JÁRMŰRENDSZEREK TERVEZÉSE

Átírás

1 JÁRMŰRENDSZEREK TERVEZÉSE Hajtómű méretezése 2010 Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus Tizedik javított, bővített változat Terv. 01. Bevezetés 1

2 A gépjármű igénybevételét meghatározó tényezők 1. Motorteljesítmény 2. Raksúly kihasználás mértéke 3. Közlekedési viszonyok 4. Útviszonyok 5. Domborzati viszonyok 6. A gépkocsivezető szakmai hozzáértése Méretezni lehet: Statikus igénybevételre Dinamikus Igénybevételre Élettartamra Terv. 01. Bevezetés 2

3 A HAJTÓMŰ MAXIMÁLIS TERHELÉSE

4 A DINAMIKUS TÉNYEZŐ A hajtómű maximális igénybevétele indításkor lép fel. Figyelembevétele a λ dinamikus tényezővel is lehetséges. M M max m max Ahol: M max a hajtóművet terhelő maximális nyomaték, M mmax - a maximális motornyomaték. T02 Maximális terhelés Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 2

5 A MOTOR MAXIMÁLIS NYOMATÉKA Mérési adatok hiányában a sebességváltómű bemenő tengelyét terhelő maximális nyomaték, a hajtómű összmódosításának (k ö ) függvényében az alábbi empirikus kifejezéssel határozzák meg: Ha k ö 20 M 2 M, max mmax M M t max m max, ahol: β - a tengelykapcsoló nyomatékfelesleg tényezője, M tmax - a tengelykapcsoló által átvihető maximális statikus nyomaték, M mmax - a maximális motornyomaték, M max - a hajtóművet terhelő maximális nyomaték. k k k ö sebváltó hajtotthíd T02 Maximális terhelés Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 3

6 Ha k ö 50 M 1,35M, max m g r M, k ö mech ahol: - a hajtott tengelyen, a tapadás által átvihető nyomaték, M m - a hajtott tengelyre jutó tömeg, 0,8 - a tapadási tényező, g = 9,81 m/s2 - a nehézségi gyorsulás, mech - a hajtómű mechanikai hatásfoka, r - a gumiabroncs gördülési sugara. Ha 20 < k ö < 50 A hajtóművet terhelő maximális nyomatékot interpolálással határozzuk meg 2 M m max 1, 35M kő 20 Mmax 2 M m max. 30 T02 Maximális terhelés Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 4

7 HIDROMECHANIKUS HAJTÓMŰ Hidromechanikus hajtómű esetében a turbinakeréken lévő maximális nyomaték: M M k, T max sz( ih 0 ) H max ahol: M Tmax - a turbinakereket terhelő maximális nyomaték, M sz(ih=0) - a szivattyúkerék által i H (=0) értéknél felvett nyomaték, i H - a hidraulikus áttétel, - a hidraulikus nyomatékmódosítás maximális értéke. k Hmax Egyéb hajtóműrész maximális terhelése: A turbinakerék nyomatékából kiindulni A turbinakerék és az adott alkatrész közötti nyomatékmódosítást figyelembe venni A mechanikai hatásfokot figyelembe venni Az így kiszámolt nyomaték nem lehet nagyobb, mint a hajtott tengely tapadási nyomatékából számolt nyomaték. Ha az kisebb, akkor abból kell kiindulni. T02 Maximális terhelés Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 5

8 A tapadás által, az adott alkatrészt terhelő nyomaték: m g r M, max,, kö mech ahol: φ = 0,8 - a tapadási tényező,, k ö, mech - a turbinakerék és az adott hajtóműrész közötti nyomatékmódosítás, - a turbinakerék és az adott hajtóműrész közötti erőátvitel mechanikai hatásfoka. T02 Maximális terhelés Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 6

9 ÖSSZKERÉK HAJTÁSÚ GÉPKOCSIK KARDÁNTENGELYÉT TERHELŐ MAXIMÁLIS NYOMATÉK Az i-dik tengelyt terhelő maximális nyomaték: ahol: mi mi g Mi r, 2 - az i-dik tengelyre jutó járműtömeg, φ = 0,8 - a tapadási tényező, r - a gumiabroncs gördülési sugara. Az i-dik tengelyt hajtó kardántengelyt terhelő nyomaték: m, i g r M i, k i0 iomech ahol: k i0 iomech - az i-dik hajtott híd nyomatékmódosítása, - az i-dik hajtott híd mechanikai hatásfoka. T02 Maximális terhelés Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 7

10 Hajtóműcsapágyak mértékadó igénybevétele Gold módszer

11 Megfigyelhető, hogy adott járműkategóriák (pl. tehergépkocsi), adott útviszonyok között és adott forgalmi szituációban, függetlenül a beépített motor teljesítményétől, egy adott V k közepes sebességgel haladnak. Ha egy gépjármű adott útviszonyok között egyenletes sebességgel halad, akkor a haladáshoz szükséges vonóerő a mozgásegyenlet alapján már meghatározható: ahol: G - a jármű súlya [N], ψ - az útellenállási tényező, k w - a légellenállási tényező, k AV 2 w F G N, A - a gépjármű homlokfelülete [m 2 ], V - a jármű sebessége [km/h]. 13 T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 2

12 A haladáshoz szükséges vonóerő mérésekkel is meghatározható. Ezt tette Gold is aki számos kísérletet elvégezve, az egyes járműkategóriákra vonatkozóan, az út és a forgalmi viszonyokat figyelembe véve meghatározta a fajlagos vonóerőt, és az átlagsebes-séget (l. alábbi táblázat) T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 3

13 Ha ismerjük a fajlagos vonóerőt (F/G ö ), akkor az adott esetre vonatkozóan, meghatározhatjuk a sebességváltómű kimenő tengelyén fellépő M hk közepes hajtóműnyomatékot: F G r ö Mhk Nm, Gö k0 0mech ahol: F =2F k a vonóerő (kétkerékhajtás esetén), F k a járműkeréken fellépő vonóerő, r - a gumiabroncs gördülési sugara, k 0 a hajtott híd nyomatékmódosítása, η 0mech a hajtott híd mechanikai hatásfoka, G ö a gépjármű összgördülősúlya. A jármű összgördülő súlya: Gö G0 T G T, ahol: G 0 - az üres jármű súlya, G T a gépjármű hasznos terhelése, μ T - a terhelési tényező (átlagos értéke 0,7 0,8). Személyszállító járműveknél egy fő tömege= 75kg + 20 kg csomag. T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 4

14 A közepes sebesség (V k ) ismeretében, egy adott forgalmi szituációra vonatkozóan, meghatározható a sebességváltómű kimenő tengelyének közepes fordulatszáma: V k k 0 n hk, 0,377 r ahol: V k k 0 r - a közepes járműsebesség [km/h], - a hajtott híd nyomatékmódosítása, - a gumiabroncs gördülési sugara [m]. T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 5

15 Változó üzemviszonyokat feltételezve, a sebességváltómű kimenő tengelyét terhelő egyenértékű hajtóműnyomaték (M he ) : M M M M ,,,,,,,,,, m m m m he hk hk hk ahol: α; β; γ - az üzemidők %-os megoszlása m kitevő értéke: görgőscsapágy m = 3,33, golyóscsapágy m = 3,00...., Tehergépkocsik becsült üzemidő megoszlása: Városi üzem = 30% Távolsági üzem, aszfalt, beton burkolat. = 40% Távolsági üzem, köves-, ill. jóminőségű földút.. = 20% Távolsági üzem, rossz minőségű nedves földút = 10% T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 6

16 Öszkerékhajtású gépkocsik becsült üzemidő megoszlása: Keményburkolatú utak... 30% Földút, száraz.25% Földút, nedves 15% Havas út. 15% Terep 15% A sebességváltómű kimenő tengelyének egyenértékű fordulatszáma: ahol: V ke redukált közepes sebesség, V k ke 0 n he, 0,377r V V V k k k V ke. 100 V k,,, V k, V k az egyes forgalmi szituációk közepes sebessége, α, β, λ az egyes forgalmi szituációk %-os időmegoszlása K 0 a hajtott híd nyomatékmódosítása. T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 7

17 Az egyenértékű (redukált) motornyomaték és motorfordulatszám: M he M me, kk nme nhek k, ahol k k a sebességváltómű közepes nyomatékmódosítása, ahol: ak bk ck k k, 100 a, b, c,... - az üzemidő fokozatonkénti %-os megoszlása, k 1, k 2, k 3,... - a sebességváltómű nyomatékmódosításai. A hajtómű csapágyszámításainál figyelembe veendő nyomaték és fordulatszám: Sebességváltómű: M me ; n me, Sebességváltó utáni hajtóműegységek : M he ; n he. T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 8

18 A sebességváltómű fokozatai igénybevételének %-os megoszlása I: T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 9

19 A sebességváltómű fokozatai igénybevételének %-os megoszlása II. T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 10

20 MEGJEGYZÉS! 1. A Gold féle, a fajlagos vonóerőt, és a közepes sebességeket tartalmazó táblázat adatai elavultak. 2. Ha ezt a módszert kívánjuk a gyakorlatban használni, akkor a konkrét járműre vonatkozóan, az út és forgalmi viszonyokat, az átlagsebességeket, és azok százalékos megoszlását figyelembe véve, a mozgásegyenlet alapján határozhatjuk meg a redukált nyomatékokat. 3. A redukált fordulatszámokat, az átlagsebességek és azok százalékos megoszlását figyelembe véve számolhatjuk ki. T 03 Gold módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 11

21 A sebességváltómű fogaskerekeinek mértékadó igénybevétele Dümsüc módszer

22 Ezen módszer szerint a sebességváltómű fogaskerekei mértékadó igénybevételét, melyet az élettartam-számításoknál használhatunk, a futásteljesítményből kiindulva az alábbiak szerint határozhatjuk meg. A számításhoz szükséges kiindulási adatok: L a jármű futásteljesítménye, (a selejtezésig megtett út) [km] i -- a futásteljesítmény fokozatonkénti %-os megoszlása M mmax a maximális motornyomaték F/G a fajlagos vonóerő Meghatározásra kerülő paraméterek: M mred - a redukált motornyomaték (ezt használjuk a fogaskerék élettartam-számításainál) N red - a redukált ciklusszám (körülfordulások száma) A futásteljesítmény becsült értékei: Személygépkocsi ezer km. Tehergépkocsi, autóbusz ezer km. T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 2

