Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
25 i 26. Obliczenia wytrzymałościowe osi i wałów polegają na :
-wyznaczaniu metodami statyki wszystkich sił czynnych i biernych działających na oś lub wał,
-obliczeniu wartości momentów zginających (dla osi i wałów)oraz skręcających i zastępczych (dla wałów) w miejscach przyłożenia sił zewnętrznych oraz punktów podparcia ( łożysk)
-obliczeniu średnic wału w podstawowych przekrojach i ustaleniu kształtu wału (osi)
-wykonaniu obliczeń sprawdzających (np. z uwzględnieniem osłabienia wału lub osi karbami) oraz uzupełniających, polegających na obliczeniu sztywności wału.
A) Obliczanie wałów na skręcanie:
Wały obliczamy tylko na skręcanie w następujących przypadkach:
- moment skręcający jest znacznie większy od momentów zginających. Przypadek ten wystepuje dla wałów krótkich i możemy tu pominąć wpływ momentów zginających.
- wał obciążony jest tylko momentem skręcającym. Przykładem takiego obciążenia są tzw. Drążki skrętne.
Średnicę wału oblicza się z warunku wytrzymałościowego na skręcanie:
Ms-moment skręcający,
Wo -wskaźnik przekroju na skręcanie.
Stąd
Wały drążone obliczamy na skręcanie:
Wartość momentu obrotowego obliczamy:
P- moc w [W], w- [rad / s], podstawiając: P-w [kW]
otrzymamy:
M- [Nm], n- [obr / min]
Obliczanie średnicy wału na podstawie mocy P:
P- [kW], n-[obr / min], ks- [Mpa], d- [m]
B) Obliczanie wałów na zginanie i skręcanie:
W przypadku występowania zginania i skręcania średnice wałów obliczamy z hipotezy Hubera
Podstawiając: sg = Mg / Wx, ts = Ms / Wo, Wo=2Wx
Sztywność skręcenia dla wału okrągłego: j = Msl / GIo [rad] £ j dop
Ms- moment skrecający, l- długość wału, G- moduł sprężystości poprzecznej(Kirchoffa), Io- biegunowy moment bezwładności przekroju lub:
j = Msl*180 / Gio*p [°]£jdop
26. Obliczanie osi na zginanie:
Oś obliczamy jako belkę podpartą na dwóch podporach(łożyskach)i obciążoną siłami skupionymi.
Max. Średnica osi:
Mg- moment zginający, Wx- wskaźnik przekroju na zginanie.
Stąd:
b= do / d – stosunek średnicy otworu do zewnętrznej średnicy osi
Dla osi drążonej wskaźnik przekroju wynosi:
Średnica osi:
27. Sprzęgła-zespół elementów umożliwiających połączenie części maszyn przenoszących moment skręcający lub zespół układu napędowego maszyn przeznaczony do łączenia wałów i przekazywania momentu obrotowego z wału czynnego ( napędzającego) na wał bierny (napędzany) bez zmiany kierunku momentu obrotowego.
Sprzęgła składają się z członu czynnego, członu biernego i łącznika. Człon to zespół elementów sprzęgła osadzony na wale czynnym lub biernym. Łącznik to części ( kołki, śruby) lub czynnik (np. ciecz) przekazujące moment obrotowy z członu czynnego na człon bierny. Łącznik określa sposób przekazania momentu obrotowego i jednocześnie charakteryzuje dane sprzęgło.
Sprzęgła dzielimy na:
-rozłączne
-nierozłączne.
