AKADEMIA TECHNICZNO – ROLNICZA W

BYDGOSZCZY

Katedra podstaw konstrukcji maszyn

PROJEKT NUMER 2

Temat : sprzęgło mechaniczne , cierne , jedno tarczowe suche

SPRAWDZAJĄCY :

grupa b ; sem 5

obliczenia siły docisku i rozmiarów tarczy sprzęgła

Przyjmuje następujące dane wejściowe:

Nacisk jednostkowy p - 0,7 N/mm²

Średni promień tarczy r_śr - 80 mm

Maksymalny moment obr M - 150 Nm

Współczynnik nadwyżki β - 1,5

Współczynnik tarcia µ - 0,3

Moment M_t przenoszony przez sprzęgło powinien być większy od maksymalnego momentu silnika M_m . zależność tą przedstawia współczynnik zapasu sprzęgła

β = M_t/ M_m > 1

Najczęściej współczynnik ten przyjmuje się w granicach :

• samochody osobowe β = 1,4 ÷ 1,8

• samochody ciężarowe β = 1,5 ÷ 2,5

• autobusy β = 1,3 ÷ 2,5

moment M_t przenoszony przez sprzęgło zależy od siły tarcia między okładzinami.

M_t = i*µ*F_s*r_śr

I – ilość powierzchni tarcia

µ – współczynnik tarcia okładzin ciernych

F_s – siła nacisku sprężyny dociskowej

M_t = M_m*µ = 150*0,3 = 225 Nmm

F_s = M_t/ i*µ* r_śr

F_s =225000/2*0,3*80 = 4687,5 N

Siła tarcia działająca na średnim promieniu wynosi :

t = F_s*µ = 4687,5*0,3 = 1406,25 N

Obliczam wymiary okładzin : (ρ = 0,83)

r_z = [(2*β*M_m)/2π*i*p(1 - ρ³)]^1/2 =( 2*1,5*225000/4*3014*0,3*0,7*0,36)^1/2

r_z = 89,2 mm

przyjmuje promień zewnętrzny okładziny 90mm

korzystając z współczynnika ρ charakteryzującego wymiary geometryczne okładzin obliczam promień wewnętrzny.

r_w = 0,83*90 = 70 mm

obliczenia średnicy wałka spręgłowego i wielowypustu

Korzystając z momentu przenoszonego przez sprzęgło obliczam średnice wałka sprzęgłowego

M_t/W_o < k_s

Przyjmuję materiał na wałek : stal 35 ; k_s = A*r_e/X ; r_e = 320 MPa ; X = 2

A = 0,62 ⇒ k_s = 92 MPa

d > (16*M_t/π k_s)^1/3

d > (16*225000/3,14* 92)^1/3

d > 23,18 mm

przyjmuje średnice opierając się na PN d = 26 mm. Dla tej średnicy przyjmuje wymiary wielowypustu : D = 30 mm ; b = 6 mm ; z = 6 mm ; h = 4 mm

d_śr = (30 +26)/2 = 28 mm

Sprawdzam wielowypust na naciski dopuszczalne tym samym określając jego długość.

P_o = P/0,75* d_śr*z*h*l < p_dop

P = 2M_s/ d_śr = 2*225000/28 = 16071,42 N

Przyjmuję długość wielowypustu l = 30 mm oraz naciski dopuszczalne

p_dop = 30MPa

p_o = 16071,42/0,75* 28*6*4*30 = 29 MPa < p_dop = 30MPa

Ponieważ warunek nacisków dopuszczalnych został spełniony zatem przyjętą długość l = 30 mm uznaję za poprawną.

Obliczam połączenie klejone łączące okładziny z tarczą nośną.

τ_t = T/F

τ_t = 4T/π(d_z² – d_w²) < k_t ; d_z =160 mm ; d_w = 140 mm

dopuszczalne naprężenia tnące dla klejów na zimno wynosi od 10 do 30 MPa

τ_t = 4*1406,5/3,14(160² – 140²) = 0,55 MPa < k_t

sprężyna tależowa

l

h

strzałka ugięcia wynosi f = F*l³/3EI ; I = b*h³/12

przyjmuję f = 40 mm

przedstawiony układ jest symulacją jednego segmentu sprężyny talerzowej . Celem tego postępowania jest sprawdzenie czy sprężyna jest dostatecznie sztywna to znaczy czy zapewni wystarczającą siłę docisku tarczy sprzęgłowej oraz określenie ilości segmentów tejże sprężyny . Należy jednocześnie pamiętać iż rozpatrywane obliczenia są jedynie daleko idącą aproksymacją rzeczywistości.