23 A számítások menetét, egy előtéttengelyes sebességváltóra alapozva mutatjuk be. Az indirekt rendszerű váltóknál a módszert értelemszerűen kell alkalmazni Előtéttengelyes sebességváltómű hajtásvázlata Az ábrán látható jelölések: N f1 a nyeleskerék tényleges ciklusszáma, N f2 az előtéttengelyen lévő folytonjáró fogaskerék, tényleges ciklusszáma, N i1 ; N i2 az i-dik fogaskerékpár, előtét-, ill. kimenőtengelyen lévő fogaskerekeinek tényleges ciklusszáma k f ; k i ; k 0 a folytonjáró-, az i- ik fokozat, ill. a hajtott híd nyomatékmódosítása r a gumiabroncs gördülési sugara. fogaskerékpárjának T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 3

24 A futásteljesítmény fokozatonkénti megoszlása T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 4

25 A számítás menete Állandóan egy adott fokozatban üzemeltett sebességváltómű az i- dik fokozat kimenő tengelyén lévő fogaskerekének, a tényleges ciklusszám, és a futásteljesítmény közti kapcsolata: L 2 r N k 0 i2 ahol: L - a gépjármű futásteljesítménye [ m], r - a gumiabroncs gördülési sugara [m], k 0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, N i2 - az i-dik kimenőtengelyen lévő fogaskerék tényleges ciklusszáma. Figyelembe véve az i - dik fokozat futásteljesítményének %-os részarányát: i 2r Ni 2 L, 100 k 0 ahol : - az i-dik fokozat futásteljesítményének %-os részaránya. i T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 5

26 A kimenő tengelyen lévő i-dik fogaskerék tényleges ciklusszáma: L i k0 N i2, 200r Az előtét tengelyen lévő i-dik fogaskerék tényleges ciklusszáma: N k N. i1 i i 2 Az előtét tengelyen lévő folytonjáró fogaskerék tényleges ciklusszáma: Nf 2 N i1. A nyeleskeréken lévő folytonjáró fogaskerék tényleges ciklusszáma: N N k. f 1 f 2 f T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 6

27 A redukált ciklusszám (általános alak) m, Nred a N, ahol: N red - a redukált ciklusszám, N - a tényleges ciklusszám, a - a nyomaték-kihasználási tényező, m kitevő értéke az igénybevétel jellegétől függ; m = 6 hajlítóigénybevétel esetén, m = 3 - felszíni szilárdság esetén, M mred a, M m max M mred redukált motornyomaték, M mmax maximális motornyomaték. T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 7

28 A nyomaték-kihasználási tényező meghatározásához szükséges paraméterek: Közepes sebesség: r n M Va 0,377, k0 ks Fajlagos vonóerő: F G M k k m max s 0 mech G r ahol: k 0 k s - a hajtott híd nyomatékmódosítása, - a sebességváltómű adott fokozatának nyomatékmódosítása, η mech a hajtómű mechanikai hatásfoka, G - a terhelt gépjármű súlya. Az élettartam számításokhoz szükséges redukált motornyomaték: M a M. mred mmax T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 8

29 A nyomaték-kihasználási tényező meghatározását segítő diagram Fajlagos vonóerő T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 9

30 Megengedhető hajlítófeszültség 10 N / mm 2 T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 10

31 Megengedhető Hertz feszültség 10 N / mm 2 T_04 Dümsüc módszer Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 11

32 Tengelykapcsoló méretezése

33 NYOMATÉKFELESLEG TÉNYEZŐ A tengelykapcsoló gyakori megcsúszását elkerülendő, az általa átvihető nyomaték maximális nyomaték (M Tmax ) egy un. nyomatékfelesleg tényezővel (β) növelten, nagyobb a motor maximális nyomatékánál (M mmax ). MT max, M Tapasztalati értékek: m max Személygépkocsi:.1,2 1,75 Tehergépkocsi, autóbusz:..1,5 2,20 Terepjáró gépkocsi:..1,8 3,00 A javasolt értékek, a nyomórúgó kifáradása és a súrlódó tárcsák kopásából adódó csökkenést is figyelembe veszik. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 2

34 A MŰKÖDTETÉSHEZ SZÜKSÉGES NYOMÓERŐ M M T max m max F T, rk i rk i ahol: r k a súrlódó tárcsa közepes súrlódási sugara, R r r k, R r R a tárcsa külső sugara, r a tárcsa belső sugara, I - a súrlódó felületek száma, i = 2 egytárcsás tengelykapcsoló i = 4 kéttárcsás tengelykapcsoló μ a súrlódási tényező. közepes értéke: μ = 0,22 0,30. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 3

35 A SÚRLÓDÓ TÁRCSA MÉRETEI Előzetes felvétele az alábbi összefüggések segítségével történhet: Személygépkocsi: M m max D ; 47 Tehergépkocsik: M m max D ; 36 Tgk. (nehéz üzemviszonyok: M m max D ; 19 Ahol: M mmax a maximális motornyomaték [Ncm], D - a súrlódó tárcsa külső átmérője [cm]. A belső átmérő : d 0,6D. Falvastagság: f mm. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 4

36 A súrlódó tárcsa kerületi sebessége n V m max 0,5D m s, 30 ahol: n mmax a maximális motorfordulatszám [min -1 ], D - a tárcsaátmérő [m]. V meg = m/s öntöttvas nyomólap esetén. A súrlódó tárcsa felületi nyomása p F A T T 4F D T 2 2 d, ahol: F T - a tárcsákra ható nyomóerő A T - a súrlódási felület, (egy oldal), D - a súrlódó tárcsa külső átmérője, d - a súrlódó tárcsa belső átmérője. A felületi nyomás megengedhető mértéke: p = 0,14 0,3 MPa. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 5

37 A TENGELYKAPCSOLÓK NYOMÓRÚGÓJÁNAK MÉRETEZÉSE Központi rugós Peremrugós Tányérrugós 1 surlódótárcsa; 2 nyomólap; 3 kiemelőkar; 4 nyomórugó; 5 kinyomócsapágy 6 torziós lengéscsillapító. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 6

38 Körkeresztmetszetű hengeres csavarrugóban ébredő feszültség és rugódeformáció F A rugóban ébredő csavarófeszültség: 16 r F 3 k, d ahol: F a rugót terhelő erő, k a rugóban ébredő, hajlítófeszültséget is figyelembe vevő tényező. D/d 3 3,4 4 4,6 5 5,6 6 6,5 7 7,5 8 k 1,55 1,47 1,38 1,32 1,29 1,26 1,24 1,22 1,20 1,19 1,17 D = 2r. meg MPa. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 7

39 A rugódeformáció: 3 8 D F n f, 4 G d ahol: n a lengő menetek száma, G a csúsztatási modulus. A rugó merevségi tényezője: 4 F G d s. 3 f 8 D n T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 8

40 Peremrugós tengelykapcsoló duplasoros körszelvényű hengeres csavarrugójának méretezése F A számítás menete f 1 A külső peremrugó merevségi tényezője: f 2 d G s ; n1 D 1 d 2 d 1 l 2 l 1 A belső peremrugó merevségi tényezője: d G s ; n2 D2 D 2 D 1 ahol: G=8, MPa- Csúsztatási rugalmassági modulus, n 1 ;n 2 a lengő menetek száma. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 9

41 Egy rugópárra jutó nyomóerő: ahol: F T a tárcsára ható nyomóerő, Z a peremrugók száma. FT F, Z A külső peremrugó összenyomódása f 1, az F terhelő erő alatt. Az ismert kifejezést a mi esetünkre alkalmazva: F f s Egy rugópár által felvett erő: F f1 s1 f1 l1 l 2 s 2. Ezt az egyenletet f 1 re megoldva a külső peremrugó deformációja: f 1 F l l s s s 1 2 A belső peremrugó deformációja: f f l l. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 10

42 A nyomólap elmozdulása kiemeléskor: l i, ahol: i a súrlódó felületek száma, T_05 Tengelykapcsoló méretezése δ a súrlódó felületek közti hézag [mm], általában: egytárcsás tengelykapcsolóknál két-, ill. többtárcsás tengelykapcsolóknál A külső peremrugó által felvett erő: F1 f1 s 1, δ = 0,8 1,5 mm δ = 0,4 1,0 mm. A belső peremrugó által felvett erő: F2 f2 s 2, A külső peremrugót terhelő max. erő: F1max 1,1F1 l s 1, A belső peremrugót terhelő max. erő: F2 max 1,1F2 l s 2, A külső rugóban ébredő feszültség: A belső rugóban ébredő feszültség: 16 r F k, 1 1max d1 16 r F k. 2 2max d2 Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 11

43 Kúpos körszelvényű rugóban ébredő feszültség és rugódeformáció F A rugódeformáció: 16F 2 2 f r1 r 4 2 r1 r2 n, G d A merevségi tényező : 4 F d G s, f 16n r r r r A fellépő feszültség: ahol: n lengő menetek száma, 16F r2 3 k, d n =teljes menetszám-1,5 2,0. ahol: a k tényezőt, D/d alapján a korábbi táblázatból kell kiválasztani. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 12

44 b a Négyszögszelvényű kúpos rugóban ébredő feszültség és rugódeformáció r 1 r 2 F A rugódeformáció: f n r r r r F 4 4G a Merevségi tényező: 4 F 4G a s ; f n r r r r A rugóban ébredő feszültség: Fr 2 2 a b ; ahol: b/a 2,0 2,5 3,0 0,246 0,528 0,267 1,713 1,256 0,995 T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 13

45 Tányérrugós tengelykapcsoló üzemállapotai F Zárt állapot Oldott állapot Rugó T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 14

46 Tányérrugók méretezése Az ábrán látható jelölések: b F ki F - a nyomólapra ható erő, F ki az oldáshoz szükséges erő b - a tárcsavastagság: Személygk.: b= 2,0 2,5 mm, Tehergk. : b= 3,0 3,5 mm,. F A kikapcsoláshoz szükséges erő: D D e c Fki F. Dc Di T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 15

