Red. prof. dr. sc. Boris Obsieger KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI II 1. Predavnje 05.10.2009. Literatura B.
Download ReportTranscript Red. prof. dr. sc. Boris Obsieger KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI II 1. Predavnje 05.10.2009. Literatura B.
Red. prof. dr. sc. Boris Obsieger KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI II 1. Predavnje 05.10.2009. Literatura B. Obsieger, SPOJKE B. Obsieger, VALJNI LEŽAJEVI B. Kraut, STROJARSKI PRIRUČNIK Dodatni materijali: http://www.edu-point.org/ke2 SPOJKE 1. Krute 2. Kompenzacijske 3. Elastične 4. Savitljive 5. Izvrstive - Centrifugalne - Tarne - Hidrodinamičke - Elektrodinamičke 6. Sigurnosne TARNE SPOJKE Konstrukcija i uključni moment Spojke sa stožastim tarnim površinama STOŽASTE I PLOČASTE TARNE SPOJKE Stožaste tarne spojke S4.2b Spojke s ravnim tarnim površinama Pločaste tarne spojke S4.3 Spojke sa stožastim tarnim površinama RADIJALNE I LAMELNE TARNE SPOJKE Stožaste tarne spojke Radijalne tarne spojke S4.2b Spojke s ravnim tarnim površinama Pločaste tarne spojke S4.4 Lamelne tarne spojke S4.3 S4.5 LAMELNE TARNE SPOJKE S više lamela S jednom lamelom S4.5 S4.19b Podjela tarnih spojki po načinu uključivanja Mehaničke (ručica za uključivanje) Hidrauličke Pneumatske Elektromagnetske (lamele su privučene elektromagnetom) Ručica za uključivanje Elektromagnetska tarna spojka S4.23a Hidraulička tarna spojka S4.25 S4.24 Pneumatska tarna spojka S4.26 LAMELE Podjela po načinu aksijalnog vođenja - s vodilicama - s ozubljenjem Podjela po materijalu - čelik ili SL bez obloge - čelik s oblogom (organskom, sinter broncom, sinter željezom) - organska masa LAMELE S VODILICAMA Vođenje na vanjskom rubu Bez obloge Vođenje na unutarnjim rubu S oblogom S4.33 S4.29 X S4.30, 4.31, 4.32 LAMELE S OZUBLJENJEM Ozubljenje na vanjskom rubu Bez obloge Ozubljenje na unutarnjim rubu S oblogom S4.39 S4.35 X S4.36, 4.37, 4.38 TARNI PAROVI T4.9 Tarni par Bez prisustva ulja Uz prisustvo ulja DA Čelik nitriran / čelik nitriran DA Sinter bronca / čelik DA DA Sinter željezo / čelik DA Organska obloga / sivi lijev ili čelik DA! DA Čelik kaljen / čelik kaljen Papir / čelik SILA TRENJA STATIČKA SILA TRENJA (sila trenja mirovanja) DINAMIČKA SILA TRENJA (sila trenja klizanja) …je ona tangencijalna sila koja …je najveća tangencijalna sila koju može prenijeti jedna se prenosi s jedne klizne klizna površina na drugu kada površine na drugu nema klizanja. pri klizanju. …prekoračenjem statičke sile trenja dolazi do klizanja, pa tada između kliznih površina djeluje dinamička sila trenja. Statička sila trenja je uvijek veća od dinamičke sile trenja !!! Suma svih sila = 0 STATIČKA SILA TRENJA (sila trenja mirovanja) Razlika između vanjske sile i statičke sile trenja je “rezerva” (potencijalno povećanje sile prije nastanka klizanja) DINAMIČKA SILA TRENJA (sila trenja klizanja) Razlika između vanjske sile i dinamičke sile trenja je sila ubrzanja = masa × ubrzanje !!! KOEFICIJENT TRENJA Razlikujemo - statički koeficijent trenja (koeficijent trenja