Прорачун моделирање и цртежи фрикционе спојнице шк. 2022/23. год.

Шема фрикционе спојнице

Израчунати потребне параметре и моделирати фрикциону спојницу на основу улазних података:

Снага на вратилу спојнице: P= 12 kW

Број обртаја вратила спојнице: n= 900 min-1

Фактор спољних динамичких сила: ξKA= 1.25

Материјал вратила: Č.0545

Материјал унутрашњих ламела: каљен челик

Материјал спољашњих ламела: каљен челик са облогом од синтерованог метала

Површине: подмазане прскањем

Степен сигурности против клизања: Sμ= 1.1 до 1.6

Излазни пречник вратила електромотора: de= 55 mm

Веза вратила и главчине остварена је: клином

Пречници вратила која се спајају спојницом су једнаки по димензијама.

Потребно је:

  1. Прорачунати основне делове фрикционе спојнице,
  2. Моделирати делове и склоп фрикционе спојнице,
  3. Израдити радионичке цртеже делова и цртеж склопа спојнице са саставницом,
  4. Дати технички опис конструкције с освртом на стандардне делове и делове које треба израдити, као и на начин одржавања.

Литература - извор знања:

  • Машински елементи I - Спасоје Драпић
  • Машински елементи II - Спасоје Драпић

Снага на вратилу спојнице: P= 12 kW

Број обртаја вратила спојнице: n= 900 min-1

Угаона брзина: ω= 94.248 rad/s

Обртни момент:

T*KA= 0.159154943 kNm

T*KA= 159154.943 Nmm

T2.3

За материјал вратила-обода спојнице (по поставци задатка) Č.0545 из Т 2.3 М.Е.I усвајамо трајну динамичку чврстоћу на једносмерну промену напона за случај увијања:

τ(D0)= 170 N/mm2

Дозвољени напон увијања :

τud= 56.66667 N/mm2

Степен сигурности усвајамо из T2.5: S= 3

T2.5

Идеални пречник вратила :

di= 24.275 mm

С обзиром да је веза вратила и главчине клином, и да је излазни пречник вратила електромотра: de= 55 mm

усваја се пречник прикључног вратила: d= 55 mm

Пречник главчине спојнице на погонском вратилу :

dg= 99 mm

усвајам: dg= 100 mm

Унутрашњи пречник :

du= (110 до 126.5) mm

Спољашњи пречник :

ds= (192.5 до 220) mm

Усвајају се за погонску ламелу следеће димензије: Ø210/Ø120x3

dsp= 210 mm dup= 120 mm δ= 3 mm

rsp= 105 mm rup= 60 mm

Усвајају се за гоњену ламелу следеће димензије: Ø200/Ø110x3

dsg= 200 mm dug= 110 mm δ= 3 mm

rsg= 100 mm rug= 55 mm

Гранични обртни момент који спојница може да пренесе:

i*Fn*μ*rμ>=Sμ*KA*T

средњи полупречник момента трења се рачуна:

rμ= 81.667 mm

по поставци задатка: Sμ= 1.2

Табела 7.161

Коефицијент отпора клизању за тарне површине из Т 7.161 износи:

μ= 0.06 до 0.11 за каљен челик по синтерованом металу и подмазивање прскањем

усвајам : μ= 0.06

Потребна вредност нормалне силе притиска на ламеле износи:

Fn

Непознат је број тарних површина: i

Површински притисак на додирним површинама ограниченим спољашњим полупречником rsg= 100 mm и унутрашњим rup= 60 mm се рачуна:

p<=pdoz

Тарна површина :

A= 20106.193 mm^2

Дозвољени површински притисак - Т 7.161:

pdoz= 0.5 до 2 N/mm^2

усвајам : pdoz= 0.5 N/mm^2

Заменом израза за нормалну силу у једначину за површински притисак можемо да одредимо број тарних површина:

i= 3.877

усвајам : i= 4 тарних површина!

