SPIS TREŚCI 1. Obliczenia wytrzymałościowe elementów maszyn przy obciążeniu zmiennym PRZEDMOWA 11 1. ZARYS DYNAMIKI MASZYN 13 1.1. Charakterystyka ogólna 13 1.2. Drgania mechaniczne 17 1.2.1. Pojęcia podstawowe 17 1.2.2. Praca wykonywana podczas ruchu harmonicznego 19 1.2.3. Drgania okresowe nieharmoniczne 23 1.2.4. Cechy ogólne drgających układów mechanicznych 27 1.2.5. Klasyfikacja drgań mechanicznych 33 1.3. Równania ruchu prostych układów mechanicznych 35 1.3.1. Ogólne zasady układania równań ruchu 35 1.3.2. Układ mechaniczny jednowymiarowy 37 1.4. Badania 53 1.4.1. Badanie empiryczne 54 1.4.1.1. Problemy badawcze i etapy badań 56 1.4.1.2. Uwagi ogólne o doborze metody badawczej 59 1.4.1.3. Uwagi o stanowisku badawczym 61 1.4.2. Modelowanie w procesie badawczym 64 1.4.2.1. Modele fizyczne 66 1.4.2.2. Modele abstrakcyjne 67 Bibliografia 76 2. ZARYS TRIBOLOGII I INŻYNIERII SMAROWANIA 79 2.1. Wprowadzenie 79 2.2. Określenie i klasyfikacja tarcia 81 2.3. Tarcie ślizgowe suche 83 2.4. Tarcie toczne 87 2.5. Tarcie powierzchni smarowanych 90 2.6. Teoretyczne podstawy smarowania 92 2.6.1. Hydrodynamiczna teoria smarowania 93 2.6.2. Elastohydrodynamiczna teoria smarowania 96 2.6.3. Smarowanie hydrostatyczne i magnetohydrodynamiczne 100 2.6.4. Syntetyczne ujęcie zagadnienia tarcia płynnego uzyskiwanego w wyniku efektu hydrodynamicznego, elastohydrodynamicznego i hydrostatycznego 101
6 SPIS TREŚCI 2.7. Środki smarne i ich zastosowanie 104 2.7.1. Główne cechy użytkowe olejów i smarów plastycznych oraz dodatki uszlachetniające 115 2.7.2. Charakterystyka podstawowych cech fizycznych olejów i smarów plastycznych 119 2.7.2.1. Lepkość oleju smarującego 119 2.7.2.2. Właściwości cieplne olejów 127 2.7.2.3. Główne właściwości fizyczne smarów plastycznych 129 2.7.2.4. Ogólne kryteria jakościowe doboru oleju do smarowania określonych węzłów tribologicznych 131 2.8. Zużycie tribologiczne 133 2.8.1. Określenie i klasyfikacja zużycia 133 2.8.2. Klasyfikacja zużycia ze względu na rodzaj i charakter wymuszeń działających na węzeł tribologiczny 135 2.8.3. Zużycie tribologiczne jako kryterium projektowania trwałości węzłów kinematycznych maszyn 136 2.8.4. Związki między tarciem a zużyciem 137 2.8.5. Modele procesów zużycia tribologicznego 139 2.8.6. Wpływ warstwy wierzchniej pary tribologicznej na tarcie i zużycie 141 Bibliografia 143 3. ELEMENTY PODATNE 145 3.1. Wiadomości wstępne 145 3.2. Sprężyny 152 3.2.1. Rodzaje sprężyn 152 3.2.2. Materiały stosowane na sprężyny 152 3.3. Sprężyny o pręcie skręcanym 155 3.3.1. Drgania elementów sprzęgniętych ze sprężyną 155 3.3.2. Drążki skrętne 159 3.3.3. Sprężyny śrubowe walcowe 163 3.3.4. Inne rodzaje naciskowych sprężyn śrubowych 175 3.4. Sprężyny skrętowe spiralne i śrubowe 177 3.5. Sprężyny