| Dane | Obliczenia i szkice | Wyniki |
|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 |
Moment nominalny Mn=160 Nm Prędkość obrotowa n=1000 obr/min Ilość włączeń m=10 razy/min ksj=70 MPa Mo=256 Nm M0=256 Nm F=17067 N pdop=128 MPa kt=105 MPa b= 8 mm |
Współczynnik przeciążenia: K = (K1 + K2)K3 dobieram K1 = 0, 25; K2 = 1, 2; K3 = 1, 1
Moment obliczeniowy: Mo = Mt = KMn = 1, 6 * 160 = 256 Nm Przyjęłam Mt≥Mo.
Przyjmuję materiał konstrukcyjny na wał stal C35. Średnica wału: $d_{w} \geq \sqrt[3]{\frac{16M_{o}}{\pi k_{\text{sj}}}} = \sqrt[3]{\frac{16*256}{3,14*70*10^{6}}} \approx 26,51mm$ Przyjmuję dw=30mm z normy PN/M-85005.
Zgodnie z zależnością Dm = (4−6)dw = 5 * 0, 03 = 150mm
Zgodnie z powyższą normą przyjmuję wymiary wpustu b x h=8 x 7. Przyjmuję materiał na wpust stal E335, dla której pdop=128 MPa Siła działająca na wpust: $F = \frac{2M_{o}}{d_{w}} = \frac{2*256}{0,03} \approx 17067N$ Licząc połączenie wpustowe z nacisków powierzchniowych $p = \frac{F}{l_{0}\frac{h}{2}i} \leq p_{\text{dop}}$, gdzie i-liczba wpustów, mamy wzór na długość czynną wpustu $l_{0} \geq \frac{2F}{\text{hi}p_{\text{dop}}} = \frac{2*17067}{0,007*1*128*10^{6}} \approx 38\ mm$ Licząc połączenie wpustowe ze ścinania (kt=105MPa) otrzymujemy wzór $l_{0} \geq \frac{2F}{\text{hi}k_{t}} = \frac{2*17067}{0,007*1*105*10^{6}} \approx 46mm$ Normalna długość wpustu: l = l0 + b = 46 + 8 = 54mm Zgodnie z normą PN-M-85005 przyjmuję długość normalną wpustu l=56mm. |
K=1,6 Mo=256 Nm Mt=256 Nm dw=30 mm Dm=150 mm b x h = 8 x 7 l=56 mm |
| 1 | 2 | 3 |
dw=30 mm φ=0,8 pdop=128 MPa z=6 kt=105 MPa µ=0,25 pdop=0,8 MPa Mt=256 Nm Dm=150 mm Dm=150 mm b=40 mm Mt=256 Nm b=40 mm µ=0,25 pdop=0,8 MPa |
Na podstawie średnicy wału dobieram wymiary wielowypustu: d=32mm, D=36mm, b=7mm. Długość połączenia wpustowego ze względu n a naciski dopuszczalne: $l_{0} = \frac{8M}{\left( D^{2} - d^{2} \right)\text{zφ}p_{\text{dop}}} = \ \frac{8*256}{\left( {0,036}^{2} - 0,032^{2} \right)*6*0,8*128*10^{6}} \approx 11\ mm$ Dobieram długość piasty równą: lp = 1, 5dw = 1, 5 * 30 = 45 mm. W związku z tym dobieram minimalną długość wielowypustu: lmin = 45 mm i długość rzeczywistą wielowypustu: l = lmin + b = 45 + 7 = 52 mm
Przyjmuję, że tarcze cierne będą wykonane ze stali i tekstolitu oraz, że będą pracować na sucho. Szerokość powierzchni ciernej: $b = \frac{2M_{t}}{\pi{D_{m}}^{2}\mu p_{\text{dop}}} = \ \frac{2*256}{3,14*{0,15}^{2}*0,25*0,8*10^{6}} \approx 37mm$ Przyjmuję b=40mm Otrzymaną wartość sprawdzam ze względu na warunek sztywności tarczy: $\frac{b}{D_{m}} = \frac{40}{150} \approx 0,27$ b = (0, 15 − 0, 3)Dm - warunek ten jest spełniony.
