisz poda przykady
obcie zoonych? 3. Co to s naprenia styczne przy obcieniach zoonych?
4. Co nazywamy napreniem zredukowanym? 5. Od czego zaley warto
napre zredukowanych? 6. Jaki jest rozkad napre w materiale podczas
obcie zoonych?
4.3.3. wiczenia wiczenie 1
Prt stalowy o rednicy d = 5 mm i dugoci l = 2 m jest rozcigany
si P = 1600 N. Obliczy naprenia oraz wyduenie cakowite i wzgldne
prta. Modu Younga dla stali wynosi E = 2,1 105 MPa.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) obliczy naprenia normalne w przekroju
poprzecznym prta, 4) wypisa i przeksztaci wzr na wyduenie cakowite-
wykorzysta prawo Hooke`a, 5) obliczy wyduenie cakowite, 6)
zaprezentowa wykonane wiczenie, 7) dokona oceny poprawnoci
wykonanego wiczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradnik, zbir zada z mechaniki technicznej, literatura z
rozdziau 6. wiczenie 2
Doskonale sztywna belka AC = 3l = 5 m jest zamocowana jednym
kocem A na staej podporze przegubowej i cignie BD. Cigno tworzy z
osi belki kt = 30. Obcienie belki stanowi pionowa sia P = 20 kN,
przyoona w punkcie C. Obliczy przekrj poprzeczny cigna, jeeli
naprenie dopuszczalne na rozciganie wynosi kr = 100 MPa.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych,
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 20
3) wypisa rwnania rwnowagi, 4) obliczy reakcj w cignie, 5)
wypisa wzr na naprenia normalne w cignie, 6) wyprowadzi wzr na
naprenia dopuszczalne w cignie, 7) obliczy pole przekroju
poprzecznego cigna, 8) zaprezentowa wykonane wiczenie, 9) dokona
oceny poprawnoci wykonanego wiczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradnik, zbir zada z mechaniki technicznej, literatura z
rozdziau 6. wiczenie 3
Belka drewniana o przekroju bxh i dugoci l=4m jest podparta na
obu kocach, a w rodku obciona si P= 10 kN. Paszczyzna obcienia jest
nachylona pod ktem =250 do pionowej paszczyzny symetrii. Obliczy
wymiary przekroju b i h, jeeli dopuszczalne naprenie na zginanie
wynosi kg=100MPa.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) dokona analizy danych, 2) zaoy stosunek wskanikw wytrzymaoci
przekroju, 3) obliczy na wzorach oglnych zaleno b: h, 4) wypisa wzr
na warunek wytrzymaoci, 5) wyprowadzi wzr na wskanik wytrzymaoci
przekroju, 6) obliczy wartoci b i h.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradnik, zbir zada z mechaniki technicznej, literatura z
rozdziau 6.
4.3.4. Sprawdzian postpw
Tak Nie Czy potrafisz:
1) rozrni naprenia zoone? 2) wyznaczy naprenia zredukowane? 3)
wyznaczy warunek wytrzymaoci przy napreniach zoonych? 4) obliczy
maksymalne naprenia styczne?
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 21
4.4. Wyboczenie 4.4.1. Materia nauczania
Wyboczeniem nazywamy zjawisko wyginania si prta ciskanego siami
osiowymi. Si krytyczn nazywamy graniczn warto siy, po przekroczeniu
ktrej nastpuje utrata statecznoci prta (nagej zmiany ksztatu
konstrukcji). Warto tej siy zaley od dugoci prta, od wielkoci i
ksztatu jego przekroju, od rodzaju materiau i sposobu zamocowania
kocw prta.
gdzie lr - dugo zredukowana prta, E - modu sprystoci wzdunej
materiau, Iz - najmniejszy gwny rodkowy moment bezwadnoci przekroju
prta.
Rys. 9. Dugoci wyboczeniowe dla ciskanych prtw
rdo: Praca zbiorowa. May poradnik mechanika. WNT, Warszawa
1999
Promie bezwadnoci przekroju prta nazywamy wielko
gdzie S - pole przekroju. Smuko prta obliczamy ze wzoru
Warto smukoci granicznej oblicza si ze wzoru
gdzie RH - granica proporcjonalnoci materiau prta.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 22
W przypadku wyboczenia sprystego, tj. dla wartoci smukoci <
gr naprenia krytyczne wyznaczamy ze wzoru
zakadajc, e kr RH. Wyboczenie niespryste wystpuje dla
smukoci
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 23
4.4.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz,
czy jeste przygotowany do wykonania wicze.
1. Jakie zjawisko nazywamy wyboczeniem? 2. Jak si nazywamy
krytyczn? 3. Jakie s zaoenia przy wyboczeniu prtw ciskanych osiowo?
4. Podaj definicj smukoci? 5. Jakie zastosowanie ma metoda
wspczynnikw ? 4.4.3. wiczenia wiczenie 1
Oblicz smuko prta o przekroju kwadratowym 5 cm x 5 cm i dugoci l
=2 m. Prt jest jednym kocem utwierdzony.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) odczyta z poradnika dugo zredukowan i promie
bezwadnoci, 4) obliczy smuko, 5) dokona oceny poprawnoci wykonanego
wiczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy:
eksponaty i modele czci maszyn, poradniki, literatura z rozdziau
6. wiczenie 2
Prt okrgy o rednicy d = 4 cm zrobiony ze stali konstrukcyjnej ma
dugo l = 1,5 m i jest zamocowany przegubowo na obu kocach. Oblicz
si krytyczn powodujc wyboczenie prta.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) obliczy promie bezwadnoci przekroju, 4) obliczy
smuko, 5) wypisa i przeksztaci wzr Eulera, 6) obliczy si krytyczn,
7) dokona oceny poprawnoci wykonanego wiczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy:
eksponaty i modele czci maszyn, poradniki, literatura z rozdziau
6.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 24
4.4.4. Sprawdzian postpw Tak Nie Czy potrafisz: 1) oblicza si
krytyczn przy wyboczeniu? 2) oblicza naprenie krytyczne przy
wyboczeniu? 3) rozrnia wyboczenie spryste i niespryste? 4) oblicza
na wyboczenie prty ciskanie?
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 25
4.5. Osie i way. Czopy 4.5.1 Materia nauczania
Waem lub osi nazywamy element maszynowy urzeczywistniajcy
geometryczn o obrotu. Na elemencie tym, zwykle ujtym w oyskach,
osadzone s ruchomo lub spoczynkowe inne elementy, wykonujce ruch
obrotowy lub wahadowy. Za kryterium podziau na osie i way przyjto
obcienie. O obciona jest gwnie momentem gncym, a take siami
ciskajcymi i rozcigajcymi. Rozrnia bdziemy o sta, gdy kierunek
dziaania obcienia jest stay wzgldem niej, w przeciwnym razie mwimy
o osi ruchomej. Wa suy przede wszystkim do przenoszenia momentu
obrotowego (skrcajcego), ponadto moe by obciony, podobnie jak o,
momentem gncym, siami ciskajcymi i rozcigajcymi.
Way i osie mog by gadkie, ksztatowe, pene lub drone, w przekroju
prostopadym do osi - okrge lub profilowe, cakowite (jednolite) lub
skadane. Way mog mie ponadto korby lub wykorbienia i wwczas
nazywamy je korbowymi lub wykorbionymi. Way w dalszym cigu mona
dzieli na czynne (napdzajce) i bierne (napdzane), gwne i
pomocnicze, w zalenoci od przeznaczenia - wa napdowy, rozrzdu,
krzywkowy. Mae wymiarowo way nazywa si czsto wakami, krtkie osie -
sworzniami, ponadto zwyczajowo w obrabiarkach, wirwkach i maszynach
przdzalniczych niektre way nazywa si wrzecionami, w pojazdach
niektre osie - zwrotnicami, a waki - posiami (wynika to z tradycji,
lecz jest niezgodne z przyjtymi kryteriami).
Naley jeszcze zaznaczy, e w zalenoci od liczby podpr oyskowych
way dzielimy na dwupodporowe i wielopodporowe.
Na osiach i waach wyrniamy: czopy, powierzchnie swobodne oraz
odsadzenia, piercienie i konierze, tworzce zwykle powierzchnie
oporowe. Zaokrglenia przy tych powierzchniach nazywamy przejciami.
Ponadto osie i way mog mie czci gwintowane, wielowypusty, rowki
wpustowe, uzbienia.
Czopami nazywamy te powierzchnie osi i waw, na ktrych nastpuje
styk z innymi elementami; jeeli elementy te wzgldem osi lub wau mog
wykonywa ruch, mwimy o czopach ruchowych (np. czopy oyskowe), jeeli
ruch jest niemoliwy, mwimy o czopach spoczynkowych (jak w przypadku
pocze). W waach korbowych i wykorbionych wyrnia si poza
wymienionymi czciami: czopy gwne, korbowe i ramiona korb.
