lamelna.docx

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku STROJARSKI FAKULTET U SLAVONSKOM BRODU Katedra za elemente strojeva i konstruiranje

ELEMENTI KONSTRUKCIJA 2 TARNA LAMELNA SPOJKA

Ime i prezime Matični broj: Pregledao:

Slavonski Brod, travanj 2014.

Tarna lamelna spojka

Listova:15

1. UKLJUČIVANJE TARNE LAMELNE SPOJKE Uključivanje tarne lamelne spojke se općenito svodi na to da se spaja sekundarna strana (gonjeni stroj s kutnom brzinom  2 ) s primarnom stranom spojke (pogonski stroj s kutnom brzinom 1). Uključivanje počinje u trenutku t 1 (slika 1.1.a). Spojka mora klizanjem premostiti razliku kutnih brzina, koja kod t 1 iznosi :

1  2    k (kutna brzina na početku uključivanja). Uslijed momenta trenja klizanja Mtk ubrzava se sekundarna strana spojke , tako da  postaje sve manji , a na koncu je jednak nuli. Do točke t2 spojka kliže. Vrijeme t2-t1 je vrijeme klizanja tk. Kada spojka prione (1=2) moguće je prenijeti okretni moment Mt.

Slika 1.1. Karakteristika kutne brzine (a) , teorijskog (b) i praktičnog (c) okretnog momenta tarne lamelne spojke ( M tk p - moment trenja klizanja pri pokretanju) Od točke t1 do točke t3 računa se vrijeme uključivanja spojke tu=t3-t1 . Ako se pretpostavi : 1. Mtk=konst. 2. Linearna karakteristika od 1 i 2 izmeĎu t1 i t2. Moment trenja klizanja Mtk dobiva se tako da se korisnom (nazivnom) okretnom momentu Mtn pribroji moment ubrzanja masa gonjene strane Mtu :

M t  M tn  M tu ,Nm Za slučaj praznog hoda stroja, nazivni okretni moment Mtn=0 i Mtk=Mtu, što znači da je ukupni moment trenja klizanja na raspolaganju za ubrzanje masa gonjene strane. Kod momenta tromosti masa 2 sekundarne strane reduciranog na vratilo spojke, slijedi moment ubrzanja masa gonjene strane

M

Grupa: 2

tu

 2 

d 2 2   2   2  k , Nm dt dt tk

List:2


Listova:15

a vrijeme klizanja

tk 

2   k . M tu

Na osnovu zamašnog momenta sekundarne strane (mD2)2=42 i brzine vrtnje za vrijeme klizanja

nk 

k -1 ,s 2

slijedi:

m  D   2

tk

2

 k

4M tu

GD 2    nk  2 g  M tu

,s

2. IZBOR IZMJERA TARNE LAMELNE SPOJKE Izmjere spojke odabiru se prema tablici 1 na temelju izračunatog okretnog momenta Mt (najbliža veća vrijednost u tablici). Okretni moment iznosi :

M t  M tn  M tu  306 ,95  103 ,61  410 ,56 Nm

M t  410 ,56 Nm

gdje je Mtn nazivni okretni moment prema izrazu

M tn 

P





18000  306 ,95 Nm 58,64

Kutna brzina:   1 

  n   560   58,64 rad/s 30 30

M tn  306 ,95 Nm

  58,64 rad/s

- gdje je n brzina vrtnje u 1/min, a P zadana snaga koju treba prenijeti u W. Moment ubrzanja masa gonjene strane :

M tu 

GD2  52 58,64     103,61 Nm 4 g tu 4  9,81 0,75

gdje je :

GD 2

M tu  103 ,61 Nm

2 - zagonski moment masa gonjene strane , Nm

2 g  9,80665 - gravitacijsko ubrzanje, m / s

tu  tk - vrijeme uključivanja spojke , s

  1  k - kutna brzina , rad/s Slijedi iz tablice 1. :

Grupa: 2

M t1  450 Nm

List:3


Listova:15

3. POTREBAN BROJ LAMELA SPOJKE Na temelju izračunatog okretnog momenta M t i odabrane spojke (tablica 1) izračunava se potreban broj lamela spojke na slijedeći način. Moment trenja klizanja M tk (odnosno okretni moment M t ) iznosi :

M t  M tk  d k  dsr 

dk  Ft  i , Nm 2

d v  d u 150  129   139,5 mm 2 2

d k  139 ,5 mm

gdje je :

d k  d sr - srednji promjer klizanja (slika 2), mm

d v - vanjski promjer unutarnje lamele (tablica 2), d u - unutarnji promjer vanjske lamele (tablica 2), i- broj tarnih mjesta , i+1- broj lamela Obodna sila (sila klizanja) Ft ovisi o tlačnoj sili Fa (slika 2) i faktoru trenja dodirnih površina :

