AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA W BYDGOSZCZY

WYDZIAŁ MECHANICZNY

ZAKŁAD OGÓLNYCH PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN

Laboratorium podstaw konstrukcji maszyn

Kinematyka sprzęgieł kątowych

Grupa A st. Dz. mgr

Skład grupy:

Paweł Frankowski

Ireneusz Olszak

Tomasz Jagła

Adam Sagan

Robert Gugała

Podstawowe określenia:

Sprzęgłem nazywa się zespół układu napędowego maszyny, przeznaczony do łączenia wałów i przekazywania momentu obrotowego bez zmiany jego kierunku. W ogólnym przypadku sprzęgło składa się z członu czynnego (napędzającego) i biernego (napędzanego) oraz łącznika.

Człon jest to umowna część napędowa lub napędzana sprzęgła osadzona lub ukształtowana na wale napędowym lub części układu napędowego podobnej funkcjonalnie.

Łącznik jest to część (ewentualnie kilka części) lub czynnik, który przekazuje moment obrotowy z członu czynnego na człon bierny sprzęgła i określa sposób przekazywania momentu oraz charakteryzuje sprzęgło.

Sprzęgło mechaniczne jest to sprzęgło, w którym łącznikami są ciała stałe. Sprzęgłem nierozłącznym nazywa się sprzęgło, w którym człony czynny i bierny połączone są między sobą w sposób trwały.

Sprzęgło sterowane jest to sprzęgło wyposażone w urządzenia, które umożliwia obsługującemu połączenia lub rozłączenie członów sprzęgła.

Sprzęgło nazywa się samoczynnym, jeżeli połączenie lub rozłączenie członów następuje samoczynnie w skutek zmiany zadanych parametrów pracy.

Przenoszenie momentu obrotowego i prędkości obrotowej przez sprzęgło w napędzie odbywa się z wału zwanego wałem wejściowym (napędzającym) na wał zwany wyjściowym (napędzanym). Prędkość obrotowa jak i moment obrotowy, nie muszą być w całym cyklu pracy sprzęgła jednakowe.

Sprzęgła kątowe

Sprzęgła kątowe (przegubowe) stosuje się do łączenia wałów o dużym kącie między ich osiami. Kat ten może dochodzić do 30^o.

Zasada działania sprzęgła kątowego polega na zastosowaniu sztywnego krzyża, którego ramiona są ułożyskowane w łożyskach widełek osadzonych w końcach czopów.

Widełki leżą w płaszczyznach wzajemnie prostopadłych. Krzyż wykonuje ruch kulisty, umożliwiający przeniesienie napędu z jednego wału na drugi.

Sprzęgło tego typu nie jest sprzęgłem synchronicznym. Prędkość kątowa wału biernego ₂ jest zmienna, przy stałej prędkości kątowej ₁ wału czynnego. Związek pomiędzy tymi prędkościami określony jest zależnością:

Gdzie:

  kąt między osiami łączonych sprzęgłem wałów

₁ - kąt obrotu wału czynnego liczony od początkowego położenia, przy którym oś krzyża jest prostopadła do płaszczyzny, w której leżą łączone wały.

Obydwa człony sprzęgła obracają się z różnymi prędkościami kątowymi, różnica kątów obrotu   = _ _ jest funkcją kąta obrotu oraz kąta zawartego między osiami wałów.

Prędkość wału biernego zmienia się okresowo, przy czym okres tej zmienności jest połową czasu jednego obrotu. Taka niejednostajność prędkości kątowych jest do przyjęcia w maszynach z wałami wolnoobrotowymi, przy małych masach obracających się elementów. Jest to ważne ze względu na przyspieszenia kątowe działające na człony sprzęgła.

Usunięcie niejednostajności ruchu obrotowego członów sprzęgła kątowego można uzyskać przez:

1. Zastosowanie sprzęgła zdwojonego, wałek pośredni w tym rozwiązaniu powinien mieć ramiona krzyża na obu końcach, w jednej płaszczyźnie, kąty _ między wałkiem czynnym a pośrednim i _ między pośrednim a wałem biernym powinny być jednakowe, wałek pośredni ma prędkość obrotową zmienną, przy bardzo dużych prędkościach obrotowych jest to zjawisko niekorzystne, gdyż może być powodem powstawania drgań tego wału

2. Zastosowanie sprzęgła kulowego - uzyskuje się wtedy jednostajną prędkość obrotową na wale biernym

Wyniki pomiarów:

	=40^o =0^o	=40^o =40^o	 dla =40^o =0^o	 dla =40^o =40^o
0^o	0	0	0 	0 
20^o	17°45	17°45	-2°55	-2°55
40^o	32°45	36°45	-7°55	-3°55
60^o	47°4	56°15	-12°6	-3°85
80^o	64°3	76°25	-15°7	-3°75
100^o	83°15	97°45	-16°85	-2°55
120^o	106°3	118°1	-13°7	-1°9
140^o	133°4	139°2	-6°6	-0°8
160^o	158°	159°5	-2 	-0°5
180^o	180°	180°	0 	0 
200^o	199°3	199°1	0°7	0°9
220^o	215°5	218°5	4°5	1°5
240^o	230°5	238°25	9°5	1°75
260^o	246°3	257°5	13°7	2°5
280^o	266°1	277°15	13°9	2°85
300^o	289°4	298°4	10°6	1°6
320^o	314°2	319°15	5°8	0°85
340^o	338°5	339°85	1°5	0°15
360^o	360°	360°	0 	0 

Wnioski:

1. Zastosowanie wałka pośredniego spowodowało usunięcie niejednostajności ruchu obrotowego członów sprzęgła kątowego.

2. Wał pośredni ma prędkość obrotową zmienną, co przy bardzo dużych prędkościach obrotowych jest zjawiskiem niepożądanym, gdyż może być powodem powstawania drgań.

3. Zastosowanie wału pośredniego zwiększa wymiary sprzęgła. Niedogodność tą likwiduje się poprzez zastosowanie sprzęgieł kulowych.

1

---