47 A nyomólap által átadott, rugóra ható erő: ln 1 2 E bl k k 1 1 k 1 F b h l h 0,5l 1, 3 1 De 1 k2 1 k2 1 k2 ahol: k 1 =D a / D e ; k 2 = D c / D e, E MPa a rugalmassági modulus, μ 0,26 Poisson szám. A tányérrugó szirmai végének l 2 elmozdulása: D l2 l 2 l 2, c Di l 2 l 1. D D Gyakorlatilag l 2 elhanyagolható, igy 2 2 e c l l. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 16

48 Tervezéskor javasolt értékek: D e 1,2...1,5; D h 1,5...2,0; b a D e D i 2,5; De b ; Javasolt sziromszám = Ha h 1,6 b h 2,8 b akkor hosszú szakaszon állandó a tengely irányú erő. akkor a rugó kifordulhat. Hajlító feszültség a veszélyes (B) keresztmetszetben ahol: 2 2 F D 0,5E 0,5 D D b, b D D 1 D ki a a 2 2 i a a D D e a D ; D ln e D a 2h. ( D D ) A fenti feszültséget az anyag folyási határához (R eh ) kell viszonyítani. e a T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 17

49 Kéttárcsás tengelykapcsoló vezető csapjának szilárdsági ellenőrzése A csapra ható tangenciális erők: F T F T M F,, T max T 2r0 zcs M T max F T, 4r0 zcs (Két súrlódó felület) (Egy súrlódó felület) ahol: M Tmax a tengelykapcsolóval átvihető nyomaték, z cs r 0 90 o al elforgatva - a csapok száma, - a csapok forgástengelytől való távolsága. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 18

50 A csapra, kiemeléskor ható maximális axiális erő: ahol: F z r z cs max - a peremrugót kiemeléskor terhelő maximális erő, - a peremrugók száma, - a vezető csapok száma. F z max r F 2, zcs A csaptőre ható hajlítónyomaték: A csaptőben fellépő hajlítófeszültség: ahol: M h d M M M T max T max T max Mh FT a FT b a b 2a b 2r0 zcs 4r0 zcs 4r0 zcs M M h h T max h 3 3 K 0,1d 4r0 zcs 0,1d - a csapot terhelő hajlító nyomaték, M 2a b - a csapátmérő a veszélyes keresztmetszetben F a és b - az és erők támadáspontjának csaptőtől mért távolsága. r F r, T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 19

51 A csapokban ébredő húzófeszültség kiemelt állapotban: 4F 2 2. d A csapok szilárdsági ellenőrzése felületi nyomásra F T p 0, b1 d1 F T p 0, b2 d1 ahol: b 1 a középső nyomólap vastagsága, b 2 a szélső nyomólap vastagsága, d 1 a csapátmérő. Megengedhető értékek: p0meg MPa T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 20

52 A nyeleskerék bordásprofiljának szilárdsági ellenőrzése Ellenőrzés felületi nyomásra M m max p 0, zb Al rk ahol : M mmax - a maximális motornyomaték, Ψ - a terhelés-eloszlási tényező, z b A - a bordaprofilok száma, - a fajlagos teherhordó felület, D d A f r, 2 D d r k, 4 A számításoknál f és r elhanyagolható! D; d - a külső / belső átmérő, f - a profil külső letörése, r - belső lekerekítés, r k - közepes sugár, T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 21

53 Ellenőrzés nyírófeszültségre M b m max z r l b k, ahol: l a borda terhelt hossza, b a borda szélessége. Megengedhető feszültségek: meg MPa meg MPa T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 22

54 Torziós lengéscsillapítók főbb paraméterei A torziós lengéscsillapítók feladata: A torziós lengések csökkentése és a lengésenergia felemésztése. 2 1 a súrlódótárcsa elemei, 2- torziós rugó, 3- súrlódásos csillapító betét, 4 bordásagy, 5 feszítő rugó. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 23

55 M µ - súrlódási nyomaték M 0,06...0,17 M mmax, ahol : M mmax a maximális motornyomaték. M ef - az előfeszítési nyomaték M ef 0,08...0,15 M mmax M zár a zárási, a csillapítót blokkoló nyomaték ahol: M j 0,2...0,4 M így mmax M 1,2...1,4 M. zár mmax Mzár Mmmax M j, - torziós lengések maximális amplitúdójának nyomatéka, T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 24

56 A tangenciálisan elhelyezett tekercsrugók szokásos paraméterei: Darabszám z = Huzalátmérő d = mm Közepes tekercsátmérő. D k = mm Teljes menetszám.. n ö = Rúgómerevség s r = N/mm Egy rugót terhelő maximális erő: Mmax 1,2...1,3 Mm max F T, r z r z r ahol: - a nyomatékfelesleg tényezője, M mma - a maximális motornyomaték, r r z = - a rúgók elhelyezkedésének sugara, - a torziós rúgók darabszáma. r T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 25

57 A rugóban ébredő csavarófeszültség: 8 FT Dk 3 k d ahol: k - a hajlítófeszültséget is figyelembevevő tényező, D k /d 3 3,4 4 4,6 5 5,6 6 6,5 7 7,5 8 k 1,55 1,47 1,38 1,32 1,29 1,26 1,24 1,22 1,20 1,19 1,17 A megengedhető csavarófeszültség: A tekercsrugó merevségi tényezője: meg = MPa 4 FT Gd S r, 3 f 8 n D m k ahol: f - a rugódeformáció, n m - a lengő menetek száma, n ö - az összmenetszám, n ö = n m + (1,2...2,0), G - a csúsztatási rugalmassági modulus, G = (8...9)10 4 MPa. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 26

58 A TENGELYKAPCSOLÓ ELLENŐRZÉSE FAJLAGOS MUNKÁRA A tengelykapcsoló terhelési viszonyainak jellemzésére elterjedten használják mint mutatót, a - a fajlagos súrlódási munkát, és a T - a hőmérsékletváltozást, (emelkedést). Mindkét mutatót helyből való elindulásra vonatkoztatják. A fajlagos súrlódási munka meghatározására az alábbi kifejezés szolgál: W 4W a, 2 2 A i D d ahol: W - a súrlódási munka, A - az összesített súrlódási felület. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 27

59 m a 0 W M t dt, ahol:m (t) m a - az időben változó súrlódási nyomaték. Értéke a nullától a maximumig változhat, - a kapcsolási (zárási idő), - a motor főtengelyének szögsebessége, - a sebességváltómű bemenő tengelyének szögsebessége. A gyakorlatban használatos empirikus kifejezés ahol: M mmax a maximális motornyomaték, J a 2 0,5Ja Mm max m W, M M m max - a gépjármű tömegének, a sebességváltó bemenő tengelyére redukált forgó tömeg tehetetlenségi nyomatéka. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 28

60 A kinetikai energia egyenlősége alapján: 2 2 Ja a mö V, 2 2 ahol: a m ö V - a sebességváltómű bemenő tengelyére redukált, feltételezett lendítőkerék forgásának szögsebessége, - a gépjármű össztömege, - a gépjármű sebessége, - a gépjármű forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező 1 k Ö 1 2 k ö - a járműkerekek forgását figyelembe vevő tényező, - a motor forgó tömegeinek forgását figyelembe vevő tényező, - a hajtómű nyomatékmódosítása. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 29

61 Figyelembe véve, hogy: V r, k a k, k ö 2 m r J, ö a 2 kö r - a gumiabroncs gördülési sugara. m - a motor főtengelyének szögsebessége, m = 0,75 P - dízel motorok esetében a felvehető érték. P - a főtengely, maximális motorteljesítményhez tartozó szögsebessége, - benzinmotorok esetében. 3 M m 50, T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 30

62 M - a menetellenállás nyomatéka, G ö = 0, ,04 k ö mechö G r ö M, kö mechö - a gépjármű összgördülő-súlya, - az útellenállási tényező, - a hajtómű nyomatékmódosítása, - a hajtómű mechanikai hatásfoka. Számításoknál: személygépkocsi, járműegyüttes első fokozat tehergépkocsi második fokozat. A fajlagos munka megengedhető értékei: Személygépkocsi: a = J/cm 2 Tehergépkocsi: a = J/cm 2 Járműegyüttes: a = J/cm 2 T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 31

63 A TENGELYKAPCSOLÓ MÉRETEZÉSE MELEGEDÉSRE A számításokat helyből való indulásra vonatkoztatva végezzük. A hőmérséklet emelkedés W T, m c T T ahol: - a hőátadási tényező, = 0,5 - egytárcsás tengelykapcsoló nyomólapja, és a kéttárcsás tengelykapcsoló középső lapja. = 0,25- a kéttárcsás tengelykapcsoló nyomólapja. m T - az ellenőrzés tárgyát képező alkatrész tömege, c T - az ellenőrzés tárgyát képező alkatrész fajhője. c T = 481,5 J/kg C - acél és öntöttvas esetében. A nyomólap megengedhető hőmérséklet-emelkedése: T C T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 32

64 A TENGELYKAPCSOLÓT MŰKÖDTETŐ MECHANIZMUS PARAMÉTEREINEK MEGHATÁROZÁSA Mechanikus működtetés A mechanikus működtetés erőmódosítása a c e k m, b d f Általában, k m =30 45 A mechanikus működtetés pedálútja ac S p S k m. bd ahol: S P a teljes pedálút, S - a nyomólap elmozdulása, Δ - a kinyomókar és a kinyomócsapágy közti hézag Általában, Δ = 2 4 mm T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 33

65 A nyomólap elmozdulása S i m, ahol: - a súrlódó felületek közti hézag oldott tengelykapcsolónál, i - a súrlódó felületek száma, m - a tárcsadeformáció, bekapcsolt állapotban, m = 1,00...1,50 mm - rugalmas tárcsa esetén, m = 0,15...1,00 mm - merev tárcsa esetén, = 0,75...1,00 mm - egytárcsás tengelykapcsoló esetén, = 0,50...0,60 mm - kéttárcsás tengelykapcsoló esetén. A pedálút megengedhető mértéke: S P = mm. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 34

66 Hidraulikus működtetés Erőmódosítás a c e d k, 2 2 h 2 b d f d1 Pedálút acd S S k, 2 2 p h 2 b d d1 ahol : d 1 a pedálnál lévő főhenger átmérője, d 2 - a munkahenger átmérője. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 35