Dobieram spoinę klejową: żywica fenylowo-formoaldehydowa Redux produkowaną przez firmę „3M LOCTITE” z Katowic. Grubość spoiny klejowej: g=0,1 mm Wytrzymałość temperaturowa: 250 ⁰
Średnica zewnętrzna: $D_{z} = D_{m} + \frac{b}{2} = 150 + \frac{40}{2} = 190mm$ Średnica wewnętrzna: $D_{w} = D_{m} - \frac{b}{2} = 150 - \frac{40}{2} = 110\ mm$
Nacisk powierzchniowy: $p = \frac{2M_{t}}{\pi{D_{m}}^{2}\text{bμ}} = \ \frac{2*256}{3,14*{0,15}^{2}*0,04*0,25} = 0,7MPa$ 0,37 MPa≤0,4 MPa => p≤pdop zatem warunek nacisku jest spełniony. |
l=52 mm b=40 mm Dz=190 mm Dw=110 mm |
| 1 | 2 | 3 |
|---|---|---|
P=0,7 MPa n=1000 obr/min Dm=150 mm ts=0,09s n=1000 obr/min M=256 Nm ts=0,09s t0=20⁰C v=7,85 m/s m=600 obr/h Lt=998,4 J tdop=250 ⁰C Dz=170 mm Dw=130 mm m=600 obr/h qv=170 mm3/kWh |
Korzystamy z zależności: p • v ≤ (p•v)dop = 0, 3 ÷ 0, 5 Prędkość liniowa tarczy dla średnicy Dm: $v = \frac{\pi D_{m}n}{60*1000} = \frac{3,14*150*1000}{60*1000} \approx 7,85\ m/s$ Dobieram czas sprzęgania ts=0,1 s. Sprawdzam warunek: p • v • ts = 0, 37 * 7, 85 * 0, 1 ≈ 0, 3 Warunek jest spełniony.
Ilość ciepła, jakie wydzieli się z jednego włączenia sprzęgła: Lt ≈ 0, 5M0ω0ts. Prędkość kątowa w chwili sprzęgnięcia (oba człony sprzęgła mają te same prędkości): $\omega_{0} = 0,92\frac{2\pi n}{60} = 0,92\frac{2*3,14*1000}{60} \cong 96\ rad/s$ Praca jednego rozruchu: Lt = 0, 5 * 208 * 96 * 0, 1 = 998, 4 J
Sprawdzamy temperaturę sprzęgła po 1 h pracy z zależności: $t = t_{0} + \frac{L_{t}m}{3600\alpha F_{s}} \leq t_{\text{dop}}$. Przyjmuję temperaturę otoczenia t0=20⁰C. Współczynnik wymiany ciepła $\alpha = 5,2 + 7v^{\frac{3}{4}} = 5,2 + 7*{7,85}^{\frac{3}{4}} \cong 38\ \frac{W}{m^{2}K}$ Powierzchnia odprowadzania ciepła: Fs ≈ 2πRz2 = 2 * 3, 14 * 0, 0852 ≈ 0, 045 m2 Temperatura sprzęgła:
117 ⁰C < 250 ⁰C Warunek temperaturowy został spełniony.
Trwałość powierzchni ciernych: $L = \frac{V_{s}}{L_{t}mq_{v}}.$ Przyjmuję grubość płytki 3 mm, wtedy zużycie liniowe s = 0, 9 * 3 = 2, 7 mm. Stąd obliczam zużycie objętościowe: $V_{s} = As = \pi\left\lbrack {(\frac{D_{z}}{2})}^{2} - {(\frac{D_{w}}{2})}^{2} \right\rbrack s = 3,14*\left\lbrack {(\frac{170}{2})}^{2} - {(\frac{130}{2})}^{2} \right\rbrack*2,7 = 25434\ mm^{3}$ Zużycie właściwe: (żeliwo): qv=170 mm3/kWh =0,000047 mm3/J Trwałość godzinowa powierzchni ciernych: $L = \ \frac{25434}{998,4*600*0,000047} = 903\ h$ |
V=7,85 m/s ω=96 rad/s Lt=1106 J α=38 W/m2K Fs=0,045 m2 t=117 ⁰C L=903 h |