28. Sprzęgła nierozłączne możemy podzielić ze względu na budowę materii na:
A. Mechaniczne:
a)sztywne-stosuje się je, jeżeli można zapewnić dokładną współosiowość, zarówno w czasie montażu, jak i pracy maszyny. Dzielimy je na:
-niedzielne
-dzielone w płaszczyźnie prostopadłej do osi wału
-dzielone w płaszczyźnie równoległej do osi wału.
b)samonastawne-stosuje się je jeżeli przewiduje się trudności montażowe, a także zmiany położenia wałów w czasie eksploatacji urządzeń(np. w wyniku częściowego zużycia panwi łożysk ślizgowych. Sprzęgła te także mogą likwidować skutki przesunięcia się wału wzdłuż jego osi lub np. wydłużenia pod wpływem wzrostu temp. Dzielimy je na:
-osiowe
-promieniowe
-kątowe
-uniwersalne.
c)Podatne-zadaniem ich jest łagodzenie nierównomierności przenoszonego momentu obrotowego które mogą pochodzić od silnika napędowego lub maszyny roboczej. Stosowane w połączeniach silnika z maszyną roboczą.
-z charakterystyka liniową
-z charakterystyka nieliniową.
B. Inne
29. Sprzęgła sterowane
Sprzęgłami sterowanymi nazywa się sprzęgła wyposażone w urządzenia, za pomocą których pracownik obsługujący urządzenie może dokonywać połączenia lub rozłączenia członów sprzęgła.
Sprzęgła sterowane dzieli się na :
-Sprzęgła przełączane synchronicznie , e których przełączanie następuje tylko przy równych lub prawie równych prędkościach kątowych członów czynnego i biernego
-Sprzęgła przełączalne asynchronicznie ( cierne)- przekazujące moment obrotowy w wyniku tarcia, co umożliwia przełączenie przy różnych prędkościach kątowych obu członów.
Mechanizmy przełączania muszą zapewnić:
-Włączanie i wyłączanie sprzęgła oraz pokonywanie związanych z tym oporów
-Zabezpieczenie sprzęgła przed samoczynnym włączaniem i wyłączaniem
-Wywieranie równomiernych nacisków w czasie pracy sprzęgła, przy czym sila docisku powierzchni ciernych powinna być prawie stała
-Możliwość regulacji siły docisku w miarę powstawania luzów wywołanych zużyciem się powierzchni roboczych sprzęgła i części mechanizmu
Sprzęgła samoczynne umożliwiające łączenie lub rozłączenie członów bez interwencji obsługującego tzn wyłączenie na skutek zmian zadanych parametrów pracy.
30. Łożyska
W celu zapewnienia prawidłowej pracy elementów maszyn poruszających się ruchem obrotowym(osi, wałów oraz części maszyn na nich osadzonych)powinno być zachowane stale położenie osi obrotu wałów względem nieruchomej podstawy ( np. korpusu obrabiarki). Zadanie to spełniają łożyska, a ustalenie położenie osi i wałów względem korpusów maszyn i urządzeń nazywa się łożyskowaniem.
Łożyska z uwagi na typ dzielimy na
-ślizgowe
-toczne
łożyska ślizgowe składają się z czopa i panewki. W łożyskach ślizgowych powierzchnia czopa wału ślizga się po powierzchni panewki(części łożyska współpracującej z czopem) lub bezpośrednio po powierzchni otworu łożyska, zatem w czasie pracy występuje tarcie ślizgowe.
W Łożyskach tocznych między współpracującymi powierzchniami czopa i łożyska są umieszczone elementy toczne( np. kulki) i wówczas zamiast tarcia ślizgowego występuje tarcie toczne.
31. Łożyska ślizgowe
W zależności od kierunku obciążeń działających na łożysko, istnieją łożyska ślizgowe:
-poprzeczne, przeznaczone do przejmowania obciążeń prostopadłych do osi obrotu wału
-wzdłużne, obciążone siłami działającymi zgodnie z kierunkiem osi obrotu wału
-poprzeczno- wzdłużne , przeznaczone do przejmowania obciążeń zarówno prostopadłych, jak i zgodnych z kierunkiem osi obrotu.
W zależności od sposobu podawania smaru rozróżnia się łożyska:
-Hydrostatyczne(aerostatyczne), w których warstwa nośna smaru ( gazu) jest podawana pod ciśnieniem
- hydrodynamiczne(aerodynamiczne)
-w których warstwa nośna smaru ( gazu) powstaje na skutek ruchu obrotowego czopa względem panwi i wzajemnego poślizgu między ich powierzchniami ślizgowymi.
