frikcione spojnice 1 (1)
DESCRIPTION
frikciona spojnicaTRANSCRIPT
PROJEKTOVANJE VOZILA SA STANOVIŠTA GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Prof. dr Dragan Aleksendrić
GLAVNA FRIKCIONA SPOJNICA GLAVNA FRIKCIONA SPOJNICA –– OSNOVNI ZADACIOSNOVNI ZADACIOsnovni zadatak glavne spojnice, kao sklopa prenosnika snage na motornom vozilu je da spoji ili prekine tok snage izmedju motora i ostalih sklopova prenosnika.
Pored toga, spojnica treba da zaštiti elemente motora i ostalog dela prenosnika snage od preopterećenja i negativnog uticaja promenljivog opterećenja, prigušujući vršne vrednosti amplituda promenljivog obrtnog momenta i ograničavajući njegov maksimalni nivo na odredjenu vrednost.
Postepeno spajanje motora sa ostalim delom prenosnika snage, kako bi se obezbedio postepeni, ali kontinualan porast obrtnog momenta odnosno snage.
Motor
Spojnica
Menjački prenosnik
Zglobno vratilo
Pogonski kretači
Glavni prenosnik
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Prof. dr Dragan Aleksendrić
PRENOS SNAGE SA MOTORA NA KRETAPRENOS SNAGE SA MOTORA NA KRETAČČEE
Ravnoteža vučnih sila i sila otpora
Motor
SpojnicaSpojnica
Menjački prenosnik
Zglobno vratilo
Pogonski kretači
Otpor kotrljanja
22 1sincos
dM
d
ukp
rdtdvJ
gdtGdvGGfKAv
riMe
±±++= ααη
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Prof. dr Dragan Aleksendrić
GLAVNA FRIKCIONA SPOJNICA - Princip rada
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Moment od pogonskog agregata
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
GLAVNA FRIKCIONA SPOJNICA-Princip rada
Broj obrtajapogonskog agregata
Broj obrtaja frikcionog diska
tukl- vreme uključenja spojnice
Promena temperature u
kontaktu frikcionog para
n
T
t
Prof. dr Dragan Aleksendrić
GLAVNA FRIKCIONA SPOJNICA-Princip rada
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Hidraulički prenosni mehanizam
Prof. dr Dragan Aleksendrić
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
ULAZNI PODACI:
Maksimalni obrtni moment motora MeMax :
ODREDJIVANJE MOMENTA NOŠENJA:
Mn = β Memax
β - koeficijent sigurnosti spojnice
Vozilo Putnička Teretna Autobusi Terenska Traktori
β 1,4 -1,8 1,8 - 2,8 1,6 - 2,8 1,8 - 2,8 2,2 - 3,6(4)
Napomena: Manje vrednosti odnose se na vozila namenjena radovima-eksploataciji u povoljnijim uslovima (medjugradska vožnja). Kod traktorskih spojnica merodavan je MPemax.
Prof. dr Dragan Aleksendrić
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Memax /Nm/ Ds /mm/ Du /mm/ Fplmax /N/ δ /mm/do 40 150 100 600 do 1000 (max) 3
preko 40-60 160 110 700 360-80 180 125 3,5
80-120 200 130 900 3,5120-180 225 150 1200 do 2000 (max) 3,5
180-220 250 155 1300 3,5220-300 280 165 1500 3,5300-400 310 175 1900 4400-500 350 195 2500 do 3500 (max) 4500-700 380 205 2800 4,5700-1000 420 245 3300 4,5
ODREDJIVANJE OSNOVNIH KONSTRUKCIONIH PARAMETARA
Izbor spoljnjeg i unutrašnjeg prečnika frikcione oblogeZa transportna vozila (JUS M.N3.001)
Prof. dr Dragan Aleksendrić
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
ODREDJIVANJE OSNOVNIH KONSTRUKCIONIH PARAMETARAIzbor spoljašnjeg i unutrašnjeg prečnika frikcione obloge
