Tengelyek PDF

Tengelyek 1  Csoportosításuk a terhelési viszonyok alapján: Hajlításra igénybevett tengelyek Csavarásra (is) igénybevett teljesítmény- átvivő tengelyek 2 Hajlításra igénybevett tengelyek: Forgatónyomatékot nem visznek át....

Tengelyek 1  Csoportosításuk a terhelési viszonyok alapján: Hajlításra igénybevett tengelyek Csavarásra (is) igénybevett teljesítmény- átvivő tengelyek 2 Hajlításra igénybevett tengelyek: Forgatónyomatékot nem visznek át. Rövid tengelyeknél csak kis hajlítónyomaték keletkezik, ezért itt elegendő a nyírószilárdságot vagy a felületi nyomást vizsgálni. 3  Nyugalomban lévő, forgó, vagy lengő gépelemeket vagy gépelemcsoportokat tartanak meg. Maguk a tengelyek állhatnak - ekkor a rajtuk elhelyezett gépelemek forognak - illetve együtt foroghatnak a rajtuk szilárdan rögzítet gépelemekkel. Lehetnek: 4 Rögzítettek: 5 Forgó tengelyek: 6  A rövid tengelyeket csapszegeknek nevezzük: 7  Kialakítás szerint lehetnek: Hordtengelyek Támasztótengelyek Álló tengelyek: Általában nem kör keresztmetszetűek, hanem a terhelések okozta igénybevételek felvételére legjobban megfelelő profilból alakítják ki. 8  Csavarásra is igénybevett tengelyek Csavarásra (is) igénybevett teljesítmény- átvivő tengelyek. Ezek a tengelyek mindig forgatónyomatékot visznek át, és ezért elsősorban csavaróigénybevétel jelentkezik rajtuk, de hajlításnak is ki vannak téve. 9 A hajtóműtengelyek általában lépcsős keresztmetszetűek. Az egyes gépelemeket, így egyszerűen fel lehet szerelni. A nyomatékátvivő tengelyek lehetnek: Tömörek Üregesek 10 Tömör tengely: 11 Forgó tengelyek: Keresztmetszete kör vagy körgyűrű alakú. A gépállványhoz általában csapágyak közvetítésével kapcsolódnak. A tengely végein kialakított csapokat végcsapnak, míg a közbenső helyeken kialakítottakat nyakcsapnak nevezzük. A nyakcsapra csak osztott csapágy szerelhető. 12 Lépcsős tengely: Alkalmazásának előnyei: Szerelés szempontjából kedvező. A lépcsőknél található vállak felhasználhatók a csatlakozó alkatrészek ütköztetésére. Súly szempontjából kedvező. Az anyag elrendezése az igénybevételekhez igazodik. A kis igénybevételű helyeken kevesebb anyag van. Gyártás szempontjából kedvező. A különböző megmunkálási igényű tengelyszakaszok jól elkülönülnek. Elegendő mindegyik tengelyszakaszt a szükséges tűrésűre- és felületi érdességire készíteni. 13  Üreges tengely: Csőtengely: A kis súlyuk, vagy funkcionális szempontok – pl. szerszámgépek főorsója – miatt alkalmazzák. 14 Bordás tengely: Nagy csavarónyomaték átvitelére alkalmas, ugyanakkor lehetővé teszi a bordás tengelyre szerelt alkatrész tengelyirányú elmozdítását. 15  Különleges tengelyek: Forgattyús tengelyek Közlőművek tengelyei Hajlékony tengelyek Csuklós tengelyek 16  Forgattyús tengelyek: Segítségükkel egyenes vonalú mozgás forgó mozgássá - vagy fordítva - alakítható 17 Görbített tengely: Pl. a főtengely, mely az egyenesvonalú mozgást forgó mozgássá alakítja. 18 Közlőműtengely: 19  Hajlékony tengelyek: Egymás felett, ellentétes menetemelkedéssel hajlított rugalmas acélból készül. Kisebb nyomaték átvitelére alkalmas. 20  Csuklós tengelyek: Szögeltérések kiegyenlítésére 21 A csuklók és a csuklós tengelyek hajlása: 22 A csuklós tengelyeket ott alkalmazzák, ahol egymáshoz képest elállított tengelyeket kell összekötni és ahol tetszőleges síkban megjelenő szögeltéréseket kell kiegyenlíteni. Vannak keresztcsuklós tengelyek, ahol a hajtott tengelyek szögsebessége egyenetlen a hajtótengelyek egyenletes szögsebességével szemben, és gömbcsuklós tengelyek, amelyeknél mindkét tengely egyenlet4esen forog. A mozgások egyenletességének nagysága függ a  elfordulási szögtől. 23 Keresztcsukló alkalmazásakor a hajtott tengely szögsebessége is egyenletes lesz, ha az első keresztcsuklóhoz képest a másodikat ellenkező irányban szimmetrikusan fordítjuk el. A hajlásszögnek ekkor mindkét keresztcsuklónál ugyanakkorának kell lennie. Ha egy hosszában állítható kétrészes csuklós tengelyre van szükség, akkor azt teleszkóposan képezik ki, és mindkét részen általában bordás profilt alakítanak ki. 24 A tengelyek anyaga: * Terheléstől függően 500-600N/mm2 szilárdságú acél, vagy nagyobb terhelés esetén ötvözött cementálható és nemesíthető acél * Forgattyús tengely gömbgrafitos öntöttvasból is készülhet. 