Kierunek Politechnika ÅšlÄ…ska
ZARZ
DZANIE I INŻYNIERA Wydział Inżynierii Materiałowej i
PRODUKCJI Metalurgii
PROJEKT
z modułu
BIEM
Temat: Projekt sprzęgła kołnierzowego dla wstrząsarki do przesiewacza.
Uwagi prowadzÄ…cego:
Data przyjęcia: Imię Nazwisko:
Dawid Tybuszewski
Podpis prowadzÄ…cego:
Grupa: 21
Spis treści
1. Wstęp teoretyczny............................................................................................................. 1
2. Obliczenia ......................................................................................................................... 1
2.1. Nominalny moment obrotowy .......................................................................................... 1
2.2. Współczynnik przeciążeń zależnych od warunków eksploatacji urządzenia ................... 2
2.3. Moment obciążający sprzęgło .......................................................................................... 2
2.4. Średnica czopu wału ......................................................................................................... 2
2.5. Wpust na czop wału .......................................................................................................... 3
2.6. Długości wpustu ............................................................................................................... 3
2.7. Wytrzymałość tulei kołnierza sprzęgła ............................................................................. 5
2.8. Dobór śrub ........................................................................................................................ 5
2.9. Ilość Śrub .......................................................................................................................... 6
2.10. Grubość kołnierza ............................................................................................................. 7
3. Rysunek techniczny .......................................................................................................... 8
4. Podsumowanie  tabela zbiorcza ...................................................................................... 9
1. Wstęp teoretyczny
Sprzęgło kołnierzowe jest złączem sztywnym, używanym do łączenia wałów
obrotowych. Kształt i konfiguracja sprzęgła kołnierzowego może się zmieniać, ale zasada
pozostaje taka sama.
Istnieją dwa sposoby przenoszenia mocy i momentu przez sprzęgła kołnierzowe.
-ð Mechaniczny, przy użyciu tulei, koÅ‚ków, specjalnych systemów kÅ‚owych lub Å›rub
pasowanych obciążonych na ścinanie.
-ð Cierny, polegajÄ…cy na docisku stykajÄ…cych siÄ™ powierzchni koÅ‚nierzy. Docisk
wywołuje siła napięcia wstępnego śrub.
Sprzęgła kołnierzowe używane są w całym przemyśle. Do typowych zastosowań należą wałki
sprzęgłowe w systemach przenoszenia napędu, skrzynie biegów i samochodowe zespoły
napędowe.
2. Obliczenia
-ð Moc nominalna na wale sprzÄ™gÅ‚a N  8 kW
-ð Nominalne obroty na wale sprzÄ™gÅ‚a n  80 obr/min
-ð Rodzaj napÄ™du  silnik elektryczny
-ð Rodzaj maszyny napÄ™dzanej  wstrzÄ…sarka do przesiewacza
2.1. Nominalny moment obrotowy
gdzie:
É  prÄ™dkość kÄ…towa [1/s]
M  nominalny moment obrotowy [Nm]
1 kW = 1000 W
1
2.2. Współczynnik przeciążeń zależnych od warunków eksploatacji
urzÄ…dzenia
gdzie:
K1 - współczynnik zależny od rodzaju silnika
K2 - współczynnik zależny od dynamiki maszyny
Silnik Maszyna napędzana
Silnik elektryczny 0,25 3. Przyspieszane masy średnie, ruch
jednostajny. WstrzÄ…sarki, maszyny
pralnicze, mieszarki, nożyce, prasy,
windy towarowe, szlifierki (& )
2.3. Moment obciążający sprzęgło
Rodzaj obciążeń  przebieg naprężeń jednostronny (odzerowo  tętniący)
gdzie:
K - współczynnik przeciążeń
M - nominalny moment obrotowy [Nm]
2.4. Średnica czopu wału
Naprężenia styczne
gdzie:
Mo - moment obciążający sprzęgło [Nm]
Ksj - naprężenia dopuszczalne na skręcanie dla danego materiału [MPa]
2
Wo - wskaz
nik wytrzymałości przekroju dla skręcania [m3]
"
Dla stali E295 (St5) Ksj = 65 MPa
"
Åšrednica obliczeniowa d = 44,32 mm
Średnica dobrana według normy PN-M-85000 d = 55 mm
Tolerancja wykonania: m6
·ð Czop dÅ‚ugi: 110 mm
·ð Czop krótki: 82 mm
Pasowanie m6 wg zasady stałego otworu H7 to pasowanie na lekki wcisk
·ð Czop waÅ‚u
·ð Otwór koÅ‚nierza sprzÄ™gÅ‚a
2.5. Wpust na czop wału
Wysokość i szerokość a także głębokość wpustu dobierana jest na podstawie średnicy czopu
wału według normy PN-M-85002
Dla :
b = 16
h = 10
2.6. Długości wpustu
Głębokość wpustu
gdzie:
t1 - głębokość frezowania w wale
3
t2 - głębokość frezowania w piaście
Dla czopu o :
t1 = 6
t2 = 4,3
Siła działająca na wpust
gdzie:
M0 - M  nominalny moment obrotowy [Nm]
d - średnica czopu wału
Nacisk powierzchniowy
gdzie:
F - siła działająca na wpust
ko - nacisk dopuszczalny [MPa]
Dla połączenia spoczynkowego średnie obciążenie z = 0,6
Dla stali E365 (St7) Kr = 175 [MPa]
Kc = Kr = 175 MPa
Przyjmuje l=110
4
2.7. Wytrzymałość tulei kołnierza sprzęgła
Naprężenia w ściance tulei:
 wskaz
nik wytrzymałości na skręcanie tulei
 moment bezwładności
 średnica zewnętrzna tulei kołnierza sprzęgła, mm
( )
( )
( )
( )
( )
2.8. Dobór śrub
Znając dobieramy średnicę podziałową śrub pamiętając o przestrzeni operacyjnej na
narzędzia.
