Sprzęgło cierne z wkładką stożkową

Założenia
moc przenoszona P=15kW

Obroty sprzęgła n=1000obr/min

Współczynnik przeciążenia K=2

Współczynnik pełności stożka β=0,25

Dopuszczalne naciski p

dop

=0,5MPa

Współczynnik tarcia między okładzinami a korpusem na sucho µ=0,28

Kąt pochylenia θ=62

o

Obliczanie średnicy wału

Z warunku na nieprzekroczenie dopuszczalnych naprężeo skręcających k

s

=105MPa

Maksymalny moment przenoszony przez wał

Z normy PN-M-85000:1998 dobieramy średnicę wału wg. dopuszczalnego momentu obrotowego i
nieokreślonego zginającego.

d=55mm; L=110mm; l=82mm dla którego M

max

= 345Nm. Zapas ten będzie zmniejszony na wpust jaki

przewidujemy w rozwiązaniu.

L-długość czopa długiego
l-długość czopa krótkiego

Dla dobranej średnicy wału dobieramy wpust pryzmatyczny wg. PN/M-85005 „Wpusty
pryzmatyczne”

b=16mm; h=10; D

1

=5,5mm; D

2

=9,5mm; t

1

=6,0mm; t

2

=4,3mm; t

3

=4,2mm; t

4

=10mm; d

1

=M5;

r lub s =0,4-0,6mm; l=45-180mm

Długośd robocza wpustu:

Wg. normy przujmuję 45mm

Do konstrukcji przyjmujemy otwór w piaście d=55mm, wpust bxhxl’=16x10x45mm

Obliczanie średnic tarcia

Zakładamy, że przenoszony moment będzie równocześnie przenoszony przez powierzchnię walcową
D i powierzchnie stożkowe D’.

Sprawdzamy, czy przy takich wymiarach średnic otrzymamy prawidłowy kształt klocka, czy obrzeże
nie będzie zbyt cienkie lub zbyt grybe.

Gdzie b=β*D=0,25*180=45 mm

Przyjmujemy wymiary do konstrukcji D=180mm; D’=160mm; b=45mm; ∆=4mm; θ=62

o

.

Określenie siły włączającej sprzęgło

Przyjmuję wymiary:

a=5mm; l=80mm; e=10mm; m=25mm; d

sworznia

=10mm; γ=25

o

; µ=tgρ=0,1

Ponieważ stosujemy trzy dźwignie rozstawione co 120

o

, każda z nich będzie obciążona

Siła wzdłużna przyłożona do pierścienia włączającego podczas załączania sprzęgła

Siła poprzeczna obciążająca dźwignię

Całkowita siła na tulei

F

z

=3*F

z1

=3*211=633N

Obliczanie wytrzymałości dźwigni

gdzie

Liczymy naprężenie w miejscu najbardziej odległym od punktu przyłożenia siły (najbardziej
newralgicznym)

Przekrój 1

Przekrój 2

Przekrój 3

Z założenia b

p

=2*h

0

Skąd

Ponieważ

b

p

=2*h

0

=2*9=18mm

Strzałka ugięcia

Przyjmując

Obliczanie sprężyny

Dane:

Siła włączająca sprzęgło F

w

=3022N

Do obliczeo przyjmuję F

w

=3500N

Sprężyna ze stali 35HGS => R

m

=1620MPa; G=83356MPa

Siła zmontowania F

zm

=100N

Przyrost ugięcia ∆f=30mm

W=D/d=9

Z

b

=2

x

Rm

=2

Stała prowadzenia sprężyny γ=0,5

Naprężenia dopuszczalne w sprężynie obciążonej

Dopuszczalne naprężenia styczne w sprężynie zblokowanej

Współczynnik spiętrzenia naprężeo

Sztywnośd sprężyny

Średnica drutu

Przyjmuję d=11mm

Średnica średnia

D=W*d=99mm

Średnica zewnętrzna

D

z

=D+d=110mm

Średnica wewnętrzna

D

w

=D-d=88mm

Liczba zwojów czynnych

Przyjmuję z

c

=3

Rzeczywista sztywnośd sprężyny

Rzeczywisty przyrost odkształcenia

Rzeczywiste odkształcenie sprężyny zmontowanej

Rzeczywiste odkształcenie sprężyny obciążonej

Całkowita liczba zwojów

z=z

c

+z

b

=5

Współczynnik prześwitu

x=0,03267+0,01129*W+0,0011*W

2

=0,22

Prześwit dla sprężyny obciążonej

a=x*d=2,42mm

Sumaryczny prześwit między zwojami dla sprężyny obciążonej

∑a=a*z=12,1mm

Nominalna długośd sprężyny zblokowanej

l

bl.nom

=(z-0,5)*d=49,5mm

Długośd sprężyny zblokowanej z uwzględnieniem odchyłek blokowania

l

bl

=l

bl.nom

+0,5*d=55mm

Długośd sprężyny obciążonej

l

obc

=l

bl

+∑a=67,1mm

Długośd sprężyny nieobciążonej

l

o

=l

obc

+f

obc

=133,89mm

Długośd sprężyny zmontowanej

l

zm

=l

o

-f

zm

=131,98mm

Długośd czynna sprężyny

l=l

o

-d=122,89mm

Skok zwojów

Kąt pochylenia zwojów

Długośd drutu zwojów czynnych

Długośd drutu zwojów biernych

L

n

=z

n

*π*D=622,04mm

Długośd drutu całkowita

L

c

=2182,04mm

Ugięcie sprężyny zblokowanej

f

bl

=l

o

-l

bl

=78,89mm

Obciążenie sprężyny zblokowanej

F

bl

=c

rz

*f

bl

=4133,84N

Obliczenia sprawdzające

Naprężenia w sprężynie obciążonej

Naprężenia styczne w sprężynie zblokowanej

Sprężyna z drutu okrągłego nie wyboczy się dla warunku

0,67<2,633 więc wyboczenie nie nastąpi

Obliczenia śrub mocujących dociskacz

Siła tnąca

Z warunku wytrzymałościowego

wyznaczamy średnicę śruby pamiętając, że A=(πd

2

/4)

Gdzie n- ilośd śrub

Przyjmuję śrubę M8