Gépészet | Tanulmányok, esszék » Munkahenger tervezés

Munkahenger tervezés Munkahenger tervezés Feladat : Tervezzen munkahengert a megadott (D, pn , s) paraméterek lapján ! Névleges hengerátmérő: 100 mm Névleges lökethossz : 160 mm Névleges nyomás : 6,3 MPa 1.A munkahenger méreteinek a meghatározása 1.1 A falvastagság minimális értéke Adatok: D=100mm s=160mm pn=6,3MPa z=2,5 D: a munkahenger belső átmérője s: lökethossz pn: névleges nyomás z: biztonsági tényező Szilárdsági jellemzők Folyáshatár: σF 400 MPa Anyagminőség C45 Számítás: s0 = D ⋅ pn = σ 2 ⋅ F − pn z Szakítószilárdság: σm 800 MPa 100 ⋅ 6,3 = 2,0082 mm 2 ⋅ 400 − 6,3 2,5 Mivel a számított érték csak minimális ezért a a henger falvastagsága: so=3mm 1.2 A hengerfedelek minimális vastagsága Adatok: D=100 mm pn=6,3MPa z= 2,5 D: a munkahenger belső átmérője pn: névleges nyomás Szilárdsági jellemzők Anyagminőség Folyáshatár: σF Aö55F Szakítószilárdság: σm 300Mpa 540Mpa Számítás:

h = 0,6 ⋅ D ⋅ pn σF 6,3 = 13,747mm σF = 0,6 ⋅ 100 ⋅ z 2,5 A kapott érték minimális, ezért a hengerfedél vastagsága: h=15 mm 1 Munkahenger tervezés 2.A dugattyúrúd átmérő meghatározása Adatok: t=280mm n: törési biztonság n=5 t: a kihajlásra igénybevett hossz E=2,1*105 Mpa E: rugalmassági modulus z=2,5 z: bizronsági tényező d=45 mm d: a felvett dugattyúrúd átmérő D=100 mm D: a munkahenger belső átmérője Számítás: 4 4 I = d ⋅ π = 45 ⋅ π = 201288,959 mm4 64 64 2 π 2 ⋅ 2,1 ⋅ 10 5 ⋅ 201288,959 = 1064272,71 N Fdmeg = π ⋅ E ⋅ I = 5 ⋅ 280 2 n ⋅ t2          D 2 − d 2  ⋅ π  100 2 − 45 2  ⋅ π  = 6,3 ⋅ = 39460,367 N F =p ⋅ d n 4 4 Fd: dugattyúerő Fdmeg: a megengethető dugattyúerő I: a dugattyúrúd másodrendű nyomatéka A biztonság feltétele, hogy az Fd kissebb legyen mint az Fdmeg . A számértékekből következik, hogy Fdmeg > Fd. Tehát a

választott dugattyúrúd átmérő megfelel.  2 Munkahenger tervezés 3.A csavar méret meghatározása 3.1 A magátmérő kiszámítása Adatok: n=4 zo=2,5 Fd=39460,367 N n: a csavarok száma zo: biztonsági tényező Fd: dugattyúerő Szilárdsági jellemzők: Anyagminőség 14.9 Folyáshatár: σF 1260MPa Szakítószilárdság: σm 1400MPa Számítás: σ σ 0 = F = 1260 = 504 MPa zo 2,5 2,5 ⋅ Fd ⋅ 4 2,5 ⋅ 39460,36722 ⋅ 4 d cs = = = 7,893 mm n ⋅ σ0 ⋅ π 4 ⋅ 504 ⋅ π dcs: minimális magátmérő σ0: a csavaranyag megengedett húzófeszültsége A megfelelő biztonság miatt a magátmérő: 9,853 mm A menet mérete : M12 3.2 Csavarkeresztmetszetek 3.21 A szárkeresztmetszet dsz=12 mm dsz: csavarszárátmérő d 2 ⋅ π 10 2 ⋅ π A sz = sz = = 113,097 mm2 4 4 3.22 A magkeresztmetszet dm=9,853 mm dm: magátmérő d 2 ⋅ π 8,16 2 ⋅ π = = 76,247 mm2 Am = m 4 4 Összmagkeresztmetszet: n=4 n: csavarok szám A = n ⋅ A = 4 ⋅ 76,247 = 304,990 mm2