Za radna vozila (može i za vozila gradskog saobraćaja koja rade u teškim uslovima)
Mpemax/Nm/
Ds /mm/ Du /mm/ D,s /mm/ D,
u /mm/ Fplmax /N/
do 80 200 130 180 125 1500
preko 80-120
225 150 200 130 1500
120-180 250 155 225 150 3000
180-220 280 165 250 155 3000
220-300 310 175 280 165 3000
300-400 350 195 310 175 3000
400-500 380 205 350 195 4000
500-1000 420 245 380 205 4000
D, - obloga za priključno vratilo (vratilo za odvod snage)D,
u ; D,s - prečnici obloge
za pomoćno vratilo
Prof. dr Dragan Aleksendrić
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
POTREBNA VELIČINA SILE U OPRUŽNOM SISTEMU
M N Z Rn S= ⋅ ⋅ ⋅μ
[ ]NNMZ R
n
S
=⋅ ⋅μ
gde je: N - ukupna sila u opružnom sistemu
MOMENT NOŠENJA:Mn = β Memax
Koeficijent trenja μ = 0,325-0,375
22
33
31
us
uss DD
DDR−−
⋅= RD D
ss u≈+4Srednji poluprečnik trenja Rs:
Broj frikcionih površina Z:Z = 2 obično za Mn < 500 (Nm)Z = 4 Za Mn> 500; a može Z = 2Z = 4 za Mn > 1000 (Nm)
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
PROVERA POVŠINSKOG PRITISKA NA FRIKCIONOJ POVRŠINI FRIKCIONOG DISKA
fANp = MN
m2⎡⎣⎢
⎤⎦⎥
( )A D Df s u= −π4
2 2
PREPORUČENE VREDNOSTI [MN/m2]
p = 0,2- 0,35 -za laka putnička vozila,
p=0,15-0,25 – za teretna vozila,
p= 0,11- 0,15 – za gradske autobuse,
p=0,15 – 0,25 – za medjugradske autobuse,
p=0,15-0,28 – za radna vozila.
Napomena:Napomena: Ako površinski pritisak nije u preporučenim granicama izabiraju se druge vrednosti za Ds i Du.
Prof. dr Dragan Aleksendrić
Promena sile u zavisnosti od ugiba
207.4
314.0
367.8
407.3
345.2335.6335.4340.6347.3351.9350.4
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
450.0
500.0
0 1 2 3 4 5 6 7Ugib /mm/
Sila
/daN
/
S=2.5 S=2.7S=2.8 S=3S=3.2 S=2,8 h=4,29 trazenaTrazena sila
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Tanjirasta opruga
PoklopacPotisna pločaTanjirasta opruga
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Tanjirasta opruga
βμ
maxmax,
max=
⋅ ⋅ ⋅N Z RM
l s
e
βμ
minmin,
max=
⋅ ⋅ ⋅N Z RM
l s
e
Δββ β
β=
−⋅ ≤max min 100 10%
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Zavojna opruga
βμ
maxmax,
max=
⋅ ⋅ ⋅N Z RM
l s
e
βμ
minmin,
max=
⋅ ⋅ ⋅N Z RM
l s
e
Δββ β
β=
−⋅ ≤max min 100 10%
FB n ≥ Fpd in
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Prenosni odnos prenosnog mehanizma spojnice i hod pedale
N = Fpd in η Fpd= N / in η
fe
cd
dd
ba
⋅⋅⋅ 21
22in=
Fpd = 100 - 150 [ ]N za putnička vozila
Fpd = 200 [ ]N za teretna vozila
Fpd = 300 - 400 [ ]N za traktore
HOD PEDALE: DOZVOLJENE SILE NA PEDALI:
s = 100 – 200 (mm)
za traktore u oba stepena za dvostruku spojnicu
s = 300 (mm)
za putnička, teretna i autobuse
21
22
dd
dc
bailh ⋅⋅⋅+⋅Δ= δHod pedale:
Prenosni odnos:
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
FRIKCIONI DISKDa bi omogućili što efikasniji rad spojnice, frikcioni disk treba biti što je moguće
lakši kako bi smanjili njegov moment inercije i time smanjili vreme potrebno za izjednačavanje ugaonih brzina.
Maksimalni moment koji može da prenese spojnica zavisi od broja frikcionih površina preko kojih se prenosi obrtni moment, koeficijenta trenja izmedju elemenata frikcionog para (zamajac-frikcioni disk-potisna ploča), prečnika frikcionog diska i sile u opružnom sistemu spojnice.
