SLOVENSKÁ TECHNICKÁ UNIVERZITA V BRATISLAVE STROJNÍCKA FAKULTA

ÚSTAV DOPRAVNEJ TECHNIKY A KONŠTRUOVANIA

NÁVRH SPOJKY S PRUŽNÝMI ČLENMI zadanie č. 1

VSMK 3. ročník Marta Murgašová ZS 2011/2012 Krúžok: 12

1 Zadané hodnoty:

Menovitý výkon motora: P = 90 kW Menovité otáčky motora: n = 750 min-1 Moment zotrvačnosti motora: Im = 3,1 kg.m2 Pomer záberového a menovitého momentu motora: Mz/Mm = 2,7

Moment zotrvačnosti pracovného stroja: Ip = 15,1 kg.m2 Menovitý moment pracovného stroja: Mp = 750 Nm

Počet rozbehov za 1 hodinu: 6 Pracovný cyklus s rázmi – rázový moment: MRÁZ = 1,2 Mp Striedavý krútiaci moment hnaného stroja: MKWhs = 0,38 Mp Montážna odchýlka uloženia hriadeľov axiálna: ∆Wa = 0,2 mm Montážna odchýlka uloženia hriadeľov radiálna: ∆Wr = 0,2 mm Montážna odchýlka uloženia hriadeľov uhlová: ∆Wv = 0,3° Prevádzková teplota t = 15 °C

Teplotný súčiniteľ pre pružný člen spojky z prírodnej gumy: st (15°C) = 1 Dovolené namáhanie v šmyku (volená hodnota): τDOV = 25 MPa

2 Výpočet parametrov pre návrh spojky

2.1 Menovitý moment

[ ][ ] NmNm

n

kWP

n

PM m 1146 92,1145

750

90

2

60.1000

min

2

601000

2 1-==⋅=⋅⋅==

πππ

2.2 Priemer hriade ľa na strane hnacieho motora a na strane hnaného str oja

Pre šmykové napätie v krute platí: KDOVk

k

W

M,ττ ≤= ⇒ DOVττ ≤

Prierezový modul v krútení pre plný kruhový prierez: 33

2,016

dd

Wk =⋅= π

⇒ pre určenie priemeru hriadeľa platí vzťah: 35

DOV

kMd

τ≥

parametre motora (hnacieho stroja)

parametre pracovného stroja (hnaného)

parametre prevádzky

- priemer hriadeľa na strane motora:

mmmMPa

NmMd

DOV

mm 2,61 0612,0

1025

11465

25

1146553

63 3 ==

⋅⋅=⋅=≥

τ ⇒ mmdm 2,61≥

- priemer hriadeľa na strane hnaného stroja:

mmmMPa

NmMd

DOV

PP 13,53 05313,0

1025

7505

25

750553

63 3 ==

⋅⋅=⋅=≥

τ ⇒ mmd p 13,53≥

2.3 Výsledný priemer

Zo strany hnacieho aj hnaného stroja volím rovnaký normalizovaný priemer hriadeľa (vyšší ako vypočítaný) podľa STN 01 4990:

dm = dp = 63 mm

2.4 Rázové momenty

7,2=m

z

M

M ⇒ NmMM mz 309411467,2.7,2 =⋅==

NmMM zrázm 3094, ==

NmMM Prazp 9007502,12,1, =⋅=⋅=

súčiniteľ rázu hnacieho stroja: sam súčiniteľ rázu hnaného stroja: sap

Celkový rázový výpočtový moment spojky:

aprázppm

mamrázm

pm

prázs sM

II

IsM

II

IM ⋅

++⋅

+= ,,,

NmM rázs 5,48969,2756,46208,19001,151,3

1,38,13094

1,151,3

1,15, =+=⋅

++⋅

+=

2.5 Nominálny výpo čtový moment spojky

NmsMM tPns 7501750, =⋅=⋅=

sam = sap = 1,8

3 Voľba spojky

Pružnú spojku volím z katalógu na základe nominálneho výpočtového momentu Ms,n a celkového rázového výpočtového momentu spojky Ms,ráz. Pri voľbe spojky vychádzam z podmienky (podľa katalógových údajov): Tkmax2 = Ms,max ˃ Ms,ráz Tkmax2 – maximálny krútiaci moment pri prechodnom mimoriadnom zaťažení

Volím spojku VULASTIK-L s pružným členom z gumy, rozmerová trieda 2210, veľkosť 2211, výrobca VULKAN – Kupplungs - und Getriebebau.

