Sprzęgło cierne wielopłytkowe, Autor: Henryk Sanecki, 2010 Data: 1. OBLICZENIA WSTĘPNE, Rys. 1 i 2.

Transkrypt

1 L.p. Obliczenia wykonał: Sprzęgło cierne wielopłytkowe, Autor: Henryk Sanecki, 2010 Grupa: Data: 1 N = 5.0 kw Moc przenoszona przez sprzęgło 2 n = /min Prędkość obrotowa DANE 3 w h = 120 1/h Liczba włączeń sprzęgła w ciągu 1 h USTALENIA WSTĘPNE 4 R = M min /M max = 0.8 Współczynnik asymetrii cyklu obciążeń 5 Obliczenia M = 30000/ π (N/n) = Nm Moment przenoszony przez sprzęgło 6 wstępne M max = 2M/(R+1) = Nm Maks. moment przenoszony przez sprzęgło o /m θ dop = E-06 rad/mm 9 materiał wałka St5 10 Sztywność na skręcanie E = MPa Moduł Younga 11 ν = 0.3 Współczynnik Poissona 12 G = 0.5E/(1+ ν ) = MPa Moduł sprężystości postaciowej WAŁEK 13 d' w = mm θ = M/GJ o < θ dop, J o = πd w 4 /32 14 Wytrzymałość k sj = 69 MPa τ s = M smax /W s < k sj 15 na skręcanie d'' w = mm W s = πd 3 w /16 16 Naciski w p dop = MPa Naciski dopuszczalne dla poł. wpustowego 17 rowku C p = 0.06 ( ) (wpust, wałek i piasta stalowe) 18 wpustowym d''' w = mm 19 Decyzja d w =max (d' w,d'' w,d''' w ) = mm 20 konstrukcyjna Przyjęto d w = 32 mm Średnica wałka pod sprzęgło mm l p = ( ) d w = mm 23 Przyjęto l p = 40 mm POŁĄCZENIE WPUSOWE 1. OBLICZENIA WSTĘPNE, Rys. 1 i Przyjęto l w l p = 38 mm 25 Dobór i b = 10 mm 26 oliczenia h = 8 mm 27 sprawdzające s = t 1 = 5 mm 28 wpustów t 2 = 3.3 mm = 4 mm 30 l o = l w - b - ( ) = 24 mm 31 p = 2M/[(d w -s ) l o s ] = MPa 32 Czy p < p dop (?) TAK Jednostkowy dopuszczalny kąt skręcenia wałka ( ) o /m Oszacowanie długości piasty i czopa (piasta stalowa lub staliwna) Wymiary wpustu, Rys. 2. Naciski powierzchniowe w połączeniu wpustowym zabierak L g płytka zewnętrzna płyta dociskowa P P B płytka wewnętrzna dźwignia włączająca R śr D z nasada wał D w wpust

2 t 2 t 1 l p b b d h l o Rys l w 1 Tab. 1. Wpusty pryzmatyczne d w b h t 1 t

3 Tab. 2. Tab. 3. Współczynnik typu mechanizmu włączającego k w = 0.9 dla mechanicznego (M) układu włączania sprzęgła, k w = 0.85 dla pneumatycznego (P) sposobu włączania sprzęgła, k w = 0.75 dla hydraulicznego (H) sposobu włączania sprzęgła z zast = zk z = z z k z = -0.03z z 12