67 A pedálerő meghatározása F F max F p, k mech ahol: F Fmax - a nyomólapra ható maximális erő, kikapcsolt állapotban, k - a működtető mechanizmus erőáttétele, mech - a működtető mechanizmus mechanikai hatásfoka, mech = 0,7...0,8 -mechanikus működtetés esetén, mech = 0,8...0,9 - hidraulikus működtetés esetén. A pedálerő megengedett mértéke Szervo nélkül: F p = 250 N, Szervóval: F p = 150 N. T_05 Tengelykapcsoló méretezése Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 36

68 Mechanikus sebességváltómű méretezése

69 A mechanikus sebességváltómű főbb paramétereinek megválasztása A sebességváltómű módosítási tartománya max k k s max s min, ahol: k smax a legnagyobb nyomatékmódosítás, k smin a legkisebb nyomatékmódosítás. Néhány korszerű személygépkocsira vonatkozó adatot a következő dián láthatunk. A módosítási tartomány szokásos értékei: Személygépkocsi, mikrobusz: max = Tehergépkocsi, autóbusz: max = Járműegyüttesek, terepjárók: max = T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 2

70 N o Személygépkocsi sebességváltók módosítási tartományai Jármű típus Motor Fokozatok Módosítási Teljesítmény kw(le) száma tartomány 1 Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo 51 (70) 5 4,91 2 Lancia Ypsilon V Platino 70 (95) 5 4,36 3 Smart Forfour 1.5 Passion 80 (109) 6 4,80 4 Ford Focus V 84 (115) 5 4,08 5 Renault Mégane CR 1.9 DCI 88 (120) 6 5,83 6 Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA 96 (130) 6 3,65 7 Peugeot HDI 100 (136) 6 6,43 8 Ford Fiesta 110 (150) 5 4,08 9 BMW 120 i 110 (150) 6 5,08 10 Mercedes SLK 200 Kompressor 120 (163) 5 4,76 11 Peugeot 307 CC 180 Sport 130 (180) 5 3,40 12 Mercedes E240 T 4Matic 130 (180) 5 4,76 13 Audi A6 V6 TDI Qattro 165 (225) 6 6,04 14 Mazda RX (231) 6 4,46 T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 3

71 Fokozati lépcső fok k i, k i1 ahol: k i - az i-dik fokozat nyomatékmódosítása, k i+1 - az i+1 - dik fokozat nyomatékmódosítása. A fokozati lépcsők értékei, a felső fokozatok felé, általában csökkenő tendenciát mutatnak. Erre magyarázatot a Gépjárműmechanika c. tantárgy vonatkozó fejezeténél találhatunk. Néhány korszerű személygépkocsira vonatkozó adatot a következő dián láthatunk T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 4

72 N o Személygépkocsi sebességváltóművek fokozati lépcsői Jármű típus Motor Fokozati lépcsők Teljesítmény kw(le) I/II II/III III/IV IV/V V/VI 1 Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo 51 (70) 1,90 1,50 1,38 1,25 2 Lancia Ypsilon V Platino 70 (95) 1,81 1,46 1,32 1,25 3 Smart Forfour 1.5 Passion 80 (109) 1,61 1,52 1,34 1,24 1,19 4 Ford Focus V 84 (115) 1,76 1,44 1,31 1,23 5 Renault Mégane CR 1.9 DCI 88 (120) 1,76 1,50 1,40 1,29 1,22 6 Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA 96 (130) 1,55 1,46 1,38 0,91 1,27 7 Peugeot HDI 100 (136) 1,92 1,59 1,40 1,23 1,23 8 Ford Fiesta 110 (150) 1,76 1,44 1,28 1,26 9 BMW 120 i 110 (150) 1,76 1,48 1,35 1,23 1,18 10 Mercedes SLK 200 Kompressor 120 (163) 1,63 1,62 1,49 1,20 11 Peugeot 307 CC 180 Sport 130 (180) 1,56 1,37 1,29 1,22 12 Mercedes E240 T 4 Matic 130 (180) 1,63 1,62 1,49 1,20 13 Audi A6 V6 TDI Qattro 165 (225) 1,78 1,54 1,33 1,32 1,25 14 Mazda RX (231) 1,66 1,38 1,39 1,19 1,19 T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 5

73 Fokozatok száma A fokozatok számának növelésével Javulnak a jármű dinamikai tulajdonságai Csökken a tüzelőanyag-fogyasztás Kedvezőbb feltételek a szinkron szerkezet működtetéséhez Bonyolultabb, nehezebb és drágább konstrukció Szokásos értékei: Személygépkocsik: Tehergépkocsi: Öszkerékhajtású gépkocsi: Városi autóbusz: Távolsági autóbusz : Néhány korszerű személygépkocsira vonatkozó adatot a következő dián láthatunk T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 6

74 N o Személygépkocsik sebességváltóinak fokozatszáma Jármű típus Motor Teljesítmény kw(le) Fokozatok száma 1 Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo 51 (70) 5 2 Lancia Ypsilon V Platino 70 (95) 5 3 Smart Forfour 1.5 Passion 80 (109) 6 4 Ford Focus V 84 (115) 5 5 Renault Mégane CR 1.9 DCI 88 (120) 6 6 Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA 96 (130) 6 7 Peugeot HDI 100 (136) 6 8 Ford Fiesta 110 (150) 5 9 BMW 120 i 110 (150) 6 10 Mercedes SLK 200 Kompressor 120 (163) 5 11 Peugeot 307 CC 180 Sport 130 (180) 5 12 Mercedes E240 T 4 Matic 130 (180) 5 13 Audi A6 V6 TDI Qattro 165 (225) 6 14 Mazda RX (231) 6 15 Lexus GS (249) 6 T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 7

75 A sebességváltómű fajlagos tömege Fajlagos tömeg= Váltómű tömege/ Motorteljesítmény Szokásos értékei: Mechanikus személygépkocsi-váltók: 0,30...0,50 kg/kw Mechanikus tehergépkocsi-váltók 0,50...2,00 " Hidromechanikus nyomatékváltók 0,35...2,00 " Elektromechanikus nyomatékváltók 5, " A sebességváltóművek nyomatékmódosításainak meghatározása Először az első, majd ezt követőleg a közbeeső fokozatok nyomatékmódosításait, a direkt fokozatig bezárva, határozzuk meg, végül a kímélő fokozat nyomatékmódosításának felvételére kerül sor Néhány korszerű személygépkocsira vonatkozó adatot a következő dián láthatunk T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 8

76 Személygépkocsik sebességváltóinak nyomatékmódosításai N o Jármű típus Motor Nyomatékmódosítások Teljesítmény kw(le) I. II. III. IV. V. VI. H 1 Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo 51 (70) 3,73 1,96 1,31 0,95 0,76 3,31 2 Lancia Ypsilon V Platino 70 (95) 3,91 2,16 1,48 1,12 0,90 3,87 3 Smart Forfour 1.5 Passion 80 (109) 3,07 1,91 1,26 0,94 0,76 0,64 3,23 4 Ford Focus V 84 (115) 3,58 2,04 1,41 1,08 0,88 4,06 5 Renault Mégane CR 1.9 DCI 88 (120) 3,15 1,79 1,19 0,85 0,66 0,54 2,92 6 Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA 96 (130) 3,23 2,08 1,42 1,03 1,13 0,89 3,05 7 Peugeot HDI 100 (136) 3,41 1,78 1,12 0,80 0,65 0,53 4,18 8 Ford Fiesta 110 (150) 3,58 2,04 1,41 1,11 0,88 3,62 9 BMW 120 i 110 (150) 4,32 2,46 1,66 1,23 1,00 0,85 3,38 10 Mercedes SLK 200 Kompressor 120 (163) 3,95 2,42 1,49 1,00 0,83 3,46 11 Peugeot 307 CC 180 Sport 130 (180) 2,92 1,87 1,36 1,05 0,86 3,33 12 Mercedes E240 T 4 Matic 130 (180) 3,95 2,42 1,49 1,00 0,83 3,67 13 Audi A6 V6 TDI Qattro 165 (225) 4,17 2,34 1,52 1,14 0,87 0,69 3,40 14 Mazda RX (231) 3,76 2,27 1,65 1,19 1,00 0,84 4,44 T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 9

77 Az első fokozat nyomatékmódosítása Meghatározása, a Gépjárműmechanika c. tárgyban tanultak szerint, a maximális kapaszkodóképesség alapján történik. k 1 M G ö m max k max 0 r mech, ahol: G ö max - a jármű összgördülősúlya, - a maximális útellenállási tényező, max f cos sin f r k 0 M mmax mech - a megadott gördülési ellenállási tényező, - a megadott emelkedési szög, - a gumiabroncs gördülési sugara, - a hajtott híd nyomatékmódosítása, - a maximális motornyomaték, - a hajtómű mechanikai hatásfoka. T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 10

78 A közbeeső fokozatok módosításának meghatározása A geometriai sorozatnak megfelelően: k k, n1 nm m 1 ahol: k m n m k 1 - a sebességváltómű m - dik fokozatának módosítása, - a direkt fokozat sorszáma, - a meghatározandó fokozatmódosítás sorszáma, - a sebességváltómű első fokozatának módosítása A módosítások megválasztásánál figyelembeveendő szempontok: A jobb dinamika érdekében célszerű a fokozatokat a felső tartományban sűríteni. A tehergépkocsik rendszerint a második fokozatba kapcsolva indulnak, az elsőt hegymenetben használják, ezért az első és a második fokozat között nagyobb ugrás engedhető meg. T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 11

79 A kímélő fokozat megválasztása Előnyei: Kíméletesebb motorüzem Kedvezőbb tüzelőanyag-fogyasztás Kisebb zaj Szokásos értéke: k kímélő =0,6 0,8 A tengelytáv előzetes felvétele Előtéttengelyes sebváltók esetében: a K M, 3 a ki max ahol: K a - a jármű kategóriát figyelembe vevő tényező, K a = 8,9...9,3 - személygépkocsi, K a = 8,6...9,6 - tehergépkocsi, autóbusz, felső határ dízelmotor, M kimax - a sebességváltóműből kijövő max. nyomaték; Nm, a - a tengelytáv; mm. T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 12