mirovanja) - dinamički koeficijent trenja (koeficijent trenja klizanja) Statički koeficijent trenja je uvijek veći od dinamičkog koeficijenta trenja !!! STATIČKI KOEFICIJENT TRENJA …je omjer između statičke sile trenja i normalne sile. DINAMIČKI KOEFICIJENT TRENJA …je omjer između dinamičke sile trenja i normalne sile. Radi pojednostavljenja računamo kao da je dinamički koeficijent trenja približno konstanta za određeni tarni par, tj. u da u radnom području ne ovisi bitno o brzini klizanja, pritisku i temperaturi. MOMENT TARNE SPOJKE sila trenja × srednji polumjer ili normalna sila × koeficijent trenja × srednji polumjer Razlikujemo - statički moment spojke = normalna sila × stat. koeficijent trenja × srednji polumjer - uključni moment spojke (moment klizanja) = normalna sila × din. koeficijent trenja × srednji polumjer Statički moment spojke je uvijek veći od uključnog momenta spojke !!! STATIČKI MOMENAT SPOJKE To je moment koji može prenijeti uključena tarna spojka a da ne dođe do proklizavanja spojke. UKLJUČNI MOMENT SPOJKE To je moment koji spojka prenosi pri klizanju od pogonskog na radni stroj. Suma svih momenata = 0 Razlika između momenta pogonskog stroja i momenta koji preuzima radni stroj je moment ubrzanja Pogonski stroj TP Spojka Radni stroj TK IP , P TR IR , R T=0 TAP TP TK TAR TK TR TP TK TK TR T TS TS TK Statička "rezerva" TK TAR TR T TK TR TK T TR 0 t3 (klizanje) Pojednostavljeni dijagram momenata na spojci t T TS TK TS TK TK TR TR 0 t3 (klizanje) Pojednostavljeni dijagram momenata i brzina t TS T Pojednostavljeni dijagrami momenata na spojci TK TK TK TR TR 0 t a) TP Pojednostavljeni dijagrami momenata na pogonskom stroju TK TK TK TR 0 t b) 0 Pojednostavljeni dijagram kutnih brzina P 0 P S P R R P 0 R 0 t3 c) S4.46 Spojka je uključena... ...isključena tc t Uzrok: - Moment pogonskog stroja (funkcija od ) - Moment radnog stroja (funkcija od ) - Uključni moment spojke TK (konstanta) Posljedica: - Moment usporenja pogonskog stroja TAP TP TK - Moment ubrzanja radnog stroja TAR TK TR - Trajanje klizanja t3 MOMENT TRENJA NA PRVOM TARNOM PARU A Presjek A-A FT1 F1 F0 dm D d S4.15, S4.27, S4.28 A dm dm T1 FT1 T1 F1 , 2 2 MOMENT TRENJA NA DRUGOM TARNOM PARU ( 0 ) F2 F1 dm T2 F2 , 2 F2 F1 " sila trenja na vodilici" ( 0 ) 0 -aksijalni koeficijent trenja F2 F1 T2 T1 UKLJUČNI MOMENT Broj tarnih parova j paran broj 2 dm TK T1 T2 ... T j ( F1 ... Fj ) 2 Fj F2 F1 ... F j 1 ... F1 ( jk j ) F1 F1 F1 1 r j jk j , 1 r r 1 (1 0 ) 2 dm TK jk j F1 2 F1 p1 A1, A1 Y1bdm TK jk j p1 A1 dm 2 Y1 – fakt. iskor. površine BILANCA ENERGIJE I ZAGRIJAVANJE LAMELA (pojednostavnjeni model) BILANCA ENERGIJE ZA JEDNO UKLJUČIVANJE Spojka Energija pogonskog stroja QP S4.53 Radni stroj Energija QA za savladavanje momenta ubrzanja TA Rad trenja QK Energija QR za savladavanje (toplina prenesena radnog momenta TR na okolinu) SPOJKA S TANKIM LAMELAMA Rad trenja QK pretvara se u toplinu i akumulira u lamelama po čitavoj dubini tankih lamela. Posljedica akumuliranja topline je porast temperature lamela koji je veći kada je QK veći, a masa lamela