Sprzęgło wielotarczowe podwójne włączane hydraulicznie

Dane:

1.moc przenoszona(nom)

N_nom=15kW

2.prędkość obrotowa przy N_nom

n_nom=250obr/min

3.moment bezwładności mas obrotowych zawiązanych z wałem napędzanym,sprowadzony do jego osi

4.współczynnik przeciążenia

k=2,0

5.liczba włączeń na godzinę

w=60 1/h

6.ciśnienie robocze oleju sterującego

p₁=0,8MN/m²

7.przeciwciśnienie

p₂=0,2MN/m²

8.czas rozruchu sprzęgła

t_w=<1,5s

OBLICZENIA:

1.obliczam średnicę wału

-materiał wału St6 (PN-72/H-84020),Z_sj=320MPa,współczynnik bezpieczeństwa dla obciążenia zmiennego X_z=4

-naprężenia dopuszczalne

k_sj=Z_sj/X_z=320*0,25=80Mpa

a)warunek wytrzymałości na skręcanie

gdzie W_s=3,14d³/16-wskażnik wytrzymałości na skręcanie,d-średnica wału

b)moment skręcający na wale

c)wskażnik wytrzymałości na skręcanie

przyjmuję d=d_w=45mm

2.obliczam ilość tarcz ciernych.

a)obliczam średnią średnicę powierzchni styku płytek

D_m=(2-4)d_w

D_m=(2-4)45=90-180mm

przyjmuję D_m=160mm

b)obliczam szerokość powierzchni ciernej

b=(0,1-0,25)D_m

b=(0,1-0,25)160=16-40mm

przyjmuję b=30mm

c)dobieram okładziny tarczy ciernej

-grubość okładziny z jednej strony 2mm

-okładzina cierna z tkaniny azbestowej nasyconej żywicą

-współczynnik tarcia na sucho,na mokro

-dopuszczalna temperatura dla pracy krótkotrwałej 500C,dla długotrwałej 250C

-dopuszczalny nacisk p_dop =0,05-8MPa(przyjmuję 3MPa)

d)obliczam grubość ścianki tulei stalowej, na której osadzone są tarcze(z okładzinami)

g=0,3*d_w+10=0,3*45+10=23,5mm

przyjmuję g=25mm

e)obliczam średnicę zewnętrzną tulei

d=d_w+2*g=45+2*25=95mm

f)obliczam średnicę wewnętrzną okładziny tarczy ciernej

D_W=D_m-b=160-30=130mm

g)obliczam średnicę zewnętrzną okładziny tarczy ciernej

D_z=D_m+b=160+30=190mm

h)obliczam powierzchnię cierną jednej płytki

F=3,14*D_m*b=3,14*160*30=15072mm²

i)obliczam liczbę płytek ciernych

-moment tarcia jaki przeniesie jedna płytka

-całkowita liczba płytek

przyjmuję i=9

-przyjmuję grubość płytek środkowych g=2mm, płytek skrajnych

g_s=(3-4)g=6mm

-dobieram zęby na płytce ciernej wg.PN-70/M-85005:

wewnętrznej b*h=14*9/2=14*5mm

zewnętrznej b*h=45*25/2=45*13mm

przyjmuję po 4 zęby dla każdej z płytek,luz obwodowy między płytką i tuleją s_w=0,5mm

j)obliczam wymaganą siłę włączającą sprzęgło

h)obliczam pracę tarcia

-godzinowa moc tarcia

i)obliczam powierzchnię wymiany ciepła sprzęgła

-na podstawie wykonanego szkicu sprzęgła określam długość sprzęgła l=0,1m,średnica zewnętrzna D=0,24m

j)obliczam współczynnik wymiany ciepła

-prędkość obwodowa powierzchni odprowadzającej ciepło

k)obliczam temperaturę sprzęgła

l)obliczam trwałość powierzchni ciernych

-powierzchnia cierna sprzęgła

F_t=(3,14/4)*(D_z²-D_w²)*i*y=(3,14/4)*(19²-13²)*9*0,976=1323,9cm²

gdzie y'=3,14*7,5² 7*2/15072*7=0,024

y=1-0,024=0,96 jest współczynnikiem określającym stosunek użytecznej powierzchni do całkowitej powierzchni styku płytek

-trwałość sprzęgła oblicza się w sposób przybliżony pamiętając,że w ustalonych warunkach tarcia zużycie jest proporcjonalne do pracy tarcia