80 A tengelytáv szokásos értékei: Személygépkocsi: a mm. Tehergépkocsi, autóbusz: A maximális motornyomaték függvényében: M mmax [Nm] a [mm] A fogaskerekek normálmoduljainak tapasztalati értékei: Személygépkocsi: mikro....- m = 2,25...2,75 mm közepes. - m = 2,75...3,00 mm Tgk., autóbusz: kis és közepes... - m = 3,50...4,25 mm nagy. - m = 3,50...5,00 mm Nagy teherbírású tg. első fokozat - m = 5,00...6,00 mm T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 13

81 A fogferdeség szokásos értékei: Személygépkocsi: kéttengelyes váltó = háromtengelyes v. = Tgk.,autóbusz:.. = Az első fokozat fogszámainak szokásos értékei: Személygépkocsi:Z 1 = (k 1 = 3,5...3,8) Tgk., autóbusz: Z 1 = (k 1 = 6,0...8,0 Foghosszúság szokásos értékei: Ferde fogazat b = (4,4...7,0) m Egyenes fogazat b = (7,0...8,6) m ahol: m...- a normálmodul A sebességváltómű-ház hosszúsága: Személygépkocsi:. - négyfokozatú L = (3,0...4,0)a Tgk., autóbusz:.. - négyfokozatú L = (2,2...2,7)a - ötfokozatú L = (2,7...3,0)a - hatfokozatú L = (3,2...3,5)a ahol: a...- a tengelytáv; mm. T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 14

82 Tengelyátmérők előzetes felvétele 3 Nyeleskerék: d K M, ahol: K d = 4,0...4,6 M mmax d d mmax Előtéttengely: d 0,16...0,18 l Kimenő tengely: d 0,16...0,21 l - korrekciós tényező, - a maximális motornyomaték; Nm, - a nyeleskerék átmérője; mm d a legnagyobb tengelyátmérő, l - a csapágyak közti távolság. Csapágyméretek előzetes felvétele a tengelytáv %-ban Csapágy helyzete d D B Bemenő tengely ahol: d/d -a csapágy belső /külső átmérője, B - a csapágy szélessége. Hátsó csapágy Kimenő tengely Előtét tengely Első csapágy Előtét tengely T_06 Sebességváltómű Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 15

83 A csapágy és tengelyterhelések meghatározásánál figyelembe kell venni, az F a - axiális erő nagyságát, és irányát is!!! F a A csapágyak élettartam-számításánál követendő lépések: F a F Foghajlásirány: bal Forgató kerék F Foghajlásirány: jobb Forgatott kerék T_06 Sebességváltómű 1) A Gold módszert alkalmazva fokozatonként kiszámítjuk az adott csapágy élettartamát. 2) Ezek ismeretében a teljes élettartam: a b c , L L L L ahol: a, b, c, az üzemidő fokozatonkénti megoszlása, L 1,L 2,L 3.élettartam az egyes fokozatokban, L..a csapágy teljes élettartama. Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus. 16

84 A sebességváltómű szinkronszerkezetének méretezése A szinkronszerkezet feladata: Recsegés mentes kapcsolás biztosítása A fordulatszámok kiegyenlítése

85 Papucsos szinkron szerkezete, és működési elve a) Összekapcsolás előtt b) Fordulatszám kiegyenlítés c) Ford.számok kiegyenlítve d) Összekapcsolás befejezve T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 2

86 Csillagreteszelős szinkron szerkezete a kapcsolás folyamata a) Kapcsolás előtt b) Fordulatszám kiegyenlítés c) Összekapcsolás folyamata T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 3

87 Konstrukciós változatok T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 4

88 A méretezés alapjául szolgáló szinkronszerkezet erőhatásai T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 5

89 A méretezés feladata: 1) A szinkronizálást végző kúpfelületek fékúpszögének (α ) meghatározása. 2) A reteszelő elem, idő előtti fokozatváltást megakadályozó β jelű szögének meghatározása. 3) Az M µ - surlódási nyomaték meghatározása. 4) A t sz szinronizálási idő meghatározása. Kiindulási feltételek: Normál hőmérsékleten való kapcsolást feltételezve, az olajkavarásból származó forgási ellenállást elhanyagoljuk. A jármű sebessége állandó. A redukált lendítőkerekek alkotó elemei: J a jelű: A kimenő tengellyel kényszerkapcsolatban lévő forgó tömegek és a gépjármű egyenes vonalú mozgást végző tömege. J b jelű : A tengelykapcsoló súrlódó tárcsája A bekapcsolandó fokozat fogaskerekeivel üres állásban is együtt forgó, és kényszerkapcsolatban lévő fogaskerekek, tengelyek. T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 6

90 A balodali, J b redukált lendítőkerék mozgásegyenlete: ezt az egyenletet átalakítva, t sz 0 d M J b, dt M dt b a J d b Az integrálást elvégezve, M µ -t álladónak feltételezve, b a M J b, t sz (1) ahol: b - a bekapcsolandó, felgyorsítandó, (lelassítandó) fogaskerék szög sebessége, a - az előző fokozat fogaskerekének szögsebessége, - a szinkronizálás, sebességváltás ideje. t sz T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 7

91 Az ω b és ω a szögsebesség kifejezhető a motor főtengelyének ω m szögsebességén keresztül is. b k m i1 m, a, ki ahol: k i k i+1 - az előző fokozat nyomatékmódosítása, - a következő, bekapcsolandó fokozat nyomatékmódosítása. Az előbbieket az (1) képletbe behelyettesítve, 1 1 Mtsz J bm. ki1 ki Innét a szinkronizálás idejét kifejezve: J 1 1 b m t sz. M ki1 ki (2) T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 8

92 Az M súrlódási nyomatékot, az F -normálerőn, a -súrlódási tényezőn és r - súrlódási sugáron keresztül (l. ábra) kifejezve: M F r A M -t a (2) -be behelyettesítve J 1 1 b m t sz. F r ki1 ki (3) Ismeretes, hogy m n 30 m, F F k F, sin sin és x k k k T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 9

93 ahol : F x - a kapcsolóagyra kifejtett tengelyirányú erő, F k - a sebváltókarra kifejtett erő, F k = 60 N - személygépkocsi, autóbusz, F k = 100 N - tehergépkocsi, k k - a sebváltó-működtető mechanizmus erőmódosítása, k - a működtető mechanizmus mechanikai hatásfoka, - a félkúpszög, - a kúpfelület súrlódási tényezője, = 0,06...0,08, acél-bronz. n m - a motor fordulatszáma; min -1. A fentiek figyelembevételével a szinkronizálási idő: t sz Jbsin nm 1 1 Fx r 30 ki1 ki Alacsonyabb fokozatba való kapcsoláskor ; n m =n M, Magasabb fokozatba való kapcsoláskor; n m =n P, ahol: n M a maximális nyomatékhoz tartozó motorfordulatszám, n P a maximális teljesítményhez tartozó motorfordulatszám. T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 10

94 A szinkronizálási idő szokásos értékei: Személygépkocsi t sz = 0,15...0,3 s felfelé kapcsolás t sz = 0,50...0,8 s visszakapcsolás Tgk, autóbusz t sz = 0,30...0,8 s felfelé kapcsolás t sz = 1,00..1,5 s visszakapcsolás A szinkronizálás fajlagos munkájának meghatározása A szinkronszerkezet szilárdsági számításainak keretében meg szokták határozni a szinkronizálás fajlagos munkáját is: A fajlagos munka: ahol: a W A W a, A - a fajlagos súrlódási munka, - a súrlódási munka, - a súrlódási felület. T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 11

95 A súrlódási munka: t sz W M dt. Súrlódási nyomaték, az előzőek szerint: (4) b a 0 b a M J b, t sz Ebből ( b - a ) t kifejezve, b a M J t b sz. A (4) be behelyettesítve, M t tsz 2 sz W dt, J 0 b az integrálást elvégezve, 2 2 M tsz W, 2J b T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 12

96 A korábbról ismeretes szinkronizálási időt t sz Jbsin nm 1 1 Fx r 30 ki1 ki A W µ kifejezésbe behelyettesítve, a súrlódási munka képletének végleges alakja, 2 2 Jb nm 1 1 W ki1 ki A súrlódási felület, A 2 r b 0, ahol: b 0 r - a kúpfelület szélessége, - a súrlódási középsugár A fajlagos munka szokásos értékei: a = 0,2 MJ/m 2 - felső fokozat, a = 0,3...0,5 MJ/m 2 - alsó fokozat A felületi nyomás megengedhető mértéke p 0 (1,0...1,5) MPa T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 13

97 A reteszelő mechanizmus méretezése A reteszelő mechanizmus feladata: a szögsebesség kiegyenlítés elött, a sebességváltás megakadályozása. A teljesítés feltétele: A súrlódásból adódó, r b sugarú köríven ható F µk kerületi erő nagyobb, mint a kapcsolóhüvelyre kifejtett F x tengelyirányú erő F bk tangenciális komponense. Vagyis, F k F bk Figyelembe véve, hogy M F r x F k, rb rb sin F F tg, és bk x T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 14

98 A reteszelést biztosító feltétel az alábbi alakot ölti: r tg, sin r ahol: - a reteszelési szög. A különböző kivitelek vonatkozásában, a közölt ábra segít eligazodni Az előző képlettel meghatározott értéknél csak al kell kisebbre venni. - a félkúpszög. Értékének megválasztásánál ügyelni kell arra, hogy a szerkezet nehogy önzáró legyen a gyakorlatban., b T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 15

99 Megnövelt súrlódófelülettel rendelkező szinkronszerkezet A B 1 a bekapcsolandó fogaskerékkel együtt forgó középső szinkrongyűrű 2 - tengellyel együtt forgó, blokkolást végző külső szinkrongyűrű, 3 - a külső szinkrongyűrűvel (2) együtt forgó belső szinkrongyűrű, 4 a bekapcsolandó fokozat fogaskereke. T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 16

100 A szinkron szerkezet működési elve: 1) A kapcsoló hüvely balra történő elmozdításakor, a három kúpos felület összeér. 2) A fordulatszámok eltérő volta miatt a külső szinkrongyűrű fél fognyira elfordulva megakadályozza kapcsoló hüvely további mozgásával, a sebességváltást. 3) A fordulatszámok kiegyenlítődése után, a kapcsoló hüvely a külső szinkrongyűrű elfordításával megszünteti a mozgását gátló akadályt, és bekapcsolja a következő fokozatot. A következő dián egy ZF gyártmányú megnövelt súrlódófelületű szinkronszerkezet látható T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 17

