Marcin Graczyk 151276

ZAKŁAD PODSTAW KONSTRUKCJI I MASZYN ENERGETYCZNYCH

PROJEKT SPRZEGŁA SAMONASTAWNEGO

1. Podział sprzęgieł samonastawnych.

Sprzęgło samonastawne jest sprzęgłem nierozłącznym.

Sprzęgło samonastawne występuje w kilku odmianach konstrukcyjnych widocznych w załączonym diagramie poniżej.

2. Charakterystyka sprzęgieł samonastawnych.

Sprzęgło osiowe - umożliwia jedynie prezesów osiowy łączonych wałów tzn. pozwalają uzyskać przesuw wzdłużny jednego członu sprzęgła względem członu drugiego sprzęgła. Sprzęgła osiowe służą do kompensacji osiowych przesunięć głównie wywołanych dylatacja cieplną.

Sprzęgło promieniowe - zwane inaczej krzyżowym (Oldhama) umożliwia kompensację promieniowych przesunięć końców łączonych wałów. Wadą tych sprzęgieł jest niejednostajna praca przy nawet niewielkich prędkościach obrotowych.

Sprzęgła kątowe - tego typu sprzęgła stosuje się do łączenia wałów o dużym kącie między łączonymi wałami. Kąt ten może nawet dochodzić do 30°. Możemy wyodrębnić dwa typy tego rodzaju sprzęgła : sprzęgło dwuczęściowe oraz sprzęgło trzyczęściowe ( z wałkiem pośredniczącym). Sprzęgło dwuczęściowe posiada człon osadzony na wale biernym oraz człon osadzony na członie czynnym. Wada sprzęgła dwuczęściowego kątowego jest niejednostajność prędkości kątowych. Aby wyeliminować tą niezgodność prędkości należy zastosować sprzęgło trzyczęściowe z wałem pośredniczącym.

Sprzęgło uniwersalne - służy do kompensacji przesunięć końców wałów, wywołanych dylatacją cieplną oraz do niwelacji błędów powstałych podczas montażu maszyn. Sprzęgła te stosuje się w przypadku dużych obciążeń i wysokich prędkości obrotowych. Wykonywane są w trzech odmianach konstrukcyjnych : jako jednostronne, dwustronne oraz jednostronne z bębnem hamulcowym. Luzy międzyrębne i krzywoliniowe zarysy zębów w sprzęgłach, umożliwiają oprócz osiowych i kątowy ruchów końców wałów również poprzeczne (promieniowe).

3. Zadane (założone) warunki pracy sprzęgła.

Moment nominalny M_n = 500 [Nm];

prędkość obrotowa n = 3500 [obr/min];

Okoliczności:

I. RELACJE GEOMETR. POMIĘDZY MASZYNĄ NAPĘDZAJĄCĄ A NAPĘDZANĄ;

1. promieniowe przemieszczenie osi wałów Δr = 0,5 [mm]

2. przemieszczenie poosiowe wałów Δa = 1 [mm]

3. pochylenie osi łączonych wałów Δα = 0,5 [-]

Założono iż sprzęgło będzie przenosić moc z silnika elektrycznego na pompę wody.

4. Kryteria oceny oraz wybór wariantu rozwiązania sprzęgła.

Do oceny sprzęgła posłużą kryteria:

- kompensacja promieniowa,

- kompensacja osiowa,

- kompensacja kątowa,

- przenoszona maksymalna moc,

- przenoszona maksymalna prędkość obrotowa.

Ważność kryteriów oceny:

D_T = n [(n-1)/2

Gdzie:

n - ilość kryteriów

n = 5

D_T - ilość decyzji

D_T = 5 [(5-1)/2]

D_T = 10

Kryterium							Suma
kompensacja promieniowa	0,6	0	0,2				0,8
kompensacja osiowa	0,4			0,2	0,3		0,9
przenoszona maksymalna moc		1		0,8		0,7	2,5
przenoszona maksymalna prędkość obrotowa			0,8		0,7	0,3	1,8

Uszeregowanie kryteriów oceny według ich ważności :

1. Przenoszona maksymalna moc (2,5).

2. Przenoszona maksymalna prędkość obrotowa (1,8).

3. Kompensacja osiowa (0,9).

4. Kompensacja promieniowa (0,8).

Wybór rodzaju sprzęgła po przez podanie ich ocenie zadanymi kryteriami.