Ft  Fa    i , Nm Mt 

d sr  Fa    i , Nm 2

Veličina tlačne sile Fa ograničena je tlakom na tarne plohe p: (pdop = 0.05-2.0 MPa - odabrano pdop = 0,5 MPa) gdje je:

Aa 

(d v2  d u2 )   (150 2  129 2 )    Aa   4601 ,64 mm 2 4 4

Aa  4601 ,64 mm 2

-pdop =0,3...3,0 MPa; odabiremo: pdop =1,8 MPa

Fa  Aa  p dop  4601 ,64  1,8  9203 ,28 N

i

Fa  9203,28 N

2 M t1 2  450  103  7 d sr  Fa   139,5  9203,28  0,1

i + 1 = 8 lamela

Grupa: 2

List:4


Listova:15

4. KONTROLA DINAMIČKE SIGURNOSTI VRATILA SPOJKE Zadano: Potrebna sigurnost ( spotr  1,7 ) , materijal vratila i faktor udara (

  1,2 ). Iz tablice 1 za odabranu veličinu spojke slijedi promjer vratila

d  A  45 mm . Naprezanje vratila na uvijanje :

t 

M t 16  M t1 16  450  103    25,15 MPa Wp   d3 3,14  453

spotr  sdin 

b1  b2  tDi 0,8375  0,91  190   2,6655  spotr  1,7  kt    t 1.8 1.2  25,15

 t  25,15 MPa spost  2,6655

što ovisi da li se radi o istosmjernom ili o naizmjeničnom opterećenju. Gdje je :

b1

- faktor veličine (vidjeti tablicu 4)

b2

- faktor kvalitete površine ( b2  0,91 )

 kt

- faktor zareznog djelovanja (  kt  1,8  2,0 )

spost sdin  - postojeća ili dinamička sigurnost vratila spojke Ukoliko je spost sdin   spost vratilo je dobro dimenzionirano, a ukoliko je

spost sdin   spotr treba odabrati kvalitetniji materijal vratila (prema tablici 6). spost sdin   spotr -

Grupa: 2

vratilo spojke je dobro dimenzionirano.

List:5


Listova:15

5. KONTROLA NAPREZANJA POLUGE I SVORNJAKA Polugu spojke treba nacrtati u mjerilu 1:1 i sa crteža očitati izmjere prema slici 5.1. Očitane izmjere :

h0  7 mm , h1  14 mm , h  25,25 mm , l1  84,5 mm , l 2  91 mm , ls  30 mm , b  22 mm , d s  8,5 mm

slika 5.1. Skica poluge i svornjaka spojke

Slika 5.2. Proračunska shema svornjaka spojke

Grupa: 2

List:6


Listova:15

- Poluga spojke Jedinična sila uključivanja :



F 4601,64 Fa  a   575,205 N i 8

 Fa  575,205 N

Sila uključivanja koja djeluje na jednu polugu :

Fa1 

 Fa 575,205   197,735 N k 3

Fa1  197 ,735 N

-gdje broj poluga k može biti 3 ili 4. ( Odabrano : k  3 ) Sila na nosu poluge :

h 25,25  197 ,735   53,201 N l2 91

Fr1  Fa1 

Fr1  53,201 N

Naprezanje savijanja poluge u presjeku A-A :

s 

M s 6Fr1  l1 6  53,201 84,5    6,25 MPa 2 W 22  14 2 b  h1

 s  6,25 MPa

-Za ponuĎeni je materijal Č 0545   s, dop  120 MPa , što znači da je s<s,dop, odnosno da je poluga dobro dimenzionirana (čak što više, ona je predimenzionirana i mogla bi biti izraĎena i od manje kvalitetnog materijala)! - poluga je dobro dimenzionirana. - Svornjak spojke Sila koja djeluje na svornjak je sila F , a naprezanje od savijanja uslijed ove sile iznosi:

F

Fa1  Fr1  191,7352  53,2012  198,98 N 2

 s1 

2

32F  ls 8  d s

3



32 198,98  30  12,38 MPa   s, dop 8    8,53

F  198,98 N

 s1  12 ,38 MPa

Ukoliko je svornjak izraĎen od istog materijala kao i poluga tad je i svornjak dobro dimenzioniran . Dodirni tlak :

ps  -

F 53,201   1,06 MPa  p dop  10  15 MPa d s  b 8,5  22

ps  1,06 MPa

svornjak je dobro dimenzioniran i glede dodirnog tlaka.

