Zagadnienie Sempruch.docx

1.       Definicja wału i osi, wytrzymałość wałów

Wałem lub osią nazywamy element maszyny, na którym osadzone są inne elementy wykonujące ruch obrotowy. Zadaniem wału i osi jest urzeczywistnienie geometrycznej osi obrotu tych elementów.

Wał służy przede wszystkim do przenoszenia momentu obrotowego i jest narażony na zginanie(w szczególnych przypadkach ściskanie lub rozciąganie). Oś nie przenosi momentu obrotowego i obciążona jest głownie momentem zginającym.

Wytrzymałość wałów

Mg≥2Ms                ∂z=∂g2+(a×τs)2≤kg

Mg<2Ms               ∂z(1a+∂g)2+τs2

∂g=MgWx Wskaźnik przekroju ze względu na zginanie

τs=MsWo Biegunowy wskaźnik przekroju

Dla wału o przekroju kołowym

Wx=πd332~0,1d3                       Wo=πd316≈0,2d3

Wb=2Wx

∂z=(MgWx)2+(a×Ms2)2=1WxMg2+(a×Ms2)2      Mz=Mg2+(a×Ms2)2

τz=MzWx≤kg=>Mz0,1d3≤kg =>10Mxd3≤kg

2.       Materiały stosowane na wały

- stale konstrukcyjne zwykłej jakości (st3,st4,st5)-wały niskoobciążeniowe – materiały uniemożliwiają

obróbkę cieplną, o miękkiej powierzchni

- stale konstrukcyjne węglowe wyższej jakości(25,35,45) w stanie dostawy

                          -45 – hartowanie + wyżarzanie (martenzyt)

                          - 25,35 – stan normalizowany

- stale stopowe konstrukcyjne do ulepszania cieplnego( stale chromowo-niklowe, np.45HN,30HGS,40H)

- stale konstrukcyjne stopowe do nawęglania i azotowania (18H,15H2N2)

- materiały konstrukcyjne na wały odlewane(staliwa, żeliwa)np.. żeliwa sferoidalne Zs045, ZsP50

Kształtowanie wałów

1.       Wał powinien być najprostszy technologicznie – najtańszy

2.       Powinien posiadać założoną wytrzymałość

3.       Ukształtowanie wału powinno pozwolić na jednoznaczne ustalenie elementów współpracujących

4.       Powinno się uwzględnić koszt wytworzenia elementów współpracujących

Krok 1. – zdefiniowanie problemu

Krok 2.- Wyznaczanie zarysu teoretycznego wału na podstawie zależności określającej srednicę minimalną wału

Krok 3. – zastąpienie zarysu teoretycznego zarysem stopniowym Dd≤1,2

Krok 4 – naniesienie na model geometryczny wału dalszych koniecznych nieciągłości geometrycznych (nanoszone ukształtowania  geometryczne takie jak rowki wypustowe, gwinty itp. Nie mogą przecinać linii zarysu teoretycznego wału)

Krok 5. – naniesienie promieni przejścia w miejscu występowania wszystkich nieciągłości geometrycznych

r>0,5h      h=D-d2

Krok 6 – naniesienie tolerancji kształtu i bicia (prostoliniowość, bicie, bicie całkowite, chropowatość)

3.       Klasyfikacja osi:

I.        * Stałe *Ruchome

II.      *Okrągłe * profilowe * gładkie * kształtowe * pełne * drążone *całkowite skłądane

Modele obliczeniowe osi: (Dla osi ruchomej analogicznie, tylko z indeksem kgp (obc. zmienne w czasie)

MgWx≤kg            Mg=F×J            Wx=0,1×d3

F×J0,1d3≤kg            =>                          d=310×F×Jkg

4.       Ewolwentowy zarys zęba koła zębatego – nazywa się tak krzywą, która zakreśla ustalony punkt prostej, toczącej się bez poślizgu po okręgu koła. Przy współpracy zębów o zarysie ewolwentowym linia przyporu jest linią prostą.

