Dane |
Obliczenia |
Wynik |
N = 15 kW
n = 1000obr/min
k = 1,2
x=3,5
Mo=171,9Nm Ksj=104,29MPa
d = 28mm pdop=116MPa Ms=171,9Nm h=7mm
bxh=12x8mm pdop=116MPa Ms=171,9Nm d=42mm pdop=116MPa
|
Obliczenie średnicy wału.
1.1. Obliczenie nominalnego momentu obrotowego.
M = = = 143,25Nm 1.2. Obliczenie maksymalnego momentu obrotowego.
Mo = Mk = 143,25 1,2 = 171,9 Nm
1.3. Obliczenie średnicy wału biernego.
Przyjmuję materiał na wał stal C45 o następujących własnościach: Re = 430 MPa, Rm = 800 MPa, Zsj = 365 MPa Zakładam współczynnik bezpieczeństwa x=3,5 ksj = = 104,29MPa
= ksj d = = 0,020m
Ze względu na osłabienie wpustem zwiększam średnicę wału o 25% i do dalszych obliczeń przyjmuję d = 28 mm
1.5 Obliczenie wymiarów wpustu .
Według normy PN–70/M–85005 dobrano wstępnie wpust bxh = 8x7 mm Przyjmuję materiał na wpust stal E335, dla której pdop=116MPa
p = pdop
Przyjmuję wpust o dł. 16 mm.
2 Obliczenie średnicy wału czynnego
Na podstawie katalogu firmy ABRA-G dobieram silnik o mocy N=15 kW o prędkości znamionowej n = 975obr/min
Dwału=42 mm Dobieram długość czopa końcowego: L=82mm
2.1 Obliczenie wymiarów wpustu .
Według normy PN–70/M–85005 dobrano wstępnie wpust bxh = 12x8 mm Przyjmuję materiał na wpust stal E335, dla której pdop=116MPa
p = pdop
Przyjmuję wpust o dł. 14 mm. |
M=143,15Nm
Mo = 171,9 Nm
Re=430MPa, Rm=800MPa Zsj=365 MPa ksj =104,29MPa
d = 28 mm
b=8mm h=7mm
P=12278,57N
lo = 15mm l=16mm
d=42mm
L=82 mm
P=8185,71N
l0=8mm
l=14mm |
Dane |
Obliczenia |
Wynik |
= 0,1 Pdop=7 MPa
Dz=101mm Dw=67mm pdop=7MPa Ms=171,9Nm = 0,1
Rs=42,57mm Dz=101mm Dw=67mm i=5 = 0,1 pdop=7MPa |
Obliczenia dla płytek ciernych.
Przyjęto, ze sprzęgło jest zanurzone w oleju, a płytki są wykonane ze spieków metalowych po stali hartowanej. Dobrano wartość podstawowych własności zastosowanego materiału µ=0,1 pdop= 2-8 MPa tdop=4000C
Do=3·dw=3·0,028=0,084 Do obliczeń przyjmuję pdop=7MPa
3.1 Obliczenie szerokość powierzchni ciernej
b=0,2Do=0,2·0,084=0,0017m
3.2 Obliczenie średnic wewnętrznych i zewnętrznych powierzchni tarcia
` 3.3 Obliczenie liczby płytek
Zakładam ilość płytek i=6, dla którego ki=0,91
Przyjmuje ilość płytek płytek i=5 Dla tej ilości płytek ki=0,94 3.5 Obliczenie średniego promienia tarcia
3.6 Obliczenie średniego nacisku pomiędzy tarczami ciernymi
Warunek został spełniony |
b=17mm
Dz = 101 mm Dw = 67 mm
i=5
Rs=42,57mm
pśr=2,25MPa |
Dane |
Obliczenia |
Wynik |
= 0,1 Mo=171,9Nm i=5 Ds=85mm
Pw=1011,76N
Dz=101mm Dw=67mm
|
4 Obliczenia dźwigni.
Na dźwignię dobieram stal sprężynową stopową 50CrMn4, dla której granica plastyczności wynosi Re=1180MPa, gdize kr=kg=590MPa.