Koeficijent trenja u visokom stepenu zavisi od frikcionog materijala obloga frikcionog diska koji je najčešće oko 0,35. Postoje materijali i sa višim koeficijentom trenja ali se kod njih javlja tendencija ka “naglim” ubrzavanjem vozila usled diskontinualnog porasta obrtnog momenta u fazi uspostavljanja kontakta.
Povećanje prečnika frikcionog diska dovodi do povećanja inercije i produžetka vremena za izjednačavanje ugaonih bezina što dalje dovodi do većeg rada klizanja i viših temperatura u kontaktu frikcionog para.
PovePoveććanje momenta koji spojnica moanje momenta koji spojnica možže da prenese se moe da prenese se možže izvesti i uvee izvesti i uveććanjem broja frikcionih anjem broja frikcionih povrpovrššina odnosno poveina odnosno poveććanjem broja frikcionih diskova. Obrtni moment koji se prenosi pranjem broja frikcionih diskova. Obrtni moment koji se prenosi preko spojnice eko spojnice je direktno proporcionalan broju frikcionih povrje direktno proporcionalan broju frikcionih površšina za datu silu u opruina za datu silu u opružžnom sistemu spojnice.nom sistemu spojnice.
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Uticaj torzionih oscilacija kolenastog vratilaKolenasto vratilo motora je često izlošeno torzionim oscilacijama. Zbog toga je važno da frikcioni disk spojnice
omogući smanjenje torzione krutosti same spojnice pri prenosu obrtnog momenta.Da bi se smanjila torzina krutost frikcionog diska i omogućio kontinualan porast obrtnog momenta a time i
ublažile torzione oscilacije u sistemu za prenos snage (menjački prenosnik, glavni prenosnik), u glavčinu frikcionog diska se ugradjuju zavojne opruge.
Kako bi poboljšali uticaj zavojnih oruga vrlo često se njihov efekat smanjenja torzine krutosti izvodi ne u jednoj već u više faza (opruge različite krutosti, položaja, dužine).
Tozione oscilacije kolenastog vratila
o/min
Amplituda (o)
Bez prigušenja
Sa prigušenjem
Obrtni moment od motora
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Uticaj torzionih oscilacija kolenastog vratila
Obr
tni m
omen
t (N
m)
Obrtni moment od motora
Ugaono pomeranje (o)
Sve
iste
opr
uge
U tri
faze
U pe
t faz
a
I
II
III
Veličina amortizacije (prigušenja) torzionih oscilacija je različita u zavisnosti od tipa pogonskog agregata, koncepcije gradnje vozila, vrednosti obrtnog momenta, konstrukcije spojnice itd.
Na primer, za koncepciju gradnje motor napred uzdužno postavljen-zadnja pogonska osovina, potrebno ugaono pomeranje frikcionog diska je oko 6 stepeni.
U slučaju kada je pogonski agregat postavljen napred poprečno i kada se i spojnica, menjački prenosnik i glavni prenosnik nalaze u istom kućištu, zbog vrlo kratkog rastojanja izmedju spojnice i glavnog prenosnika ide se na veće ugaono pomeranje (zaokretanje) frikcionog diska (oko 12 stepeni).
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Frikcioni materijalOpružni element
Prigušna opruga – faza 1Prigušna opruga – faza 2
Zaustavna čivijaFrikcioni podmetač
Glavna opruga – faza 1Glavna opruga – faza 2
Glavčina
Ožljebljenje
Bočni poklopacNoseća ploča
Aksijalno prigušenje oscilacija izmedju frikcionih obloga može biti ostvareno pomoću niza jednako rasporedjenih segmenata u obliku slova “T” po spoljašnjem obimu frikcionog diska.
Poboljšana verzija ovog rešenja koristi posebne, vrlo tanke, čelične opružne limove talasastog oblika koji se nalaze izmedju frikcionih obloga.
Ovim rešenjem je omogućeno kontinualno “preuzimanje” obrtnog momenta i sprečavanje “trzanje” vozila pri promeni stepena prenosa u menjačkom prenosniku.
Ovako postavljeni limovi talasastog oblika omogućuju ravnomerno razradjivanje frikcionih obloga i mnogo ravnomerniju raspodelu radnog opterećanja spojnice (frikcionog diska).
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Posebne prednosti uvodjenja aksijalnog prigušenja izmedju frikcionih obloga:
Bolja kontrola procesa uključivanja spojnice odnosno omogućavanje pokretanja vozila pri nižim brojevima obrtaja motora čime se produžava radni vek frikcionog diska (frikcionog materijala).
