Gépészet | Gépgyártástechnológia » Sovárszky Péter - Homlokkerék hajtómű

Gépelemek Homlokkerék hajtómű Lapszám:1 1. A FOGASKEREKEK SZÁMÍTÁSA 1.1 Alapadatok:  Az áttétel: i=4,5.  A teljesítmény: P=16kW.  A fordulatszám: n 1 =1500min-1.  A hajtókerék fogszáma: z 1 =12.  A hajtómű típusa: egyfokozatú, fekvő, balos. 1.2 A fordulatszám és nyomaték számítása: n1 1500 min 1 n 1 =1500min , i=4,5,  n2    333 ,3333 min 1 . i 4 ,5 -1 1.3 M cs1  P 60 16000W   101,8591Nm , 2    n1 2   1500 min 1 M cs 2  P i 60 16000W  4 ,5   458 ,3662 Nm . 2    n1 2   1500 min 1 A modul szilárdsági méretezése: A hajtó fogaskerékhez választott anyag A70 (Fe 690-2), az edzés nélküli anyagból készült fogtő kifáradási határa ismételt hajlításnál:  0  240  meg  N , a biztonsági tényező X h =3 (1,8-4,0) adatok alapján: mm 2 0 Xh  240 N mm 2  80 N a megengedett fogtő hajlító

feszültség. 3 mm 2 A fogaskerékmodul értéke a csavarónyomaték M cs1 =101,8591Nm, a fogszélességi tényező b 1 =10 (8-15), a fogszám z 1 =12, és a megengedett legnagyobb hajlítófeszültség  meg  80 2004. május 1 Sovárszky Péter N alapján: mm 2 G.IIC-13 Gépelemek m3 Homlokkerék hajtómű Lapszám:2 9  M cs1 9 101,8591Nm 10 3   4 ,5707 , amit felkerekítve N b1  z1   meg 3 10  5  80 mm 2 szilárdsági megfontolások alapján m=5 értékűnek veszünk. 1.4 A fogazás megállapítása: z 1 =12z 0 =17, de z 1 +z 2 =12+54=662xz 0 =2x17=34, a számítások és a z 1 ;z 2 tengelyű kordinátarendszerben elhelyezett metszéspont alsó „B” sávban fekvő helyzete alapján a fogazás (+/-) jellegű. 1.5 A késkihúzás értéke: x1  m   z0  z1 17  12 m   5 mm  1,4705 mm . z0 17 1.6 A fogaskerekek geometriai számítása:  A hajtókerék osztókör-átmérője: d 01  m

 z1  5 mm 12  60 mm .  A hajtott kerék osztókör-átmérője: d 02  m  z2  5 mm  54  270 mm .  A hajtókerék fejkör-átmérője: d a1  m  z1  2   2  x1  m   5 mm  12  2   2  1,4705 mm   72 ,9410 mm .  A hajtott kerék fejkör-átmérője: d a 2  m  z2  2   2  x1  m   5 mm  54  2   2  1,4705 mm   277 ,0590 mm .  A hajtókerék fenékkör-átmérője: d f 1  m  z1  2 ,4   2  x1  m   5 mm  12  2 ,4   2  1,4705 mm   50 ,9410 mm .  A hajtott kerék fenékkör-átmérője: d f 2  m  z 2  2 ,4   2  x1  m   5 mm  54  2 ,4   2  1,4705 mm   255 ,0590 mm . 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek Homlokkerék hajtómű 1.7 A fogméretek számítása:  A fogmagasság értéke: h

 2 ,2  m  2 ,2  5 mm  11mm .  A hajtókerék fogfej-magassága: 5 5 m  x1  m    5 mm  1,4705 mm   6 ,4705 mm . 5 5 ha1   A hajtott kerék fogfej-magassága: ha 2   5 5 m  x1  m    5 mm  1,4705 mm   3 ,5295 mm . 5 5 A hajtókerék fogláb-mélysége: 6 6 m  x1  m    5 mm  1,4705 mm   4 ,5295 mm . 5 5 hf 1   A hajtott kerék fogláb-mélysége: hf 2  6 6 m  x1  m    5 mm  1,4705 mm   7 ,4705 mm . 5 5  A fogszélesség értéke: b  b1  m  10  5 mm  50 mm .  A hajtókerék fogvastagsága az osztókörön: m  5 mm    2  tg   x1  m    2  tg 20   1,4705 mm   8 ,9244 mm . 2 2 s01   A hajtott kerék fogvastagsága az osztókörön: s02   Lapszám:3 m  5 mm    2  tg   x 2  m    2  tg 20