Kryterium oceny	Sprzęgło osiowe	Sprzęgło promieniowe	Sprzęgła kątowe	Sprzęgło uniwersalne
Przenoszona maksymalna moc (2,5)	(0,1*2,5)	(0,1*2,5)	(0,2*2,5)	(0,6*2,5)
Przenoszona maksymalna prędkość obrotowa (1,8)	0,2*1,8	0,1*1,8	0,3*1,8	0,5*1,8
Kompensacja osiowa (0,9)	0,7*0,9	0	0,2*0,9	0,1*0,9
Kompensacja promieniowa (0,8)	0	0,6*0,8	0,2*0,8	0,2*0,8
Suma:	1,24	0,91	1,38	2,65

Po przeprowadzonej ocenie najwyższą wagę otrzymało sprzęgło uniwersalne.

W dalszej części pracy zostaną przeprowadzone obliczenia wytrzymałościowe dla sprzęgła uniwersalnego ( sprzęgło zębate jednostronne).

5. Algorytm obliczeń wytrzymałościowych sprzęgła zębatego jednostronnego.

1. Określenie mocy na wale.

2. Określenie mocy obliczeniowej.

3. Określenie średnicy wału.

4. Założenia liczby zębów, modułu, szerokości wieńca, promienia beczkowatości zębów piasty, kąta przyporu α, luzu obwodowego.

5. Obliczenie czynnej ilości zębów.

6. Obliczenie obciążenia ciągłego jednego zęba.

7. Sprawdzenie naprężeń zginających jednego zęba.

8. Obliczenie nacisków powierzchniowych na ząb.

6.Obliczenia wytrzymałościowe.

- Określenie mocy na wale.

- Określenie mocy obliczeniowej.

Dla zadanych warunków w punkcie C.

- Określenie średnicy wału.

Założono materiał wału stal 40 dla której k_sj = 80 MPa

- Założenia liczby zębów, modułu, szerokości wieńca, promienia beczkowatości zębów piasty, kąta przyporu α, luzu obwodowego.

Liczba zębów : z = 32.

Moduł: m = 2,5

Szerokość wieńca b=10 mm

Promienia beczkowatości zębów piasty: R_o = 70 mm.

Kąt przyporu : α = 20°

Luz obwodowy : l_o = 0,3 mm.

- Obliczenie czynnej ilości zębów.

Założono iż elementy sprzęgła będą wykonane ze stali stopowej do ulepszania cieplnego o oznaczeniu : 40 H dla której k_c = 360 MPa.

Promień podziałowy jest równy:

Czynna liczba zębów jest równa:

- Obliczenie obciążenia ciągłego jednego zęba.

- Sprawdzenie naprężeń zginających jednego zęba.

Warunek wytrzymałości na zginanie jest równy:

Dla stali 40 H R_m = 980 MPa , R_e = 785 MPa

Warunek wytrzymałościowy spełniony.

- Obliczenie nacisków powierzchniowych na ząb.

Warunek nacisków powierzchniowych ma postać:

Przy czym

więc R_z1,2 = 70 mm

Maksymalny nacisk powierzchniowy wynosi :

Naprężenie ściskające dopuszczalne dla zębów hartowanych wynoszą :

130,63 MPa < 309 MPa

Warunek wytrzymałościowy spełniony.

Literatura:

Internet:

Mały poradnik Mechanika: (wydanie trzynaste poprawione) - główni autorzy:

inż. Szczepan Łazarkiewicz

mgr inż. Henryk Szamański

Skrypt z „Części Maszyn” pod kierunkiem inż. Mieczysława Aniśko z 1999 roku

Zbiór zadań z „Części Maszyn” - A. Rutkowski, A. Stępniewska

„Rysunek techniczny maszynowy” - Tadeusz Dobrzański

„Przykłady obliczeń z podstaw konstrukcji maszyn część 1”- E.Mazanek

7

---