32.Rozkład ciśnień smaru w łożyskach ślizgowych
Utrzymanie niezbędnego ciśnienia wymaga stałego i obfitego dopływu smaru o odpowiedniej lepkości i smarności. W warunkach hydrostatycznej zasady smarowania dopływ smaru do szczeliny jest zapewniony przez wtłaczanie smaru pod ciśnieniem. Częściej jest stosowana hydrodynamiczna zasada smarowania, polegająca na tym ze pod wpływem ruchu obrotowego czopa względem panwi ich wzajemnych poślizgów powstaje tzw klin smarowy, unoszący czop nad powierzchnią panwi. Klin smarowy powstaje przy dostateczne dużej prędkości obrotowej wału, obfitym dopływie smaru o odpowiedniej lepkości oraz przy niewielkiej chropowatości powierzchni czopa i panewki. Jeśli choćby jeden z wymienionych czynników nie jest spełniony, to łożysko pracuje w warunkach tarcia mieszanego.
33. Łożyska toczne
w odróżnieniu od łożysk ślizgowych, w łożyskach tocznych powierzchnie czopa i panewki są rozdzielone elementami tocznymi, które umożliwiają ruch obrotowy czopa w warunkach tarcia tocznego. W zależności od kształtów elementów tocznych rozróżniamy łożyska: -kulkowe
-wałeczkowe ( o wałeczkach walcowych , igiełkowych lub stożkowych),
-baryłkowe ( o baryłkach symetrycznych i niesymetrycznych)
34. Łożyska toczne-budowa
składa się z pierścieni – zewnętrznego i wewnętrznego, elementów tocznych oraz koszyczka. Powierzchnie pierścieni , po których toczą się elementy toczne nazywane są bieżnikami.
Łożyska toczne podobnie jak łożyska ślizgowe dzielimy na:
-poprzeczne zdolne do przenoszenia obciążeń prostopadłych do osi wału,
-wzdłużne przenoszące obciążenia działające wzdłuż jego osi obrotu,
-oraz skośne ( specjalne )
-przeznaczone do przenoszenia obu rodzajów obciążeń, przy czym kąt L działania tych łożysk jest mniejszy od 45. Łożyska o kącie L>45 są stosowane bardzo rzadko i zaliczane do łożysk wzdłużnych.
35.Dobór i obliczanie łożysk tocznych
Łożyska toczne należą do tych elementów maszyn, których konstrukcją zajmują się specjalne biura konstrukcyjne, zaś produkcją – wyspecjalizowane zakłady produkcyjne. Rola konstruktora maszyn polega na dobraniu odpowiedniego łożyska według danych zawartych w katalogu twórcy łożysk. W katalogach przyjęto oznaczać główne wymiary w sposób następujący:
-d – średnica otworu łożyska
-D – średnica zewnętrzna łożyska,
-B- szerokość łożyska tocznego poprzecznego lub skośnego,
-H – wysokość łożyska wzdłużnego
Nośność ruchowa C ( podawana w katalogu), określa obciążenie, przy którym łożysko osiągnie trwałość równą 1 mln obrotów, natomiast nośność spoczynkowa jest to obciążenie wywołujące odkształcenia plastyczne współpracujących powierzchni, równe 0,0001 średnicy części tocznej.
Za trwałość łożyska przy danym obciążeniu przyjmuje się czas jego pracy do chwili wystąpienia pierwszych oznak zniszczenia, którymi są rysy i mikropęknięcia na powierzchniach tocznych.
Nośność ruchowa dla poszczególnych łożysk jest wyznaczona przy założeniu niewielkiej trwałości ( 1 mln obrotów określa trwałość odpowiadającą 500 godzinom pracy przy n = 33 1/3
obrotów na minutę, natomiast w rzeczywistości przeważnie wymagane jest uzyskanie znacznie większej trwałości, przy zastosowanych większych prędkościach obrotowych.