Wymienione powierzchnie i czci waw oznaczono na rys.10.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 26
Rys. 10. Przykady waw przekadni stokowo-walcowej:1-wa poredni z
koami zbatymi, 2-wa napdzajcy
(czynny), 3-oyska, 4-korpus, C czopy oyskowe, PO - powierzchnie
oporowe, CG - czci gwintowane, W-wielowypust, KZ uzbienie na wale
lub koo zbate osadzone na wale, RW rowki wpustowe.
rdo: Osiski Z.: Podstawy konstrukcji maszyn. WN PWN, Warszawa
1999
Rys. 11. Wa napdowy dzielony: 1 - skrzynia biegw 2 - poredni wa
napdowy
3 - wspornik 4 - gwny wa napdowy 5 - tylny most napdowy 6
przeguby W doborze cech konstrukcyjnych na przykad waw naley bra
pod uwag niezawodno
i trwao ukadu (way, oyska, koa zbate, itd.), w tym: sztywno,
warunki zazbienia itd. rdo: Osiski Z.: Podstawy konstrukcji maszyn.
WN PWN, Warszawa 1999
Konstruowanie osi i waw dzieli si zwykle na kilka etapw:
sformuowanie zaoe zgodnie z teori konstruowania, w tym okrelenie
danych
ilociowych (mocy, obrotw, trwaoci, wielkoci produkcji itd.) i
sytuacyjnych (oddziaywania otoczenia, warunkw trybologicznych
itd.),
wstpny dobr cech konstrukcyjnych (materiau i jego stanu,
wstpnych wymiarw) na podstawie uproszczonych oblicze,
sprawdzajce obliczenia sztywnoci, obliczenia dynamiczne i
obliczenia trwaoci zmczeniowej,
ostateczny dobr cech konstrukcyjnych; w przypadku znacznych
zmian wstpnie przyjtych cech moe wystpi potrzeba ponownych oblicze
sprawdzajcych.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 27
Waciwy dobr cech konstrukcyjnych osi i waw zgodnie z tym, co
zasygnalizowano wczeniej wymaga: jednoczesnych oblicze elementw
wsppracujcych, np. trwao oysk tocznych, lizgowych, doboru materiaw
na oyska lizgowe itp., ze wzgldu na wymiary, tolerancje wykonania i
chropowato czopw, oraz odpowiedniego doboru materiau i ewentualnej
obrbki cieplnej. Podobnie odpowiednich czynnoci wymaga dobr cech
konstrukcyjnych uzbie waw, wielowypustw, wpustw i czopw pod
elementy wsppracujce z waem. W takim ujciu konstruowanie, zwane
take integralnym, koczy si w chwili ukoczenia prac konstrukcyjnych
nad caoci, ktrej elementem jest o lub wa.
Dobr materiau na osie i way powinien by oparty na przesankach
technicznych i ekonomicznych. W zalenoci od przeznaczenia wykonuje
si je z rnych tworzyw metalowych, gwnie jednak ze stali.
Stale niestopowe konstrukcyjne oglnego przeznaczenia stosowane s
do wyrobu waw maszynowych, korbowych i osi poddanych sabym
obcieniom. Bardziej odpowiedzialne way, poddane dziaaniu wikszych
obcie, pracujce w podwyszonych temperaturach (do 750 K) wykonuje si
ze stali wyszej jakoci: 35,45 i 55 oraz ze stali stopowej. Stale te
poddaje si ulepszaniu cieplnemu polegajcemu na hartowaniu i
odpuszczaniu.
Way poddane dziaaniu silnych obcie zmiennych i udarowych (way
korbowe kute, skadane, way maszyn roboczych cikich, pojazdw
mechanicznych itp.) wykonuje si ze stali stopowej konstrukcyjnej do
ulepszania cieplnego: 37HS, 45HN, 45HNMF, 40MF, 30HGS, 30G2. Stale
te charakteryzuj si du wytrzymaoci i udarnoci.
Stale stopowe konstrukcyjne do nawglania: 15H, 18H2N2, 12HN3A,
stosuje si przede wszystkim w celu zwikszenia twardoci warstwy
wierzchniej (5862 HRC) przy zachowaniu duej wytrzymaoci rdzenia (Re
= 520 850 MPa). Ze stali tych wykonuje si waki rozrzdu, way wirwek
i innych maszyn, w ktrych way pracuj przy duych obcieniach
zmiennych i wysokich obrotach. Na way pracujce w podwyszonych
temperaturach (do 810 K) uywa si ulepszanych cieplnie lub
normalizowanych stali: 26H2MF i 25HM. Do pracy w wysokich
temperaturach (do 1420 K) i przy duych obcieniach stosuje si stale
aroodporne i arowytrzymae, np. H25N20S2.
Way pracujce w warunkach korozyjnych (oddziaywania wody z
wyjtkiem wody morskiej) wykonuje si ze stali nierdzewnej 2H13,
natomiast dodatkow odporno na roztwory alkaliczne i rozcieczone
kwasy organiczne ma stal 3H13.
Ostatnio coraz szersze zastosowanie do wyrobu waw korbowych i
waw rozrzdu znajduje eliwo sferoidalne ZsNi2,0 i ZsNi2,7Mo. Way
wykonane z tych materiaw przenosz silne dynamiczne obcienia oraz
maj du odporno na zuycie. Ponadto w specjalnych przypadkach way i
osie wykonuje si ze staliw i brzw.
Szczegowe dane dotyczce waciwoci mechanicznych, warunkw obrbki
cieplnej i cieplno-chemicznej oraz zastosowa mona znale w
specjalistycznej literaturze oraz informatorach. Pobiena analiza
podanych waciwoci mechanicznych materiaw uy-wanych na osie i way
wykazuje, e wymagania te s czsto rne dla poszczeglnych czci osi lub
wau. W pewnych przypadkach, jak np. czopy w oyskach lizgowych
(panwie z brzw, eliwa, stali i materiaw spiekanych), czopy oysk
tocznych bez piercieni wewntrznych, powierzchnie wielowypustw w
poczeniach ruchowych (przesuwne koa i elementy sprzgie), wymagana
jest zwikszona twardo warstwy wierzchniej osigana obrbk ciepln,
cieplno-chemiczn i mechaniczn. Obrbka ta moe by stosowana w celu
zwikszenia wytrzymaoci zmczeniowej osi i waw, szczeglnie w
miejscach spitrzenia napre (przejcia rednicowe, rowki wpustowe,
podtoczenia i podcicia). Fazki wykonywane s zwykle pod ktem 45
(rys.12.). Przyprostoktn c fazki mona okreli ze wzoru: c=0,1 D
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 28
Rys. 12. Przykad fazki
rdo: Rutkowaki A.: Czci maszyn. WSiP, Warszawa 1998
Obliczon warto c naley zaokrgli do wartoci normalnej - 0,2; 0,5;
0,8; 1; 1,2; 1,5; 1,8; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 5.
Fazki mog by fazkami konstrukcyjnymi bd oglnymi. Fazki
konstrukcyjne s wymiarowane na rysunkach wykonawczych elementw,
fazki oglne natomiast warunek techniczny podany w polu rysunku w
formie zalecenia: ostre krawdzie stpi. W celu uatwienia montau na
wale elementw wsppracujcych stosowane s specjalne uksztatowania.
Dokadne czopy waw z zaokrgleniami przejciowymi s nietechnologiczne.
Wykonanie dokadnego czopa wymaga uycia specjalnie zaprofilowanego
narzdzia. Wykonanie dokadnego czopa z podciciem obrbkowym moliwe
jest przy pomocy narzdzi uniwersalnych. Czopy walcowe oraz stokowe
s znormalizowane co zwiksza unifikacj konstrukcji. Wytrzymao
zmczeniowa
Na og obcienia elementw konstrukcyjnych zmieniaj (np. okresowo)
swoj warto w czasie. S to obcienia zmienne, a naprenia przez nie
wywoywane nazywamy napreniami zmiennymi. W miar rozwoju metod
dowiadczalnych wytrzymaoci materiaw zauwaono, e elementy maszyn
czsto ulegaj zniszczeniu przy napreniach znacznie niszych od
wytrzymaoci doranej (Rm) danego materiau okrelonej z prb
statycznych. Zniszczenia takie (np. pknicia) zachodz bez adnych
dostrzegalnych odksztace plastycznych, za przyczyn uszkodze jest
midzy innymi niedoskonaa sprysto materiau. Obnianie si wytrzymaoci
przy napreniach zmiennych nosi nazw zmczenia materiaw. W wikszoci
przypadkw zmiany napre w elementach maszynowych maj przebieg
sinusoidalny:
= m + asint Podobnie jak i przy obcieniach statycznych (granica
Re lub Rm) do oblicze
uwzgldniajcych zmczenia materiau potrzebna jest pewna wasno
zwana wytrzymaoci zmczeniow Z. Wytrzymaoci zmczeniow Z (lub granic
zmczenia) nazywamy takie maksymalne naprenie max dla danego cyklu
napre, przy ktrym element nie dozna zniszczenia po osigniciu
umownej granicznej liczby cykli napre (dla stali N = 10*106).
Wytrzymao zmczeniowa (wykresy zmczeniowe) jest ustalana
dowiadczalnie dla znormalizowanych prbek wytrzymaociowych.
Rzeczywisty element moe mie inne waciwoci i wytrzymao zmczeniowa
czci maszyny moe by inna ni wytrzymao prbki z tego samego materiau.
Wytrzymao zmczeniowa danego elementu bdzie zaleaa od jej wielkoci,
ksztatu i stanu powierzchni.