Потребна вредност нормалне силе притиска износи:

Fn= 9744.18 N

број унутрашњих ламела:

z1= 2 - гоњених дискова

број спољашњих ламела:

z2= 3 - погонских дискова

Површински притисак :

p= 0.485 N/mm^2

Погонска ламела:

dsp= 210 mm

Гранична вредност за подножни пречник ожлебљења је:

dsg= 200 mm

Усвајам пречник подножне кружнице за жлебни профил погонске ламеле:

dfp= 202 mm

Обимна сила делује на средњем пречнику:

dsrp= 206 mm

Вредност обимне силе:

Ftp= 1545.194 N

Фактор неравномерности расподеле оптерећења:

ξr= 1.15 до 1.35

усвајам : ξr= 1.15

корисна дужина бокова се рачуна на основу усвојене дебљине ламеле, при чему се узима у обзир слој синтерованог метала са сваке стране ламеле у вредности: 0.5 mm а не улази у димензије жлебног споја:

δ= 3 mm

lk= 2 mm

Висина озубљења погонске ламеле:

hp= 4 mm

Површински притисак на боковима жлебног профила се рачуна:

p<=pd

Дозвољени површински притисак :

pdoz= 100 до 120 N/mm^2

усвајам : pdoz= 100 N/mm^2 - стр. 96. M.E.I.

Стр. 96. M.E.I.

Број жлебних профила на погонској ламели:

z= 0.740

усвајам : z= 3 жлебних профила на погонској ламели - Т 4.8. M.E.I!

Табела 4.8

Површински притисак :

p= 24.680 N/mm^2 - задовољава, јер је:p<=pd

Напон смицања :

τs= 9.538 N/mm^2

T2.3

Из Т 2.3 М.Е.I за Č.1220: ReH= 360 N/mm2

T2.5

Степен сигурности усвајамо из T2.5: S= 3

Дозвољени напон смицања :

τsd= 96.000 N/mm2

Напон смицања је мањи од дозвољеног :

τs<τsd

усвајам ширину жлебног профила:

b= 9 mm - Т 4.8. M.E.I.

Гоњена ламела:

dug= 110 mm

Гранична вредност за горњи пречник ожлебљења је:

dup= 120 mm

Усвајам горњи пречник кружнице за жлебни профил гоњене ламеле:

dag= 120 mm

Обимна сила делује на средњем пречнику:

dsrg= 115 mm

Вредност обимне силе:

Ftg= 2767.912 N

Фактор неравномерности расподеле оптерећења:

ξr= 1.15 до 1.35

усвајам : ξr= 1.15

корисна дужина бокова се рачуна на основу усвојене дебљине ламеле, али на гоњеној ламели се не ставља слој синтерованог метала, па је:

δ= 3 mm

Висина озубљења гоњене ламеле:

hg= 5 mm

Површински притисак на боковима жлебног профила се рачуна:

p<=pd

Дозвољени површински притисак :

pdoz= 100 до 120 N/mm^2

усвајам : pdoz= 100 N/mm^2 - стр. 96. M.E.I.

Стр. 96. M.E.I.

Број жлебних профила на гоњеној ламели:

z= 1.061

усвајам : z= 3 жлебних профила на гоњеној ламели - Т 4.8. M.E.I!

Табела 4.8

Површински притисак :

p= 35.368 N/mm^2 - задовољава, јер је:p<=pd

Напон смицања :

τs= 17.086 N/mm^2

T2.3

Из Т 2.3 М.Е.I за Č.1220: ReH= 360 N/mm2

T2.5

Степен сигурности усвајамо из T2.5: S= 3

Дозвољени напон смицања :

τsd= 96.000 N/mm2

Напон смицања је мањи од дозвољеног :

τs<τsd

усвајам ширину жлебног профила :

b= 9 mm - Т 4.8. M.E.I.

За усвојен пречник вратила: d= 55 mm из T 4.7 M.E.I мере клина износе:

b= 16 mm

h= 10 mm

t= 6.2 mm

r= 0.5 mm

Дубина жлеба за клин у главчини:

t1= 3.8 mm

Табела 4.7

Стандардне дужине клинова: 20, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 140, 180, 200, ... , 400, а за нормалне клинове и још: 5, 8, 10, 12, 15, 16, 18.

Сл. 4.37

Усвајамо да је главчина од сивог лива.

Дозвољени површински притисак: pd= 45 до 65 N/mm2

Усвајам: pd= 45 N/mm2

Обимна сила на клину:

Ftk= 5787.452 N

Површински притисак између клина и вратила се рачуна по обрасцу: p1=Ftk/lk/t<pd

Површински притисак између клина и главчине се рачуна по обрасцу: p2=Ftk/lk/t1<pd

Како је: t1<t следи да је p2>p1

Корисна дужина клина одређује се из услова да је површински притисак између клина и главчине мањи од дозвољеног.