Znormalizowanie łożysk pod względem rozmiarów konstrukcyjnych i technologii produkcji umożliwiło określenie na podstawie badań eksperymentalnych zależności pomiędzy trwałością łożyska a nośnością ruchową i rzeczywistym obciążeniem łożyska:
L= (C/F)p w którym:
L - trwałość łożyska w min obrotów,
C - nośność ruchowa (wg katalogu),
F - obciążenie zastępcze,
p ~ wykładnik potęgowy: dla łożysk kulkowych p = 3, dla łożysk wałeczkowych p = 10/3. Dla wyznaczenia trwałości w godzinach pracy łożyska U wzór ten przyjmuje postać:
wzór Ln=L106/n60=16660/n *C/(F)p
gdzie: n - prędkość obrotowa łożyska.
Podane zasady doboru łożysk tocznych odnoszą się do przypadków, gdy łożysko Jest obciążone tylko siłą poprzeczną (łożyska poprzeczne) lub tylko siłą wzdłużną (łożyska, wzdłużne), tzn. zgodnie z założeniami, wg których ustalona jest nośność ruchowa C w katalogu,
W praktyce prawie zawsze łożyska obciążone są jednocześnie silą wzdłużną i poprzeczną. Jest to spowodowane m. in. ugięciem wału, wywołującym zmianę kierunku reakcji w łożysku. Ponadto na wał często działają obciążenia ukośne, które rozkładają się na, siły składowe poprzeczne i wzdłużne w stosunku do osi wału, a tym samym powodują poprzeczne i wzdłużne obciążenie łożysk. Powoduje to konieczność wyznaczenia obciążenia, zastępczego, którego wartość będzie podstawą doboru łożysk według dotychczas poznanych) zasad.
Obciążenie zastępcze oblicza się wg następującego wzoru;
F=XFp+YFw gdzie:
F - obciążenie zastępcze,
Fp - obciążenie poprzeczne do osi wału,
Fw ~ obciążenie wzdłużne,
X ~ współczynnik obciążenia poprzecznego,
Y - współczynnik obciążenia wzdłużnego.
Poszczególne łożyska poprzeczne mają różną zdolność do przenoszenia dodatkowo obciążeń wzdłużnych, a łożyska wzdłużne – do przenoszenia obciążeń poprzecznych. Dlatego podczas obliczania obciążenia zastępczego należy najpierw sprawdzić, w jakim stopniu dane łożysko jest zdolne do przenoszenia innych obciążeń, niż podstawowe.
36.Zasilanie maszyn i urządzeń
Zasilanie maszyn i urządzeń odbywać się musi energią, do której przystosowana została maszyna lub urządzenie. W przypadku dysponowania innym źródłem energii konieczne staje się jej przetworzenie na odpowiedni do zasilania rodzaj energii. Urządzenia służące do przetwarzania energii noszą nazwę przetworników energii. Do przetworników energii zaliczamy :
-kotły parowe
-silniki spalinowe
-silniki elektryczne
-generatory elektryczne
-grzejniki elektryczne
Egzergia jest to maksymalna zdolność do wykonywania pracy wyznaczona w odniesieniu do otaczającej przyrody.
W zależności od postaci stosowanej energii urządzeniami dopasowującymi mogą być :
-rezystory lub transformatory
-reduktory lub rezystory pneumatyczne
-przekładnie mechaniczne
Napęd mechaniczny służący do przenoszenia ruchu obrotowego z wału czynnego ( napędzającego) na wał bierny ( napędzany) nazywa się przekładnią mechaniczna.
W zależności od rodzaju urządzeń, decydujących bezpośrednio o sposobie przekazywania energii rozróżnia się napędy:
-mechaniczne
-elektryczne
-hydrauliczne
-pneumatyczne
37. Rodzaje przekładni mechanicznych – przełożenie
Przekładnie mechaniczne
Napęd mechaniczny służący do przenoszenia ruchu obrotowego z wału czynnego (napędzającego) na wal bierny (napędzany) nazywa się przekładnia mechaniczna.