3.1 Katalógové údaje

menovitý krútiaci moment nsM , NmTKN 600 1=

maximálny moment spojky max,sM NmTK 200 72max =

striedavý moment spojky wsM , NmTKW 640=

súčiniteľ dynamickej torznej tuhosti dynTc , radNmcTdyn 000 7=

súčiniteľ pomerného tlmenia iψ 1=ψ

dovolená axiálna odchýlka aK∆ mmK a =∆

dovolená radiálna odchýlka rK∆ mmK r 5,1=∆

dovolená uhlová odchýlka wK∆ mmK w =∆

Rezonančný faktor: 283,62 ==ψπ

Rv

Premenlivé amplitúdy

4 Pevnostná kontrola spojky:

4.1 Rozdiel uhlových rýchlostí hnaného a hnacieho stro ja pred rázom:

1

22

22

22

2

22

2

max

3205,16898,1645

8965,2050622680

1.1,1.74200..95.2,44

.95..2,44

1.1,1.8,1.5016..95.2,44

.2,448,1.1973,14126.

.95.2,44

.9522680

....

......

−=−

=

+

++

+−

=

+

++

+−

=∆

sNmNm

radNm

mkgmkg

mkgmkg

Nmmkgmkg

mkgNm

mkgmkg

mkgNm

sscII

II

sssMII

IsM

II

IM

ztTdynpm

pm

ztapprazPm

mammraz

Pm

PS

ω

VYHOVUJEs ⇒>=∆ − 13205,1 1ω

4.2 Uhlové zrýchlenie:

22

1892,152.2,44

7606,6726 −=== smkg

Nm

I

M

M

Mε

4.3 Doba rázu:

εωεω ∆=⇒=∆ tt.

ss

st 008677,0

1892,152

3205,12

1

==∆= −

−

εω

4.4 Uhlová rýchlos ť:

( ) radsstrad 005729,0008677,0.1892,1522

1.

2

1 2122 === −−εϕ

°== 33,0180

πϕϕ rad

Spojka vyhovuje, ak maximálna uhlová vôľa v spoji °≤ 0,33maxϕ .

4.5 Prechod cez rezonan čnú oblas ť:

22

22

.95..2,44

.95.2,44.74200

..

mkgmkg

mkgmkgrad

NmII

IIc

Pm

PmTdyn

+=+=Ω

159,49 −=Ω s

4.6 Frekvencia otá čania spojky:

11

702,14830

min1420.

30

. −−

=== sn

S

ππω

4.7 Pomer:

9986,259,49

702,1481

1

==Ω −

−

s

sSω

⇒>=Ω

1,49986,2SωVYHOVUJE, prechádza cez rezonančnú oblasť.

4.8 Rezonančná oblas ť:

Zo strany motora(hnacieho stroja):

NmNmmkgmkg

mkgssvM

II

IM ztRM

Pm

PmSR 839,9301.1,1.5603,5.7606,6726.

.95..2,44

.95....

22

2

)( ==+

=

⇒=<= NmMNmM SmSR 22680839,930 max)( VYHOVUJE

Zo strany stroja(poháňaného stroja):

NmNmmkgmkg

mkgssvM

II

IM ztRP

Pm

mPSR 1185,2691.1,1.5603,5.4180.

.95..2,44

.2,44....

22

2

)( ==+

=

⇒=<= NmMNmM SPSR 226801185,269 max)( VYHOVUJE

4.9 Kontrola spojky na periodicky premenlivé momenty:

5363,163

702,148

63

1

===−s

s SF

ω

1251,0

59,49

702,1481

1

1

12

1

12=

−

=

Ω−

=

−

−

s

sv

Sω

Zo strany motora(hnacieho stroja):

NmNmmkgmkg

mkgssvM

II

IM tFM

Pm

PmSW 87,121,1.5363,1.1251,0.7606,6726.4,0.

.95..2,44

.95....4,0

22

2

)( ==++

=

⇒=<= NmMNmM SwmSW 202087,12)( VYHOVUJE

Zo strany stroja(poháňaného stroja):

NmNmmkgmkg

mkgssvM

II

IM tFP

Pm

mPSW 72,31,1.5363,1.1251,0.4180.4,0.

.95..2,44

.2,44....4,0

22

2

)( ==++

=

⇒=<= NmMNmM SwmSW 202072,3)( VYHOVUJE

4.10 Kontrola montážnych odchýlok:

mmmm

mmmm

ssK Ftaa

02,25,1

5363,1.1,1.2,15,1

..

≥⇒≥

∆≥∆ ωnevyhovuje

mmmm

mmmm

ssK Ftrr

52,11

5363,1.1,1.9,01

..

≥⇒≥

∆≥∆ ω nevyhovuje

°≥°⇒°≥°

∆≥∆

53,21,0

5363,1.1,1.5,11,0

.. Ftww ssK ω nevyhovuje

Predpísané odchýlky musíme v mojom prípade zmeniť:

mmmm

ss

K

Ft

aa 887,0

5363,1.1,1

5,1

.==

∆=∆ω

mmss

K

Ft

rr 59,0

5363,1.1,1

1

.==

∆=∆ω

°=°=∆=∆ 059,05363,1.1,1

1,0

. Ft

ww ss

Kω