Czynniki wpywajce na zmian wytrzymaoci zmczeniowej: wpyw ksztatu
przedmiotu na wytrzymao zmczeniow wpyw dziaania karbu wpyw
wraliwoci materiau na dziaanie karbu wpyw stanu powierzchni wpyw
spitrzenia naprenia
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 29
wpyw wielkoci przedmiotu
Rys. 13. Rodzaje karbw w waach
rdo: Rutkowaki A.: Czci maszyn. WSiP, Warszawa 1998 Zasady
obliczania osi i waw dwupodporowych
Obliczanie osi i waw polega na: wyznaczeniu metodami statyki
wszystkich si czynnych i biernych dziaajcych na o lub
wa, obliczeniu wartoci momentw zginajcych (dla osi i waw) oraz
skrcajcych
i zastpczych (dla waw) co najmniej dla punktw przyoenia si
zewntrznych i dla punktw podparcia (oysk),
obliczeniu rednic wau w podstawowych przekrojach i ustaleniu
ksztatu wau (osi), wykonaniu (w razie potrzeby) oblicze
sprawdzajcych (np. uwzgldniajcych zjawisko
karbu) i uzupeniajcych, polegajcych na obliczeniu sztywnoci wau.
Obliczanie osi dwupodporowych na zginanie
O oblicza si jako belk podpart na dwch podporach (oyskach).
Rozwizanie zaczynamy od wyznaczenia si czynnych (skadowych) a
nastpnie reakcji na podstawie warunkw rwnowagi. Kolejnym krokiem
jest wyznaczenie momentw zginajcych. Nastpnie na podstawie warunku
wytrzymaociowego na zginanie oblicza si minimaln rednic osi
gdzie kg- naprenia dopuszczalne zginajce (gnce); kgj- - naprenia
dopuszczalne zginajce (gnce) przy obcieniach jednostronnie
zmiennych; kgo- - naprenia dopuszczalne zginajce (gnce) przy
obcieniach obustronnie zmiennych. std
W przypadku projektowania osi dronych wstpnie zakada si stosunek
rednicy otworu do zewntrznej rednicy = do / d = 0,4 0,6 jeeli
rednica otworu nie jest uzaleniona od wymaga konstrukcyjnych.
310
g
g
kM
d
))((1,0 3 gogjg
g
x
g kkkd
MWM
=
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 30
3 4 )1(10
g
g
kM
d
Obliczanie waw dwupodporowych na zginanie i skrcanie Obcienie
waw wywouje w nich naprenia normalne (zginajce) i styczne
(skrcajce), zatem way obliczamy ze wzoru na naprenia zastpcze
oparte na hipotezie Hubera
Wspczynnik redukcyjny okrela, w jakim stopniu uwzgldnia si w
obliczeniach naprenia styczne. Jego warto oblicza si z zalenoci: =
kgj / ksj lub = kgo / kso Poniewa Wx =0,1d3 std
lub dla wau dronego
Obliczanie waw na skrcanie
Way obliczamy tylko na skrcanie w nastpujcych sytuacjach: gdy
moment skrcajcy jest znacznie wikszy od momentw zginajcych (np.
krtkie
waki reduktorw), gdy wa jest obciony tylko momentem skrcajcym.
rednic wau obliczamy ze wzoru
lub dla wau dronego
4.5.2. Pytania sprawdzajce
Odpowiadajc pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do
wykonania wicze. 1. Czy potrafisz dokona klasyfikacji waw i osi? 2.
Jaka jest rnica pomidzy waem a osi? 3. Jakie s rodzaje czopw? 4.
Jakie materiay s stosowane do produkcji waw? 5. Jakie s rodzaje
obcie waw? 6. Jakie s oglne zasady obliczania waw? 7. Jakie s
zasady obliczania waw na zginanie? 8. Jakie s zasady obliczania waw
na skrcanie? 9. Jakie s zasady obliczania waw przy obcieniach
zoonych?
3 4 )1(5
sj
s
kM
d
35
sj
s
kM
d
3 4 )1(10
gj
z
kMd
310
gj
z
kM
d
gosgz k+=22 )(
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 31
10. Czy potrafisz scharakteryzowa czynniki wpywajce na wytrzymao
zmczeniow waw?
11. Co to jest sztywno waw? 12. Jakie zalecenia obowizuj podczas
konstruowania osi i waw? 4.5.3. wiczenia wiczenie 1
Wa maszynowy jest napdzany za pomoc sprzga tarczowego. Moc
przenoszona przez sprzgo P =12 kW, a prdko obrotowa wau n = 800
obr/min. Obcienie od koa zbatego F = 4kN. Wymiary waka: l = 400 mm,
l1 = 280 mm. Obliczy rednic wau wykonanego ze stali 35 w stanie
normalizowanym. Wykona wykres momentw.
Sposb wykonania wiczenia
Aby wykona wiczenie powiniene: 1) zorganizowa stanowisko pracy
do wykonania wiczenia, 2) dokona analizy danych, 3) wypisa
statyczne warunki rwnowagi i wyznaczy wartoci reakcji, 4) obliczy
momenty zginajce, 5) obliczy momenty skrcajce, 6) obliczy momenty
zastpcze, 7) wykona wykresy momentw, 8) z warunku wytrzymaoci
obliczy rednic wau w przekroju niebezpiecznym, 9) przyj warto
rednicy zgodnie z PN, 10) obliczy rednic w punkcie A z warunku
wytrzymaoci na skrcanie, 11) zaprezentowa efekty swojej pracy.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradniki, PN, literatura z rozdziau 6. wiczenie 2
Na waku ze stali St5 osadzono na stae dwa koa zbate o rednicach
D1 = 360 mm i D2 = 135 mm. Sia obwodowa na kole D1 napdzajcym F1 =
4,5kN. Rozmieszczenie si oraz pozostae wymiary podano na poniszym
rysunku. Obliczy rednic wau dronego w przekroju najbardziej
obcionym, przyjmujc =do/d =0,5.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 32
Sposb wykonania wiczenia
Aby wykona wiczenie powiniene: 1) zorganizowa stanowisko pracy
do wykonania wiczenia, 2) dokona analizy danych, 3) wypisa
statyczne warunki rwnowagi i wyznaczy wartoci reakcje, 4) obliczy
momenty zginajce, 5) obliczy momenty skrcajce, 6) dobra z PN
naprenia dopuszczalne, 7) obliczy momenty zastpcze, 8) z warunku
wytrzymaoci obliczy rednic wau w przekroju niebezpiecznym, 9) przyj
warto rednicy zgodnie z PN, 10) obliczy rednic otworu w wale, 11)
sprawdzi obliczenia.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradniki, PN, literatura zgodna z punktem 6 poradnika dla
ucznia. 4.5.4. Sprawdzian postpw
Tak Nie Czy potrafisz: 1) wyznaczy siy i momenty dziaajce na wa
lub o? 2) obliczy osie i way na zginanie? 3) obliczy osie i way na
skrcanie ? 4) obliczy osie i way na rwnoczesne zginanie i skrcanie?
5) okreli wpyw karbu na wytrzymao zmczeniow osi i waw? 6) obliczy
sztywno osi i waw? 7) zaprojektowa o lub wa ?
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 33
4.6. oyska 4.6.1. Materia nauczania Charakterystyka oysk
tocznych.
oyska toczne wykonywane s w 4 klasach dokadnoci. Klasa dokadnoci
okrela tolerancje wymiarw gwnych oraz dokadno obrotu piercienia.
Klas normaln, nie zaznaczan w oznaczeniu oyska, jest klasa PO.
Podwyszone klasy dokadnoci oysk maj oznaczenie P6 ( dokadno
wysoka), P5, P4 ( dokadno precyzyjna). oyska charakteryzujce si
podwyszon klas dokadnoci s drosze, gdy wykonuje si je wedug
specjalnych technologii. W oglnej budowie maszyn stosowane s oyska
o dokadnoci normalnej.
Typizowane oyska toczne podzielone s na 3 grupy wedug
zastosowania. oyska nalece do grupy 1 o normalnej dokadnoci s
najbardziej rozpowszechnione, mog by stosowane bez ogranicze. oyska
grupy 2 s mniej rozpowszechnione. Na ich stosowanie wymagana jest
zgoda Centralnego Biura Konstrukcji oysk Tocznych. oyska grupy 3
mog by stosowane w specjalnie uzasadnionych przypadkach. W
opracowaniu zawarte s wycigi oysk tocznych najczciej spotykanych w
projektowanych wiczeniach.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 34
Tabela 1. Podzia oysk tocznych wg gwnych cech konstrukcyjnych
oraz oznaczenie oysk. Podzia oysk Seria Przykady oznacze Odmiana
oysk
zwyke 618, 619, 160, 60, 62, 63, 64
61802, 625, 16011, 6208-2Z, 6313-RS
symbol nazwa
skone 1-rzdowe 70, 72, 73 7016C, 7220A, 7308B Odmiana
rednicowa
skone 1-rzdowe dwukierunkowe
Q2, QJ2, Q3, QJ3, QJ10
Q211, QJ315, QJ1024
skone 2-rzdowe 32, 33 3206, 3316
Kul
kow
e
wahliwe 12, 13, 22, 23 126, 1303, 2218K
7 8 9 0 1 2 3 4 5
szczeglnie lekka bardzo lekka lejsza lekka rednia cika bardzo
cika
poprzeczne 1-rzdowe
2, 3, 4, 10, 22, 23 typ: NU, NJ, NUP, N
NU207, NJ2218E, NUP2326, N219
Odmiana szerokoci
dwurzdowe NN30, NNU49 NN3017K,
Wal
cow
e
wielorzdowe NNU60 NNU6012
Igiekowe NA (RNA) 48, 49, 69 NA4900, RNA6916
Stokowe 302, 303, 313, 320, 322, 323 30218A, 32212A
8 0 1 2 3 4 5 6
bardzo wska wska normalna szeroka bardzo szeroka
Barykowe poprzeczne 213, 222, 223, 230, 231, 232, 239, 240,
241
22309, 23226K Odmiana wysokoci
jednokierunkowe 511514 532534 51208, 53312 Kulkowe wzdune
dwukierunkowe 522524 542544 52218, 54309
Barykowe wzdune 292, 293, 294 29318, 29412
7 9 1 2
bardzo niska niska normalna normalna
Przykady odczytu oznacze
Nr oyska seria rednica otworu d [mm] oysko odmiana rednicowa
inne
625 62 5 kulkowe zwyke lekka (2) -
6315-2Z 63 75 kulkowe zwyke rednia (3) 2 blaszki ochronne uszcz.