  1,4705 mm   6 ,7835 mm . 2 2 A fogosztás értéke az osztókörön: s01  s 02  8 ,9244 mm  6 ,7835 mm  15 ,7079 mm  m    5 mm    15 ,7079 mm  p 1.8 A névleges erőhatások számítása:  A teljesítményből származó kerületi erő az osztókörön: Fk  P 60 16000W  3395 ,3054 N .   n  d 01  1500 min 1  0 ,06 m 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek  Homlokkerék hajtómű Lapszám:4 A tengelyek síkjával párhuzamos hajlító erő: FA  Fk  tg   3395 ,3054 N  tg 20   1235 ,7901N . Fk 3395 ,3054 N  3613 ,2085 N .  cos  cos 20   A fogra ható nyomóerő: FN  1.9 A fogra ható igénybevételek ellenőrzése:  A vonalnyomás értéke: pv  mint pmeg  200  500  FN 3613 ,2085 N   72 ,2641 , ez kisebb, b1  m 10  5 mm mm N , így a fog mérete vonalnyomásra megfelel. mm A melegedés értéke: P

16 kW kW   0 ,5333 , ez kisebb, mint a d 01  b 6 cm  5 cm cm 2 melegedésre megadott érték 3 ,7 kW , a fog mérete melegedésre is cm 2 megfelel.  A hajlítónyomaték értéke: Fk  h   h  K egyenlet kifejtése után 2  M cs1 a2  b  2 ,2  m   h  egyenletet átrendezve z1  m 6 h  2  M cs1  2 ,2  m  6 z1  m  1,7  m   b1  m 2  2 101,8591Nm 10 3  2 ,2  5 mm  6 12  5 mm  1,7  5 mm  10  5 mm 2 kisebb, mint a fogtő hajlítására megengedett  meg  80  62 ,0318 N , ez mm 2 N , így a fog mm 2 mérete ismétlődő hajlító igénybevételre is megfelel. 2. A TENGELYEK MÉRETEZÉSE 2.1 A hajtótengelyben ébredő legnagyobb csavarónyomaték: M cs1  P k 60 16000W 1,5  152 ,7887 Nm .  2    n 2   1500 min 1 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek 2.2 Homlokkerék hajtómű

Lapszám:5 A hajtott tengelyben ébredő legnagyobb csavarónyomaték: M cs 2  P  k  i 60 16000W 1,5  4 ,5   687 ,5493 Nm . 2   n 2   1500 min 1 2.3 A hajtásból származó legnagyobb erőhatások:  A kerületi erő értéke: Fk   A tengelyeket hajlító radiális irányú erő: 2  M cs1 2 152 ,7887 Nm   5092 ,9566 N . d 01 0 ,06 m FA  Fk  tg   5092 ,9566 N  tg 20   1853 ,6846 N .  A csapágyaknál ébredő támasztóerők a szimmetrikus elrendezés miatt egyenlő nagyságúak: Ft  2.4 FA 1853 ,6846 N   926 ,8423 N . 2 2 A tengelyekre ható legnagyobb hajlítónyomaték: M h  Ft  l 2  Ft  l 3  926 ,8423 N  0 ,1m  92 ,6842 Nm . 2.5 A hajtó tengely összetett igénybevétele: 2 M red1  M h2  M cs 1  2.6  178 ,7029 Nm . A hajtott tengely összetett igénybevétele: 2 M red 2  M h2  M cs 2  2.7 92 ,6842 Nm 2  152

,7887 Nm 2 92 ,6842 Nm 2  687 ,5493 Nm 2  693 ,7682 Nm . A tengely A 60 (Fe 590-2) anyagára jellemző megengedett legnagyobb feszültség:  meg  R eH  n 330 N N mm 2  110 N , és  adatok alapján meg  95 2 3 mm mm 2   2 2  redmeg   meg  4   meg  110 2.8 2 2 N N  N   .  219 ,5449  4   95 2  2  mm 2 mm   mm  A hajtó tengely átmérője: d1  3 32  M red1 32 178 ,7029 Nm 10 3   20 ,2396 mm , d 1 =30mm    redmeg 3   219 ,5449 N mm 2 tengelyátmérő alapján választható a 6306 számú mélyhornyú 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek Homlokkerék hajtómű Lapszám:6 golyóscsapágy, ahol B=19mm, D=72mm, d=d 1 =30mm, r=2mm, így a tengelyen r max =1mm, h min =3mm, C 0 =14600N, C=22000N, f max =10000min -1 . 2.9 A hajtott tengely átmérője: 32  M red 2 32  693 ,7682 Nm 10 3   31,8100 mm , d