25 * A szerkezeti acélok közül leginkább az S275JR, S275J0 és az E295 minőséget használják. * A nemesíthető acélok felületének kopásállóságát felületi edzéssel (lángedzéssel vagy indukciós edzéssel) lehet növelni. 26 *A betétben edzhető acélok közül elsősorban a C10 és C15 jelű, fokozott minőségi követelmények esetén pedig különböző krómmolibdén és krómmangán acélok használhatók. *A tengelycsapok felületének keménysége, a hőkezelési eljárásokon kívül, nitridálással, keménykrómozással, felrakó hegesztéssel és fémszórással is jelentősen növelhető. 27 A tengelyek igénybevétele lehet: 1., Statikus terhelési állapot - csavarás - hajlítás - csavarás és hajlítás 28 2., Változó terhelés: - az igénybevételek megváltoznak - a kiegyensúlyozatlanság miatt feszültségek lépnek fel - A mozgás állapot megváltozása miatt új erők lépnek fel. 29 A tengelyek igénybevételei: I.,Statikus terhelés Az igénybevétel hatására az anyagban ébredő feszültség nagysága és értelme az idő függvényében állandó. 30 2., Forgó tengelyeknél az igénybevétel az idő függvényében változik. a., Szimmetrikus lengő terhelés 31 A normál feszültség a legnagyobb húzó és a legnagyobb nyomó feszültség között ingadozik. 32 b., Lüktető terhelés σ, τ t 33 Az ébredő feszültség csak pozitív, vagy csak negatív értékek között váltakozik. Pl.: emelők, felvonók kötelei, csavarrugók, laprugók. 34 Az anyagok kifáradása A kifáradás jelensége: A dinamikusan ismétlődő igénybevételek hatására a gépelemek törése. Ez a jelenség akkor is fennállhat, ha a ténylegesen fellépő feszültség töredéke a statikus igénybevételnél megengedett feszültségnek. A legnagyobb feszültséget, amelyet a próbatest végtelen ismétlődéskor is elvisel a kifáradási határfeszültség. 35 A kifáradási határfeszültség Wöhler nevéhez fűződik és a végtelen ismétlődés 107 darabot jelent. A szakító vizsgálatra jellemző a σF folyáshatár és σB szakítószilárdság. 36 A méretezésnél figyelembe kell venni, hogy a szerkezetben az ébredő feszültségek a folyáshatárt nem léphetik túl. A szerkezet nagy mértékű maradó alakváltozást nem szenvedhet. A Smith-féle diagram a középfeszültség függvényében ábrázolja a lüktető vagy lengő feszültséget az anyag kifáradási határán. 37 Smith-féle kifáradási diagram σ 2 F σB 1 3 σF 0 4 38 A 0-1-2-F-3-4-0 pontok által határolt terület az anyagra jellemző kifáradási biztonsági terület. Ezen belül kell méretezés során maradni!!! A biztonsági terület metszéke megadja, hogy az adott középfeszültségnél mekkora lehet az a változó terhelés, amely még nem okoz törést. 39 A kifáradási határfeszültség függ: oAnyagi minőség oTengely méreteitől (300 mm-ig csökkenő) oTengely kialakításától (sarkok, lépcsők, hornyok, stb.) oFelületi érdességtől 40 Tengelykialakítások a feszültséghelyek csökkentésére: Lépcsős tengelyeknél az átmenet nélküli keresztmetszet-változás kedvezőtlen hatását csökkenthetjük a viszonylag nagy sugarú átmenetek kialakításával. A körbefutó hornyok kedvezőtlen hatását - pl. menetkifutás, biztosító gyűrűk stb. részére - szintén nagy sugarú átmenetek kialakításával csökkenthetjük. A nyakcsapokon kialakított reteszhornyok közül főleg az ujjmaróval készített hornyok veszélyesek. Ezért, ha lehet, az agyat zsugorkötéssel rögzítsük a tengelyre. 41  A tengelyre merőleges hengeres, ill. kúpos furatok méretét a lehető legkisebbre készítsük. Különösen hajlításnak kitett tengelyeken veszélyesek az esztergált menetek, a hengerelt menetek kedvezőbbek. Végül ne felejtsük el, az éles sarok kezdő törés! 42  Kritikus fordulatszám: A rugalmasságuk következtében a forgórészekben, lengőrendszerekben, amelyekre centrifugális erők és a külső erők is hatnak, a fellépő erők nyomatékingadozások gerjesztenek. Ha a gerjesztőhatás lengésszáma megegyezik a tengely sajátfrekvenciájával, fellép a rezonancia jelensége. 43 A sajátfrekvenciának megfelelő fordulatszámot kritikus fordulatszámnak nevezzük. Az üzemi fordulatszámnak nem szabad a kritikus fordulatszám környezetébe esnie, mert a fellépő erős rezgések károsíthatják a berendezést, sőt az egyes szerkezeti elemek töréséhez is vezethetnek. 44 A gerjesztés és az alakváltozás jellegétől függően hajlító- és csavaró-lengésekről, valamint a hozzájuk tartozó kritikus fordulatszámokról beszélhetünk. Fontos feladat a gerjesztő hatások kis értéken való tartása. Forgórészeknél a legnagyobb gerjesztést a statikus, illetve a dinamikus kiegyensúlyozatlanság jelenti. 45 Tengelyek igénybevétele és kialakításuk: 46 Vége 47