Grupa: 2

List:7


Listova:15

6. STUPANJ REGULACIJE Deformacija poluge od sile na nosu poluge Fr1 :

Fr1  l1 53,201 84,53  qh   1,39  0,014 mm 3E  I 3  21  105  5030,67 3

f 

f  0,014 mm

gdje je :

E  2,1 10 5 MPa - modul elastičnosti za čelik b  h1 22  14 3   5030 ,67 mm 4 -moment inercije 12 12 3

I

qh  2,783 

h0 7  2,783   1,39 - faktor utjecaja smanjenja presjeka h1 14

I  5030 ,67 mm 4

qh  1,39

Progib f preko omjera krakova poluge odgovara hodu matice za regulaciju duljine

f f 

h 25,25  0,014   0,016 mm b 22

f   0,016mm

Ako je navoj matice za regulaciju M 120 x 3 ( p - uspon u mm ) to za jedan okretaj matice sila na kraku poluge čelne lamele (prva s lijeva) poraste u omjeru :

Fa1 f p 3    Fa1  Fa1   191,735   35950,31 N  p f 0,016 Fa1

Fal’=35950,31 N

- Stupanj regulacije Kod matice za zaokret od 10 u lučnoj mjeri, ukupna tlačna sila na čelu prve unutarnje lamele (s lijeve strane) poraste za :

10  10 0  Fa1  Fa1  k   35950 , 31  3   2995 ,86 N 360  360 0 Kod matice s rupicama za regulaciju i zakreta za jedan razmak (npr. matica s 36 rupica), ukupna tlačna sila na čelu prve unutarnje lamele poraste za :

1 1  Fa1  Fa1  k   35950,31 3   2995,86 N 36 36

Grupa: 2

ΔFal=2995,86 N

List:8


Listova:15

- Razmak lamela (put uključivanja) Kod konstrukcije treba obratiti pozor na to da bude osiguran prethodni razmak izme|u lamela u isključenom stanju. Ako je put uključivanja tj. razmak krajnje lamele npr. s  1.5 mm , onda iz razmaka izmeĎu pojedinih lamela s  e  i slijedi :

e

s 3.5   0,4375 mm  emin  0,2 mm i 8

e  0.4375 mm

- Kontrola naprezanja poluge kod povećanja naprezanja prouzročenog stupnjem regulacije Kod većeg stupnja regulacije od Fa1 naprezanje u presjeku A-A poluge poraste na vrijednost



 s2   s  1  

Fa1  2995,86     5  1    38,8 MPa   s, dop  120 MPa k  Fa1   3  191,735 

 s 2  38,8 MPa

7. POTREBNA SILA ZA UKLJUČIVANJE (ručno uključivanje spojke)

Slika 7.1. Sile koje djeluju na vrh poluge spojke

Grupa: 2

List:9


Listova:15

Sile za uključivanje spojke Fs  k  Fs1 na naglavku, odnosno na prstenu za kopčanje (slika .) proistječe iz uvjeta ravnoteže (slika 5.)

Fn1  cos  Fr1    Fn1  sin   0 Fn1  cos  Fr1    Fn1  sin   0 Fr1  Fn1

 cos    sin  

Fs1  Fn1  cos     sin  

Fs1  Fr1 

sin     cos  tan     Fr1  cos     sin  1    tan n

,N

Za k poluga i uobičajeni kut   45 , te   0,1 slijedi :

tan 45   0,1 Fs  k  Fs1  k  Fr1   1,22  k  Fr1  1,22  3  53,201  194 ,7 N 1  0,1  tan 45 

Fs  194 ,7 N

Slika7.2. Shematski prikaz ručnog uključivanja

Grupa: 2

List:10


Listova:15

Duljina kraka poluge za ručno uključivanje (slika 5) : Omjer krakova poluge :

Fs  r1  FR  r (Opaska : Krak r1 u konstrukciji treba uzeti što je moguće manji, npr.

r1  100 mm)

r

Fs 194 ,7  r1   100  216 ,33 mm FR 90

r  216,33 mm

FR  90 N

Ručna sila se uzima: FR  90 N

8. ZAGRIJAVANJE TARNIH POVRŠINA

Rad trenja se pretvara u toplinu za vrijeme uključivanja spojke t u  t k , odnosno kod kutne brzine  2  0 do 2  1 - Rad trenja t2

WR   M tk  1  2 dt t1

uz M tk  konst. t2

 

1

 2 dt 

t1

k  t k 2

obzirom da je od prije   1  2 , a t u  t k slijedi

WR 

WR 

M t1    t u  M tk    n  tu , Nm 2

M t1    tu 450  58,64  0,75   9895,5 Nm 2 2

WR  9895 ,5 Nm

Gdje je:

M tk - ukupni okretni moment spojke , Nm n - brzina vrtnje spojke , 1/s

tu - vrijeme uključivanja spojke , s

Grupa: 2

List:11


Listova:15

- Snaga trenja

PR  WR  zu , Nm/h PR  WR  z u 

1 3600

,W

- Toplina razvijena trenjem

QR   z  Az  (1  2 ) , W Iz toplinske bilance QR  PR , odnosno

 z  Az  1  2   WR  zR 

1 3600

slijedi temperatura na površini koja je u dodiru s okolnim zrakom (slika 7) :

1 

WR  zu 1 9895 ,5  30 1   2    297  334 K  dop  473 K  z  Az 3600 28,2  0,079 3600

1  334 K  dop  473 K -

1  334 K

toplinski proračun zadovolajva.

Za slučaj praznog hoda stroja , nazivni okretni moment M tn  0 i M tk  M tu što znači da je ukupni moment trenja klizanja na raspolaganju za ubrzanje masa gonjene strane. Kod momenta tromosti masa I 2 sekundarane strane reduciranog na vratilo spojke, slijedi moment ubrzanja masa gonjene strane :

M tu  I 2 

d 2    I2   I 2  k , Nm dt dt tk

a vrijeme klizanja :

tk 

Grupa: 2

I 2  k . M tu

List:12




Na osnovu zamašnog momenta sekundarne strane m  D 2

Listova:15



2

 4  I 2 i brzine

vrtnje za vrijeme klizanja :

nk 

k , s-1 2

slijedi :

tk 

m  D    2

2

4  M tu

k



GD 2    nk 2 g  M tu

,s

gdje je :

WR - rad trenja , Nm z u - broj uključivanja spojke u jednom satu, 1/h

 z - koeficijent prijelaza topline , W /  m 2  K 

z 

42  27 W  5,4  5  27  28,2 2 10  5 m K

 z  28,2

W m2  K

v z - obodna brzina na vanjskom promjeru spojke D (slika 7), m/s

vz 

D    n 183   560   5,4 m / s 60 60 103

vz  5,4 m / s

gdje je D u m , n u 1/min

Grupa: 2

List:13


Listova:15

Az - ploština površine hlaĎenja tj. rotirajući dio izložen struji zraka, m 2 (prema slici)

 D2   J 2   Az    4  4

 D 2   D12      D    b    4 4  



Az  D  b  0,5  D2  0,5  J 2



  , ako je J  D1  

, m2

Slika 8.1. Površina hlađenja Az

2  297 K 2  24  C  - je temperatura okoline , a dop je dana u tablici 3. ( Opaska : Ukoliko je spojka predviĎena za rad u ulju onda ovaj proračun ne dolazi u obzir. )

 D 2   D12      D    b    4   4  1832 1202  6  10  0,079 m 2    183  85   2 2    D2   J 2   Az    4  4

Grupa: 2

  D2 J 2      D  b      2 2   

Az  0,079 m 2

List:14


Listova:15

9. TRAJNOST LAMELA L

V ,h q  PR

gdje je :

V  Ah  si, dop - obujam istrošenosti lamele (ili obloge) , mm3

Ah 

 4





 du 2  d v 2  i - ploština površine habanja (trošenja) , mm2 ;

d v i d u u mm i - broj tarnih površina spojke

si,dop  0,95  s - dopuštena debljina istrošene lamele (ili obloge) , mm s - debljina nove lamele (ili obloge) prema tablici 2 3 q - specifično istrošenje (tablica 3) , mm /  W  h 

PR 

M tk    n  tu  zu 3600

- snaga trenja , W

( jedinice za M tk , n , tu i z u vidjeti u prethodnim točkama ). Nakon L sati potrebno je izvršiti zamjenu lamela (ili obloga).

Ah 

 4





 dv  du  i  2

2



150 4

2



 1292  8  2770,88 mm2

si, dop  0,95  s  0,95  3  2,85 mm V  Ah  si,dop  2770,88  2,85  7897,008 mm3 odabrano :

q  0,167

Ah  2770 ,8 mm 2

si, dop  2,85 mm V  7897 ,008 mm 3

mm 3 - za Č/Č i rad na suho Wh

PR 

M t1    n  t u 450    560  0,75  zu   30  82,46 W 3600  60 3600  60

PR  82,46 W

L

V 7897 ,008   573 ,45 h q  PR 0,167  82 ,46

L  573,45 h

-Nakon ~574 h rada spojke potrebno je izvršiti zamjenu lamela !

Grupa: 2

List:15

lamelna.docx

Recommend Documents