4 =40mm d4  3    redmeg 3   219 ,5449 N mm 2 tengelyátmérő alapján választható a 6308 számú mélyhornyú golyóscsapágy, ahol B=23mm, D=90mm, d=d 1 =40mm, r=2,5mm, így a tengelyen r max =1,5mm, h min =3,5mm, C 0 =22000N, C=32000N, f max =8000min-1. 3. A TENGELYDEFORMÁCIÓK 3.1 A hajtó tengely elcsavarodása: I p1 d14   30 4 mm 4      79521,5640 mm 4 . 32 32 I p2  d 24   40 4 mm 4     251327 ,4123 mm 4 . 32 32 19 B    mm  M cs1   l1   152 ,7887 Nm 10 3  100 mm  2 2     2 ,4751 10 3 rad .  1  N mm I p1  G 79521,5640 mm 4  8 ,5 10 4 2 mm 19 B    M cs1   l 2   152 ,7887 Nm 10 3  100 mm  mm  2 2     6 ,4726 10 4 rad . 2   N mm I p2  G 251327 ,4123 mm 4  8 ,5 10 4 2 mm  ö  1   2  2 ,4751 10 3 2004. május 1 rad rad rad  6 ,4726

10 4  3 ,1223 10 3 mm mm mm Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek Homlokkerék hajtómű  ö  3 ,1223 10 3 Lapszám:7 rad 180    0 ,1788  , amely kisebb, mint a megengedett mm  0,25, így elcsavarodásra a tengely megfelelő. 3.2 A hajtott tengely elcsavarodása: I p3 d 34   50 4 mm 4      613592 ,3152 mm 4 . 32 32 I p4  d 44   40 4 mm 4     251327 ,4123 mm 4 . 32 32 B 23    M cs 2   l 3   687 ,5493 Nm 10 3  100 mm  mm  2 2     1,1666 10 3 rad . 3   N mm I p3  G 613592 ,3152 mm 4  8 ,5 10 4 2 mm B 23    M cs 2   l 2   687 ,5493 Nm 10 3  100 mm  mm  2 2     3 ,5885 10 3 rad . 4   N mm I p4  G 251327 ,4123 mm 4  8 ,5 10 4 2 mm  ö   3   4  1,1666 10 3  ö  3 ,5885 10 3 rad rad rad  3 ,5885

10 3  4 ,7551 10 3 mm mm mm rad 180    0 ,2724  , amely elcsavarodás csak a mm  dinamikus terhelésimpulzusnál számítva nagyobb, mint a megengedett 0,25, így elcsavarodásra a tengely megfelelő. 3.3 A hajtó tengely behajlása: I d 24   40 4 mm 4     125663 ,7061mm 4 64 64 F  l  l  f  A 2 3  48  I  E 3 2004. május 1 1853 ,6846 N  100 mm  100 mm   1,1435 10 2 mm N 4 5 48 125663 ,7061mm  2 ,15 10 mm 2 3 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek Homlokkerék hajtómű Lapszám:8 f 1,1435 10 2 mm   5 ,7175 10 5 mm ez kisebb, mint a megengedett. l 200 mm f meg  l 2  l 3 100 mm  100 mm   6 ,6666 10 2 mm , így a tengely behajlásra is 3000 3000 megfelel. 3.4 A hajtott tengely behajlása: I d 34   50 4 mm 4     306796 ,1576 mm 4 64 64 F  l  l  f  A 2 3  48  I  E 3 1853 ,6846 N