m 3 Munkahenger tervezés 4. Rugómerevségek 4.1 A csavar rugómerevsége 4.11 A csavarszár rugómerevsége Adatok: Asz= 113,097 mm2 Asz:csavarszárkeresztmetszet 5 Esz=2,1x10 MPa Esz: a csavar rugalmassági modulusza lsz=291mm lsz: csavarszárhossz Számítás: A ⋅E 113,0973 ⋅ 2,1 ⋅ 105 = 81616,63 N/mm s = sz sz = sz l 291 sz 4.12 A menetes rész rugómerevsége Adatok: Am=76,247 mm2 Am:magkeresztmetszet Em=2,1x105MPa Em: a csavar rugalmassági modulusza lm=60,5 mm lm: a húzott menethossz Számítás: A ⋅E 76,247 ⋅ 2,1 ⋅ 10 5 sm = m m = = 529323 N/mm l 60,5 m 4 Munkahenger tervezés 4.13 A csavar rugómerevsége Adatok: sm=529323 N/mm sm: a menetesrész rugómerevsége ssz=81616,63 N/mm ssz: a csavarszár rugómerevsége Számítás: s = s + s = 529323 + 81616,63 = 610939,6 N/mm cs m sz 4.2 A hengerfal rugómerevsége 4.21 A hengerfal keresztmetszete Adatok: Db : a munkahenger belső átmérője Db=100mm Dk=106mm Dk :a munkahenger külső átmérője

Számítás:     D2 − D2  ⋅ π 106 2 − 100 2  ⋅ π    k b     Af = = = 970,752mm2 4 4 4.22 A rugómerevség számítása Adatok: Af=970,752 mm2 Af: a hengerfal keresztmetszete Ef=2,1x105 MPa Ef: a hengerfal rugalmassági modulusza lf: a hengerfal hossza lf=243 mm Számítás: sf = A f ⋅ E f 970,75213 ⋅ 2,1 ⋅ 10 5 = = 838921,6 N/mm lf 215 5. Hosszváltotások 5.1 A hengerfal hosszváltozása Adatok: Fv = 2 ⋅ Fd = 2 ⋅ 39460,36722 = 78920,73N sf= 838921,6 N/mm Fv: szükséges összeszorítóerő sf: A hengerfal rugómerevsége Számítása: F 78920,73 = 0,094074 mm λ = v = f s 838921,6 f 5.2 A csavar hosszváltozása Adatok: Fv = 2 ⋅ Fd = 2 ⋅ 39460,36722 = 78920,73 N scs= 610939,6 N/mm Fv: szükséges összeszorítóerő scs: A csavar rugómerevsége 5 Munkahenger tervezés Számítása: λ F 78920,73 = v = = 0,149097 mm cs s 610939,6 cs 6. Üzemi erők Adatok: Fv=78920,73 N sf= 838921,6 N/mm scs= 610939,6

N/mm Fd=39460,36722 N Fv: szükséges összeszorítóerő sf: A hengerfal rugómerevsége scs: A csavar rugómerevsége Fd: dugattyúerő 6.1 A minimális üzemi erő F = F + 0,2 ⋅ F ⋅ ümin v d s s cs cs +s = 78920,73 + 0,2 ⋅ 39460,36722 ⋅ f 610939,6 610939,6 + 838921,6 Fümin= 82246,28 N 6.2 A maximális üzemi erő F =F +F ⋅ ümax v d s s cs +s = 78920,73 + 39460,36722 ⋅ cs f Fümax= 95548,47 N 610939,6 610939,6 + 838921,6 6.3 A közepes üzemi erő F = F + 0,6 ⋅ F ⋅ ük v d s s cs cs +s = 78920,73 + 0,6 ⋅ 39460,36722 ⋅ f 610939,6 610939,6 + 838921,6 Fük=88897,37 N 7. Üzemi feszültségek Adatok: Fük=88897,37 N Fümax== 95548,47 N Fümin=82246,28 N A=304,9909 mm2 Fük=:a közepes üzemi erő Fümax: a maximális üzemi erő Fük: a minimális üzemi erő A: összmagkeresztmetszet 7.1 A minimális üzemi feszültség σ F 82246,28 = ümin = = 269,668 MPa ümin A 304,9909 7.2 A maximális üzemi feszültség σ F 95548,47 = ümax = =