naciskowe talerzowe 183 3.6. Sprężyny pierścieniowe 189 3.7. Sprężyny płaskie zginane 192 3.8. Współdziałanie sprężyn pracujących w zespole 200 3.8.1. Sprężyny śrubowe walcowe 200 3.8.2. Sprężyny talerzowe 202 3.9. Elementy sprężyste z materiałów podatnych 204 3.9.1. Materiały podatne i ich właściwości 204 3.9.2. Postacie konstrukcyjne elementów sprężystych z materiałów podatnych, obliczenia wytrzymałościowe 208 3.10. Gazowe elementy podatne 212 3.11. Przykłady obliczeń 213 Bibliografia 225 4. OSIE I WAŁY MASZYNOWE 227 4.1. Wiadomości podstawowe 227 4.1.1. Klasyfikacja ogólna 227 4.1.2. Obciążenie osi i wałów 230
SPIS TREŚCI 7 4.1.3. Ogólne uwagi o projektowaniu osi i wałów 232 4.1.4. Materiały stosowane na osie i wały maszynowe 234 4.2. Wstępne obliczenia wytrzymałościowe 237 4.2.1. Zasady ogólne 237 4.2.2. Obliczenia wstępne osi 237 4.2.3. Obliczenia wstępne wałów 242 4.3. Wały statycznie niewyznaczalne uwagi ogólne 251 4.4. Sztywność wałów 253 4.4.1. Statyczna sztywność giętna 254 4.4.2. Sztywność skrętna 264 4.4.3. Dopuszczalne odkształcenia wałów 266 4.5. Prędkości krytyczne i przemieszczenia dynamiczne wałów 267 4.5.1. Drgania giętne 269 4.5.2. Drgania skrętne 281 4.5.3. Uwagi o wyważeniu wałów 286 4.6. Uwagi o obliczeniach wstępnych wałów wykorbionych 288 4.7. Kształtowanie osi i wałów 289 4.7.1. Zasady ogólne 289 4.7.2. Kształtowanie czopów 291 4.7.3. Promienie zaokrągleń, odsadzenia i podcięcia obróbkowe 298 4.7.4. Kształtowanie powierzchni swobodnych 303 4.7.5. Kształtowanie wałów wykorbionych 304 4.8. Sprawdzające obliczenia wytrzymałościowe wałów obciążonych zmiennie 306 4.9. Przykłady obliczeń 307 Bibliografia 327 5. ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE 329 5.1. Łożyska hydrostatyczne wzdłużne 331 5.1.1. Określenie nośności łożyska hydrodynamicznego wzdłużnego 332 5.1.2. Łożysko hydrostatyczne wzdłużne z pierścieniowym usytuowaniem komory ciśnieniowej oleju 333 5.2. Łożyska hydrodynamiczne wzdłużne 335 5.2.1. Określenie nośności łożyska hydrodynamicznego wzdłużnego 337 5.2.2. Podstawowe parametry charakteryzujące pracę łożyska hydrodynamicznego wzdłużnego 339 5.3. Łożyska ślizgowe promieniowe (poprzeczne) 343 5.3.1. Łożyska hydrostatyczne 343 5.3.2. Łożyska hydrodynamiczne poprzeczne 344 5.4. Łożyska ślizgowe pracujące w warunkach tarcia mieszanego 355 5.5. Uproszczony dobór podstawowych parametrów hydrodynamicznego łożyska ślizgowego wg metody L. Müllera 359 5.6. Podstawowe elementy kształtowania konstrukcyjnego łożysk ślizgowych 361 5.7. Przykłady obliczeń 365 Bibliografia 373 6. ŁOŻYSKA TOCZNE 375 6.1. Istota stosowania, ogólny podział i główne parametry konstrukcyjne łożysk tocznych 378
