2.2 Порядок расчёта
а) Средний радиус дисков:
,
(2.1)
б) Окружная скорость на среднем радиусе:
,
(2.2)
в) Коэффициент снижения допустимого давления:
При
для вычисление коэффициента снижения
допустимого давления выполняется по
формуле:
,
(2.3)
В
случае, если
в дальнейших расчётах принимается
.
Дальнейшие расчёты ведутся, для двух пар фрикционных материалов: первая пара - фрикционный материал ФМП -11+ чугун ЧНМХ; вторая пара - фрикционный материал ФПМ + сталь 30 ХГСА. Свойства данных материалов приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 - Свойства фрикционных материалов пар трения
Свойства |
fcp |
Рдоп. МПа |
с2, кДж/(кг К) |
Вт/(м К) |
HBt2 |
Материал |
|||||
ФМК-11 |
0,32 |
0,6 |
0,85 |
3,27 |
84.106 |
ФМП |
0,38 |
0,25 |
1,1 |
3,56 |
90.106 |
г) Допустимое давление на фрикционный материал:
д) Коэффициент, учитывающий частоту включения:
,
е) Номинальный расчётный крутящий момент:
где
- коэффициент режима (
=1,2
- 1,5);
-
коэффициент запаса сцепления (
=
1,2 - 1,5);
k - коэффициент, учитывающий потери на трение (k = 0,93).
ж) Площадь контакта фрикционных дисков:
,
(27)
и) Площадь трения фрикционных дисков:
,
(28)
к) Количество поверхностей трения:
,
(2.9)
Полученное значение Z округляется до большего целого чётного числа.
л)
Работа буксования при включении и
выключении муфты сцепления определяется
из условия, что нарастание момента
трения в сопряжении идёт по линейному
закону. То есть от начала включения
сцепления до времени
(
-
время включения сцепления) (0 <
<
)
момент трения определяется из выражения:
где
- коэффициент пропорциональности;
- время); при
выполняется
условие:
.
Коэффициент определяется из выражения:
,
(2.10)
где
=
0,2 с — характеристика системы нагружения.
Предварительный расчёт времени включения сцепления проводится по формуле:
,
(2.11)
Работа буксования (кг.м) определяется из выражения:
Величины
определяются
из выражений:
м)
Максимальная температура фрикционного
контакта (
)
генерируется на фрикционных пятнах
контакта. Её наиболее удобно представить
в виде суммы:
(2.15)
где
—
начальная температура, равная температуре
окружающей среды (в расчётах принять
= 20 °С);
-
объёмная температура (избыточная над
);
-
средняя температура поверхности трения
(избыточная над
);
-
температурная вспышка - температура на
фактическом пятне контакта (избыточная
над
).
1) Оценка объёмной температуры для наиболее тяжёлого установившегося режима,
Наиболее нагруженным является ведомый фрикционный диск, его нагрев происходит с двух сторон, а охлаждение затруднено. Вследствие этого расчёт теплового режима производится только для этого диска.
В соответствии с принятыми размерами фрикционных элементов (рисунок 2.1) находим вес ведомого диска:
,
(2.16)
где G21 - вес каркаса из стали (позиция 1), кг.;
G22 - вес фрикционных накладок (позиция 2), кг.
,
(2.17)
,
(2.18)
где рс и Рф — плотность стали и фрикционного материала, соответственно
(рс = 7800 кг/м3; рф = 4500 кг/м3).
Рисунок 2.1 - Эскиз фрикционного диска
Поверхность теплоотдачи:
,
(2.19)
Период охлаждения ведомого диска:
где
-
время выключения сцепления (принимаем
=
1с).
Коэффициент режима:
В
расчётах принять
.
Объёмная температура фрикционного
диска:
где
-
температуропроводность (
=
0,3... 0,4).
2)Средняя температура поверхности трения:
где
b
- толщина фрикционного диска
;
Fo - масштабный множитель (Fo =fcp)
3)Температурная вспышка:
где dr —диаметр пятна касания (принять dr = 14 10-6 м)
Аr - фактическая площадь контакта, м2,
,
(2.25)
где
— теплопроводность материала ведущего
диска (принять
—
52 Вт/(м.К));
- средняя
относительная скорость скольжения
фрикционных поверхностей (
0,5voc),
м/с;
a2 - удельная площадь контактирования (принять а2=14,5-10-6м2/с).
н) Полученное значение Umax сравнивается с предельно - допустимым значением температуры [U] = 400 °С. В случае превышения допустимой величины проводится корректировка размеров сопряжения и выполняется повторный расчёт. Далее, необходимо сделать выводы о тепловой нагруженности фрикционного сопряжения.
р) Принимается окончательное решение о выборе материалов фрикционной пары и количестве поверхностей трения.