(2Z)
1308 13 40 kulkowe zwyke rednia (3) otwr walcowy (bez lit.
K)
2217K 22 85 kulkowe wahliwe lekka (2) otwr stokowy (bez lit.
K)
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 35
oyska kulkowe zwyke oyska kulkowe zwyke mog przenosi obcienia
poprzeczne i stosunkowo
niewielkie obcienia wzdune. oyska kulkowe zwyke jednorzdowe s
najtaszymi oyskami tocznymi, dlatego te w kadym przypadku naley
rozway moliwo zastosowania tych oysk. Wad oysk kulkowych zwykych
jest ich maa sztywno oraz stosunkowo maa obcialno. oyska te
stosowane s w wzach o stosunkowo lekkich warunkach pracy przy maych
wymaganiach dokadnoci ustalenia pooenia osiowego, sztywnych waach.
Przecienie wau w oysku kulkowym zwykym moe wywoa znaczny wzrost
temperatury, szczeglnie koszyka, doprowadzajc do zniszczenia oyska.
Koszyki oysk kulkowych zwykych najczciej s toczone z blachy.
Oznaczenia dotyczce oysk: K otwr stokowy o zbienoci 1:12, K30
otwr stokowy o zbienoci 1:30, N rowek osadczy na piercieniu
zewntrznym, NR rowek osadczy na piercieniu zewntrznym i piercie
osadczy sprynujcy, Z blaszka ochronna, 2Z dwie blaszki ochronne, ZN
blaszka ochronna i rowek osadczy po przeciwnej stronie ni blaszka
ochronna, ZNR blaszka ochronna i rowek osadczy z piercieniem
osadczym sprynujcym po
przeciwnej stronie ni blaszka ochronna, RS uszczelka gumowa, 2RS
dwie uszczelki gumowe. Wystpuj rne odmiany oysk tocznych
1 Odmiany oysk w zalenoci od serii rednic: 2. Odmiana w zalenoci
od serii szerokoci:
7 szczeglnie lekka 8 bardzo wska 8 szczeglnie lekka 0 - wska 9
szczeglnie lekka 1 - normalna 0 bardzo lekka 2 - szeroka 1 lejsza 3
bardzo szeroka 2 - lekka 4 bardzo szeroka 3 rednia 5 bardzo szeroka
4 cika 6 bardzo szeroka 5 bardzo cika
3 Odmiana w zalenoci od serii wysokoci: 7 bardzo niska 9 niska 1
normalna dla oysk jednokierunkowych 2 normalna dla oysk
dwukierunkowych
Rys. 15. Cigi odmian rednic i szerokoci oysk
rdo: Rutkowaki A.: Czci maszyn. WSiP, Warszawa 1998
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 36
Typ Z Typ 2Z Typ RS Typ 2RS
Rys. 15. Przykady oysk kulkowych zwykych zakrytych rdo: Praca
zbiorowa. May poradnik mechanika. WNT, Warszawa 1999
oyska walcowe
oyska walcowe s oyskami przeznaczonymi do przenoszenia tylko
obcie poprzecznych. oyska walcowe posiadajce piercienie z obrzeami
mog przenosi nieznacznie przypadkowe obcienia wzdune. oyska bez
obrzey prowadzcych na jednym z piercieni (NU2, N2) stosowane s w
oyskowaniach pywajcych. oyska walcowe NJ2 ustalaj wa w jednym
kierunku, NUP2 ustalaj wa dwukierunkowo. oyska walcowe posiadaj
wiksz obcialno od oysk kulkowych zwykych. Stosowane s do oyskowania
krtkich sztywnych waw. Przecienie wau w oysku moe doprowadzi do
awaryjnego uszkodzenia oyskowania. Zalet oysk walcowych jest moliwo
demontau oyskowania bez koniecznoci wyciskania piercienia z
korpusu. oyska walcowe stosowane s w przekadniach zbatych z koami o
zbach daszkowych, w oyskowaniu wrzecion obrabiarek, w silnikach
elektrycznych redniej mocy. oyska walcowe dwurzdowe stosowane s
przy szczeglnych wymaganiach sztywnoci i dokadnoci oyskowania ( np.
wrzeciona obrabiarek). oyska kulkowe skone
oyska kulkowe skone jednorzdowe mog przenosi jedynie obcienia
skierowane w kierunku powikszonej gruboci piercienia. Obcienie oysk
moe by skone ( wzdune i promieniowe) lub jedynie wzdune. oyska
skone powinny by obcione wzdunie. Przy braku obcie zewntrznych
wzdunych oyska naley obciy wzdunie napiciem montaowym. Cech
charakterystyczn oysk skonych jest tzw. kt dziaania . Jest to kt
zawarty midzy kierunkiem reakcji elementu tocznego oraz bieni,
kierunkiem promieniowym. Im kt dziaania oyska jest wikszy tym
wiksza jest sztywno osiowa oyska, a mniejsza sztywno promieniowa
oyska. oyska kulkowe skone jednorzdowe s wykonywane zwykle z
nastpujcymi ktami dziaania: 15 oznaczone liter C, 25 oznaczone
liter A, 40 oznaczone liter B. oyska z ktem dziaania 15 i 25mog
pracowa przy bardzo duych prdkociach obrotowych. oyska te stosuje
si w ukadach zdwojonych lub wielokrotnych. Za oyska z ktem dziaania
40s przystosowane do przenoszenia stosunkowo duych obcie osiowych.
oyska kulkowe skone jednorzdowe dwukierunkowe maj jeden z piercieni
dzielony (wewntrzny oznaczony QJ lub zewntrzny oznaczony Q). oyska
te mog przenosi obcienia osiowe w obu kierunkach. Wymienione oyska
w poniszej tablicy typu Q s wykonane z ktem dziaania 25, a typu QJ
z ktem dziaania 35. oyska typu Q i QJ nie naley
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 37
stosowa tam, gdzie moe wystpowa obcienie cile promieniowe. oyska
kulkowe skone dwurzdowe mog przenosi, oprcz si promieniowych,
znaczne obcienia osiowe w obu kierunkach. Mog by rwnie obcione
momentem. Jedno oysko kulkowe skone dwurzdowe pracuje tak jak para
oysk kulkowych skonych jednorzdowych w ukadzie 0.
a) b) c)
Rys. 16. Ukady oysk: a)-ukad 0, b)-ukad X, c)-ukad tandem
rdo: Kurmaz L.: Podstawy konstrukcji maszyn. Politechnika
witokrzyska, Kielce 1997
a) b) c) d)
Rys. 17. Rodzaje oysk kulkowych skonych: a)- oysko kulkowe skone
dwurzdowe, b)- oysko
kulkowe skone jednorzdowe, c) i d)-oysko kulkowe skone
jednorzdowe dwukierunkowe rdo: Kurmaz L.: Podstawy konstrukcji
maszyn. Politechnika witokrzyska, Kielce 1997
oyska stokowe
oyska stokowe s oyskami skonymi. Obcialno oraz sztywno osiowa i
promieniowa oysk stokowych jest wiksza od sztywnoci oraz obcialnoci
skonych oysk kulkowych. oyska te stosowane s w znacznie obcionych
podporach reduktorw, skrzy przekadniowych, mostach samochodowych
koach pojazdw itp. oyska stokowe, podobnie jak skone kulkowe
jednorzdowe wymagaj regulacji napicia wstpnego. oyska wahliwe
Poprzeczne oyska wahliwe wykonane s jako oyska kulkowe bd
barykowe. oyska te mog przenie poza obcieniami poprzecznymi
obcienia wzdune. Jako ustalenia osiowego wau za pomoc oysk
wahliwych zalena jest od wartoci luzu oysk. oyska wahliwe stosowane
s do oyskowa waw o maej sztywnoci, w przypadkach oyskowania waw na
podatnych ramach przy braku moliwoci zapewnienia wsposiowoci opraw
oysk. Dopuszczalne przecienie osi wau wynosi 2-3. oyska z otworem
stokowym oraz tulej osadcz ( K + H) mocowane s na waach gadkich, co
znacznie upraszcza cechy geometryczne wau. W oyskach wahliwych
obcionych duymi siami wzdunymi obcienie przenosi
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 38
w zasadzie jeden rzd elementw tocznych. Obnia to trwao
oyskowania. Wzy oyskowe ze zdwojonymi oyskami wahliwymi s sztywne.
