Projektowanie urządzeń elektromechanicznych

Opis

Niniejszy skrypt zawiera materiały wykładane studentom Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej w ramach przedmiotów Podstawy Konstrukcji elektromechanicznych oraz Projektowanie urządzeń elektromechanicznych. Celem wykładu jest zapoznanie studentów z podstawami projektowania tak, aby student był w stanie samodzielnie zaprojektować proste urządzenia elektromechaniczne.

Jest rzeczą naturalną, ze nie można wnieść istotnych nowości naukowych do materiału obejmującego zakres wiedzy powszechnie znany wśród mechaników. Na rynku księgarskim istnieje znaczna liczba podręczników uczelnianych, traktujących zagadnienia omawiane w niniejszym skrypcie w szerokim zakresie. Materiał prezentowany w tych podręcznikach jest bardzo obszerny. Wynika to z faktu, że są to wydawnictwa skierowane głównie do studentów wydziałów mechanicznych politechnik. Zapoznanie się z materiałem, który na wydziałach mechanicznych jest wykładany z reguły przez dwa semestry, nastręcza studentom Wydziału Elektrotechniki i Automatyki wielu trudności. Trudności te polegają głównie na prawidłowym wyborze właściwego materiału z wyżej wspomnianych opracowań. Stąd też podstawowym celem autorów niniejszego skryptu był dobór i uporządkowanie podstawowych informacji, metod oraz zasad, które są przydatne przy samodzielnym projektowaniu urządzeń elektromechanicznych.

Spis treści

Od Autorów / 7

1. Wiadomości o konstruowaniu / 9
1.1. Cel i proces konstruowania / 9
1.2. Kryteria oceny konstrukcji / 12
1.3. Normalizowanie części maszyn / 14
1.4. Rodzaje norm / 15

2. Tolerancje i pasowania / 16
2.1. Chropowatość powierzchni / 16
2.2. Tolerancja kształtu i położenia powierzchni / 16
2.3. Tolerancja wymiarów / 17

3. Podstawy obliczeń zmęczeniowych / 21

4. Połączenia / 25
4.1. Połączenia nierozłączne / 25
4.1.1. Połączenia spawane / 25
4.1.1.1. Rodzaje spawania 26
4.1.1.2. Spawalność metali / 26
4.1.1.3. Rodzaje spoin / 27
4.1.1.4. Przykłady zastosowania połączeń spawanych / 29
4.1.1.5. Obliczenia spoin obciążonych statycznie / 33
4.1.1.6. Obliczenia spoin obciążonych zmiennie / 35
4.1.2. Połączenia zgrzewane / 37
4.1.2.1. Zgrzewalność metali / 39
4.1.2.2. Obliczanie połączeń zgrzewanych / 39
4.1.3. Połączenia lutowane / 39
4.1.4. Połączenia klejone / 41
4.1.4.1. Kleje / 42
4.1.4.2. Wykonanie połączeń klejonych / 42
4.1.4.3. Obliczanie połączeń klejonych / 43
4.1.5. Połączenia nitowane / 44
4.1.5.1. Rodzaje nitów / 45
4.1.5.2. Wymiary, wykonanie i oznaczenie nitów / 45
4.1.5.3. Rodzaje połączeń nitowych / 46
4.1.5.4. Obliczanie połączeń nitowych / 47
4.2. Połączenia rozłączne / 48
4.2.1. Połączenia gwintowe / 48
4.2.1.1. Linia śrubowa / 48
4.2.1.2. Podstawowe wielkości opisujące gwint / 48
4.2.1.3. Rodzaje gwintów / 49
4.2.1.4. Metody obróbki i podział narzędzi do gwintów / 52
4.2.1.5. Siły w złączu gwintowym / 52
4.2.1.6. Wytrzymałość gwintu / 54
4.2.1.7. Obliczenia wytrzymałościowe połączeń gwintowych / 55
4.2.1.8. Dodatkowe obciążenia śrub / 59
4.2.1.9. Zasady konstruowania połączeń śrubowych / 59
4.2.1.10. Zabezpieczenia połączeń śrubowych przed odkręcaniem / 60
4.2.2. Połączenia kształtowe / 61
4.2.2.1. Połączenia kołkowe / 61
4.2.2.2. Połączenie wpustowe / 62
4.2.2.3. Połączenia wciskowe / 63

5. Wały i osie / 66
5.1. Konstruowanie wałów i osi / 67
5.1.1. Dobór materiału / 67
5.1.2. Obliczenia wstępne / 67
5.1.3. Obliczenia sprawdzające / 69
5.2. Zalecenia konstrukcyjne / 71

6. Łożyska / 73
6.1. Łożyska ślizgowe / 73
6.1.1. Podział i budowa łożysk ślizgowych 73
6.1.2. Materiały panwi łożysk ślizgowych / 74
6.1.3. Zastosowanie łożysk ślizgowych / 74
6.2. Łożyska toczne / 74
6.2.1. Budowa i podział łożysk tocznych / 74
6.2.2. Oznaczenia łożysk tocznych / 76
6.2.3. Tok obliczeniowy oraz dobór łożysk tocznych / 78
6.2.4. Materiały łożysk tocznych / 83
6.3. Metody osadzania łożysk / 83
6.4. Metody uszczelniania łożysk / 85

7. Sprzęgła / 88
7.1. Dobór sprzęgła / 88
7.2. Sprzęgła sztywne / 90
7.2.1. Sprzęgła niedzielone / 91
7.2.2. Sprzęgła sztywne dzielone w płaszczyźnie prostopadłej do osi wałów / 92
7.2.2.1. Sprzęgła kołnierzowe / 92
7.2.2.2. Sprzęgło sztywne ząbkowe / 94
7.2.3. Sprzęgła sztywne dzielone w płaszczyźnie osi wału / 94
7.3. Sprzęgła samonastawne / 96
7.3.1. Sprzęgło z kołkiem poprzecznym / 97
7.3.2. Sprzęgło sworzniowe / 97
7.3.3. Sprzęgła przegubowe / 98
7.3.4. Sprzęgło samonastawne uniwersalne / 100
7.4. Sprzęgła podatne / 101
7.4.1. Współpraca sprzęgła podatnego z układem napędowym / 103
7.4.2. Rozwiązania konstrukcyjne / 103
7.4.3. Dobór sprzęgieł podatnych / 105

8. Przekładnie zębate / 107
8.1. Wiadomości wstępne / 107
8.2. Podział przekładni zębatych / 108
8.3. Zarys zębów / 110
8.3.1. Wymiary kół zębatych / 111
8.4. Prawo zazębienia / 112
8.5. Dobór motoreduktora / 112
8.5.1. Dobór wielkości motoreduktora / 113

9. Silniki elektryczne / 118
9.1. Silniki prądu stałego / 118
9.2. Silniki prądu przemiennego / 119
9.3. Konstrukcje silników elektrycznych / 120
9.4. Zasady doboru silnika elektrycznego / 123

10. Tok postępowania przy projektowaniu urządzenia elektromechanicznego / 125
Literatura / 127