
- •Составитель: и.М. Троицкий; н.С. Голубков
- •Общие сведения, назначения и классификация
- •Примеры подбора и расчета муфт
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Т ехническое задание
- •1. Подготовка расчетных зависимостей.
- •2. Расчет
- •Техническое задание
- •Подготовка расчетных зависимостей
- •Справочные таблицы
- •Список литературы
Т ехническое задание
Номинальный момент ТНОМ = 300нм.
Диаметр вала d = 60мм.
Расчет
1. Подготовка расчетных зависимостей.
1.1 Поскольку передача крутящего момента осуществляется способом зацепления, главным критерием работоспособности муфты является контактная прочность шарика и его опорной поверхности. Опорная поверхность может быть различной формы, поэтому, в первую очередь, следует определить приведенный радиус кривизны.
В нашем случае опорной поверхностью является плоскость – боковая сторона впадины, тогда для контакта сферы с плоскостью приведенный радиус кривизны равен радиусу сферы, т.е. радиусу шарика «r».
Контактные напряжения для точечного контакта:
Допускаемые напряжения для закаленных сталей можно принять 1800Мпа. Модуль упругости для стали Е = 2·105Мпа. Решая формулу относительно радиуса шарика, получим:
r
=0,633·
мм.
Д
ля
определения нормальной нагрузки Fn
следует выбрать значение угла профиля
впадины.
Рассмотрим силовое взаимодействие шарика с сопряженными деталями в момент срабатывания муфты (рис.10.2). Контакт шарика будет в точках «1» и «2». В этих точках будет приложена активная и реактивная окружная сила. На один шарик действует окружная сила:
,
где D0 – диаметр расположения шариков;
Z – число шариков.
В момент срабатывания в точках контакта возникают силы трения Ff1 и Ff2. просуммируем нормальную силу Fn и силу Ff1, результирующую силу FR разложим на две составляющие Ft и FA. Из силового треугольника
,
где – угол профиля впадины для шарика;
– угол трения, равный = arctg f1;
f1 – коэффициент трения в точке «1».
Сила трения в точке «2» Ff2= Ft f2.
Таким образом, усилие, действующее на пружину,
Из силовых треугольников определим нормальное усилие
1.2. Для определения угла профиля впадины проанализируем формулу усилия пружины. При F<0 шарик будет удерживаться силами трения и муфта принципиально не сможет сработать. Следовательно, должно быть F>0, тогда
Если принять для слабо смазанных поверхностей f1 = f2 = 0,15 (= 8,50), решая неравенство, получим = 170.
Для обеспечения гарантии срабатывания, чтобы не зависеть от изменения коэффициентов трения, принимают = 350, т.е. с двукратным коэффициентом запаса.
2. Расчет
2.1. Расчетный момент
Трас
=
С диапазоном коэффициента запаса сцепления S = 1,15…1,25, с отношением в скобках (из характеристики двигателя) 1,6. тогда максимальный расчетный момент
Трас = 1,25·1,6·300 = 600нм.
2.2. Примем диаметр расположения шариков
D0= 2 d = 2 · 60 = 120н.
Примем предварительно число Z = 10, тогда окружное усилие, приходящее на один шарик
Н.
Нормальная
сила
Н.
Радиус
шарика
мм.
Такой размер шарика не вписывается в конструкцию, следует провести уточнение.
2.3. Уточняем расположение и число шариков.
С
точки зрения размещения шарика можно
принять его радиус r = 15мм, тогда нормальная
сила, а следовательно, и окружное усилие
должно быть уменьшено в
раза.
Это
изменение приведем как за счет увеличения
числа шариков, так и за счет увеличения
размера D0.
Коэффициент примем предварительно
равным
.
Коэффициент увеличения числа шариков примем 1,4, то есть Z = 14, тогда коэффициент увеличения диаметра будет 1,96 / 1,4 = 1,4 или D0 = 120·1,4 = 168.
Окружное
усилие
Н.
Нормальное
усилие
Н.
Контактные напряжения
Мпа.
Принимаем диаметр шарика, согласованный со стандартом dш=30мм и его расположение D0 = 168мм.
Ш
аг
расположения шариков (рис.10.3)
.
Проверим величину ширины вершины кулачка «В» и ширину впадины кулачка «В1»
B= t – d = 37,7 – 30=7,7 > 0
B1
= t
–
37,7–
1,1>0.
Результат проверки положительный.
2.4. Для расчета пружины определим действующее на нее максимальное усилие
Н.
Зададим индексом пружины С=8 (К = 1,17), тогда диаметр проволоки
мм
Примем dп=3мм. При диаметре отверстия под шарик и пружину примем наружный диаметр пружины DН=29мм, тогда индекс пружины
Податливость пружины
мм/н
Минимальная нагрузка на пружину
н.
Деформация пружины при выходе шарика из впадины
мм.
Число рабочих витков пружины
примем i =33. Полное число витков
i = i0 + (1,5…2)=33+2=35.
Нормальная работа муфты будет проходить при минимальном усилии пружины. При срабатывании муфты пружина сжимается до максимального усилия. Определим деформацию пружины при ее установке и регулировке
мм.
Высота пружины до соприкосновения витков
мм.
Шаг в нагруженном состоянии
мм
Длина в ненагруженном состоянии
мм
Проверим отсутствие соприкосновения витков под действием максимальной нагрузки при срабатывании муфты. Деформация пружины до получения Fmax
мм,
при
этом должно быть H0
–
;
249 – 131=118 >Н = 105,
таким образом, при срабатывании муфты соприкосновение витков не будет.
2.5. Проверка шпоночных и шлицевых соединений проводиться в соответствии с материалом на стр.127…131 [2].
2.6. Проверка упорного подшипника на статистическую грузоподъемность проводится в соответствии с материалом на стр.358 [2].
Задача XI. Рассчитать фрикционную конусную предохранительную муфту (рис.11.1), установленную на входном валу редуктора привода ленточного конвейера. На муфте установлена ведомая звездочка цепной передачи. Привод осуществляется от электродвигателя.