4 L.p. Obliczenia wykonał: Data: 1 n = /min Prędk ość obrotowa 2 ω = /s Prędk ość kątowa 3 M max = Nm Maks. moment przenoszony przez sprzęgło DANE 4 N max = M maxω = 5.6 kw Maks. moc przenoszona przez sprzęgło 5 w h = 120 h Liczba włączeń sprzęgła w ciągu 1 h 6 d w = 32 mm Średnica wałka pod sprzęgło 7 µ = 0.15 Wsp. tarcia pomiędzy płytkami ciernymi 8 K = 2.5 W/mm 2 Zdolność odprowadzania ciepła przez sprzęgło Warunek 9 k 0.9 typ M Wsp. typu mechanizmu włączającego, Tab. 3. cieplny w = 10 k lw = min[ (w h -90); 1] = 0.94 Wsp. liczby włączeń 11 A mm 2 o = N max /(µkk w k lw ) = Stała (wielkość pomocnicza) 12 C dn = d n = d w C dn = 71.0 mm 14 D w = d n +2 = mm Średnica wewnętrzna płytek (uwzgl. luz = 2 mm) 15 S = 1.15 Zadany zapas nośności sprzęgła 16 B o = 4.84 Stała (wielkość pomocnicza) 17 z* = C* = Główne Przyjęto z = 12 z z*, z - (parzysta) liczba par pow. trących. 20 wymiary D* z = C* D w = mm Średnica zewnętrzna płytek z uwzględnieniem wynik u 21 płytek Przyjęto D z = mm optymalizacji, D z D* z 22 C = D z /D w = 1.29 Zalecany zakres: C = A 2750 mm 2 T = (π/4)(d 2 z -D 2 w ) = Pole pow. tarcia 24 R śr = (1/3)(D 3 z -D 3 w )/(D 2 z -D 2 w ) = mm Średni promień tarcia 25 v = v śr = ω R śr = 4.40 m/s Średnia prędkość poślizgu 26 k v = max[1;(2.5/v) 1/3 ] = 0.83 Wsp. prędkości poślizgu 27 Grubość płytek ciernych, g = 1.0 mm Stal: mm, żeliwo 3-4, staliwo z o = 20 Sumaryczna grubość płytk i docisk owej i płytek lub 29 n pz = z/2 = 6 Liczba nakrętek płytek regulacyjnych zewnętrznych 30 Czy przewidziano skrajne n pw1 = 1 Pierwsza w stosie: 1 - tak, 0 - nie 31 płytki wewnętrzne? n pwk = 1 Ostatnia w stosie: 1 - tak, 0 - nie 32 Pozostałe n pw = n pz + n pw1 +n pwk -1 = 7 Liczba płytek wewnętrznych wymiary mm stosu 1 = (2 5) g = 34 płytek 5.0 mm Grubość płyty naciskowej (od strony dźwigni) 35 Przyjęto 1 = 5.0 mm Projekt stosu płytek ciernych Sprzęgło cierne wielopłytkowe, Autor: Henryk Sanecki, 2010 Grupa: 36 2 =(z o +1-n pw1 -n pwk ) g- 1 = 14.0 mm Grubość nakrętki regulacyjnej 37 W = (n pz +n pw )g = 32 mm Szerokość stosu płytek i elem. skrajnych 38 Materiał płytek (1): Z cj = Z rj = 300 MPa Wytrzymałość zmęczeniowa 40 x = k cj 1 = Z cj /x = 100 MPa Naprężenia dopuszcz. na ściskanie jednostronne 42 Materiał nasady (2): St3 2. OBLICZENIE ROZMIARÓW STOSU PŁYTEK 43 Z cj = Z rj = 210 MPa Wytrzymałość zmęczeniowa na ściskanie 44 x = k cj 2 = Z cj /x = 70 MPa Naprężenia dopuszcz. na ściskanie jednostronne 46 Wymiary ząbków p dop 12 = 0.3 min(k cj 1, k cj 2 ) = 21 MPa Naciski dopuszczalne pomiędzy rowkami i ząbkami 47 b z = b = 12 mm Szerokość ząbka wg normy wielowypustów 48 h z = h = 6.5 mm Wysokość ząbka wg normy wielowypustów 49 c = 1.5 mm Podcięcie Średnica nasady, przyjąć C dn = Rozwiązanie teoretyczne z uwagi na minimum objętości stosu płytek -----> 50 n zw = 3 Liczba ząbków płytki wewnętrznej 51 h o = h c ½ (D w d n ) = 4 mm Obliczeniowa wysokość ząbka płytki wewn. 52 Q 1 = 2M max /[(d n -h o )n pw n zw ] = 75 N Siła przenoszona przez 1 ząbek płytki wewnętrznej 53 q = Q 1 /(gh o ) = 19 MPa Naciski pomiędzy ząbkiem a rowkiem 54 Czy q p dop 12? TAK Warunek na naciski powierzchniowe 55 z zast = zk z = -a 2 z 2 +a 1 z-a o = 8.74 Zastępcza liczba par pow. trących 56 p lim = Kk w /v = 0.51 MPa Graniczna wartość nacisków dla pow. trących 57 Sprawdze Przyjęto p = 0.5 MPa p p lim 58 nie nośności P = pa T = 1375 N Siła włączająca 59 sprzęgła M T = µ P R śr z zast k lw k w = 59 Nm Moment tarcia rozwijany przez sprzęgło 60 Czy M T M max? TAK Warunek nośności sprzęgła 61 S = M T /M max = 1.11 Rzeczywisty zapas nośności sprzęgła ( ).

