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
Dla wału o przekroju kołowym
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
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
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)
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
i12 = 1/ i12
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
[m/s] , 2a – koło napędzające 2b koło napędzane
Przekładnia cierna
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:
· nie jest cechą stałą, zależy od kierunku przełożenia mom obrotowego
· wyrażą sie za pomocą liczby zębów
· koła napędzane poruszają się bez poślizgu
W przekładni zębatej przełożenia geometryczne i kinematyczne są jednakowe i równe ilorazowi liczb zębów obu kół:
Przełożenie kinematyczne różni się nieznacznie od przełożenia geometrycznego, m.in. ze względu na poślizgi kół lub pasów, wskutek błędów wykonawczych i podatności zębów oraz innych czynników.
7. Geometria (rysunek + zależności) przekładni walcowych o zębach prostych oraz graniczna liczba zębów
o pt podziałka koła zębatego pt =
o c – luz wierzchołkowy
o h wysokość zeba h = 2,25*m
o ha wys głowy zęba ha = m
o hf wys stopy zęba hf = 1,25 * m
o d – średnica koła podziałowego d=m*z
o da – średnica koła wierzchołkowego
da = d+2*ha lub da = m* (z + 2)
o df – średnica koła stopy (podstawy)
df = d – 2*hf lub df = m* (z – 2,5)
o α – nominalny kąt przeporu na średnicy podziałowej
pb = p *cos α
o = ha / m wsp wysokości głowy
o ρ= hf / m wsp wysokości stopy zęba
z – liczba zębów m – moduł m= pt / = d / z8. sztywność gietna, skrętna wałów
a) gietna – ugięcie wału następuje pod wpływem obciążenia go siłami pochodzącymi od ciężaru elementów osadzonych na wale, od naciągu pasów, od sił miedzy zębnych
E moduł Yanga
I mom bezwładności
Mg – mom gnący
β <βdop=>zależne od rodzaju łożyska
f<f dop ...
gosia9121