Przyjmuję wymiary wejściowe: b = 7 mm ; h = 2 mm ; E = 215000 N/mm²

I = b*h³/12 = 7*2³/12 = 3,3 mm⁴

F = 3EI*f/l³ = 394 N

Siła docisku obliczona wcześniej F_s = 4700 N

Biorąc pod uwagę siłę F potrzebną do ugięcia jednego segmentu określam ilość segmentów w sprężynie talerzowej F_s/F = 12,5.

Przyjmuję ilość segmentów równą 14.

Sprężyny śrubowe tłumika drgań skrętnych

Przyjmując średnice drutu sprężyn d = 3,2 mm odczytuję z polskiej normy PN-85 M-80701 dotyczącej sprężyn śrubowych naciskowych pozostałe parametry.

Średnica wewnętrzna sprężyny D_w = 9,6 mm

Średnica zewnętrzna sprężyny D_z = 16 mm

Średnica podziałowa sprężyny D = 12,8 mm

Obciążenie sprężyny P = 678 N

Ugięcie sprężyny pod obciążeniem f = 3,9 mm

Długość sprężyny nieobciążonej l_o = 27,6 mm

Długość sprężyny pod obciążeniem l_p = 18,7 mm

Obliczam naprężenie styczne.

τ = 8*P*D/πd³ = 674 MPa

τ_dop =0,5*R_m = 0,5*1370 = 685 MPa

Przyjmuję materiał na sprężyny 60S2 o R_m = 1370 MPa

Maksymalny moment silnika wynosi M_s =150000 Nmm . Promień na którym pracować będą sprężyny wynosi 40 mm zatem siła ściskająca sprężyny wyniesie

3750 N. Ilość sprężyn potrzebna do przeniesienia obciążenia 3750N/678N = 5,5.

Przyjmuję ilość sprężyn równą 5 sztuk

1. w niniejszym projekcie rozpatrywany będzie układ składający się z silnika oraz przekładni , który to może być zastosowany w pojeździe samochodowym

dlatego też warunki pracy takiego układu oraz współpracującego sprzęgła odpowiadać będą pełnemu zakresowi temperatur występujących w klimacie umiarkowanym charakterystycznym dla naszego kraju . Głównym i podstawowym warunkiem możliwości działania takiego sprzęgła jest możliwość włączania i wyłączania podczas pracy układu .

SCHEMAT UKŁADU

SILNIK SPRZĘGŁO PRZEKŁADNIA

KONCEPCJE :

KRYTERIA
NUMER SPRĘGŁA
NUMER 1
NUMER 2
NUMER 3
NUMER 4
NUMER 5

NUMER 1 – SPRZĘGŁO WIELOPŁYTKOWE WŁĄCZANE MECHANICZNIE

NUMER 2 – SPRZĘGŁO CIERNE Z CENTRALNĄ SPRĘŻYNĄ TALEŻOWĄ

NUMER 3 - SPRZĘGŁO HYDROKINETYCZNE

NUMER 4 – SPRZĘGŁO CIERNE Z POWIERZCHNIAMI STOŻKOWYMI

NUMER 5 – SPRZĘGŁO CIERNE ROZPOROWE

Założenia projektowo – konstrukcyjne :

a) dane sytuacyjne :

Rozpatrywane sprzęgło pracować będzie w pojeździe samochodowym , dlatego też oprócz znacznych wahań temperatury narażone będzie drobne zanieczyszczenia w postaci kurzu .jedynym poważnym czynnikie zagrażającym pracy tego sprzęgła jest olej, który może się pojawić w przypadku uszkodzenia uszczelniacza.

2. dane ilościowe :

• maksymalny moment obrotowy silnika 150 Nm

• maksymalny moment przenoszony przez sprzęgło 225 Nm

sprzęgło jest przeznaczone do produkcji seryjnej.