Техническое задание
Мощность на входном валу редуктора P1 = 2квт.
Частота вращения входного вала n1 = 960 об/мин.
Диаметр входного конца вала d1 = 30 мм.
Подготовка расчетных зависимостей
При достижении моментом расчетного значения Tр муфта разъединяет валы за счет проскальзывания между коническими поверхностями, когда преодолевается момент трения Tf , то есть
.
Момент трения равен произведению силы трения Ff1 на средний радиус поверхности трения Dср/2 и на число пар поверхностей трения i
Сила трения определяется по нормальной составляющей FN (рис.11.2), которая, в свою очередь, ограничивается условием износостойкости
где Dсрb – площадь рабочей поверхности;
b – длина образующей конуса;
[
p]
– допускаемое удельное давление, которое
выбирается из условия ограничения
изнашивания (табл.3).
Сила Ff1 направлена по касательной к окружности среднего диаметра.
Для проведения проектного расчета длину b выразим через средний диаметр
,
где = 0,15…0,25 – коэффициент ширины конической поверхности.
Объединим все полученные уравнения и решим относительно среднего диаметра, тогда
.
Полученное уравнение положено в основу проектного расчета. Этим расчетом обеспечивается передача
Для определения усилия пружины рассмотрим равновесие внутреннего конуса (рис.11.2). На него действует усилие пружины Fпр, нормальное усилие FN и усилие трения Ff2. Усилие трения возникает при попытке движения внутреннего конуса под действием усилия пружины. Спроецируем все усилия на горизонтальную ось
.
Преобразуем уравнение
.
Выразив нормальное усилие через расчетный момент, получим
.
Из формулы видно, что с уменьшением угла конуса уменьшается требуемое усилие пружины. Однако уменьшать угол можно только до некоторого предела, иначе муфта не разъединит валы. Определим этот предел.
При выключении муфты будет попытка внутреннего конуса перемещаться в сторону от наружного конуса, следовательно, сила трения будет направлена противоположно предыдущему и усилие выключения будет равно
.
Это усилие будет равно или меньше нуля при условии
,
или
,
где - угол трения.
Соотношение
называется условием самоторможения.
Таким образом, муфта будет работать нормально, если принять
.
Расчет
1. Определение номинального момента
2. Определение расчетного момента
где Kр – коэффициент режима (табл.1);
Tпус/Tн – пусковой коэффициент электродвигателя (из каталога для выбранного двигателя).
3. Выбор материала деталей трения
Примем наружный конус из чугуна, внутренние конусы – из закаленной стали, без смазки. Примем для выбранного сочетания (табл.3) допускаемое удельное давление [p] = 0,3 МПа, коэффициент трения f = 0,2.
4. Определение среднего диаметра
В принятой конструкции число пар трения i = 2, коэффициент ширины конической поверхности примем = 0,2. Тогда
5. Определение угла конуса
Угол трения
Примем с некоторым запасом
.
6. Определение усилия пружины
В качестве нажимного устройства примем Z=3 пакета тарельчатых пружин, равномерно расположенных по окружности, тогда усилие одного пакета
Из таблицы 5 выберем тарельчатую пружину с ближайшей большей нагрузкой с учетом возможности ее размещения в диаметральном направлении. Выберем пружину №42, у которой наружный диаметр d1=20,0, внутренний диаметр d2=10,0, при максимальной деформации S3=0,65 мм и силе F =322 Н при деформации =0,2S3 =0,20,65=0,13.
Для удобства регулировки примем 5 последовательно установленных пружин (как показано на рис.11.1), тогда суммарная деформация пакета
= 5=50,13=0,65 мм.
Такая осадка пружины устанавливается с помощью индикаторного приспособления.
7. Уточнение угла конуса
Поскольку усилие пружины F при заданной деформации больше расчетного значения Fпр1, уточним величину угла конуса.
5. Определение геометрии конусов
Длина образующей конуса
примем b = 20.
Наружный диаметр
Внутренний диаметр
6. Проверка удельного давления
МПа.
Результат проверки положительный, удельное давление лежит в допускаемых значений 0,3…0,4 (табл.3).
Приложение.