313,283 MPa ümax A 304,9909 7.3 A közepes üzemi feszültség σ F 88897,37 = ük = = 291,4755 MPa ük A 304,9909 7.4 A lüktetőfeszültség amplitudó σ −σ ümin = 313,283 - 269,668 = 21,807 MPa σ = ümax aü 2 2 6 Munkahenger tervezés 8. Biztonsági tényezők Adatok: σF=1260 MPa σümax=313,283 MPa σaü =21,80751 MPa σaf=83,039 MPa σF: a csavaranyag folyáshatára σümax:maximális üzemi feszültség σaü : lüktetőfeszültség amplitudó 8.1 A folyáshatárra vonatkozó biztonság n F = σ σ F = 1260 = 4,021 313,283 ümax Mivel a kapott biztonsági tényező nagyobb mint a magkeresztmetszet számításánál felvett érték (zo=2,5) ezért megfelelő biztonságúnak tekinthető a választott anyag. 8.2 A kifáradásra vonatkozó biztonság σ 101,766 = 4,66 n = af = f σ 21,807 aü 9.Egyéb jellemzők Adatok D=100mm s=160mm pn=6,3MPa Ef=2,1x105 MPa Eol= 1961,33 MPa s0=3 mm Fd=39460,36722 N D: a munkahenger belső átmérője s: lökethossz

pn: névleges nyomás Ef: a hengerfal rugalmassági modulusza Eol: az olaj rugalmassági modulusza s0: a henger falvastagsága Fd: dugattyúerő 9.1 Térfogatváltozás 9.11 Kiinduló olajtérfogat 2 2⋅π ⋅ s = 100 ⋅ π ⋅ 160 = 1256637,061 mm3= 1256 cm3 = 1,256 l Vo = D 4 4 9.12 A nyomás hatására létrejövő térfogatváltozás p 6,3 = 4036,451534 mm3= 4,036 cm3 δV = V0 ⋅ n = 1256637,061 ⋅ E ol 1961,33 9.2 A munkahenger rugóállandója 9.21 A munkahenger keresztmetszete (D 2 − d 2 ) ⋅ π (100 2 − 45 2 ) ⋅ π AD = = = 6263,550 cm2 4 4 A rugóállandó :       2,1 ⋅ 105     160   ⋅ 100 + s ⋅ 1 + ⋅ D + s ⋅ 1 + E   =    E 5 1961,33 ⋅ ⋅ ⋅ 2,1 10 3 25054,201      ol        ch = 1,72005*10-5 mm/N ch = s E ⋅ s ⋅ AD 7 Munkahenger tervezés 9.22 A munkahengerben tárolt energia F 2 ⋅ c

h 39460,36772 2 ⋅ 1,72005 ⋅ 10 − 5 W= d = = 13391,60507 Nmm W= 13,391 J 2 2 10. Tömítések 10.1 Dugattyú és a hengerfal közti tömítés Alkalmazott tömítés szimmetrikus ”U” profilú gyűrű. Mérete :↵100*↵8015 Anyaga: poliuretán Keménysége:80±3 Shore Ao Darabszám:2db 10.2 Dugattyú és a dugattyúrúd közti tömítés Alkalmazott tömítés : ”O” gyűrű.Mérete :↵34,5x3 Anyaga: NBR Keménysége: 80±3 Shore Ao Darabszám:2db 10.3 A hengerfej tömítése Alkalmazott tömítés : szimmetrikus ”U” profilú gyűrű Mérete :↵45/↵65x12 Keménysége: 80±3 Shore Ao Darabszám:1db 10.4 A hengerfej és a hengerfal közti tömítés Mérete :↵89,3x5,7 Anyaga: NBR Keménysége: 80±3 Shore Ao Darabszám:2db 10.5 Szennylehúzó gyűrű Mérete :↵65/↵45x7 Anyaga: elasztomer Keménysége: 80±3 Shore Ao Darabszám:1db Dátum: Paks, 2001.0510 8