101 T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 18

102 Dupla kúpfelület T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 19

103 A szinkron szerkezet előnyei: Háromszorosára növelt súrlódási nyomaték, F Azonos feltételek mellett: Kisebb F x kisebb kapcsolóerő igény Rövidebb szinkronizálási idő, Kíméletesebb üzemmód, hosszabb élettartam. A szinkrongyűrűk anyaga: Külső/belső bronz. Középső acél. x M r 1 r 2 r 3, sin ahol: r µ1 ; r µ2 és r µ3 a szinkrongyűrűk közepes súrlódási sugarai, T_07 Szinkronszerkezet Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 20

104 Kardánhajtás méretezése T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 1

105 A kardánhajtás kinematikája a) Egycsuklós kardánhajtás A két tengelyt, szinkron kardáncsuklóval összekapcsolva, a sebességeik egymáshoz való viszonya: const. változó. 1 2 T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 2

106 Az ábrán látható kardánkereszt két jellemző helyzete: 1. A O 1 O 1 tengely melyhez képest a kardánkereszt síkja elfordul, a rajz síkjában helyezkedik el. A kardánkereszt síkja viszont merőleges az 1- jelű tengelyre (a jelű ábra) 2. Az O 1 O 1 tengely merőleges a rajz síkjára. A kardánkereszt síkja viszont merőleges a 2 - jelű tengelyre (b jelű ábra). Az O 1 O 1 tengely, az 1 - jelű tengely körül térbeli mozgást végez. A C 1 és C 2 pontok kerületi sebességét az 1- és 2- jelű tengelyek forgásának szögsebességén keresztül kifejezve az alábbi összefüggést nyerjük V r r V c c2 A C 1 és C 2 pontok 1- és 2- jelű tengelyhez viszonyított forgási sugarai az alábbi összefüggéssel írhatók le: r r cos, 2 1 r r cos. 1 2 T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 3

107 Az előzőek alapján: Az első helyzetre vonatkoztatva: A második helyzetre vonatkoztatva: / cos. 2 1 cos. 2 1 A kardánkereszt közbeeső helyzeteiben, a 2- jelű tengely szögsebesség ingadozásainak tartománya: / cos cos A két tengely szögelfordulásai közti kapcsolat: tg tg cos. 1 2 Az állandó szögsebességgel forgó 1-jelű tengelyhez viszonyítva a 2 - jelű tengely forgásának egyenetlensége, - hajlásszög értékével együtt növekszik. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 4

108 Megengedhető hajlásszögek, névleges terhelésű járműre vonatkoztatva: Személygépkocsi: Tehergépkocsi, autóbusz Öszkerékhajtású gépkocsi = 3 = 4 = 8 Ezen kívül, ügyelni kell arra, hogy a szög értéke, a tűgörgős csapágy görgői "be-brineleződésének" elkerülése végett ne legyen kisebb 1 - nál. Térbeli kardánszögek esetében, a szög abszolút értéke: 2 2, vizsz int függ ahol: vizsz int függ - a vízszintes irányú szög, - a függőleges irányú szög, T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 5

109 Kétcsuklós kardánhajtás (a fogásszögek közti kapcsolat) Az 1- és 2-jelű tengelyek: A 2- és a 3- jelű tengelyek: tg 1 tg 2. cos 1 tg 3 tg 2. cos 2 Az azonos szögelfordulás 1 és 3 biztosításához, a 2-jelű tengelyen a kardánvilláknak azonos síkban kell lenniük. Ekkor az 1 és 3 szögelfordulások egyenlősége csak abban az esetben biztosított, ha tg tg, Illetve, T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 6

110 Háromcsuklós, közbetéttengelyes kardánhajtás Az 1 és 4 jelű tengelyek szinkronforgásának feltételei: 1) cos 1 cos 2 cos 3 2) A 3-jelű tengely kardánvilláinak egy síkban kell lenniük, 3) A 2-jelű tengely kardánvillái egymáshoz képest 90 0 al el vannak forgatva. A haladó mozgást végző gépjárműnél a kardántengelyek hajlásszögei változhatnak. Ezért teljes szinkronizálás nem lehetséges. A szinkronizálás mértéke γ 1 - csökkentésével javítható Javasolt érték: T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 7

111 A kardántengely mechanikai hatásfoka Értéke a beállított hajlásszögek növekedésével csökken Kétcsuklós kardántengely esetében, ha 0 8 akkor mech 0,99, 0 15 akkor mech 0,95. A kardánhajtás szilárdsági ellenőrzése Ellenőrzésre kerülő alkatrészek: Kardánkereszt Kardánvilla Kardáncső Tűgörgők T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 8

112 A kardánkereszt és kardávilla erőhatásai A kardántengelyt terhelő mértékadó nyomaték T_08 Kardánhajtás M k max M mmax k ahol: M mmax a maximális motornyomaték, A dinamikus erőhatásokat a megengedhető feszültség megállapításánál vesszük figyelembe! β - a tengelykapcsoló nyomatékfelesleg tényezője, - a motor és az adott kardáncsukló közötti nyomatékmódosítás k k k, Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 9

113 A kardánkereszt veszélyes keresztmetszetében ébredő hajlítófeszültség M k a. 2r 0,1d m max k h 3 A megengedhető hajlítófeszültség: h meg 300MPa. A kardánkereszt csapját terhelő nyírófeszültség: 2M m max 2 d k A megengedhető nyírófeszültség: meg MPa. A kardánkereszt AA metszetének szakítószilárdsága ahol: A k - a keresztmetszet területe. r 2Mm max k k, 2r A k k T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 10

114 A kardánvilla veszélyes keresztmetszetének hajlítófeszültsége: Mm max kk c, 2r K ahol: bh K 6 bh K 10 A megengedhető hajlítófeszültség: téglalap alakú keresztmetszet esetén, - ovális keresztmetszet esetén. h meg MPa. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 11

115 A kardánvillát terhelő csavarófeszültség: Mm max kk a, 2r K p ahol: K p hb - a téglalap poláris keresztmetszeti tényezője, K p bh 5 - az ovális felület keresztmetszeti tényezője A fenti képletben szereplő - tényező a h/b függvényében határozható meg: h/b 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 α 0,208 0,231 0,240 0,258 0,267 A megengedhető csavarófeszültség: meg MPa T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 12

116 A tűgörgős csapágyak megengedhető terhelése: z l d t t t Fmax 7900, 3 n tg k M k ahol: z t - a tűgörgők száma, l t - a tűgörgők hossza; mm, d t - a tűgörgők átmérője; mm, n M - a maximális motornyomatékhoz tartozó motorfordulatszám; min -1, k k - a motor és az adott kardáncsukló közti nyomatékmódosítás, - a kardántengely hajlásszöge, F = 0,5M mmax k k /r - a tűgörgős csapágyat terhelő radiális erő; N. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 13

117 A kardáncső ellenőrzése csavarófeszültségre Mm max k k, K p - a kardáncső poláris keresztmetszeti tényezője 4 4 D d ahol: K p K p, 16D ahol: D a kardáncső külső átmérője, d a kardáncső belső átmérője. A megengedett csavarófeszültség: meg. 300MPa T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 14

118 A kardáncső ellenőrzése csavarásra: k o Mk Lk 180, J p G ahol: M k = M mmax k k ; Nm, L k - a kardáncső hossza; m J p D d ; A kardáncső poláris másodrendű nyomatéka; m 4, G 8, MPa - a csúsztatási rugalmassági modulus. A megengedhető szögdeformáció: k / m. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 15

119 Peremes agy szilárdsági ellenőrzése Bizonyos esetekben a kardánvilla, tárcsás formában kapcsolódik a sebességváltómű kimenő, illetve a hajtott híd bemenő tengelyéhez. A forgató nyomaték átviteli lehetőségei: Túlfedéssel illesztett, nyíró-igénybevételnek kitett csavarokkal (a jel), A homlokfelületen fellépő száraz súrlódással. A hézaggal illesztett csavarok (b jel) húzó igénybevételnek vannak alávetve. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 16

120 Túlfedéssel illesztett csavarok szilárdsági ellenőrzése Az egy csavarra ható nyíróerő: 2M max F 1, D z ahol: D M max z 0,75 - a csavarok lyukkörátmérője, a tárcsáskapcsolót terhelő maximális nyomaték, - a csavarok száma, - a terheléseloszlási tényező. Nyírófeszültség a csavarkeresztmetszetben: 4F 1 2, d ahol: d a csavar átmérő. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 17

121 A szilárdsági szempontból szükséges d szárátmérő (az előbbiek alapján), 2M max d 2, D z meg A megengedhető nyírófeszültség: meg 0,2...0,3 R. eff Hézaggal illesztett csavarok szilárdsági ellenőrzése Erőzáró kötés esetében a két tárcsát olyan erővel kell egymáshoz szorítani, hogy a nyomatékátvitelhez szükséges nagyságú súrlódás keletkezzék. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 18

122 A kör alakú felfekvő felület r k súrlódási középsugarának ismeretében, a csavarok által kifejtendő F t tengely irányú erő, és az átviendő M forgatónyomatékra, a következő összefüggés írható fel: 2 1 k t k meg, M r F r z d 4 ahol: r k a súrlódási középsugár, r k 2 3 R R r r , r a súrlódási felület belső sugara, R a súrlódási felület belső sugara, 0, , 2 - az acélfelületek közti súrlódási tényező, d 1 a csavar magátmérője, z - a csavarok darabszáma, σ meg - a megengedhető húzófeszültség. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 19

123 A csavarokra vonatkozó meg R eff értékek Anyag/Átmérő d 0 = 6 16 d 0 =16 30 d 0 = Szénacél 0,2 0,25 0,25 0,40 0,40 0,60 Ötvözött acél 0,15 0,20 0,20 0,30 0,3 Megjegyzés: d 0 a csavar névleges átmérője A csavarok előfeszítési nyomatéka: Ahhoz, hogy az M- nyomaték átviteléhez szükséges F t nyomóerőt biztosítsuk, a csavarokat M k - nyomatékkal kell meghúzni. M F 05, d tg C F d, k t 2 t 0 ahol: d 2 a csavarmenet közepes átmérője, - a közepes átmérővel számolt menetemelkedési szög, - a menetes illesztés súrlódási szöge, T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 20