8 SPIS TREŚCI 6.2. Materiały stosowane na elementy łożysk tocznych 385 6.3. Podstawowe postacie konstrukcyjne łożysk tocznych i zakresy ich zastosowania 388 6.3.1. Łożyska toczne promieniowe (poprzeczne) 389 6.3.2. Łożyska toczne wzdłużne 396 6.3.3. Łożyska toczne ceramiczne 398 6.4. Oznaczenia symboliczne łożysk tocznych 403 6.5. Obliczenia trwałościowe łożysk tocznych 405 6.5.1. Określenie obliczeniowego obciążenia łożysk 407 6.5.2. Określenie nośności statycznej łożysk tocznych 408 6.5.3. Określenie nośności dynamicznej (ruchowej) łożysk i projektowanie trwałościowe łożyskowań tocznych wałów i osi maszynowych 411 6.6. Trwałość eksploatacyjna łożysk tocznych 417 6.7. Smarowanie i uszczelnienia węzłów łożyskowych 420 6.8. Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych węzłów łożyskowych 422 6.9. Przykłady obliczeń 425 Bibliografia 436 7. SPRZĘGŁA 437 7.1. Wiadomości podstawowe 437 7.1.1. Określenia i podział 437 7.1.2. Dobór sprzęgieł 437 7.2. Sprzęgła nierozłączne 440 7.2.1. Sprzęgła sztywne 440 7.2.2. Sprzęgła samonastawne 446 7.2.2.1. Sprzęgła kątowe (przegubowe) 447 7.2.2.2. Sprzęgła uniwersalne 451 7.2.3. Sprzęgła podatne 459 7.2.3.1. Charakterystyki sprzęgieł podatnych 459 7.2.3.2. Współpraca sprzęgła podatnego z maszyną 461 7.2.3.3. Rozwiązania konstrukcyjne 465 7.2.3.4. Obliczenia konstrukcyjne 471 7.2.3.5. Dobór sprzęgieł podatnych 478 7.3. Sprzęgła sterowane 480 7.3.1. Sprzęgła sterowane mechanicznie 480 7.3.1.1. Sprzęgła przełączane synchronicznie 480 7.3.1.2. Sprzęgła przełączane asynchronicznie 485 7.3.2. Sprzęgła indukcyjne sterowane elektromagnetycznie 496 7.4. Sprzęgła samoczynne 498 7.4.1. Sprzęgła mechaniczne 498 7.4.1.1. Sprzęgła odśrodkowe 498 7.4.1.2. Sprzęgła bezpieczeństwa 508 7.5. Sprzęgła hydrokinetyczne 529 7.5.1. Zasada działania 529 7.5.2. Charakterystyki sprzęgieł hydrokinetycznych 532 7.5.3. Współpraca sprzęgła hydrokinetycznego z maszyną roboczą 535 7.5.4. Rozwiązania konstrukcyjne 540 7.5.4.1. Ogólna klasyfikacja sprzęgieł hydrokinetycznych 540 7.5.4.2. Sprzęgła o stałej charakterystyce 540 7.5.5. Dobór sprzęgieł hydrokinetycznych 544
SPIS TREŚCI 9 7.6. Przykłady obliczeń 546 Bibliografia 554 8. HAMULCE 555 8.1. Wiadomości podstawowe 555 8.2. Hamulce promieniowe 556 8.2.1. Hamulce klockowe 556 8.2.1.1. Kinematyka hamulców klockowych 556 8.2.1.2. Rozwiązania konstrukcyjne 561 8.2.1.3. Elementy hamulców 563 8.2.1.4. Obliczenia konstrukcyjne 569 8.2.1.5. Nagrzewanie hamulców 574 8.2.1.6. Dobór hamulców klockowych 575 8.2.2. Hamulce taśmowe 576 8.3. Hamulce osiowe (tarczowe) 581 8.3.1. Kinematyka hamulców osiowych 581 8.3.2. Rozwiązania konstrukcyjne 584 8.4. Hamulce specjalne 587 8.4.1. Hamulce osiowe wbudowane w silniki elektryczne 587 8.4.2. Hamulce odśrodkowe 589 8.4.3. Hamulce hydrokinetyczne 591 8.5. Przykłady obliczeń 593 Bibliografia 596 SKOROWIDZ 597 SKOROWIDZ