Rozwizanie to nie jest racjonalne. oyska igiekowe
Waeczki o wzgldnej dugoci l/d > 2,5 nazywane s igiekami. Maa
rednica waeczkw pozwala zwikszy liczb elementw tocznych oraz
zmniejszy wymiary poprzeczne oyska. oyska igiekowe mog jedynie
przenosi obcienia poprzeczne. oyska igiekowe nie ustalaj wau
osiowo. Wymiary wza oyskowego mona zmniejszy stosujc oyska igiekowe
bez piercienia wewntrznego bd zoenie igiekowe. Funkcj piercieni
oyskowych w takich przypadkach speniaj powierzchnie wau lub
elementu oyskowego. Powierzchnie te powinny mie wysok twardo (nie
mniej ni 60 HRC), ma chropowato, mae bdy owalnoci oraz stokowatoci
(mieszczce si w 1/4 pola tolerancji). Zalecenie dla normalnych
warunkw pracy tolerancje waka i oprawy h5, G6. oyska igiekowe
stosowane s w przegubach sprzgie, mechanizmach korbowych, w
oyskowaniu dwigni.
oyska wzdune
oyska wzdune kulkowe i barykowe stosowane s do przenoszenia
obcie wzdunych. oyska barykowe nale do oysk kompresujcych
nieprawidowoci powierzchni oporowych. Wze gdzie jest zastosowane
oysko kulkowe wzdune powinien by tak wykonany, aby w adnym
przypadku oysko to nie przenosio obcie promieniowych. oyska kulkowe
wzdune s wykonywane jako jednokierunkowe i dwukierunkowe. oyska
jednokierunkowe mog przenosi obcienia osiowe tylko w jednym
kierunku, natomiast oyska dwukierunkowe mog przenosi obcienia
osiowe w dwch kierunkach. oyska te s oyskami rozcznymi. oyska
barykowe wzdune s przeznaczone przede wszystkim do przenoszenia
obcie osiowych. Mog one pracowa przy bardzo duych obcieniach i
stosunkowo duych prdkociach obrotowych. oyska barykowe wzdune mog
rwnie przenosi obcienia promieniowe, przy czym wielko tych obcie
nie powinna przekracza 55% obcienia osiowego. oyska barykowe wzdune
powinny by smarowane olejem. Nie zaleca si smarowania smarami
plastycznymi. Pasowanie oysk tocznych
Jednym z podstawowych czynnikw decydujcych o prawidowej pracy
oyska jest jego waciwe pasowanie przy osadzeniu na wale i w
oprawie. Prawidowe pasowanie oysk na wale i w oprawie ma zapewni:
atwo montau i demontau, zabezpieczenie przed obracaniem si
piercienia wzgldem wau lub oprawy, umoliwienie przesunicia si w
kierunku osiowym oyska swobodnego to znaczy tego,
ktre nie ustala wau w kierunku osiowym. Tolerancje otworw i
rednic zewntrznych s znormalizowane w skali midzynarodowej. Tak,
wic odpowiednie pasowanie oyska uzyskuje si poprzez dobr pola
tolerancji z oglnego ukadu pasowa ISO dla wakw i otworw. Podstawow
zasad doboru pasowa jest zabezpieczenie piercieni oyskowych przed
lizganiem si w miejscach osadze. Dlatego te najpewniejszym i
najbardziej skutecznym osadzeniem jest ciasne pasowanie piercieni.
Dziki ciasnemu pasowaniu piercienie przylegaj do miejsc osadze
czopw i opraw caym swoim obwodem, co pozwala na pene
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 39
wykorzystanie nonoci oyska. Natomiast w niektrych przypadkach -
szczeglnych przy zastosowaniu oysk nierozcznych ciasne pasowania
obu piercieni stwarzaj powane trudnoci montaowe, a ponadto mog
spowodowa wykasowanie luzw poprzecznych i zakleszczenie oysk.
Ponadto im cianiejsze pasowanie, tym wiksza jest wymagana dokadno
wykonania miejsc osadzenia na czopach i w oprawach, co znacznie
zwiksza koszty wykonania czci zabudowy oysk. Czynniki te powoduj, e
dobr odpowiednich pasowa powinien by poprzedzony szczegow analiz
techniczn, uwzgldniajc rzeczywiste warunki pracy oyska, a w tym:
rodzaj obcienia piercienia, warto i charakter obcienia, rodzaj i
rozmiar oyska, rozkad temperatur pracy, moliwo przesuwania wzdunego
oyska swobodnego, atwo montau i demontau oysk z urzdzenia,
konstrukcja i materia wau i oprawy, dana dokadno pracy. Charakter i
wielko obcienia oraz rodzaj i wielko oyska
Na dobr waciwego pasowania oyska na czopie i w oprawie ma rwnie
wpyw charakter i warto obcienia jak rwnie rodzaj i rozmiar oyska.
Oglnie naley przyjmowa, e: oyska obcione duymi siami bd pracujce
przy obcieniach dynamicznych
s osadzone cianiej od oysk lekko obcionych, oyska waeczkowe
osadza si cianiej od oysk kulkowych, oyska skone i wzdune osadza si
cianiej od poprzecznych, oyska wikszych rozmiarw osadza si cianiej
od mniejszych, oyska wzdune osadza si zwykle ciasno na wale,
natomiast pasowanie w oprawie
uzalenione jest od tego czy oyska przenosz tylko obcienia osiowe
czy obcienia zoone i tak:
a) oyska kulkowe wzdune, ktre mog przenosi tylko obcienia osiowe
wsppracuj zawsze z oyskami poprzecznymi. Dla uniknicia napre
piercienie zewntrzne oysk kulkowych wzdunych powinny by pasowane na
tyle lune, aby nie stykay si z otworem oprawy,
b) podobnie luno powinny by pasowane w oprawach oyska kulkowe
zwyke, kulkowe skone, barykowe wzdune, jeeli s one przeznaczone
tylko do przejmowania obcie osiowych. Wyjtek stanowi tu oyska
walcowe wzdune, ktre s pasowane ciasno w otworze oprawy, gdy mog
one przemieszcza si swobodnie w kierunku promieniowym,
c) pasowanie dla oysk kulkowych skonych i barykowych wzdunych
przejmujcych obcienia zoone naley dobiera wedug takich zasad jak
dla oysk poprzecznych.
Rozkad temperatury
Przy doborze pasowa naley dokadnie przeanalizowa rnice
temperatur pomidzy piercieniami oysk i elementami zabudowy oraz
kierunek przepywu ciepa. Zazwyczaj piercienie oysk maj wysz
temperatur ni czci wsppracujce urzdzenia. Moe to powodowa
rozlunienie pasowania piercienia wewntrznego na czopie lub
zacinicie piercienia zewntrznego w otworze oprawy, co moe ograniczy
swobod przesuwu osiowego tego piercienia.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 40
Moliwoci przesuwu osiowego oyska Przy doborze pasowa naley bra
pod uwag czy oysko ustala wa w stosunku do
oprawy w kierunku osiowym, czy te jest swobodne. oysko swobodne
powinno by osadzone tak, aby jego piercie mg si przesuwa, jeeli
zajdzie taka potrzeba np. wskutek cieplnego wyduenia si wau. O tym,
ktry z piercieni powinien umoliwia to przesunicie decyduje
wystpujcy przypadek obcienia.
atwo montau i demontau
W przypadku, gdy jeden z piercieni oysk nierozcznych moe by
pasowany luno, monta i demonta ich nie nastrcza na og trudnoci.
Kiedy jednak warunki pracy i charakter obcienia wymagaj uycia
ciasnego pasowania zarwno na czopie jak i w oprawie zaleca si
stosowanie oysk rozcznych lub oysk z otworem stokowym zakadanym
bezporednio na czop stokowy lub za pomoc odpowiedniej tulei.
Konstrukcja i materia wau oraz oprawy
Rodzaje pasowa jakie zaleca si w spotykanych publikacjach odnosz
si zwykle do przypadkw osadzania oysk na waach niedronych oraz w
oprawach stalowych i eliwnych normalnych gruboci, gdzie nie
wystpuje zmniejszenie rednic wakw lub powikszenia rednic opraw
spowodowane ciasnym pasowaniem. W przypadku osadzenia oysk na waach
dronych lub w oprawach cienkociennych czy z lekkich metali naley
stosowa cianiejsze pasowania od tego, jakie byoby dobrane dla opraw
stalowych i eliwnych normalnej gruboci albo dla wakw
niedronych.
dana dokadno pracy
Przy duych wymaganiach dokadnoci obrotu naley stosowa ciasne
pasowania, aby unikn powstawania drga. Poza wymaganiem utrzymania
wymiarw granicznych czopw oraz gniazd w oprawach bardzo wane jest
utrzymanie wymaganej dokadnoci ksztatu (walcowoci) tych powierzchni
jak rwnie prostopadoci osadze, o ktre oparte s czoa piercieni. Ma
to szczeglne znaczenie w przypadku wystpowania duych prdkoci
obrotowych i tam, gdzie dokadno i rwnomierna praca oysk jest
niezbdna, np. w oyskowaniach wrzecion obrabiarek. Ustalenia osiowe
oysk tocznych
Aby zapewni bezawaryjn, dug i prawidow prac oysk, na ktre dziaaj
do znaczne siy osiowe konieczne jest mocne i pewne zamocowanie ich
w wzach oyskowych w kierunku osiowym. W wikszoci konstrukcji wzw
oyskowych wa jest ustalony osiowo za pomoc jednego oyska, natomiast
drugie oysko ma moliwo przesuwania si osiowego w oprawie lub na
wale. Takie rozwizanie konstrukcyjne, w ktrym wystpuj oyska
poprzeczne nierozczne, zabezpieczaj przed nadmiernym wzrostem napre
wewntrznych wywoanych niewaciwym montaem lub rozszerzalnoci ciepln
wau i oprawy. oysko ustalajce musi by ustalone osiowo w obu
kierunkach, zarwno na wale jak i w oprawie, natomiast w oysku
swobodnym konieczne jest osiowe ustalenie w obu kierunkach tylko
piercienia wewntrznego jak to pokazano na rys. 18.a).