5 ząbek zewnętrzny płytka zewnętrzna płytka wewnętrzna b h o h ząbek wewnętrzny c q D z D w d w M nasada d n wał z wpustem Obliczenia pomocnicze. Optymalizacja objętości stosu płytek, Henryk Sanecki, 2010 a 2 = z = a 1 = k z = a o = z zast = zk z = Rozwiązanie optymalne: z* = C* = R śr = zk z = -a 2 z 2 +a 1 z-a o = k z =(zk z )/z = ( k z -k z )/k z = 0.25% 1.03% -0.82% -0.32% -0.07% 0.05% 0.09% 0.08% 0.03% -0.04% -0.15% mm (zk z )' = -2a 2 z+a 1 = v = ω R śr = m/s (z +z o )(zk z )' - zk z = V* z = mm 2 V z /(gsa o ) = Rozwiązanie z zastosowaniem reguły falsi: Rozwiązanie optymalne: z n = z* = C* = R śr = v = ω R śr = C(z) = f[c] = mm ψ [z,c(z)] = m/s f'[c(z)] = V* z = mm 2 ψ '[z,c(z)] = B o = v < 2.5 m/s, kv = 1 v 2.5 m/s, kv z n+1 = L.p. Sprzęgło cierne wielopłytkowe, Autor: Henryk Sanecki, 2010 Obliczenia wykonał: Data: 1 d w = 32.0 mm Średnica wałka pod sprzęgło 2 b = 10.0 mm WPUST Grupa: 3. MECHANIZM DŹWIGNIOWY, Rys.4, Rys h = 8.0 mm 4 t 1 = 5.0 mm 5 t 2 = 3.3 mm OBLICZENIA WSTĘPNE 6 d n = 71.0 mm Średnica nasady 7 D w = 73.0 mm 8 R śr = mm 9 D z = mm PŁYTKI CIERNE Wymiary wpustu Wymiary płytek 10 g = z = 12 Liczba par powierzchni ciernych (parzysta) 12 n pz = 6 Liczba płytek zewnętrznych 13 n pw = 7 Liczba płytek wewnętrznych 14 1 = 5.0 mm Grubość płyty naciskowej (od strony dźwigni) 15 2 = 14.0 mm Grubość nakrętki regulacyjnej 16 W = 32 mm Szerokość stosu płytek i elem. skrajnych 17 3 = 2 mm Luz pomiędzy docisk iem a 2 końcem dźwigni

