Obliczenia konstrukcyjne i sprawdzające

1. Obliczenia wytrzymałościowe kół zębatych stopnia sprzęgającego

Wymiary kół zębatych

Przyjmuję moduł m=0,8mm

przełożenie i_p=2,1

współczynnik wysokości głowy y=1

współczynnik wysokości stopy u=1,4

kąt zarysu zęba: α=20°

Ilość zębów zębnika z₁=20

Ilość zębów koła biernego z₂=z₁*i_p=20*2,1=42

Oba koła mają większą liczbę zębów od granicznej (17), zatem dodatkowa korekcja nie jest potrzebna.

d - średnica podziałowa

d_b - średnica zasadnicza

d_a - średnica wierzchołków

d_f - średnica stóp

Obliczenie minimalnego modułu dla przekładni

Moment obciążający zębnik:

Minimalny moduł uzębienia:

m_min - minimalny moduł uzębienia

q - współczynnik kształtu zęba (q=3,3 dla x x=0 i z=20)

ψ=b/m=4,375 (b - szerokość wieńca zębatego)

z - liczba zębów zębnika

k_g - dop. naprężenia zginające (dla stali 25, k_g=125MPa)

Wybrany moduł 0,8 spełnia obliczone wymagania.

Przyjmuję szerokość uzębienia b=3,5mm

Sprawdzenie naprężeń powierzchniowych (wg Hertza)

Maksymalne naprężenia ściskające:

E₁, E₂ - moduły Younga materiałów kół, α - kąt przyporu, i - przełożenie,
d_c - średnica podziałowa koła czynnego, k_H - dopuszczalne naciski powierzchniowe

(dla koła czynnego)

Widzimy, że naprężenia te są mniejsze od dopuszczalnych zarówno dla stali A11 (230 MPa), jak i brązu B7 (160 MPa).

2. Obliczenie siły tarcia sprzęgła

Średnia średnica tarcz sprzęgła:

Moment tarcia sprzęgła:

Siła tarcia sprzęgła:

Obliczenia sprężyny talerzowej według książki „Sprężyny”, S. Żukowski, WNT 1955, rozdz. IV „Sprężyny talerzowe”

przyjmujemy d=11mm - średnica wewnętrzna

D=25mm - średnica zewnętrzna

F=P_t=13,31N - siła docisku sprężyny

- stosunek wysokości stożka do grubości zalecany dla sprężyn realizujących stałe obciążenie

- stosunek średnic

- zalecany stosunek strzałki ugięcia do grubości dla sprężyn realizujących stałe obciążenie

Dla danego a=2,27 współczynnik C₁=1,64 (wartość odczytana z wykresu); dla danego

współczynnik C₂=1,35 (wartość odczytana z wykresu)

Ponieważ dla sprężyny talerzykowej
, zatem rozwiązując to równanie względem g, otrzymamy:

(dla sprężyny stalowej)

h=g*1,5=0,45mm

f=g*2=0,6mm

Wysokość sprężyny obciążonej h+g=0,75mm

Ze względu na małą strzałkę ugięcia, zastosuję dwie takie sprężyny (długość 1,5mm) oraz podkładki regulacyjne (0,5mm), tak aby całość miała długość 2mm.

Wysokość sprężyny nieobciążonej H=f+h+g=1,35mm.

3. Obliczenie trwałości łożysk tocznych

Wyznaczenie reakcji przenoszonych przez łożyska:

L₁=30,5mm - odległość między łożyskami

L₂=21,5mm - odległość jednego z łożysk (nieprzenoszącego reakcji wzdłużnej) od miejsca przyłożenia obciążenia poprzecznego

L₃=9mm - odległość drugiego łożyska (przenoszącego reakcję wzdłużną) od miejsca przyłożenia obciążenia poprzecznego

Q=60N - obciążenie osiowe popychacza

F=
=3,29N - obciążenie promieniowe pochodzące od momentu napędowego nakrętki

Równania równowagi statycznej:

=>

=>

=>

R_1y = 0,97N

R_2x = 60N

R_2y = 2,32N

Obliczenie trwałości łożysk tocznych:

Dla wybranego przeze mnie łożyska 619/8 są dane następujące parametry:

nośność ruchowa C=1,9kN

nośność spoczynkowa C₀=0,735kN

dla łożyska obciążonego siłą skośną (nieprzesuwnego):

P_p=2,32N - obciążenie siłą poprzeczną

P_w=60N - obciążenie siłą wzdłużną

P=XP_p+YP_w - obciążenie ruchowe zastępcze

Dla danego stosunku
, e ma wartość około 0,27 (odczytana z wykresu). Ponieważ e<
zatem X=0,56, a Y=1,6 (z wykresu)

Zatem P=0,56*2,32+1,6*60=97,3N - obciążenie zastępcze ruchowe łożyska

Trwałość łożyska L wynosi:

mln obr.

W ciągu godziny łożysko wykonuje L_h=60min/h*150 obr./min=9000obr./h

Czas pracy (w godzinach, przy założeniu ciągłej pracy):

---