← ← Wszystkie projekty

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.

Siemens NXPKMRysunek technicznyGD&TWytrzymałośćMES

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…

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.

Narzędzia

Siemens NX (modelowanie 3D, rysunek techniczny) · LaTeX · katalogi SKF

Galeria wyników

Rysunek złożeniowy A0: przekroje A-A i B-B, łożyskowanie i tabela części (41 pozycji)
Rysunek złożeniowy A0: przekroje A-A i B-B, łożyskowanie i tabela części (41 pozycji)
Rysunek wykonawczy wału napędowego z tolerancjami wymiarowymi i geometrycznymi oraz chropowatością
Rysunek wykonawczy wału napędowego z tolerancjami wymiarowymi i geometrycznymi oraz chropowatością
Rysunek wykonawczy koła biernego przekładni pasowej
Rysunek wykonawczy koła biernego przekładni pasowej