Корисна дужина клина је:

lk= 33.845 mm

Стр. 108 М.Е.I усвајамо стандардну дужину клина: l= 50 mm

Стварна корисна дужина клина је:

lk=l-b= 34 mm

Површински притисак између клина и главчине:

p2= 44.795 N/mm2 < pd= 45 до 65 N/mm2

Ознака усвојеног клина: Клин без нагиба 16x10x50 Č.0645 JUS M.C2.060

Напон смицања :

τs= 10.639 N/mm2

T2.3

Из Т 2.3 М.Е.I за Č.0645: ReH= 320 N/mm2

T2.5

Степен сигурности усвајамо из T2.5: S= 3

Дозвољени напон смицања :

τsd= 85.33333 N/mm2

Напон смицања је мањи од дозвољеног :τs<τsd

Стр. 108 М.Е.I усвајамо стандардну дужину клина гоњеног вратила: l= 100 mm

због равномерније расподеле нормалне силе на дискове, нормална сила се остварује помоћу осам полуга, које су равномерно распоређене по обиму спојнице са угаоним размаком од: 45 °

Конструкција полуге

У центру зглобне везе сума момената мора бити једнака нули:

Ms= 243.605 Nmm

Осовиница

Полуга се окреће око осовинице - зглобна веза , која је оптерећена на савијање:

На месту зглобне везе од сила: Fn/8 и Fx се формирају два супротна спрега сила и резултантна сила: Fr која оптерећује осовиницу на савијање, стр 123 М.Е.I!

Стр. 123. - Прорачун осовиница

Резултантна сила :

Fr= 1242.144 N

Момент савијања :

Ms= 2794.824 Nmm

Трајна динамичка чврстоћа на једносмерно промењиво оптерећење се усваја за материјал осовинице: Č.1730 из T 2.3 M.E.I:

σD(0)= 590 N/mm2

T2.3

Т 2.5 М.Е.I степен сигурности: S= 3

T2.5

Дозвољени напон :

σsd= 196.667 N/mm2

Пречник осовинице :

d>= 5.251 mm

Пречник повећавамо за 10% због хабања и из конструктивних разлога усвајамо:

d= 14 mm

Стандардни бројеви

Осовиница је оптерећена на смицање и површински притисак:

Напон смицања :

τs= 4.035 N/mm2

Из Т 2.3 М.Е.I за Č.1730: ReH= 460 N/mm2

Степен сигурности усвајамо из T2.5: S= 3

Дозвољени напон смицања :

τsd= 122.667 N/mm2

Напон смицања је мањи од дозвољеног :

τs<τsd

Површински притисак на дужини l:

p= 9.858 N/mm2

Површински притисак на дужини L-l:

p= 9.858 N/mm2

Дозвољени површински притисак :pd= 10 до 14 N/mm2

Усвајам :pd= 10 N/mm2 за каљене и брушене додирне површине!

Полуга је оптерећена на савијање :

Ms= 24360.450 Nmm

Трајна динамичка чврстоћа на једносмерно промењиво оптерећење се усваја за материјал полуге: Č.1730 из T 2.3 M.E.I:

σD(0)= 590 N/mm2

Т 2.5 М.Е.I степен сигурности: S= 3

Дозвољени напон :

σsd= 196.667 N/mm2

Пресек полуге у згло бу са осовиницом

Усвојена ширина полуге :

b= 9 mm

Аксијални отпорни момент инерције површине попречног пресека полуге на месту највећег оптерећења:

W= 394.2 mm3

Напон савијања износи:

σ= 61.797 N/mm2

Напон савијања је мањи од дозвољеног: σs<σsd

Критичан пресек је на месту преласка са прстенастог попречног пресека на правоугаони!

Критична висина:

hkr= 8.8 mm

Критичан аксијални отпорни момент инерције површине попречног пресека полуге на месту највећег оптерећења:

Wmin= 116.239 mm3

Момент савијања на критичном месту :

Ms= 21924.405 Nmm

Напон савијања износи:

σ= 188.615 N/mm2

Напон савијања је мањи од дозвољеног: σs<σsd

На месту дејства силе напон савијања је нула, па се због тога висина полуге постепено смањује ка месту дејства нормалне силе - идеалан би био облик кубног параболоида !

У обзир није узета центрифугална сила (константан број обртаја - константан интензитет силе) која растерећује осовинице - полуге у раду, тј прорачун је рађен узимајући у обзир неповољније услове рада !

Цртеж главчине гоњеног обода

Цртеж предњег масивног диска
Цртеж задњег масивног диска

Цртеж погонског диска
Цртеж гоњеног диска

Цртеж чауре

Цртеж граничника
Цртеж навртке

Цртеж погонског обода

Цртеж гоњеног обода

Цртеж опруге
Цртеж осовинице
Цртеж полуге

Цртеж склопа