124 arctg, µ - a menetes illesztés súrlódási tényezője β a csavarmenet profilszöge, d 0 a csavar névleges átmérője C d2 2 1 d 0 tg, cos 2, A metrikus menet C és értékei Az illeszkedő felületek állapota (acél-acélon) acélon) Finoman megmunkált, olajos 0,07 0,1 Durván megmunkált, olajos 0,12 0,2 Durván megmunkált, száraz 0,17 0,3 C T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 21

125 Ellenőrzés kritikus fordulatszámra A forgó kardántengely egyenlőtlen tömegeloszlása és excentricitása következtében fellép egy centripetális erő. Ez az erő a kardáncsőben hajlító lengéseket generálhat, melynek körfrekvenciája bizonyos szögsebesség mellett egybe eshet a hajtómű torziós lengéseinek önfrekvenciájával (rezonancia jelenség). Azt a fordulatszámot melynél fellép a rezonancia a kardántengely kritikus fordulatszámának, nevezik. A kritikus fordulatszámnál a kardántengely elveszti stabilitását és bekövetkezhet tönkremenetele. A forgásközben fellépő centripetális erő csökkentése érdekében meghatározott értékek között tartják a kardántengely kiegyensúlyozatlanságát és excentricitását és ügyelnek arra, hogy a kardántengely üzemi fordulatszáma jóval a kritikus fordulatszám alatt maradjon. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 22

126 A kiegyensúlyozatlanság megengedhető mértéke alapvetően az üzemi fordulatszámtól függ, értéke: g.cm. Tájékoztatásul szolgáljanak az alábbi adatok: VAZ (személygépkocsi) 22 g.cm. KAMAZ-5320 (tehergépkocsi) 50 g.cm Az összeszerelt kardántengely megengedhető excentricitásának érzékelésére is közlünk két konkrét adatot: GAZ-3102 (személygépkocsi) MAZ-5335 (tehergépkocsi) 0,3 mm 1,5 mm D d 1 nkr 1, min, 2 L ahol: D - a kardáncső külső átmérője; cm, d - a kardáncső belső átmérője; cm, L - a kardántengely hossza; cm. (A két kardánkereszt középpontja közti távolság). T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 23

127 A tömör tengellyel egyenértékű csőhossz, és az összetett tengely kritikus fordulatszáma A tömör tengely és a vele megegyező cső kritikus fordulatszáma d D d n 1, , t 7 kr 2 2 Lt lcs T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 24

128 innét az ekvivalens csőhossz: l cs L t D d d 2 2 t Az előbbiek alapján a teljes, redukált tengelyhossz: L L l, cs cs ahol: L - a számítás alapját képező redukált csőhossz, L cs - az eredeti csőhossz, l cs - a tömör tengelyhosszal egyenértékű redukált csőhossz. A megengedhető biztonsági tényező: n kr kb 1,2...1,5. nk max ahol: n kmax - a maximális motorfordulatszámnak megfelelő kardánfordulatszám T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 25

129 Szinkron kardáncsuklók méretezésének alapjai a gépjárművek mellső, hajtott tengelyeinél szögsebességingadozás mentes un. Szinkron kardáncsuklókat alkalmaznak. Szerkezeti kivitelüket tekintve a szinkron kardáncsuklóknak többféle kivitele ismeretes. A következőkben ezek közül a Bendix-Weiss és a Rzeppa rendszerű kardáncsuklókkal foglalkozunk. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 26

130 Bendix-Weiss féle kardáncsukló A csuklók terhelésének meghatározásánál figyelembe kell venni, a differenciálmű belső súrlódását melynek hatására a nyomatékmegoszlás a tengelyek között az alábbiak szerint módosul. Gyorsabban forgó féltengely: M 0, 5M 1k, lassabban forgó féltengely: M 0, 5M 1k, 0 0 ahol: M 0 a differenciálmű-házat terhelő nyomaték, k - az un. önzárási tényező. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 27

131 Az önzárási tényező szokásos értékei: Normál kúpkerekes differenciálmű k = 0,05 0,15 Csigakerekes differenciálmű k = 0,8 Csuszótagos önzáró differenciálmű k = 0,3 A szükséges golyóátmérő az alábbi összefüggésből határozható meg: p meg 10F d 3 N 5100, 2 ahol: p meg kn/cm 2 a megengedhető felületi nyomás, F n a nagyobb terhelésnek kitett golyóra ható erő; N, d - a golyóátmérő; cm. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 28

132 A tengelyek elforgatásakor az 1- és 2- jelű golyók forgástengelytől mért távolsága különböző. Ennek következében a golyóra ható tangenciális erők F 1 ; F 2 is eltérnek egymástól. F M R max 1 1, 2 2 R1 R2 F M R max 2 2, 2 2 R1 R2 ahol: M max a féltengelyre ható, az önzárási tényezőt is figyelembe vevő maximális nyomaték, F 1 ; F 2 a golyókra ható erők, R 1 ; R 2 a golyók 00 tengelytől mért távolsága. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 29

133 Az R 1 és R 2 távolság az alábbi összefüggésekkel határozható meg: R R 1 2 Rcos sin, 2 Rcos sin, 2 ahol: R a golyók elhelyezkedésének sugara, a arcsin ( egy adott kardáncsuklón belül állandó) R a a horonyközép távolsága a csuklóközéptől, α a kardántengely hajlásszöge, φ a forgató tengely (3) elfordulási szöge. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 30

134 Az F 1 és F 2 erők ismeretében a normálerők: 1 F F tg 2 cos, 2 2 N1 1 1 cos 1 1 F F tg 2 cos, 2 2 N cos 2 ahol: a R1 cos tg cos 2 1, R a R2 cos tg cos 2 2, R arctg sin tg. Az F N normálerő φ = 90 0 nál veszi fel maximális értékét, vagyis akkor, amikor a golyók függőleges síkban helyezkednek el. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 31

135 Rzeppa-féle kardáncsukló méretezése A kardáncsukló méreteinek megválasztásakor figyelembe veendő tényezők: a kardáncsuklót terhelő csavaró- nyomaték, a forgási sebesség, A kardántengelyek hajlásszöge. A kardáncsuklót terhelő maximális nyomaték, a tapadásból kiindulva: M G r max k, ahol: M max a kardántengelyt terhelő maximális nyomaték; Ncm, G k a maximális statikus kerékterhelés; N, φ = 1 a tapadási tényező, r - a gumiabroncs gördülési sugara; cm. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 32

136 A Rzeppa csuklókban páros számú golyó található, (általában 6 db). A szilárdsági számításoknál a kardán hajlásszögét nullának (α = 0 0 ) veszik. Az A irányba történő forgatásnál az F kerületi erő R- sugáron hat. Ha a 2- jelű tengelyt M max nyomatékkal forgatjuk, akkor az 1 jelű golyóra ható kerületi erő: F M max. 6R A horonyban lévő golyó és az agy érintkezési felületén hat az F N normálerő, mely az érintkezési felületre merőleges és keresztül megy a golyó középpontján T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 33

137 Az F és F N erők közötti összefüggés: F N F, cos vagy, F N M max, 6Rcos ahol, a gyártó adatai szerint λ= A normálerő, λ= 40 0 esetén F N M M 6 0, 766R 4, 6R max max. Konstrukciós meggondolások alapján: ahol: d a golyóátmérő. R d 1, 71, T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 34

138 Ez utóbbit figyelembe véve, F N M M 4, 61, 71d 7, 87d max max. A tapasztalat szerint, két azonos átmérőjű acélgolyó akkor megy tönkre, ha, 2 F Q d, ahol: F Q összenyomó erő; N, d a golyóátmérő; cm. A normálerő megengedhető értéke: F N =2660d 2. Ennek figyelembe vételével: M 3 max 21000d. M 3 max Innét a keresett golyóátmérő: d, ahol: M max a maximális csavarónyomaték; Ncm, d - a golyóátmérő; cm. T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 35

139 A golyóátmérőt ismerve a csukló többi mérete az alábbi összefüggésekkel határozható meg: a golyók elhelyezkedési sugara....r = 1,71 d, a belső gyűrű szélessége... B = 1,80 d, a golyóskosár szélessége...b 1 = 1,80 d, a belső gyűrű külső átmérője...d 1 = 3,25 d, a külső agy átmérője...d = 4,90 d, a golyóskosár vastagsága...b = 0,185 d, a horonyszélesség...b 1 = d, a rövid horony hosszúsága...l 1 = 1,33 d, a hosszú horony hosszúsága l 1 = 1,80 d, a középpont eltolás.h = 0,12 d, a tengelyátmérő (nem kevesebb).d 2 = 1,55 d, l = 2,40 d, a középpontok eltolási szöge.δ = T_08 Kardánhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 36

140 Merev híd féltengelyeinek szilárdsági ellenőrzése

141 A féltengelyek fajtái Teljesen tehermentesített Félig tehermentesített Terhelési esetek Intenzív fékezés, gyorsulás Kanyarban való haladás Rossz úton való haladás Háromnegyed részig tehermentesített Az egyes terhelési esetek figyelembe vétele a féltengely fajtájától függ!! T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 2

142 Teljesen tehermentesített féltengely Kiindulási feltételek: A hajlítónyomatékot a hídház veszi fel A féltengely csak csavarásra van igénybe véve T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 3

143 Ellenőrzés csavaró igénybevételre Rx r T K K p max p, ahol: R x - a kereken ébredő kerületi erő, r - a gumiabroncs gördülési sugara, - a keréken fellépő maximális csavaró nyomaték, T max T 0,5G r, max 2 G z - a statikus tengelyterhelés, = 0,8 - a tapadási tényező, K p - a poláris keresztmetszeti tényező, 3 d K p, 16 d - féltengely átmérője, r - a gumiabroncs gördülési sugara. A csavarófeszültség megengedhető mértéke: meg MPa. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 4

144 Ellenőrzés szögdeformációra max o Tmax L 180, G J p ahol: max - a féltengely szögdeformációja; o, J p - a féltengely poláris másodrendű nyomatéka, 4 d J p, 32 G - a csúsztatási rugalmassági modulus, L - a féltengely hossza. o A szögdeformáció megengedhető mértéke: meg / m. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 5