 100 mm  100 mm   4 ,6837 10 3 mm N 4 5 48  306796 ,1576 mm  2 ,15 10 mm 2 3 f 4 ,6837 10 3 mm   2 ,3418 10 5 mm ez kisebb, mint a megengedett. l 200 mm f meg  l 2  l 3 100 mm  100 mm   6 ,6666 10 2 mm , így a tengely behajlásra is 3000 3000 megfelel. 3.5 A hajtó tengely szögelfordulása: tg meg =0,001(max.) B  D  FA  l 2  16  I  E  B  1,7152 10 4 1853 ,6846 N  200 2 mm 2 16 125663 ,7061mm 4  2 ,15 10 5 N mm 2  1,7152 10 4 rad , mm rad 180    0 ,0098  , tg B =0,0001tg meg =0,001,tehát a mm  hajtótengely szögelfordulásra is megfelel. 3.6 A hajtott tengely szögelfordulása: tg meg =0,001(max.) 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek Homlokkerék hajtómű B  D  FA  l 2  16  I  E  B  7 ,0256 10 5 Lapszám:9 1853 ,6846 N  200 2 mm 2 16  306796

,1576 mm 4  2 ,15 10 5 N mm 2  7 ,0256 10 5 rad , mm rad 180    0 ,0040  , tg B =0,00006tg meg =0,001,tehát a mm  hajtótengely szögelfordulásra is megfelel. 3.7 A hajtó tengely kritikus fordulatszáma: k ü =1,3 üzemi tényező, mert mindkét oldalon csapágyazott a tengely. n krit  300  1 f k  300 1,3 2 1,1435 10 mm  3647 ,0903 min 1 a tengely behajlásától függő kritikus fordulatszáma. 3.8 A hajtott tengely kritikus fordulatszáma: k ü =1,3 üzemi tényező, mert mindkét oldalon csapágyazott a tengely. n krit  300  1 f k  300 1,3 5 2 ,3418 10 mm  80591,5866 min 1 a tengely behajlásától függő kritikus fordulatszáma. 4. A CSAPÁGYAK KIVÁLASZTÁSA: 4.1 A hajtó és hajtott tengely csapágyai az egyenlő nagyságú radiális terhelés miatt együtt méretezhető. 4.2 A teljesítményből származó névleges csavarónyomaték: M cs1  4.3 P 2

  n  16000W  60  101,8591Nm . 2   1500 min 1 A legkisebb kerületi erő az osztókörön: Fk  2  M cs1 2 101,8591Nm 10 3   3395 ,3033 N . d 01 60 mm 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek 4.4 Homlokkerék hajtómű Lapszám:10 Egy csapágyra jutó radiális terhelés: Fr  FA Fk  tg  3395 ,3033 N  tg 20     617 ,8946 N , mert a csapágy 2 2 2 elrendezés szimmetrikus és axiális irányú terhelés nincs, F a =0. 4.5 Az egyenértékű terhelés számítása: Fe  fü  f k 1,5 1,2  V  X  Fr  Y  Fa    1 1  617 ,8946 N  0  0 N   1112 ,2102 N , ft 1 ahol az üzemi tényező f ü =1,5 a váltakozó terhelés miatt, f k =1,2 a fogaskerekek osztás és profilhibákból eredő pontatlansági tényező, f t =1, mert a hőmérséklet nem éri el a 100C-t, forgástényező V=1, mert a belső gyűrű forog, radiális tényező X=1,

axiális tényező Y=0, és F a =0. 4.6 Az élettartam tényező számítása golyóscsapágyakra: f1  3 4.7 60  n  LH 3 60 1500 min 1  20000 h  12 ,1644 .  10 6 10 6 Az egy csapágyra jutó legnagyobb radiális terhelés: C  Fe  f1  1112 ,2102 N 12 ,1644  13529 ,3697 N , amely érték kisebb, mint a d 1 =30mm-es tengelyhez választott 6306 számú, és a d 4 =40mm-es tengelyhez választott 6308 számú egyik oldalán zárt, mélyhornyú golyóscsapágyra megengedett határterhelés, tehát a tengely méretezésekor kiválasztott típusú csapágyak megfelelőek. 5. RETESZEK MÉRETEZÉSE 5.1 Hajtó tengely és fogaskerék között: d t =40mm tengelyhez ajánlott retesz:12x8, b=12mm és h=8mm, t 1 =5,0mm adatok alapján az A70 anyagú retesz hossza: 2  M cs1 l  d1  ( h  t1 )  pmeg 2004. május 1 2 152 ,7887 10 3 Nmm  21,2206 mm , tehát már egy N 40 mm  ( 8  5 )mm 120 mm 2 Sovárszky Péter

