03 · maj 2026
Układ przeniesienia napędu wentylatora
Projekt na zaliczenie przedmiotu Podstawy Konstrukcji Maszyn na PW MEiL. Napęd wentylatora z przekładnią pasową: dobór silnika i przekładni, obliczenia wytrzymałościowe wału, dobór łożysk i analiza ramy. Do tego pełna dokumentacja rysunkowa i model 3D złożenia.
Parametry
- Moc użytkowa
- 1,15 kW
- Prędkość obrotowa
- 1100 obr/min
- Przekładnia
- pasowa klinowa, typ HA, 2 pasy
- Łożyska
- SKF 2307 ETN9 (kulkowe wahliwe)
- Wymagana trwałość
- L₁₀ₕ = 125 000 h
- Materiał wału
- C35, 170–190 HB
Model 3D — złożenie napędu
Przeciągnij, aby obrócić · kliknij, potem scroll = zoom
Wczytywanie modelu…
Nie udało się wczytać modelu 3D
Cel projektu
Projekt na zaliczenie przedmiotu Podstawy Konstrukcji Maszyn na Wydziale MEiL Politechniki Warszawskiej. Zaprojektowałem w nim cały układ przeniesienia napędu wentylatora z przekładnią pasową. Zacząłem od danych wejściowych, dobrałem elementy znormalizowane, policzyłem wytrzymałość i skończyłem na dokumentacji rysunkowej gotowej do produkcji.
| Parametr wejściowy | Oznaczenie | Wartość |
|---|---|---|
| Moc użytkowa | P | 1,15 kW |
| Prędkość obrotowa | n | 1100 obr/min |
| Wymagana trwałość łożysk | L₁₀ₕ | 125 000 h |
| Siła wzdłużna | FW | 310 N |
| Ciężar wentylatora | FQ | 135 N |
Metodologia
Dobór silnika i przekładni pasowej
Moc potrzebną od silnika wyznaczyłem z bilansu sprawności (ηpp = 0,93 dla przekładni pasowej, ηb = 0,99 dla pary łożysk). Dobrałem przekładnię z pasem klinowym typu HA i kołem czynnym o średnicy skutecznej D₁ₛ = 125 mm, co daje prędkość pasa ok. 10 m/s. Jeden pas przenosi nominalnie P₀ = 2 kW. Po uwzględnieniu współczynników długości pasa i kąta opasania (kl = kα = 0,99) wyszły dwa pasy.
Obliczenia wału napędowego
Wał policzyłem jako belkę na dwóch podporach, stałej i przesuwnej. Obciążają go siła wzdłużna, ciężar i moment od wentylatora oraz siła i moment od przekładni pasowej. Sprawdziłem po kolei:
- statykę i rozkład obciążeń wewnętrznych,
- wytrzymałość doraźną,
- ugięcie i prędkość krytyczną,
- wytrzymałość zmęczeniową w trzech przekrojach krytycznych (dwa odsadzenia i rowek wpustowy pod piastą wentylatora), z uwzględnieniem działania karbu,
- wpusty, dobrane z warunku nacisków dopuszczalnych.
Dobór łożysk i ramy
Użyłem łożysk kulkowych wahliwych SKF 2307 ETN9, bo kompensują niewspółosiowość wynikającą z ugięcia wału i niedokładności montażu. Jedna podpora ustala wał, druga jest pływająca. Oprawa po stronie wentylatora trzyma wał osiowo, a ta po stronie koła pasowego może się przesuwać, więc wydłużenia termiczne nie obciążają łożysk. Uszczelnienie to pierścienie V-ring TSN 509A. Spawaną ramę policzyłem statycznie i sprawdziłem wstępną analizą MES.
Wyniki
| Wielkość | Wynik |
|---|---|
| Liczba pasów klinowych | 2 (typ HA) |
| Teoretyczna trwałość łożyska | 2 124 409 h |
| Wymagana trwałość | 125 000 h |
| Zapas wytrzymałości zmęczeniowej | ≥ 8 × przyjęty współczynnik n = 1,5 |
| Długość wału | 472,5 mm |
Najciekawsze okazało się to, co naprawdę zdecydowało o średnicach wału. Z warunku wytrzymałości doraźnej wychodziły dużo mniejsze średnice niż te, które w końcu przyjąłem. Wymiary wyznaczyły ugięcie wału i wymagana trwałość łożysk. Przez to współczynniki bezpieczeństwa zmęczeniowego wyszły co najmniej osiem razy większe od wymaganych.
Materiały
| Materiał | Norma | Zastosowanie |
|---|---|---|
| S235JR | PN-EN 10025:2002 | rama, tulejki gwintowane, płytki wyrównujące |
| C35 | PN-EN 10083-2 | wał napędowy, tulejki dystansujące |
| C45 | PN-EN 10083-2 | wpusty |
| PN-GJL 200 | PN-EN 1561:2000 | koła przekładni pasowej (odlewane) |
Dokumentacja
Rysunek złożeniowy jest na arkuszu A0, z przekrojami A-A i B-B i tabelą 41 części. Rysunki wykonawcze wału i koła biernego mają pełne tolerowanie: pasowania (Ø42k6, Ø35k6, Ø30d6, 8H9, 12P9, Ø4H7), tolerancje geometryczne (współosiowość 0,002, bicie 0,007, prostopadłość 0,004, równoległość 0,02), chropowatość (Ra 0,8 / 3,2 / 6,3) i twardość 170–190 HB. Wymiary bez tolerancji są według ISO 2768-m.
- Dokumentacja obliczeniowa (20 stron)
- Rysunek złożeniowy A0
- Rysunek wykonawczy wału napędowego
- Rysunek wykonawczy koła biernego
Narzędzia
Siemens NX (modelowanie 3D, rysunek techniczny) · LaTeX · katalogi SKF
Galeria wyników