Podstawowym zadaniem przekładni mechanicznej jest przeniesienie energii z wału czynnego na wał bierny, a ponadto dokonanie zmiany wartości momentu obrotowego, prędkości i sił. W napędach maszyn i urządzeń mechanicznych zadaniem przekładni jest dopasowanie parametrów wyjściowych silnika do parametrów wejściowych maszyny lub urządzenia. W urządzeniach spełniających warunki dopasowania (równość momentów i obrotów) przekładnie nie są stosowane.
Przełożeniem kinematycznym przekładni nazywa się stosunek prędkości kątowej koła czynnego do prędkości kątowej koła biernego. Przełożenie kinematyczne można również określić jako stosunek prędkości obrotowych.
I = w1/w2=n1/n2
Stosunek mocy odprowadzonej do doprowadzonej nazywany jest sprawnością przekładni
N =N2/N1=M2 *n2/M1 * n1=M2/M1 i
38.Rodzaje kół i przekładni zębatych
Koła zębate są częściami mechanizmu lub maszyny, które służą do przenoszenia ruchu obrotowego lub posuwistego bez poślizgu, za pomocą zębów umieszczonych na obwodach kół lub listwy zwanej zębatką. W zależności od kształtu geometrycznego bryły, na której nacięto zęby, rozróżnia się koła walcowe i stożkowe oraz ich poszczególne odmiany. Koła zębate w zależności od rodzaju uzębienia dzielimy na:
1) koła walcowe;
-zębach prostych-uzębienie jest w nich nacięte równolegle do osi koła,
-zębach skośnych - uzębienie jest nacięte pod kątem do osi koła
-zębach daszkowych - na szerokości koła uzębienie składa się z odcinków z zębami skośnymi (lub śrubowymi) lewymi i prawymi
-uzębieniem wewnętrznym - uzębienie proste lub skośne jest tu nacięte na wewnętrznej i powierzchni walca
-zębatka - stanowi ona wycinek koła walcowego o nieskończenie dużej średnicy, w wyniku czego okrąg tego koła jest linią prostą
2) koła stożkowe:
-o zębach prostych - uzębienie jest nacięte wzdłuż tworzącej stożka
-o zębach skośnych - uzębienie jest nacięte pod kątem do tworzącej stożka
- zębach krzywoliniowych - linie zęba nie są liniami prostymi '
-płaskie - kąt stożka podziałowego wynosi 90°
Przekładnią zębatą pojedynczą nazywamy mechanizm utworzony z dwóch kół , mogących przenosić ruch dzięki wzajemnemu zazębianiu się ich zębów.Przekładnie zębate dzielimy na:
- walcowe
- zębatkowe
- o zazębieniu wewnętrznym
- stożkowe
- śrubowe i ślimakowe
W zależności od wzajemnego położenia osi współpracujących kół przekładnie zębate dzielimy na:
- równoległe - osie kół są równoległe,
- kątowe - osie kół przecinają się,
- wichrowate - osie kół nie przecinają się (nie leżą w jednej płaszczyźnie).
Do przekładni równoległych zalicza się przekładnie walcowe wraz z przekładnią zębatkową, a do przekładni kątowych - przekładnie stożkowe wraz z przekładnią koronkową, w której jednym z kół jest koło zębate płaskie.
W zależności od ustawienia przekładni pojedynczych przekładnie złożone dzieli się na:
- wielostopniowe -
- wielorzędowe -
39. Główne wymiary koła zębatego o zębach prostych.
Przy wymiarowaniu kół zębatych wyróżniamy trzy średnice:
-Średnice podziałową d = zp/Π = mz,
-Średnice wierzchołków zębów da = d + 2ha = m(z + 2),
-Średnice podstawy zęba df = d – 2hf = m(z – 2,5).
Okrąg podziałowy dzieli się na tyle odcinków ile zębów z jest w danym kole.
Podziałka p jest to długość każdego odcinka, mierzona po łuku okręgu podziałowego.
Obwód koła podziałowego wyraża się w postaci Πd=zp.
Podstawową wielkością służącą do określania wymiarów zębów i kół zębatych jest ...