Mechanical engineering | Fabrication technology » Rugalmas tengelykapcsoló tervezési feladat

BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM Rugalmas tengelykapcsoló tervezési feladat NÉV -es munkacsoport BMEGEGE 03FB 1999-2000. 1 félév 1999. december 29 1 Bevezetés: Feladatunk egy tengelykapcsoló megtervezése, amely egy erős lökésekkel jellemezhető üzemű, négyhengeres dízelmotor és egy generátor közötti nyomatékátvitelt képes biztosítani. Erre a célra speciális kapcsolóra van szükség, mégpedig rugalmas tengelykapcsolóra, amely nem oldható kapcsolatot biztosít. A legfontosabb szempontok a tengelykapcsoló tervezésénél: a tengelyek közötti kapcsolatot egyszerű szereléssel lehessen megoldani, ne kelljen a tengelyeket axiálisan eltolni, működéséből axiális erő ne származzon, a rugóelemek egyszerűen cserélhetőek legyenek. A rugalmas tengelykapcsoló forgási rugalmasságából adódóan, mely más kapcsolókra nem jellemző, jól csökkenti a rajta áthaladó lökésszerű nyomatékok hatását. Ezekben a fő alakváltozás a rugóra

koncentrálódik. A Bibby–féle lemezrugós tengelykapcsoló szerkesztése mellett döntünk, mert nagy nyomatékok vihetők át vele, könnyen szerelhető, javítható. A hajtott gép (generátor) adatai: P=64 kW P- teljesítmény n=30 1/s n- fordulatszám d 2 =75 mm d 2 - a tengelycsonk átmérője A k d a k k és k t tényezőket táblázatból határozzuk meg. 2 szerint k d =2,3 k k =0,3 2 k t =0 1. A tengelykötés szilárdsági ellenőrzése: 1.1 A névleges és a mértékadó nyomaték számítása [3] szerint: M  n 64000 W P   339,531 Νm 2 * π n 2  π  30 1s  Mn=339,531 Nm  M  M  k  k  339,531  2,6  882,779 Nm m n k d Táblázatból kikeressük a legközelebbi nagyobb értéket: M m Mm=1000 Nm  1000 Nm 1.2 A tengelycsonk átmérőjének ellenőrzése [3] szerint: A megadott tengelycsonkátmérő 75 mm A tengely anyaga C45, ezért a meg49 N/mm2 d t min 3 M m  16  3 1000000 Nmm 

16  47,01 mm 49 N mm2 π τ meg π dtmin=47,01 mm A megadott tengelycsonk átmérője megfelelő. 1.3 A reteszkötés ellenőrzése [3] szerint: A retesz mérete: b*h =20mm12mm A kerületi erő meghatározása: F  k 2M n  2  339531 Nmm  9054,16 N d 75 mm t 3 Fk=9054,16 N Meghatározzuk a retesz szükséges hosszát: l min  p meg F k   h 2  f  100 N 9054,16 N  23,21 mm  4,5 mm  0,6 mm  mm 2 lmin=23,21 mm A felületi nyomás ellenőrzése: A  h 2  f   l  b   4,5  0,6  70  20  195 mm 2 p Ap=195 mm2 ahol Ap a nyomott felület nagysága F 9054,160 N p k   46,431 N mm2 A 195 mm 2 p P=46,43 N/mm2 Tehát a tengelykötés megfelelő. 2. A tengelykapcsoló előzetes vázlata: Az ábrából dr=200 mm, H=36 mm, c=2 mm 4 3. A rugók és egyéb teherviselő elemek méretezése: 3.1 A rugókeresztmetszet meghatározása [2] szerint:  M  a  0,3 0,6

  m   71620     0,202 0,407 cm 0,2  10000 cmkp   0,3 0,6   71620  0,2  a=3 mm Tehát “a” értékét 3-ra választjuk. Táblázatból, a nyomaték alapján az egy fogárokba kerülő rugóelemek száma: k=1. b=4 mm b=4*a=12 mm-re adódik. 3.2 A rugóelemek [2.]szerint:  Mm  z  40 80     71620   22,2  44,3 db fog 0,3 számának meghatározása  10000 cmkp   40 80     71620  0,3  z=40 fog Ezek alapján a fogak számát 40-re választjuk. 3.3 A fogosztás számítása [2] szerint: t d r  π 200 mm  π   15,7 mm z 40 t=15,7 mm 3.4 A fogvastagság számítása [2] szerint: B 15,7 mm t   10,46  10 mm 1,5 1,5 B=10 mm Ebből a foghosszúság: H=36 mm H  B  3,5  36,63  36 mm 3.5 A foggörbületi sugár meghatározása [2] szerint: 3 mm  2,1  10 5 N mm2 a E ρ   640,625 mm 2σ 2  480 N mm 2

meg σ meg  0,65  R EH  480 N 2 mm 1,5 ahol meg a megengedhető hajlítófesz. 55 S rugóacélra lüktető igéénybevétel esetén, E az acél rugalmassági modulusa. REH =1100 N/mm2; 5 =640 mm 3.6 A rugót terhelő erő karjának hossza [2] szerint: mH m=37 mm c  37 mm 2 3.7 A rugó másodrendű nyomatéka [2] szerint: b  a3 I   27 mm 4 x 12 Ix=27 mm4 4. A rugókarakterisztika jellegzetes pontjai: 4.1 A mértékadó nyomatéknál: F1m  lm  F1m=250 N 2  Mm  250 N dr  k  z  1  I  E  dr  z  k π  t     p   2  2  Mm ρ 8  1   2 lm=2,429 mm 2  I  E  dr  z  k π  t  2  I  E  dr  z  k  m    p    2,429 mm 2  M  ρ 8 M  ρ m m   fm  m 2  l 2m F1m  l 3m   1,101 mm 2ρ 3 I  E m  4  fm  0,022  dr fm=1,101 mm m=0,022  4.2 A névleges

nyomtéknál: Mn=339,531 Nm F1n  2Mn  84,88 N dr  k  z F1n=84,88 N 6  IEd r zk π t     p    2 Mn ρ 8  ln  1 2 1  2  IEd r zk π t  2IEd r zkm    p    3,305 mm Mnρ  2Mn ρ 8  fn  m 2  l 2n F1n  l 3n   0,437 mm 2ρ 3IE 2   n 4f d ln=3,305 mm fn=0,437 mm n  0,556  r n=0,556  7 IRODALOMJEGYZÉK: 1. Dr Terplán-Nagy- Herczeg: Mechanikus tengelykapcsolók Műszaki Könyvkiadó Bp. 1996 2. Vörös János: Gépelemek 1/2 3. A Géprajz-gépelemek 2 előadások anyaga 1998-1999 tanév 2 Félév 4. Devecz János: Gépelemek 1 Műegyetemi Kiadó 1995 8