Zalety:

o        Jest zarysem sprzężonym. Zachowuje tę cechę także przy zmianie odległości osi

o        Jest łatwy do wykonania. Uniwersalność narzędzi obróbkowych do wielu kół.

o        możliwość uzyskania dużych dokładności i małej

chropowatości powierzchni styku.

o        Siła międzyzębna zachowuje stały kierunek w czasie współpracy zębów

o        Uniwersalność kół. Praca kół o rożnych ilościach zębów i tych samych cechach geometrycznych

Wady

o        Mała powierzchnia styku (stykają się dwie powierzchnie wypukłe)

o        Duże naciski są przyczyną zmniejszenia trwałości

o        Duże prędkości poślizgowe przy zazębianiu i wyzębianiu się koł.

o        Zwiększone zużycie głów i podstaw zębów.

o        Podcięcie stopy zęba

o        Wstępuje gdy jest duża kątowa odległość zębów, czyli przy nacinaniu małej ich liczby. Następuje skrocenie linii styku.

o        Osłabienie zęba:

- Mniejsza grubość,

- zjawisko karbu.

Graniczna liczba zębów – dla danego zarysu odniesienia najmniejsza liczba zębów jaką można wykonać bez potrzeby stosowania korekcji uzębienia.

gdzie: zg – graniczna liczba zębów, y – współczynnik wysokości głowy zęba, α – kąt zarysu; dla y = 1 i α = 20o zg = 17.

5.       Typy przekładni mechanicznych

- przekładnia zębata – sprzężeni e kształtowe, bezpośrednie

- prz. łańcuchowa – sprzężenie kształtowe, pośrednie

- prz. cierna – sprzężenie cierne, bezpośrednie

- prz. pasowa – sprzężenie cierne, pośrednie

Przełożenie kinetyczne

Przełożenie – stosunek prędkości koła a do koła b

Koło małe przekładni – 1, koło duże przekładni – 2,

koło napędzające- a, koło napędzane – b

iab > 1 reduktor      iab < 1 multiplikator

i=nanb=ωaωb                                                                                                            

                                                        i12 = 1/ i12

i 12 = i ab =n1n2

i ab = i 12 = n2/n1

Przełożenie kinematyczne nie jest cechą stałą przekładni, zależy od kierunku przeniesienia momentu obrotowego. Przełożenie kinematyczne wyrażone za pomocą liczby zębów, koła napędowe obracają się bez poślizgu.

Ta=tb=t – podziałka,               va=vb=v – prędkość obwodowa

V=πDn60 [m/s] , iab=2b2a  2a – koło napędzające 2b koło napędzane

Przekładnia cierna

Va≠Vb- ℥-poślizg

℥=Va-VbVa=1-VbVa:1;3%

iab=DbDa×(1-℥)

6.       Pojęcie podstawowe dotyczące przekładni mechanicznych. Porównać przełożenie geometryczne – przełożenie kinematyczne.
 

Reduktor – jest to przekładnia zwalniająca w której koło napędzające (czynne) ma większą prędkość niż napędzane (bierne),

Multiplikator - jest to przekładnia zwiększająca prędkość w której koło napędzające ma mniejszą prędkość niż napędzane,

Przekładnia samohamowna - jeżeli przekładnia będzie miała taką właściwość, że przekazanie ruchu i momentu obrotowego jest możliwe tylko w jedną stronę, tzn.  że jest w sposób stały zakodowane gdzie możemy podłączyć silnik i gdzie jest wyjście, to taką przekładnie będziemy nazywali przekładnią samohamowną,

Przekładnia niesamohamowna –jeżeli przekładnia będzie miała taką właściwość, że przekazanie ruchu i momentu obrotowego jest możliwe w obie strony, co za tym idzie silnik będzie można podłączyć w oba wyjścia, to taką przekładnie będziemy nazywali przekładnią niesamohamowną,

Nawrotnica – mechanizm służący do zmiany kierunku obrotowego,

Porównać przełożenie geometryczne – przełożenie kinematyczne:

Przełożeniem geometrycznym

·         stosunkiem charakterystycznych parametrów geometrycznych:

·         Jest cechą stałą przekłądni, niezależnie od kierunku napędu oraz obciąznie i cech materiałowych

·         Zawsze jest dodatnie

Przełożeniem kinematycznym

·         stosunek prędkości dwóch sprzężonych kół przekładni:

·         ...