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 41
Rys. 18. Przykady jednostronnego ustalenia wau
rdo: Rutkowaki A.: Czci maszyn. WSiP, Warszawa 1998
Innym rozwizaniem zabezpieczajcym przed ewentualnym wzrostem
napre wewntrznych moe by zastosowanie jednego oyska nierozcznego
ustalonego osiowo na wale i w oprawie oraz drugiego rozcznego,
walcowego lub igiekowego, ustalonego osiowo na wale i w oprawie jak
to przedstawia rys. 18.b). W konstrukcjach nie wymagajcych
dokadnego ustalenia wau w okrelonym pooeniu w kierunku osiowym mona
stosowa rozwizanie zapewniajce ustalenie osiowe wau za pomoc obu
oysk kulkowych zwykych (nierozcznych) jak przedstawia rys.19.
Rys. 19. Dwustronne ustalenie wau
rdo: Rutkowaki A.: Czci maszyn. WSiP, Warszawa 1998
Rozwizanie takie nie zapewnia jednak penego zabezpieczenia przed
przypadkowym wzrostem napre wewntrznych spowodowanych montaowym
zaciskiem osiowym oysk oraz pozwala na przesuwanie si osiowe wau w
pewnych okrelonych granicach. Gdy zachodzi konieczno przyjcia
rozwizania, w ktrym jest niezbdne dokadne ustalenie osiowe wau lub
oprawy zalecane jest stosowanie oysk kulkowych skonych lub
stokowych. Piercienie tych oysk ustala si jednostronnie z tym
jednak, e podparcia ich powinny by pewne, gdy oyska tego typu
przenosz obcienia osiowe nawet wwczas, gdy dziaa na nie wycznie
obcienie promieniowe.
Do ustalenia piercienia wewntrznego w kierunku osiowym na wale s
stosowane nakrtki oyskowe, tuleje oyskowe wcigane lub wciskane,
piercienie osadcze sprynujce, piercienie odlegociowe itp. Naley
zawsze pamita o prawidowym zabezpieczeniu nakrtki specjalnymi
podkadkami zbatymi. Piercienie zewntrzne ustala si w kierunku
osiowym za pomoc piercieni ustalajcych, podkadek i pokryw opraw.
Rzadko stosuje si nakrtki. Naley pamita, e piercienie
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 42
osadcze nawet z duym wciskiem powinny by rwnie zabezpieczone
przed moliwoci przesuwania si. Innych rozwiza wymaga mocowanie oysk
walcowych typu NJP, NUP lub NH przewidzianych rwnie, cho w znacznie
mniejszym stopniu ni inne typy oysk, do ustalenia wau lub opraw w
kierunku osiowym. oyska tego typu powinny by bardzo pewnie i mocno
zamocowane w kierunku osiowym. Nie zaleca si w adnym przypadku
stosowa do mocowania piercieni wewntrznych tych oysk piercieni
osadczych sprynujcych. Bardzo korzystne jest ustalenie osiowe oysk
za pomoc piercieni osadczych sprynujcych, poniewa pozwala to na
szybkie zaoenie lub zdjcie oyska, ponadto upraszcza konstrukcj wza
oyskowego, obrbk czci wsppracujcych obniajc w ten sposb koszty jego
wykonania.
Piercienie osadcze sprynujce s stosowane najczciej do ustalenia
osiowego oysk kulkowych zwykych i wahliwych oraz oysk i zoe
igiekowych. W przypadku wystpienia wikszych si osiowych, midzy
piercie oyska a piercie sprynujcy naley woy piercie poredni w celu
zmniejszenia momentu zginajcemu w piercieniu sprynujcym. W
przypadku ustalenia zoe igiekowych w kierunku osiowym rwnie naley
woy, pomidzy czoa koszyka a piercienie osadcze, piercienie porednie
o gadkich powierzchniach w celu zagodzenia tarcia lizgowego.
Istotnym zagadnieniem zwizanym z mocowaniem osiowym oysk
tocznych jest rwnie prawidowe wykonanie odsadze waw i opraw w
zakresie: wielkoci powierzchni oporowych, waciwie uksztatowanego
przejcia midzy powierzchni oyska a powierzchni
odsadze wau lub oprawy. Odsadzenia waw i opraw powinny by tak
wykonane, aby powierzchnia, z ktr styka si czoo piercienia oyska
bya odpowiedniej wielkoci. Jest to szczeglnie wane w przypadku oysk
kulkowych poprzecznych i skonych obcionych siami osiowymi oraz oysk
kulkowych wzdunych, barykowych i walcowych.
oyska lizgowe
oyska lizgowe z tarciem pynnym stosowane s w zasadzie w
konstrukcjach specjalnych: silnikach spalinowych, turbinach,
walcarkach, szlifierkach. W wzach oyskowych oglnej budowy maszyn
(oyskowanie dzwigni, przegubw) oyska pracuj w warunkach tarcia
granicznego lub mieszanego. W oglnej budowie maszyn szerokie
zastosowanie znalazy oyska z tulejami samosmarnymi. Tuleje te
wykonywane s z porowatych spiekw metali. Tuleje te s nasycone
olejem w procesie produkcji i nie wymagaj smarowania podczas
eksploatacji. Tabela 2. Gwne wasnoci oraz zastosowanie materiaw na
panwie jednolite Znak Orientacyjne wasnoci Przykad zastosowa
B10 Odporny na due obcienia stae, zmienne i uderzeniowe Silnie
obcione oyska
B101 Odporny na cieranie i due obcienia mechaniczne Wysoko
obcione, szybkoobrotowe, le smarowane oyska
B103 Odporny na cieranie i naciski Wysoko obcione i naraone na
korozj elementy maszyn
B555 Odporny na cieranie i korozj Elementy podlegajce cieraniu,
naciski do2.5MN/m2
B1010 Odporny na cieranie oyska pracujce przy duych naciskach i
prdkociach B476 Odporny na cieranie i korozj oyska obcione
statycznie, nacisk do
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 43
8MN/m2, prdko obwodowa do 3m/s, iloczyn nacisku i prdkoci do
12MNm/m2s
BA1032 Bardzo odporny na obcienia statyczne, cieranie i
podwyszone temperatury
Silnie obcione elementy naraone na cieranie przy rwnym obcieniu
mechanizmu
B525 Odporny na cieranie oyska naraone na cieranie przy duych
prdkociach i maych naciskach
MM47 Odporny na cieranie i podwyszone temperatury do 230C oyska
lizgowe
MM55 Odporny na cieranie Nieskomplikowane i due elementy
MA58 Odporny na cieranie i wysokie obcienia statyczne oyska
obcione statycznie
MK80 Odporny na cieranie i temperatur do 100C oyska
Z-105 Dobre wasnoci przeciwcierne Panewki oysk pracujcych przy
maych i rednich prdkociach oraz obcieniach (zastpuje brz B555 i
stop 10As)
Z-284 Dobre wasnoci przeciwcierne. Maksymalna temperatura pracy
100C
oyska o nacisku do 20MN/m2, prdkoci obwodowej do 7m/s, iloczyn
nacisku i prdkoci do 10MNm/m2s (zastpuje brzy B10,B101,B555)
4.6.2. Pytania sprawdzajce
Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do
wykonania wicze. 1. Czy potrafisz opisa budow oysk tocznych? 2.
Jakie materiay s stosowane na oyska toczne? 3. Na czym polega
normalizacja oysk tocznych i ich oznaczanie? 4. W jaki sposb
dobieramy oyska toczne? 5. Co to jest trwao i nono oysk? 6. W jaki
sposb osadzamy oyska toczne? 7. Czy potrafisz omwi sposoby montau
oysk tocznych? 8. W jaki sposb smarujemy i uszczelniamy oyska? 9.
Czy potrafisz scharakteryzowa oyska lizgowe? 10. Jakie materiay s
stosowane na oyska lizgowe? 11. Czy potrafisz omwi rodzaje tarcia w
oyskach lizgowych? 12. Jakie s sposoby smarowania oysk lizgowych?
13. Jaka jest dokadno wykonania oysk lizgowych? 14. Jaki jest tok
postpowania przy obliczaniu oysk lizgowych?
