Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki

Podstawy Konstrukcji Maszyn 2

Projekt nr 3 - Sprzęgło

Wykonał:

Tomasz Siudak

Grupa 5

Temat: Skonstruować wielopłytkowe sprzęgło cierne dla następujących danych:

Moc przenoszona
, obroty
, współczynnik przeciążenia

Dane	Obliczenia	Wynik
	1. Obliczenia wstępne 1.1 Prędkość kątowa: 1.2 Moment nominalny 1.3 Moment obliczeniowy W ogólnym przypadku moment obliczeniowy dla sprzęgieł ciernych wyznaczamy z zależności: gdzie: - współczynnik przeciążeniowy, i dla sprzęgieł ciernych jest on równy: - współczynnik zależny od rodzaju maszyny - współczynnik zależny od liczby włączeń sprzęgła - liczba włączeń sprzęgła na godzinę - graniczna liczba włączeń sprzęgła na godzinę ( ) - współczynnik zależny od prędkości poślizgu Ponieważ z tematu zadania mamy już dany współczynnik przeciążeniowy , zatem można od razu policzyć moment obliczeniowy: 2. Dobór materiału Dobieram materiał na wał z zależności na dopuszczalne naprężenia skręcające. Wstępnie dobieram materiał na wał - stal konstrukcyjną podwyższonej jakości: C60 (60) - ulepszaną cieplnie. 3. Obliczenia wytrzymałościowe 3.1 Naprężenia dopuszczalne: Wał będzie obustronnie skręcany, zatem dla w/w materiału wytrzymałość zmęczeniowa na obustronnie zmienne obciążenie skręcające wynosi: (wg badań). Ponieważ nie znam przebiegu obciążenia oraz dokładnego ukształtowania wału przyjmuje stosunkowo wysoki współczynnik bezpieczeństwa: Zatem dopuszczalne naprężenia przy skręcaniu obustronnie zmiennym wynoszą: 3.2 Obliczanie średnicy wału: Naprężenia skręcające: gdzie: - moment skręcający, w tym przypadku - wskaźnik wytrzymałościowy przekroju na skręcanie Dla przekroju kołowego: Zatem: Przyjmuje średnice wału ze względu na osłabienie przekroju ze względu na występowanie wielowypustów, oraz wytrzymałość zmęczeniową. 4. Dobór materiału na płytki cierne Płytki cierne zrobione będą z żeliwa. Zakładam również, że będą pracować na sucho. Dla pary ciernej żeliwo - stal, bez smarowania orientacyjne wartości parametrów pracy są następujące: Współczynnik tarcia: - przyjmuje Dopuszczalna (krótkotrwała) temperatura pracy: Dopuszczalna (długotrwała) temperatura pracy: Naciski dopuszczalne: - przyjmuje 5. Obliczanie podstawowych wymiarów sprzęgła 4.1 Średnia średnica tarcia Wymiary tarcz często są ustalane w zależności od wymagań konstrukcyjnych (np. od wymiarów gabarytowych maszyn). Orientacyjne wartości można przyjmować w zależności od średnicy wału, dla sprzęgieł wielopłytkowych: . Zakładam, że średnia średnica tarcia będzie trzy razy większa od przyjętej średnicy wału, zatem: 4.2 Szerokość czynna płytek W celu równomiernego rozkładu nacisków na powierzchniach ciernych konstrukcja sprzęgła powinna być sztywna, zaleca się, zatem dla sprzęgieł, wielopłytkowych, aby Przyjmuje zatem: 4.2 Średnica zewnętrzna i wewnętrzna Średnica zewnętrzna wynosi: Średnica wewnętrzna wynosi: 6. Obliczenia powierzchni ciernych 6.1 Obliczanie liczby powierzchni ciernych Liczbę powierzchni ciernych oblicza się z zależności: , gdzie: - współczynnik zmniejszenia nacisku w wyniku tarcia płytek w rowkach wpustowych - zależny od liczby płytek w sprzęgle. Dla sprzęgieł suchych , przyjmuję 