Zakładamy wstępnie śruby M10-5.6-II, Rm=500MPa, Re=300MPa, materiał E295(St5).
dz = 75 mm
5
Przestrzeń operacyjna pod klucz wynosi
2.9. Ilość Śrub
Siła działająca na śruby
Norma śrub pasowanych
M10 d1 = 11mm
D1 zostało dobrane według normy PN-M-62341
Siła działająca na jedną śrubę
Pole przekroju poprzecznego śruby
( )
Ilość śrub
Przyjmujemy 4 śruby M10
6
2.10. Grubość kołnierza
g - grubość
d1 - średnica śruby (część walcowa)
F - siła pochodząca od momentu obrotowego
n - ilość śrub
Dla stali E295 kr = 145 MPa
Dobór grubości kołnierza sprzęgła po obliczeniach wytrzymałościowych
·ð W trakcie doboru gruboÅ›ci koÅ‚nierza sprzÄ™gÅ‚a należy rozważyć:
technologię wykonania tulei i kołnierza sprzęgła uwzględniając czy jest to produkcja
jednostkowa, małoseryjna czy np. masowa
·ð technologie wykonania otworów dla Å›rub pasowanych
·ð inne aspekty technologiczne, ekonomiczne
Po analizie i z przyczyn technologicznych wykorzystam
·ð grubość koÅ‚nierza 10 mm
·ð DÅ‚ugość Å›ruby l= 35 mm
·ð Grubość podkÅ‚adki 2 mm
·ð NakrÄ™tka M10  szeÅ›ciokÄ…tna
7
3. Rysunek techniczny
8
4. Podsumowanie  tabela zbiorcza
Moc nominalna na wale sprzęgła N = 8 [kW]
Nominalne obroty na wale sprzęgła n = 80 [ ]
Nominalny moment obrotowy M = 955 [Nm]
Współczynnik zależny od rodzaju silnika K1 = 0,25
Współczynnik zależny od dynamiki maszyny K2 = 1,3
K = K1 + K2 K = 1,55
Moment obciążający sprzęgło (czop wału) Mo = Ms = 1480,25 [Nm]
Naprężenia dopuszczalne na skręcanie dla stali E295 ksj = 65 [MPa]
Wyliczona średnica czopu pod sprzęgło dw = 44,32 [mm]
Przyjęta średnica czopu pod sprzęgło d = 55,00 [mm]
es = +30 [µm]
Odchyłka górna dla wymiaru zewnętrznego średnicy czopu
OdchyÅ‚ka dolna dla wymiaru zewnÄ™trznego Å›rednicy czopu ei = +11 [µm]
Wymiar wpustu szerokość b = 16,00 [mm]
Wymiar wpustu wysokość h = 10 [mm]
Głębokość rowka wpustowego w piaście t2 = 4,3 [mm]
Tolerancja połączenia spoczynkowego w wale i piaście (P9) -0,015 -0,051 [mm]
Wytrzymałość na ściskanie/rozciąganie kc/kr(St7) = 175 [MPa]
z z = 0,6
Nacisk dopuszczalny ko(St5) = 105 [MPa]
Wyliczona minimalna długość wpustu lw > 102,53 [mm]
Przyjęta długość wpustu l = 110 [mm]
Przyjęta długość tulei L = 50,00 [mm]
Naprężenia styczne skrÄ™cajÄ…ce Ä = [MPa]
Średnica zewnętrzna tulei kołnierza sprzęgła dz = 75 [mm]
Średnica wewnętrzna tulei kołnierza sprzęgła dw = 65 [mm]
Średnica podziałowa śrub Drs = 130 [mm]
Długość śruby M10 liczona od łba (z normy) d1 = 11 [mm]
Współczynnik tarcia stal-stal µ = 0,2
Przyjęta ilość śrub na kołnierz sprzęgła nś = 4
Wytrzymałość na ściskanie/rozciąganie kc/kr(St5) = 145 [MPa]
Nacisk dopuszczalny ko(St5) = 90 [MPa]
Grubość kołnierza sprzęgła wyliczona gw = 5,75 [mm]
Grubość kołnierza sprzęgła przyjęta g = 10 [mm]
Długość śruby pasowej lś = 35 [mm]
Średnica kołnierza sprzęgła D = 180 [mm]
9