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 44
4.6.3. wiczenia wiczenie 1
Dobra oysko kulkowe zwyke osadzone na wale o rednicy czopa d =
75 mm. dana trwao oyska Lh = 25000 godzin przy prdkoci obrotowej n
= 800 obr/min i przewidywanej temperaturze grzania oyska do 2000C.
oysko jest obcione si poprzeczn Fp = 5,5 kN oraz si wzdun Fw = 1
kN.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) obliczy nono ruchow oyska, 4) dobra z katalogu
oysko, 5) sprawdzi wpyw siy wzdunej na prac oyska, 6) dobra z
tablic warto wspczynnika zalenego o temperatury pracy oyska, 7)
obliczy obnion nono oyska, 8) porwna wyniki, 9) omwi sposb
rozwizania,
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradniki, katalog oysk tocznych, PN, literatura z rozdziau 6.
wiczenie 2
Wa obrabiarki pracuje na jedn zmian (8 godzin/ dob) obraca si z
prdkoci 1200 obr/min. rednica wau wynosi d = 55 mm. Temperatura
oyska nie przekracza 1000C. oysko jest obcione si poprzeczn Fp =
2,5 kN oraz si wzdun Fw = 0,8 kN. Dobra z katalogu oysko kulkowe
zwyke.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) z katalogu dobra trwao oyska, 4) z katalogu
odczyta warto C/F i obliczy nono ruchow, 5) dobra z katalogu oysko,
6) sprawdzi oysko na obcienia wzdune, 7) sprawdzi nono oyska, 8)
omwi sposb rozwizania.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradniki, katalog oysk tocznych, PN, literatura z rozdziau
6.
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 45
wiczenie 3 Obliczy gwne wymiary oyska lizgowego poprzecznego,
obcionego si F = 15
kN. Wa obraca si z prdkoci n = 100 obr/min. Materia: czopa- stal
St5, panwi brz wylany stopem oyskowym.
Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie powiniene:
1) zorganizowa stanowisko pracy do wykonania wiczenia, 2) dokona
analizy danych, 3) z poradnika dobra naprenia dopuszczalne, 4)
obliczy i dobra wspczynnik , 5) obliczy rednic czopa, 6) dobra
rednic znormalizowan, 7) obliczy dugo czopa, 8) sprawdzi oysko na
rozgrzewanie, 9) omwi sposb rozwizania.
Wyposaenie stanowiska pracy:
poradniki, katalog oysk tocznych, PN, literatura z rozdziau 6.
4.6.4. Sprawdzian postpw
Tak Nie Czy potrafisz:
1) rozpozna oznaczenia oysk tocznych? 2) obliczy nono oysk? 3)
dobra oyska toczne z katalogu? 4) sprawdzi poprawno doboru oysk
tocznych? 5) dobra sposb smarowania i uszczelniania oysk tocznych?
6) obliczy gwne wymiary oysk lizgowych? 7) dobra sposb smarowania
oysk lizgowych? 8) analizowa dokumentacj techniczn?
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 46
4.7. Sprzga. Hamulce
4.7.1. Materia nauczania Dobr sprzgie
Przed rozpoczciem projektowania i obliczania naley pozna w
jakich warunkach bdzie pracowao te sprzgo. Warunki te zalene s od
rodzaju silnika, rodzaju napdzanej maszyny, czasu pracy sprzga na
dob, liczby wcze sprzga na godzin. Dla oszacowania momentu
maksymalnego, jaki moe przenosi sprzgo w czasie pracy, korzysta si
z empirycznych danych zebranych poprzez obserwacje i popartych
dugoletnim dowiadczeniem. Do oblicze wprowadza si pojcie momentu
obliczeniowego i mocy obliczeniowej, ktre okrela si nastpujco: Mmax
= Mn K Nmax = Nn K gdzie: Mn i Nn oznaczaj moment i moc nominaln, K
jest wspczynnikiem przecienia oszacowanym dla rnego rodzaju maszyn
roboczych i silnikw.
W literaturze dotyczcej sprzgie oraz w katalogach rnych firm
przedstawia si liczne dane okrelajce wartoci wspczynnikw dla rnego
rodzaju sprzgie. Najbardziej wskazanym przy doborze sprzgie jest
posugiwanie si danymi z katalogw firmowych. Przedstawiamy kilka
zestaww danych zaczerpnitych z literatury. Tak wic dane do oglne
przystosowane przede wszystkim dla sprzgie sztywnych i
samonastawnych okrelaj tabele 3 i 4. Podaj one wspczynniki K1 i K 2
zalene odpowiednio od rodzaju silnika. czny wspczynnik przecienia
oblicza si w tym przypadku jako sum wspczynnikw K = K1 + K 2 Dobr
wspczynnika przecienia dla sprzgie zbatych mona okreli jako iloczyn
trzech wspczynnikw: K = K1 K 2 K 3 Wspczynnik K1 zaley od rodzaju
silnika i maszyny napdzanej (tabela 4). Wspczynnik K 2 zaley od
czasu pracy sprzga na dob (tabela 5). Wspczynnik K 3 zaley od
liczby wcze napdu na godzin (tabela 6). Dla sprzgie przegubowych
(Cardana) wspczynnik przecienia okrela si ze wzoru K=K 0 K1 K 2 K 3
Przyjmuje si K 0 =1,33, za K1 , K 2 i K 3 zalenie od rodzaju napdu,
trwaoci i kta przekrcenia waw przyjmuje si wedug tabeli 7. Dla
sprzgie podatnych mona zaleci wartoci wspczynnika przecienia podane
w tabeli 10. Dla sprzgie ciernych mona obliczy wspczynnik wedug
wzoru
K=vm kk
Wartoci wspczynnika podane s w tabeli 13 zalenie od rodzaju
maszyny. Wartoci wspczynnika k v podane s w tabeli 11 w zalenoci od
prdkoci polizgu. Wspczynnik k m zaleny od liczby wcze okrelamy
wedug wzoru k m = 1- ( m-m gr )0,002 < 1
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 47
gdzie m to liczba wcze na godzin, m gr za graniczna liczba wcze
rwna 50 do 100. W przypadku sprzgie jednokierunkowych mona okreli
wspczynnik przecienia ze wzoru: K= ( K1 + K 2 )K 3 Wartoci
wspczynnikw czstkowych podane s w tabeli 12. Tablica 3. Wartoci
wspczynnika K 1 dla sprzgie sztywnych samonastawnych
Silnik K 1
Silnik elektryczny
Turbina parowa gazowa
Turbina wodna
Maszyna parowa tokowa
Silniki spalinowe o stopniu niejednostajnoci ruchu mniejszym
od 1/100
6 cylindrw
4 cylindry
3 cylindry
2 cylindry
1 cylinder
0,25
0,30
0,50
0,75
0,40
0,50
0,60
0,80
1,20
Tabela 4. Wartoci wspczynnika K 2 dla sprzgie sztywnych i
samonastawnych
Maszyna napdzana K 2 1. Przyspieszane masy bardzo mae, bieg
jednostajny.
Wentylatory, generatory elektryczne, pompy wirnikowe,
dmuchawy
rotacyjne, mae obrabiarki o ruchu obrotowym, podnoniki rzadko
wczane itp.
2. Przyspieszane masy s mae, bieg jednostajny.
Sprarki wirnikowe, due wentylatory, pompy tokowe o stopniu
niejedno-
stajnoci ruchu mniejszym od 1/100, transportery tamowe,
podnoniki do 120
wcze / h, mechanizmy obrotu urawi, maszyny tekstylne, lekkie
obrabiarki
do drewna i lekkie obrabiarki do metali o ruchu obrotowym.
3. Przyspieszane masy rednie, bieg jednostajny.
Wstrzsarki, maszyny pralnicze, mieszarki, przenoniki acuchowe,
noyce,
prasy, windy towarowe, szlifierki, dwigi i wcigarki do 300 wcze/
h.
0,9 1,0
1,1 1,2
1,3 1,4
1,5 1,6
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 48
4. Przyspieszane masy rednie, wystpuj silne uderzenia.
Myny odrodkowe, betoniarki, maszyny przdzalnicze, generatory
spawalnicze, strugarki do metali, wentylatory kopalniane, prasy
do cegie,
piece obrotowe, moty, dwigi i wcigarki ponad 300 wcze/ h.
5. Przyspieszane masy due, wystpuj silne uderzenia.
Kalandry i maszyny papiernicze, prasy kunicze, brykieciarki,
pompy tokowe
z lekkim koem zamachowym, napdy bagrw, windy osobowe, myny
do
cementu, kruszarki kamieni.
6. Przyspieszane masy due, uderzenia bardzo silne.
Myny kulowe i rurowe przemysu cementowego, walcarki do gumy,
sprarki
tokowe bez koa zamachowego, cikie walcarki do metali, cikie
urzdzenia
wiertnicze itp.
2,0 2,5
2,8 3,5
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 49
Tabela 5. Warto wspczynnika K 1 dla sprzgie zbatych
Przykady maszyn napdzanych
Rodzaj silnika
Warto wspczynnika K1
silnik elektryczny lub turbina parowa
turbina wodna lub silnik spali- nowy 4 6 cylindrowy o nierwno-
miernoci biegu 1:100-1:200
silnik spalinowy 1-3 cylin- drowy o nierwno- miernoci biegu
1:100
a Ruch rwnomierny bez przyspiesze mas. Pompy wirowe do wody,
prdnice, wentylatory o N/n 0,04, way pdniane.