manja. Nakon kratke faze zagrijavanja (i akumuliranja topline) slijedi mnogostruko duža faza hlađenja (odvođenja topline). Hlađenje može trajati 100 ili više puta duže nego zagrijavanje. AKUMULIRANJE TOPLINE U TANKOJ PLOČI m A1 Q s S4.54 Q csA1 m gustoća c specifični toplinski kapacitet m prosječni porast temperature AKUMULIRANJE TOPLINE U VIŠE TANKIH PLOČA m Q A1 m Q m A1 Q s s s Q S4.55 Q Q Q ... cs A1m cs A1m ... m m m ... ( jer se lamele dodiruju) cs c s c s ... Q (cs ) A1m RASPODJELA TOPLINE U JEDNOLAMELNOJ SPOJCI 1 2 3 q1 q1 q 2 q1 q 2 q2 s Č s ob s l1 l3 l1 l2 PRVI TARNI PAR (cs ) (cs )1 Q Q1 1 – Potisna ploča 2 – Lamela 3 – Obloga S4.56 PORAST TEMPERATURE USLIJED AKUMULIRANE TOPLINE 1 m (za tanke lamele: na tarnoj površini prosječni) Q1 m (prosječni) (cs )1 A1 Prikladno je uvesti specifični rad trenja q1 Q1 A1 q1 m (cs )1 2 1 1 0 Mijenjanje temperature pri naizmjeničnom dovođenju i odvođenju topline (grijanju i hlađenju) t DOPUŠTENI SPECIFIČNI RAD Ako je polazna temperatura jednaka temperaturi okoline qAE (cs )1 (dop 0 ) Kod naizmjeničnog zagrijavanja i hlađenja q1dop (cs )1 (dop 1 ) dop 1 0 t UTJECAJ MOMENTA UBRZANJA NA PORAST TEMPERATURE Zadatak je odrediti raspon vrijednosti momenta ubrzanja radnog stroja za koji će porast temperature lamela biti manji od dopuštenog. TK R QK t3 2 I R R t3 TA TK TA TR QK I RR2 TA TR q1 * TA A 2 A* (rad trenja kod jednog uključivanja) (trajanje klizanja) (uključni moment) (specifični rad trenja) I RR2 1 1 m * 2 A (cs )1 TA / TR Porast temperature je najmanji ako moment ubrzanja radnog stroja ima najveću moguću vrijednost: I RR2 1 1 m min * 2 A (cs )1 TAmax / TR m m min 1 1 TA / TR 1 1 TAmax / TR Najkraće trajanje klizaja: t3min t3 t3min I R R TAmax TAmax TAmax / TR TA TA / TR Ograničenja momenta ubrzanja 1. Zbog ograničenog momenta pogonskog stroja TAmax TPSmax TR TAmax (1...2)TR 2. Zbog ograničenog specifičnog učina trenja Mora biti q1 q1dop q1 (specifični učin trenja) TKR (TA TR )R * 2A 2 A* TAmax TAdop TAdop 2 A*q1dop R TR POTREBAN MOMENT UBRZANJA Mora biti m m dop TA TAmin TR 2 A* (cs )1 m dop 1 2 I R R TAmin Dopušteno trajanje klizaja: I R R t3max t3 t3max TAmin TAmin TA I RR2 1 mdop * 1 2 A (cs )1 TAmin / TR Pri podešavanju spojke s ručnim uključivanjem, na spojci se namjesti najveći uključni moment TK maks TAmaks TR . Zbog trošenja, pritisak na tarnim površinama opada, pa se smanjuje i uključni moment, a s njime i moment ubrzanja radnog stroja. Pri tome se produžava trajanje klizanja t3 i povećava porast temperature m . Spojku treba ponovo regulirati prije nego što porast temperature m postane veći od dopuštenog porasta temperature m dop . POTREBNA POVRŠINA DODIRA I R m * 2 A (cs )1 2 R 1 1 TA / TR dop m dop 1 1 TA TAmin * Apotrebno I R R2 1 1 2(cs )1 (dop 1 ) TAmin / TR Najmanja potrebna površina dodira TA TAmax * Amin I RR2 1 1 2(cs )1 (dop 1 ) TAmax / TR 0 t ODABIR POVRŠINE DODIRA I R R2 QA 2 (promjena kinetičke energije radnog stroja) TRR QR 2 (prosječni učin radnog stroja) * Amin QA q1 dop Q R q1 dop dopušteno A* A* * Amin 0 t3 min t 3 maks t3