6 18 t 3 = 1.2t 2 = 4.0 mm 19 t 4 =0.5(d n -d w )-t 3 = 15.6 mm 20 4 = 0.5 mm Luz pod dźwignią 21 5 = 0.5 mm Luz nad dźwignią 22 Przyjęto: 6 = 2 mm Pogrubienie ramienia dźwigni 23 D sw obl = t = 12.6 mm 24 Przyjęto: D sw ( D sw obl ) = 12.0 mm 25 l 1 = R śr -D sw /2-4 -t 3 -d w /2 = mm Długość ramienia 1 dźwigni 26 n d = 3 Liczba dźwigni 27 P = 1375 N Siła włączająca 28 η = Sprawność mechanizmu włączającego 29 P 1 = P/n d = 458 N Siła włączająca przypadająca na 1 dźwignię 30 Materiał sworznia (3): St5 31 Z gj = 420 MPa Wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie 32 Z cj = Z rj = 300 MPa Wytrzymałość zmęczeniowa na ściskanie 33 x = k gj 3 = Z gj /x = 140 MPa Naprężenia dopuszcz. na zginanie jednostronne 35 k cj 3 = Z cj /x = 100 MPa Naprężenia dopuszcz. na ściskanie jednostronne 36 p dop 32 = 0.8min(k cj 3,k cj 2 ) = 56 MPa Dla połączenia spoczynkowego; sworzeń-nasada 37 Materiał dźwigni (4): E = MPa Moduł Younga materiału dźwigni 39 Z gj = 480 MPa Wytrzymałość zmęczeniowa na zginanie 40 Z cj = Z rj = 360 MPa Wytrzymałość zmęczeniowa na ściskanie 41 x = k gj 4 = Z gj /x = 160 MPa Naprężenia dopuszcz. na zginanie jednostronne 43 k cj 4 = Z cj /x = 120 MPa Naprężenia dopuszcz. na ściskanie jednostronne 44 p dop 34 = 0.3 min(k cj 3,k cj 4 ) = 16.8 MPa Naciski dop. dla poł. sworzeń-dźwignia 45 f s = ( ) g = 0.1 mm mm 47 Przyjęto: f s = 0.2 mm 48 L w = n pw f s = 1.4 mm Luz na ugięcie sprężyste płytek mm L z = z ( ) = Suma szczelin pomiędzy płytkami ciernymi. Więk sze mm wartości dla sprzęgieł pracujących na mokro 51 Przyjęto: L z = 1.2 mm 52 u 1 = L = L w + L z = 2.6 mm Całkowity luz stosu płytek (przem. końca dźwigni) rad θ = 2arc sin(u 1 /2l 1 ) = o l 2 = 52 mm Długość 2 ramienia dźwigni, wg rysunku, wstępnie 56 P 2 = P 1 (l 1 /l 2 )/ η = 144 N Siła działająca na koniec 2 ramienia 57 R = (P 2 1 +P 2 2 ) 0.5 = 480 N Maksymalna siła działająca na sworzeń 58 d sw = 1/2D sw = 6.0 mm Oszacowanie średnicy sworznia 59 Przyjęto: d sw = 6.0 mm d sw 1/2D sw 60 b 2min = R/ (d sw p dop 3 ) = 4.77 mm 61 b 2max = π k gj 3 d 3 sw /(8R) = mm 62 Przyjęto: b 2 = 6.0 mm b 2min b 2 b 2max 63 h 2 = 8.0 mm Średnia wysokość przekroju dźwigni, wg rysunku 64 J 256 mm 4 2 = b 2 h 3 2 /12 = Średni moment bezwładności przekroju dźwigni 65 f = P 2 l 3 2 /(3EJ 2 ) = mm Ugięcie sprężyste ramienia dźwigni 66 u 2 = L l 2 /l 1 + f = 8.8 mm Przemieszczenie końca ramienia dźwigni 67 d tw = 66.0 mm Wewnętrzna średnica tulei włączającej ( d n ) 68 ρ 2 = 2 mm Promień zaokrąglenia końcówki dźwigni 69 t 6 = (d tw -d w -D sw )/2-t 3-4- ρ 2+f = 5.2 mm Wymiar pomocniczy 70 sin θ o = t 6 /l 2 = rad θ o = o MECHANIZM DŹWIGNIOWY WŁĄCZAJĄCY SPRZĘGŁO OBLICZENIA POMOCNICZE Dane materiałowe dla sworznia i dźwigni SWORZEŃ I DŹWIGNIA Średnica "obudowy" sworznia Ugięcie płytk i wewnętrznej jak o sprężyny talerzowej - całkowite spłaszczenie Kąt obrotu dźwigni, Rys. 4. Grubość dźwigni przy sworzniu (na średnicy D sw ) Kąt - wielkość pomocnicza UWAGA: Wykonalność kształtu i wymiarów dźwigni należy sprawdzić na rysunku!!!

7 L = u 1 ρ 1 W g (n pz +n pw )g P 1 l u 2 R śr 5 6 l 2 2 ρ 2 ρ 3 f θ θ o t 4 d n t 3 4 d tw d w d sw D sw P 1 P 1 l 1 R W P 2 l 2 h 2 b 2 Kalkulator gwintów C a = C o = 5 3/8 = C p = 3 3/8 = przybliżenie! d = 80 mm P = 3 mm D o = d - C o P = d r = D o - 2C a P = d p = d - C p P = mm mm mm

8