1,0
1,1
1,2
b Ruch rwnomierny z maymi przyspieszeniami mas Gitarki do blach,
przenoniki tamowe, ssawy (ekshaustory) o N/n> 0,04 0,08,
mieszada do cieczy, maszyny tekstylne, wentylatory o N/n>0,04-
0,08, suwnice montaowe, przenoniki kubekowe, dmuchawy i kompresory
turbinowe.
1,1
1,2
1,3
c Ruch rwnomierny ze rednimi przyspieszeniami mas.Strugarki,
pompy tokowe, piece obrotowe, maszyny drukarskie i farbiarskie,
przenoniki tamowe do przewozu drobnicy, przecigarki, maszyny do
obrbki drewna, pompy wirowe z zanieczyszczon wod, maszyny
przdzalniane, mieszada do cieczy zanieczyszczonych, wentylatory o
N/n> 0,08, windy, suwnice hakowe i magnesowe, bbny kablowe
sprynowe.
1,2
1,3
1,5
d Ruch rwnomierny ze rednimi przyspieszeniami mas z uderzeniami.
Betoniarki, tokarki , moty kafarowe, wentylatory kopalniane,
strugarki do metali, przenoniki acuchowe, pompy i sprarki o
nierwnomiernoci biegu 1: 100 do 1: 200, pompy migowe, myny kulowe,
lekkie samotoki, way okrtowe, kolejki podwieszane, suwnice
chwytakowe, urawie okrtowe i portowe.
1,3
1,5
1,7
e Ruch rwnomierny z duymi przyspieszeniami mas z mocnymi
uderzeniami. Koparki, pompy tokowe z koem zamachowym, wibratory,
prasy kunicze, urawie chwytakowe, wcigarki suwnic chwytakowych.
1,5
1,7
1,9
f Ruch rwnomierny z duymi przemieszczeniami mas ze szczeglnie
mocnymi uderzeniami. Sprarki tokowe i pompy tokowe z koem
zamachowym, cikie samotoki hutnicze, spawarki, walcarki do metali,
kruszarki do kamieni, traki szybkobiene.
1,8
2,1
2,3
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 50
Tabela 6. Wartoci wspczynnika K 2 dla sprzgie zbatych
Czas pracy sprzga na dob h do 2 2 do 8 8 do 16 ponad 16
Warto wspczynnika K 2 0,9 1,0 1,12 1,25
Tabela 7. Wartoci wspczynnika K 3 dla sprzgie zbatych
Liczba wcze sprzga na
godzin
do 1
1 - 20
20 - 40
40 - 80
80 - 160
ponad160
a 1 1,2 1,3 1,5 1,6 2,0
b 1 1,09 1,18 1,37 1,46 1,8
c 1 1,08 1,17 1,25 1,33 1,65
d 1 1,08 1,15 1,23 1,23 1,55
e 1 1,07 1,12 1,18 1,18 1,32
Maszyny napdzane
wg. tab. 5.
f 1 1,06 1,08 1,1 1,1 1,1
Tabela 7. Wartoci wspczynnikw przecienia dla sprzgie
przegubowych
Warto wspczynnika K1 1,5 1,25 2,0 1,5 1,0
Silnik spalinowy niskoprny spalinowy wysokopr elektryczny
Liczba cylindrw 1 - 3 4 1 - 3 4 -
Warto wspczynnika K 2 1,6 2,0 2,3 2,5 2,7 2,9 3,05 3,2 3,3
3,4
Trwao sprzga L h 103 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Warto wspczynnika K 3 1,0 1,25 1,45 1,6 1,72 1,82 1,92 2,0 2,08
2,15
Kt przekrcenia waw 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Tabela 8. Wartoci wspczynnika przecienia K dla sprzgie
podatnych
Rodzaj sprzga
Rodzaje napdu bardzo podatne rednio podatne mao podatne
Maszyny wirowe o niemal niezmiennych oporach ruchu (wirowe
pompy, dmuchawy i sprarki, prdnice) napdzane przez silniki o niemal
niezmiennym momencie obrotowym (silniki elektryczne, turbiny wodne
i parowe). Maszyny rne o niezbyt wielkich wahaniach
1,5
1,5
1,5
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 51
oporw ruchu (obrabiarki obrotowe, maszyny przdzalnicze) napdzane
przez silniki elektryczne. Maszyny rne o znaczniejszych wahaniach
oporw ruchu (obrabiarki o ruchu zwrotnym, piy tartaczne, myny
kulowe i podobne, betoniarki, podnoniki) napdzane przez silniki
elektryczne. Maszyny tokowe ( pompy, dmuchawy, sprarki) napdzane
przez silniki elektryczne. Silniki spalinowe niskoprne. Silniki
spalinowe wysokoprne. Maszyny o bardzo duych wahaniach oporu ruchu
(dwignice, amaczki, walcarki ).
1,52 22,5 2,53 2,53,5 34 34,5
1,52 23 2,53,5 2,54 34,5 35
1,52 2,53 34 34,5 3,55 46
Tabela 9. Wartoci wspczynnika prdkoci polizgu k v
v r m/s k v v r m/s k v
1 1,5 2 2,5 3 4
1,35 1,19 1,08 1,00 0,94 0,86
5 6 8 10 13 15
0,80 0,75 0,68 0,63 0,59 0,55
Tabela 10. Wartoci wspczynnikw bezpieczestwa dla sprzgie
jednokierunkowych Typ silnika
w napdzie K 1 Rodzaj maszyny roboczej K 2 Ksztat profilu
gwiazdy K 3
lekkie obrabiarki do metali i drewna, przenoniki
tamowe, podnoniki kubekowe
1,2 Elektryczny 0,25
prasy, sprarki, noyce, przenoniki podwieszane,
dutownice, szlifierki
1,4
prostoliniowy
1,11,5
cigniki, moty kunicze, myny, wentylatory
kopalniane, filtry bbnowe
1,6 Turbina
parowa
0,30
prasy kunicze, koparki, urawie portowe,
suwnice, kruszarki kamienia, walcarki
2,0
Turbina
wodna
0,50 myny bbnowe i kulowe, cikie maszyny
hutnicze
2,8
krzywoliniowy
1,01,25
-
Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu
Spoecznego 52
Tabela 11. Wartoci wspczynnikw dla sprzgie ciernych
Rodzaj maszyny
Obrabiarki Samochody Cigniki rolnicze Cigniki transportowe
Wielocylindrowe pompy tokowe, wentylatory, prasy Pompy tokowe
jednocylindrowe, sprarki, due wentylatory Dwignice: sprzga wczane
bez obcienia sprzga wczane pod obcieniem
1,31,5 1,21,5 (2) 2,03,5 1,52,0 1,3 1,7 1,251,35 1,351,50
Okrelenie i podzia sprzgie Sprzgem nazywa si zesp ukadu
napdowego maszyny, przeznaczony do czenia
waw i przekazywania momentu obrotowego bez zmiany jego kierunku
i wielkoci. Najoglniej, sprzgo skada si z czonu czynnego
(napdzajcego) i czonu biernego (napdzanego) oraz cznika. Czon jest
to umowna cz napdowa lub napdzana sprzga, osadzona lub uksztatowana
na wale napdowym lub czci ukadu napdowego podobnej funkcjonalnie.
cznik jest to ( ewentualnie kilka czci) lub czynnik, ktry
przekazuje moment obrotowy z czonu czynnego na czon bierny sprzga i
okrela sposb przekazania momentu, jak rwnie charakteryzuje
sprzgo,
Obecnie zaleca si do stosowania PN sprzga do czenia waw.
Podstawowe nazwy, okrelenia i podzia. Za kryterium podziau przyjto
w niej funkcj, jak w sprzgle spenia cznik i wyrniono kolejno: klasy
rnice si sposobem dziaania cznika, grupy rnice si rodzajem
zastosowanego cznika, podgrupy rnice si cechami uytkowymi sprzga,
rodzaje rozrniajce sposb poczenia czonw lub rodzaju ukadu
sterujcego. Nazw sprzga tworzy si w ten sposb, e kojarzy si kolejno
nazwy poszczeglnych klas, grup, podgrup i rodzajw, przechodzc do
nie ujtych w klasyfikacji cech konstrukcyjnych, czyli typw, np.:
sprzgo nierozczne, mechaniczne, sztywne, dzielone w paszczynie
rwnolegej do osi wau, ubkowe. Ostatni wyraz w oznaczeniu sprzga
podaje cech konstrukcyjn, na ktrej oparte jest potoczne nazewnictwo
sprzgie. Sprzga sztywne
Sprzgie sztywnych uywa si w zasadzie jedynie w przypadku czenia
idealnie wsposiowych waw. Brak wsposiowoci powoduje dodatkowe
zginanie czonych waw oraz wzrost reakcji oyskowych. W skad sprzgie
tego typu wchodzi wiele elementw maszynowych, sucych do poczenia
czopa z piast, jak: wpusty, kliny, wielowypusty, koki, czniki
rubowe, nity, zby, acuchy itp. Ksztat gwnych czci sprzgie
sztywnych, a zwaszcza ksztat cznika, pozwala rozrni szereg odmian
konstrukcyjnych tych sprzgie. Sprzgo kokowe
Gwnym elementem sprzga kokowego jest