6.2 Liczba tarcz ciernych w członie czynnym , czyli: 6.3 Liczba tarcz ciernych w członie biernym , czyli: Uwaga powyższe obliczenia liczby tarcz ciernych były przeprowadzone przy założeniu, że uwzględniamy obydwie powierzchnie cierne dwóch skrajnych płytek. Przy założeniu że w/w powierzchnie nie biorą udziału w przenoszeniu momentu obrotowego, wówczas liczba tarcz ciernych w członie czynnym i członie biernym należy wyliczyć odpowiednio z zależności: , 6.4 Całkowita liczba tarcz ciernych Ponieważ moment tarcia w sprzęgle nie jest proporcjonalny do liczby tarcz, lecz zależy również od tarcia na wypustach tarcz, całkowita liczba tarcz ciernych w sprzęgle, wielotarczowym nie powinna przekraczać , warunek ten jest spełniony, gdyż: 7. Maksymalna siła docisku tarcz Maksymalną siła docisku tarcz z warunku na dopuszczalne naciski powierzchniowe (maksymalna siła osiowa włączania sprzęgła) wynosi: 8. Maksymalny moment tarcia Maksymalny moment tarcia przenoszony przez sprzęgło jest równy: 9. Obliczenia układu włączania sprzęgieł wielopłytkowych. 9.1 Założenia konstrukcyjne. Sprzęgło będzie włączane za pośrednictwem powszechnie znanego mechanizmu: Na powierzchniach kontaktu dźwigni z innymi elementami występują następujące współczynniki tarcia: - między dźwignią i nasuwą - - między dźwignią i płytką dociskającą przenoszącą siłę - - między dźwignią i sworzniem - Zakładam, że wszystkie współczynniki tarcia mają taką samą wartość: , oraz kąt - liczba dźwigni - 4 Przyjmuje następujące wymiary dźwigni: 9.2 Obliczenia wymaganej siły włączania dźwigni Równanie sumy momentów względem osi sworznia dźwigni w chwili wywierania maksymalnego nacisku (wg rysunku) ma postać: gdzie: - siła wywierana przez obsługę, przypadająca na jedną dźwignię. - siła docisku płytek wywierana przez pojedynczą dźwignię. Stąd największa wartość siły, jakiej należy użyć do nasunięcia nasuwy (siłą wymagana od obsługi do włączenia dźwigni), występuje w chwili, gdy dźwignie chowają się pod nasuwę, i wynosi: , gdzie: , zatem ostatecznie: Siła włączania wszystkich dźwigni obliczamy ze wzoru: Składowe siły przypadającej na jedną dźwignię wynoszą: 9.3 Obliczenia wytrzymałościowe Aby zapewnić wymaganą siłę docisku płytek w czasie pracy sprzęgła, dźwignia powinna doznać odkształceń sprężystych. Zaleca się, by ugięcie końca dźwigni było rzędu 5 mm. Przy założeniu takiej zmienności przekroju dźwigni na jej długości, by miała stałą wytrzymałość, wzór na ugięcie jej końca ma postać: , gdzie: - szerokość i wysokość przekroju dźwigni w punkcie podparcia (w przekroju p-q według rysunku) E - moduł sprężystości podłużnej Przyjmuje, że oraz Zatem po przekształceniu w/w wzoru wysokość przekroju dźwigni wyniesie: Szerokość przekroju wynosi, więc: Przekrój p-q dźwigni jest zginany, ściskany oraz ścinany. Wartości poszczególnych naprężeń wynoszą Naprężenia zastępcze w przekroju p-q wynoszą: Na dźwignie będzie zastosowana stal stopowa konstrukcyjna ulepszana cieplnie: M65, dla której granica plastyczności wynosi 9.4 Obliczenia sworznia Siła obciążająca sworzeń jest równa: Sworzeń obliczamy na ścinanie i naciski powierzchniowe: Sworzeń będzie zrobiony ze stali konstrukcyjnej wyższej jakości C60 o i

8

---