E = 2,06105 MPa
4.1 Obliczenie potrzebnej siły dociskającej
Ds = =
Pw = = 10111,76 N
Przyjęto trzy dźwignie, więc siła przypadająca na jedną wynosi
Pw1 =
|
Ds = 85,15 mm
Pw =10111,76N
Pw1 = 3370,59N
|
Dane |
Obliczenia |
Wynik |
|
Pw=10111,76N h=15mm = 0,1 b=80mm d=8mm e=8mm α=30o
Pn=1588,83N
Pn1=529,61N
b = 80 mm E=2,06105 MPa fmax = 5 mm Pr1 =789,12 N
hd=6,3mm |
4.2 Wstępne ustalenie wymiarów charakterystycznych dzwigni.
Długość ramienia poziomego dźwigni b = 80 mm Długość ramienia pionowego dźwigni h = 15 mm Odległość a = 8 mm Wysokość e = 8 mm Kąt = 30 Średnica sworznia d = 8 mm c=65mm
4.3 Obliczenie siły maksymalnej jaką potrzebna do nasunięcia nasuwy
PN = Pw
4.4 Obliczenie siły przypadającej na jedną dźwignię.
PN1 = Składowe siły działające na jedną dźwignię wynoszą
4.5 Obliczenie ugięcia końca dźwigni przyjmuję fmax = 5 mm, bd/hd= 2
bd ,hd—Szerokość i wysokość przekroju dźwigni w punkcie podparcia (przekrój p-q) E-moduł sprężystości podłużnej
bd = 2hd = 26,3= 12,6 mm |
PN =1588,83 N
PN1 = 529,61 N
Pr1 =789,12 N
hd=6,3mm
bd=12,6mm
|
|
Dane |
Obliczenia |
Wynik |
|
Pr1 =789,12 N Pn1=529,61N bd=12,6mm hd=6,3mm e=8mm c=65mm
Rm = 600 MPa, Re = 300 MPa kt = 89 MPa, pdop = 107 MPa
Ps = 3969,1N |
4.6 Sprawdzenie wymiarów dźwigni z warunków wytrzymałościowych w przekroju p-q.
Przekrój jest zginany, ściskany oraz ścinany. Wartości poszczególnych naprężeń wynoszą:
g =
c =
Obciążenia zastępcze wynoszą:
N
5. Obliczenia sworznia.
Przyjmuję materiał na sworzeń stal E295 o następujących własnościach Rm = 600 MPa, Re = 300 MPa kt = 89 MPa, pdop = 107 MPa
5.1. Obliczenie obciążenia sworznia.
Ps =
5.2 Sprawdzenie sworznia z warunku na ścinanie
t =
t = 39,5 MPa < kt = 89 MPa warunek został spełniony |
g=564,56MPa
c = 6,67 MPa
τt=9,94 MPa
z =571,48MPa
Ps = 3969,1N
t = 39,5 MPa
|
|
Dane |
Obliczenia |
Wynik |
|
Ps=3969,1 d=8mm bd=12,6mm
n=1000obr/min
Ms =171,9 Nm tw = 1,5 s 0=104,67s-1
w=20 Lq = 13494,58J |
5.3. Sprawdzenie sworznia z warunku na naciski powierzchniowe
p =
p = 39,37MPa < pdop = 107 MPa
warunek został spełniony
6 Obliczenia sprzęgła ze względu na warunki termiczne.
6.1 Obliczenie ilości ciepła, która wydzielonego w czasie jednego włączenia się sprzęgła.
Lq = 0,5M00tw
0 – prędkość kątowa obu członów w momencie wyrównania prędkości tw – czas jednego włączenia
0 = = = 104,67s-1
Przyjmuję tw = 1,5s Lq = 0,5Ms0tw = 0,5171,9104,671,5 = 13494,58J
6.2. Obliczenie wydzielonej mocy tarcia
przyjmuję ilość włączeń w 1 godz. w = 20 h-1
Qd = = 74,97 W
Obliczenie gęstości strumienia ciepła
Fs – pole zastępczej pow. odprowadzającej ciepło Fs = 2rs li rs - promień zastępczy
l1 = 35 mm r1 = 33 mm l2 = 5 mm r2 = 35 mm l3 = 25 mm r3 = 37 mm l4 = 26 mm r4 = 58 mm l5 = 50 mm r5 = 68 mm l6 = 29 mm r6 = 48 mm l7 = 25 mm r7 = 34 mm |
p =39,37MPa
0=104,67s-1
Lq = 13494,58J
Qd = 74,97 W
|
Dane |
Obliczenia |
Wynik |
Rs= 48,4 mm
t0 = 30˚C Lq=13494,58J Fs = 0,0593 m² α0=83736 J/(m2*h*oC)
|
Rs = 48,4
Fs = 2rs li = 248,4(35+5+25+26+50+29+25)
Fs = 59270,64 mm2= 0,059271 m2
6.4 Obliczenie temperatury sprzęgła po jednej godzinie pracy.
Sprzęgło pracuje w oleju przy prędkości rzędu 1000 obr/min. Przyjmuję współczynnik odprowadzania ciepła α0=23,26W/(m2*oC). W czasie jednogodzinnej pracy sprzęgła współczynnik wyniesie α0=23,26*3600=83736 J/(m2*h*oC). Zakładam temperaturę oleju to=30oC.
t = 30 + oC
Jest to temperatura niższa od założonej w projekcie (2000C) więc warunek cieplny został spełniony |
Rs= 48,4 mm
Fs = 0,0593 m2
t = 84,35˚C |
7. Literatura
1. J. Reguła, W. Ciania, „PKmateriały pomocnicze do projektowania”, Olsztyn 1979
2. Praca zbiorowa, „Mały Poradnik Mechanika”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1996.
3. E. Mazanek, „Podstawy Konstrukcji Maszyn cz.2”Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2005, wydanie I
4. E. Mazanek, ”Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn część 2”