G.IIC-13 Gépelemek Homlokkerék hajtómű Lapszám:11 l=25mm-es retesz is alkalmas a nyomaték átvitelére. 5.2 Hajtott tengely és fogaskerék között: d 4 =50mm tengelyhez ajánlott retesz:16x10, b=16mm és h=10mm, t 1 =6,0mm adatok alapján az A70 anyagú retesz hossza: 2  M cs 2 l  d 4  ( h  t1 )  pmeg 2  687 ,5493 10 3 Nmm 50 mm  (10  6 )mm 120 N mm 2  57 ,2957 mm tehát ha a hajtott fogaskerék szélessége legalább 60mm legyen, vagy ha ettől kisebb, akkor 2db retesz használata szükséges, gyártás és kifáradási szempontok alapján előnyösebb 1db 60mm-es retesz használata. 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek Homlokkerék hajtómű Lapszám:12 MŰSZAKI LEÍRÁS 1. A HAJTÓMŰ RENDELTETÉSE: A fogaskerekes hajtómű alkalmas ipari, vagy mezőgazdasági gépek teljesítményének átvitelére, i=4.5 lassító áttétellel, ahol a hajtott tengely fordulatszáma n2  n1 1500 min 1 

 333 ,3333 min 1 -ra 4 ,5 4 ,5 tengely nyomatéka M 2  csökken, a hajtott 60  P  i 60 16000W  4 ,5   458 ,3662 Nm -re növekszik. 2    n1 2   1500 min 1 2. A HAJTÓMŰ ÖSSZESZERELÉSE: Az öntöttvasból készült hajtóműház a tengelyek síkjában osztott kivitelben készült, a két részt 8db M12-es csavarral szerelhető össze, a művelet előtt tömítő anyagot kell illeszteni a fémrészek közé. A csavarok oldása, majd a felsőrész leemelése kiemelhetjük. után a tengelyeket Összeszereléskor a a csapágyakkal csapágyak együtt felhelyezését megkönnyíthetjük a tengelyek előzetes hűtésével, mivel itt kell szorosabb illesztést biztosítani a forgó belső gyűrű miatt csapágy és tengely között, a hőkezelés nélküli csapágyszerelés maradandó elváltozást okozhat a tengelyeken és a csapágyakon is. A fészkes reteszek szerelése csak laza illesztéssel történhet, a reteszhorony

marásánál ügyelni kell arra, hogy az ujjmaró él-lekerekítése kisebb sugarú legyen, mint a reteszek ellekerekítése. Javítás, vagy alkatrészcsere után szigetelő, tömítő anyagot kell használni minden olyan helyen, ahol olajszivárgás lehetséges, ilyen lehet a filc, a nemez, vagy papírtömítés. 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13 Gépelemek Homlokkerék hajtómű Lapszám:13 3. KARBANTARTÁS: A fogaskerekek olajban futnak, a fogak által felhordott és szétszórt olaj végzi a fogaskerekek és az egyik oldalán zárt, belső oldalán nyitott mélyhornyú golyóscsapágyak kenését, ezért fontos hogy a fogaskerekes hajtóműben mindig a nívók között legyen az olajszint. A megfelelő kenés hiánya a fogfelületek melegedését, kilágyulását, a csapágyak berágódását okozza, az egész hajtómű káros mértékben túlmelegedhet, szélsőséges esetben a tengely, vagy a ház törése is bekövetkezhet. Karbantartás során ellenőrizzük

a csavarok, alátétek, tömítések épségét is, szüntessük meg az olaj folyását, cseréljük ki a sérült alkatrészeket. A hajtóműházban lévő olajat használattól függően kb. 1000 üzemóránkét kell kicserélni Az olajcsere üzemi hőfokon könnyebben elvégezhető, mert az olaj viszkozítása ilyenkor lényegesen kisebb. A forgó alkatrészek mosását nem szabad benzinnel vagy más tűzveszélyes folyadékkal végezni, ez a művelet teljesen felesleges, mert a fémrészek az elhasznált olajjal együtt eltávolíthatóak. 4. BALESETVÉDELEM: A fogaskerekes hajtómű mindkét tengelyét a gépekhez kapcsolás után védőburkolattal kell felszerelni, mert az megvédi a dolgozót az un.: tengelybalesetektől. Rendszeresen kell a védőburkolat épségét ellenőrizni és meghibásodás, sérülés esetén azt azonnal meg kell javítani. Üzem közben tilos a védőburkolat eltávolítása. 2004. május 1 Sovárszky Péter G.IIC-13