Bolja raspodela rada klizanja po frikcionim površinama obloga frikcionog diska time što se ograničavaju vršne vrednosti temperaturnih opterećenja obloga frikcionog diska. Ovim se sprečava gubitak odnosno pad performansi (trenja) u kontaktu tokom više uzastopnih uključivanja spojnice.
Frikcioni materijalOpružni element
Prigušna opruga – faza 1Prigušna opruga – faza 2
Zaustavna čivijaFrikcioni podmetač
Glavna opruga – faza 1Glavna opruga – faza 2
Glavčina
Ožljebljenje
Bočni poklopacNoseća ploča
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Postavljanje opružnih limova izmedju frikcionoh obloga obezbedjuje:
Prilagodjavanje frikcionog diska pritisku u opružnom sistemu spojnice kroz postepeno preuzimanje obrtnog momenta motora. Ovo je obezbedjeno postepenim ispravljanjem prvobitno talasasto izradjenih opružnih limova pod dejstvom pritiska potisne ploče.
Porast pritiska u opružnom sistemu spojnice je odredjen elastičnim svojstvima opružnih segmenata postavljenim izmedju frikcionih obloga.
Dve faze u toku uključenja spojnice: (a) prva faza u kojoj je porast specifičnog pritiska na frikcionoj površini spor i, (b) druga faza naglog porasta pritiska u kontaktu frikcionog diska i zamajca odnosno potisne ploče.
Aksijalno pomeranje (mm)Po
vrši
nski
prit
isak
(KN
)
1 2 3
1
2
3
4
Priti
sak
u op
ružn
om s
iste
mu
spoj
nice
Pritisak u opružnim limovima
izmedju frikcionih obloga
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Frikcioni materijal obloga frikcionog diska je izložen vrlo oštrim radnim uslovima koji se pre svega ogledaju u stvaranju vrlo visokih radnih temperatura u kontaktu frikcionog para u kratkom vremenskom intervalu.
Zbog toga se od frikcionih materijala traži da imaju sledeće osobine:
relativno visok koeficijent trenja u radnim uslovima spojnice,sposobnost održanja svojih frikcionih osobina tokom radnog veka frikcionog diska,sposobnost absorbovanja visokih toplotnih opterećanja u kratkom vremenskom intervalu,
izdržljivost u odnosu na visoke vrednosti opterećenja na pritisak od strane potisne ploče,izdržljivost u odnosu na visoke vrednosti centrifugalnih sila koje se javljaju po promeni stepena
prenosa u menjačkom prenosniku,odgovarajuću smicajnu čvrstoću u cilju prenosa što većeg obrtnog momenta,izdržljivost u odnosu na cikličnu promenu radnih opterećenja bez gubljenja frikcionih osobina,kompatibilnost sa materijalom zamajca i potisne ploče u odgovarajućem opsegu promene
temperaturnih opterećenja,visok nivo otpornosti na promenu kontaktnih uslova (kontaminacija površina u kontaktu) bez
smanjenja osobina trenja.
Frikcioni materijal obloga frikcionog diskaIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Prof. dr Dragan Aleksendrić
Frikcioni materijal na bazi metalnih sirovina – Ovi materijali (metalic; semi-metalic) su se pokazali prosečno uspešnim. Ovo su uglavnom sinterovani materijali na bazi gvoždja, bakra ili bronze odnosno smeša organskih i metalnih sirovina. Ovi materijali obezbedjuju:
veće koeficijente trenja,mogu da rade na višim temeraturama,prenos većih obrtnih momenata,duži radni vek,VISOKA INERCIJA (produžetak vremena spajanja – uključenja spojnice)VISOK KVALITET IZRADE ZAMAJCA I POTISNE PLOČE.
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Frikcioni materijal obloga frikcionog diska
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Prof. dr Dragan Aleksendrić
MaMaššinski fakultet u Beograduinski fakultet u Beogradu
Katedra za motorna vozilaKatedra za motorna vozila
Projektovanje vozila 1Projektovanje vozila 1
Izbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICEIzbor (projektovanje) GLAVNE FRIKCIONE SPOJNICE
Elektronski upravljana glavna frikciona spojnica
Spojnica ECU Pedala