Cezary Orlikowski

Nr 174556

WME, MiBM, III rok

PROJEKT 2

„Sprzęgło tarczowe”

Prowadzący dr inż. Janusz Rogula

DANE	OBLICZENIA	WYNIK
Przedmiotem projektu jest zaprojektowanie sprzęgła, dla którego podane zostały następujące warunki bazowe: - moment nominalny Mn = 180 [Nm], - prędkość obrotowa n = 1.580 [obr/min], - promieniowe przemieszczenie osi wałów Δr = 0 [mm], - przemieszczenie poosiowe wałów Δa = 0 [mm], - pochylenie osi łączonych wałów Δα = 0 [-], - zmienność momentu obrotowego ΔM = 0 [%], - włączanie i rozłączanie - ilość włączeń i wyłączeń = 4 [razy/min], - czas sprzęgania ts = 0,1 [s].
Mn=180 Nm (moment nominalny) n=1580 obr/min (ilość obrotów) wł./wył.=4 razy/min (w=240/h)	Obliczenie momentu obliczeniowego na sprzęgle a) przyjmujemy współczynniki przeciążeniowe: - K1= 1,3 (małe obrabiarki), - K2=0,75 (zależne od ω, odczytane z tablic), - K3=1-0,002*(w-wgr) gdzie w (ilość wł./wył. na godzinę) = 4 razy/min * 60 min = 240 razy /h, wgr=100 (dopuszczalne wartości z tablic to 50-100) K3=1-0,002*(240-100)=0,72 b) moment obliczeniowy M0, moment tarcia sprzęgła Mt	M0=432Nm (moment obliczeniowy) Mt=432Nm (moment tarcia sprzęgła)
M0=432Nm	Obliczenie średnicy czopa wału sprzęgła a) przyjmujemy materiał na czop: - stal C55, dla której ksj=102MPa b) średnica czopa wału dw dw=30 mm	dw=30 mm (średnica czopa wału sprzęgła)
dw=15 mm	Obliczenie średniej średnicy tarczy ciernej sprzęgła Dm Podczas projektowania sprzęgieł tarczowych stosuje się następującą zależność: Dm=(4÷6)*dw	Dm=150 mm (średnica rozstawu śrub)
Dm=150 mm	Obliczenie szerokości powierzchni ciernej sprzęgła b na tarczy a) Przyjmujemy, że tarcze cierne sprzęgła będą wykonane z żeliwa i będą pracować w oleju. Dla takich warunków odczytujemy charakterystyczne parametry: - współczynnik tarcia μ = 0,2 - dopuszczalny nacisk pdop = 1,0 MPa - dopuszczalny iloraz (p*v)dop = 3 MN/ms - dopuszczalna temperatura trwała tt = 200°C - dopuszczalna temperatura krótko tk = 300°C b) Zgodnie z przyjętymi obliczamy szerokość powierzchni ciernej b jako: c) Otrzymaną wartość b weryfikujemy zgodnie z warunkiem na zachowanie sztywności tarczy sprzęgła: i otrzymujemy Warunek nie jest spełniony, więc powiększamy średnicę Dm do 200mm, co pozwala uzyskać następujący warunek:	Dm=200 mm (średnia średnica tarczy sprzęgła) b=60mm (szerokość powierzchni ciernej sprzęgła)
Dm=200 mm b=60mm	Obliczenie średnicy zewnętrznej i wewnętrznej tarczy sprzęgła DZ = Dm + b/2 = 200+30=230 mm (średnica zewnętrzna) DW = Dm - b/2 = 200-30=170 mm (średnica wewnętrzna)	DZ=230 mm (średnica zewnętrzna tarczy sprzęgła) DW=170 mm (średnica wewnętrzna tarczy sprzęgła)
Mt=432Nm Dm=200 mm μ = 0,2 b=60mm pdop = 1,0 MPa	Sprawdzenie sprzęgła na warunek nacisku Sprawdzamy sprzęgło korzystając z następującej zależności: Warunek jest spełniony.	p=0,57MPa (nacisk na sprzęgło)
p=0,57MPa n=1580 obr/min Dm=200 mm (p·v)dop = 3 MN/ms ts = 0,1s	Sprawdzenie sprzęgła na warunek rozgrzewania Sprawdzamy sprzęgło korzystając z następującej zależności: a) obliczamy prędkość liniową tarczy v dla średnicy Dm b) sprawdzamy warunek dla czasu sprzęgania Warunek jest spełniony.	p·v =0,94 MN/ms
ts = 0,1s Mt=432Nm n=1580 obr/min	Obliczenie ciepła dla jednego włączenia sprzęgła Obliczamy ilość ciepła wydzielonego dla jednego włączenia sprzęgła Lt z zależności: a) obliczamy prędkość kątową ω w chwili sprzęgnięcia b) obliczamy pracę Lt	Lt=3261J (ciepło wydzielone podczas 1 włączenia)
Lt=3261J w=240/h tt = 200°C	Sprawdzenie warunku temperaturowego dla 1 h pracy sprzęgła Analizujemy temperaturę sprzęgła t po 1 godzinie pracy z zależności: a) przyjmujemy, że temperatura początkowa jest równa otoczeniu i wynosi t0=20°C, b) przyjmujemy, że α0=24J/(m^2·°C), c) szacujemy powierzchnię sprzęgła, z jakiej odprowadzane jest ciepło Fs (bazując na wyliczonych wymiarach tarcz) na Fs=0,08m^2 Warunek temperaturowy został zatem również spełniony. Uzyskana temperatura to 166°C i jest ona niższa od dopuszczalnej tt = 200°C.
Lt=3261J w=240/h DZ=230 mm DW=170 mm b=60mm	Ustalenie trwałości godzinowej sprzęgła Analizujemy temperaturę sprzęgła t po 1 godzinie pracy z zależności: a) obliczamy objętość okładzin sprzęgła, która może ulec zużyciu, przyjmując, że mogą dopuszczalne zużycie to 1 mm b) z tablic odczytujemy zużycie wykorzystywanego materiału ciernego tj. żeliwa, pracującego w oleju qv = 25 mm^3/kW·h = 0,000007 mm^3/J Obliczamy Lh

---