-dopuszczalne zużycie objętościowe

V_z=F_t*s_z=1323,9*0,1=132,39cm³

gdzie s_z jest to dopuszczalne zużycie liniowe równe 1 mm

-orientacyjna trwałość okładziny

gdzie q_v jest to zużycie właściwe równe 0,2cm³/kWh

3. a)Obliczam siłę obwodową przypadającą na jeden ząb płytki wewnętrznej(działają na nią większe siły)

gdzie h_w to wysokość zęba,z_w-ilość zębów,i_w-ilość płytek wewnętrznych,i_s-skrajnych

b)obliczam nacisk jednostkowy na ściance poprzecznej zęba

c)obliczam naprężenia zginające ząb

gdzie b' to szerokość zęba

-dobieram stal 45 na płytki wg.PN-75/H-84019 dla której p_dop=125Mpa,k_rc=60Mpa

4.Obliczam połączenie wpustowe czopa i tulei

-dobieram wpust wg.PN-70/M-85005 , b*h=14*9mm

a)obliczam siłę obwodową działającą na powierzchni styku czopa i tulei

b)obliczam i dobieram czynną długość wpustu

-przyjmuję wpust zaokrąglony

gdzie s to głębokość rowka, z-liczba wpustów,

dla tulei przyjmuję stal 15(k_rj=85MPa stąd p_dop=0,8*85=68Mpa)

ostatecznie przyjmuję wpust 14*9*83mm

5.Obliczam sprężynę działającą na tarcze

a)siła rozciągająca tarcze

gdzie T-siła tarcia, N-siła normalna równa ciężarowi, m-przewidywana masa tłoka

przyjmuję siłę rozciągającą jednej sprężyny F=39N

b)średnica drutu sprężyny

-przyjmuję średnicę podziałową D=15mm

-drut ze stali węglowej wg.PN-71/M-80057 rodzaju A,odmiany 2

-średnica drutu d=1,5mm , R_m=1500MPa

-obliczam naprężenia dopuszczalne

-obliczam średnicę drutu

przyjmuję d=1,5mm

c)wskażnik sprężyny

w=D/d=15/1,5=10

d)liczba zwojów czynnych sprężyny

gdzie G-moduł Kirchhoffa,f-przewidywane ugięcie sprężyny

przyjmuję Z_c=13

e)całkowita liczba zwojów

Z=Z_c+Z_n=13+2=15

gdzie Z_n=2 dla sprężyn zwijanych na zimno

f)suma prześwitów międzywęzłowych

-z wykresu wg.PN-85/M-80701 odczytuję dla w=10 i d=1,5mm że x=0,25

a_min=x*d*Z_c=0,25*1,5*13=4,875mm

przyjmuję a_min=5mm

g)nominalna długość sprężyny zblokowanej

l_blnom=(Z-0,5)d=(15-0,5)1,5=21,75mm

h)długość sprężyny zblokowanej uwzględniająca wpływ odchyłek wykonania(0,5d)

l_bl=l_blnom+0,5d=21,75+0,5*1,5=22,5mm

i)długość sprężyny odpowiadająca obciążeniu roboczemu

l=l_bl+a_min=22,5+5=27,5mm

j)strzałka ugięcia sprężyny zblokowanej

k)długość sprężyny nie obciążonej

l₀=l_bl+f_bl=22,5+37,58=60,08mm

l)obciążenie odpowiadające długości sprężyny zblokowanej

P_bl=F*f_bl/f=39*37,58/32,58=44,98N

m)naprężenia styczne odpowiadające obciążeniu P_bl

warunek spełniony

n)skok zwojów sprężyny

o)wskażnik sprężystości sprężyny

p)wskażnik smukłości sprężyny

Jak wynika z wykresu punkt przecięcia się rzędnej z odciętą dla obliczonych wartości smukłości i sprężystości sprężyny ,leży poniżej krzywej 1, a zatem stateczność sprężyny na wyboczenie będzie zapewniona.

6.Dobieram łożyska wg.PN-69/M-86100

a)kulkowe zwykłe (16009)

średnica wewnętrzna d=45mm,średnica zewnętrzna D=75mm,szerokość B=10mm

b)kulkowe zwykłe (16030)

d=150mm,D=225mm,B=24mm

c)kulkowe zwykłe (16019)

d=95mm,D=140mm,B=16mm

7.Obliczam wielkość tłoka

-powierzchnia tłoka na którą działa olej sterujący

-obliczam siłę działającą na tłok

-sprawdzam wymaganą siłę włączającą sprzęgło

gdzie P_p to siła pochodząca od przeciwciśnienia,

warunek spełniony

8.Obliczam średnicę śrub

-przyjmuję śruby wykonane ze stali St3S wg.PN-74/M-82105,dla których k_r=120MPa, k_s=75MPa

a)śruba 1

-obciążenie jednej śruby

gdzie D-średnica na której znajduje się śruba, z-ilość śrub

-wymiar śruby ciasno pasowanej

przyjmuję śrubę M10*20-8.8-2

b)śruba 2

przyjmuję M10*20-8.8-2

9.Obliczam koło zębate

-przyjmuję koło zębate o module m=8,ilości zębów z=35 wg PN-78/M-88503

a)obliczam średnicę koła podziałowego

d=m*z=8*35=280mm

b)wysokość głowy zęba

h_a=m=8mm

c)wysokość stopy zęba

h_f=1,25m=10mm

d)wysokość zęba

h=h_a+h_f=2,25m=18mm

e)szerokość zęba s, szerokość wrębu e

s=e=0,5p=0,5*25,12=12,56mm

gdzie p-podziałka, p=3,14*m=8*3,14=25,12mm

f)średnica wierzchołków

d_a=m(z+2)=8(35+2)=296mm

g)średnica podstaw

d_f=m(z-2,5)=8(35-2,5)=260mm

---