145 Félig tehermentesített féltengely A reakcióerők következtében fellépő hajlító nyomaték, teljes egészében a féltengelyt terheli. A féltengely ezen kívül csavarásra is igénybe van véve. A méretezés terhelési esetei: Intenzív fékezés, gyorsulás, Kanyarban való haladás, Rossz úton való haladás. A számításokat mindhárom terhelési esetre el kell végezni. A legnagyobb feszültség a mérvadó! T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 6

146 Intenzív fékezés, gyorsulás A féltengelyt hajlító és csavaró igénybevételre kell ellenőrizni. Függőleges terhelés: Rz max 1,2R zstat, ahol: R zmax R zstat - a maximális kerékterhelés, - a statikus kerékterhelés. A hosszirányú terhelés: Rx max R z max max, ahol: R xmax - a maximális hosszirányú kerékterhelés, max = 0,8 - a tapadási tényező maximális értéke. Oldalirányú terhelés: Ebben a terhelési esetben nem lép fel. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 7

147 A féltengelyben ébredő hajlítófeszültség: h b R R 2 2 x max z max K A féltengelyben ébredő csavarófeszültség: R x max K p r Ahol: 3 d K p, 16 K d 32 3 A féltengelyben ébredő eredőfeszültség: 2 2 e h 4 T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 8

148 Kanyarban való haladás Az üzemviszonyokat figyelembe véve, a féltengelyt csak hajlítófeszültségre ellenőrizzük. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 9

149 A függőleges kerékterhelés, az átterhelődés figyelembe vételével h max Rzk G2 0,5, B h max Rzb G2 0,5, B ahol: max = 1 - az oldalirányú tapadási tényező, h - a gépjármű súlypontmagassága, B - a gépkocsi nyomtávolsága. Az oldalirányú terhelés maximális értéke: Ryk R zk max, Hosszirányú terhelés Ebben az esetben nem lép fel. R R yb zb max. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 10

150 A "külső" féltengelyen fellépő hajlítófeszültség: hk Ryk r Rzk b. K A "belső" féltengelyen fellépő hajlítófeszültség: hb Ryb r Rzb b. K K d 32 3 T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 11

151 Rossz úton való haladás A féltengelyt csak a függőleges terhelésből adódó hajlítófeszültségre kell méretezni! Hossz- és oldalirányú terhelés nem lép fel! Függőleges terhelés: Rzd Rzst k d, ahol:r zd - a dinamikus kerékterhelés, R zst - a statikus kerékterhelés, k d - a dinamikai tényező, k d = 1,75 - személygépkocsi, k d = 2,00 - tehergépkocsi, k d = 2,50 - öszkerékhajtású tehergépkocsi. Rzd b, 3 d K. A féltengelyben fellépő hajlítófeszültség: h K 32 A félig tehermentesített féltengelyeknél megengedhető feszültség: hmeg MPa. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 12

152 Háromnegyed részig tehermentesített féltengely A méretezés terhelési esetei: Intenzív fékezés, gyorsulás, Kanyarban való haladás, Rossz úton való haladás. A számításokat mindhárom terhelési esetre el kell végezni. A legnagyobb feszültség a mérvadó! T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 13

153 Intenzív fékezés, gyorsulás A féltengelyt hajlító és csavaró igénybevételre kell ellenőrizni. Függőleges terhelés: Rz max 1,2R zstat, ahol: R zmax R zstat - a maximális kerékterhelés, - a statikus kerékterhelés. A hosszirányú terhelés: Rx max R z max max, ahol: R xmax - a maximális hosszirányú kerékterhelés, max = 0,8 - a tapadási tényező maximális értéke. Oldalirányú terhelés: Ebben a terhelési esetben nem lép fel. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 14

154 A tengelyt terhelő csavarófeszültség: Tcs Rx max r, K p K p ahol: T cs r K p - a csavarónyomaték, - a gumiabroncs gördülési sugara, - a poláris keresztmetszeti tényező, 3 d K p. 16 A belső csapágy reakcióereje: b 2 2 R Rx max R z max. a A veszélyes keresztmetszetet terhelő hajlítónyomaték: Mh c R T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 15

155 A veszélyes keresztmetszetben fellépő hajlítófeszültség: h M K h b c R R a K 2 2 x max z max. K d 32 3 Redukált feszültség a veszélyes keresztmetszetben: 2 2 e h 4. A megengedhető feszültség: e MPa. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 16

156 Kanyarban való haladás Az üzemviszonyokat figyelembe véve, a féltengelyt csak hajlítófeszültségre ellenőrizzük. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 17

157 A függőleges kerékterhelés, az átterhelődés figyelembe vételével h max Rzk G2 0,5, B h max Rzb G2 0,5, B ahol: max = 1 - az oldalirányú tapadási tényező, h - a gépjármű súlypontmagassága, B - a gépkocsi nyomtávolsága. A belső csapágynál ébredő reakcióerők: Ryk max r Rzk max b R k, a Rybmax r Rzbmaxb R b. a T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 18

158 A veszélyes keresztmetszetek hajlítónyomatékai: A külső keréken: Ryk max r Rzk max b Mhk Rk c c, a A belső keréken: Rybmax r Rzbmax b Mhb Rb c c. a A veszélyes keresztmetszetekben fellépő hajlítófeszültség: k b M kh, K M bh. K K d 32 3 T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 19

159 Rossz úton való haladás A féltengelyt csak a függőleges terhelésből adódó hajlítófeszültségre kell méretezni! Hossz- és oldalirányú terhelés nem lép fel! Függőleges terhelés: Rzd Rzst k d, ahol:r zd - a dinamikus kerékterhelés, R zst - a statikus kerékterhelés, k d - a dinamikai tényező, k d = 1,75 - személygépkocsi, k d = 2,00 - tehergépkocsi, k d = 2,50 - öszkerékhajtású tehergépkocsi. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 20

160 A belső csapágynál fellépő reakcióerő: b R R zd. a A féltengelyt terhelő hajlítónyomaték: b Mh c R c R zd. a Hajlítófeszültség a veszélyes keresztmetszetben: M b 1 c R, h h zd K a K 3 d K. 32 A megengedhető hajlítófeszültség: hmeg MPa. T_09 Féltengely Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 21

161 1

162 T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 2

163 A hajtott híd nyomatékmódosításának (k 0 ) járműdinamikai szerepe Csak k 0 változott. Megállapítások: k 0 hatása minden fokozatban jelentkezik V max ha (P Y + P w ) = P kmax T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 3

164 k 0 megválasztása városi autóbuszoknál k 0 > mint az optimális V max < DV-l kisebb az optimálisnál Javul a jármű gyorsítóképessége. T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 4

165 k 0 - meghatározása nagy teljesítménydotációval rendelkező: sport-, versenyautóknál személygépkocsiknál távolsági autóbuszoknál rnp k0 0,377, V ahol: r - a gumiabroncs gördülési sugara, n P - a maximális motorteljesítményhez tartozó motorfordulatszám, V P - a motor maximális teljesítménye alapján elérhető végsebesség. P Egyéb esetekben a gyorsítóképesség javítása céljából k (1,1...1,2) k, 0 0opt ahol: k 0opt - a V P -hez tartozó optimális nyomatékmódosítás T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 5

166 T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 6

167 Egyfokozatú hátsókerékhajtás Tányérkerék Kúpkerék T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 7

168 Kettősáttételű hátsókerékhajtás, nehéz járművek részére Homlokfogaskerékpár Kúpfogaskerékpár T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 8

169 Mellsőkerékhajtás hosszirányú motorral Kúpfogaskerékpár T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 9

170 Mellsőkerékhajtás keresztirányú motorral Homlokfogaskerékpár T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 10

171 A hídhajtás fogaskerekei T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 11

172 Ívelt fogazású kúpkerékáttételek Előnyei: Kapcsolószámuk és szilárdáságuk 2-3 szor nagyobb mint az egyenes fogazású kúpkeréké- Járásúk zajtalanabb. A kiskerék fogszáma minimálisan négy is lehet. Maximális nyomatékmódosításuk k= 7 7,75 Hátránya: A viszonylag nagy tányérkerék átmérő. Az íveltfogazásuk közül legelterjedtebbek: GLEASON körív alakú fog. KLINGENBERG evolvens alakú fog SPIROMATIC - epiciklois alkú fog T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 12

173 Kúpkerekes hajtás ívelt fogazattal d k2 1 d k1 Az ívelt kúpkerekes hajtást 1913 óta alkalmazzák. Az alkalmazás célja: Méretcsökkentés A személygépkocsik súlypontmagasságának csökkentése A fogaskerekek szilárdságának növelése. z2 Nyomatékmódosítás k0 z A kúpkerék fogszáma 1 k1 1 n 1 z d cos m A tányérkerék fogszáma z2 dk2 cos2 mn Ahol: d k1 ill d k2 A kúp ill a tányérkerék osztókör sugara; 1, 2 m A normálmodul. Mivel 1 2 k0 z 2 / z1 d k2 / dk1 n A kúp- ill. a tányérkerék fogívelésének közepes hajlásszöge Elérhető minimális kúpkerék fogszám = 5 6 Szokásos közepes fogívelésszög: o Mech. hatásfok: mech 0,97...0,98 T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 13

174 Hipoid hajtás hajtás ívelt fogazattal d k2 E A hipoid hajtásnál, ellentétben a kúpfogaskerekes hajtással, a két kerék forgás tengelye nem keresztezi egymást. A kúpkerék forgástengelye egy E-vel jelzett távolságnyira van a tányérkerék forgástengelye alatt, vagy fölött. A hipoid hajtást 1925-ben alkalmazták először személygépkocsiknál. Alkalmazásának célja a padlószint magasságának csökkentése, ami együtt járt a súlypontmagasság csökkentésével, a stabililitás növekedésével. Személygépkocsiknál a kúpkerék forgástengelye, a tányérkerék forgástengelye alatt, összkerékhajtásúaknál, a terepjáró képesség növelése érdekében, ez utóbbi fölött, helyezkedik el. T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 14

175 Jobbirány Balirány A fogak beékelődésének elkerülése végett, a kúpkerék fogaskerekeinek szöghajlása alsó elhelyezésnél balirányú, felső elhelyezésnél jobbirányú. Ebben az esetben a tengelyirányú erő a kúp alapja felé irányul. F 1 1 F n A hipoid hajtás erőhatásai Fn F, 1 F2, a normálerő - a kerületi erő, a kúp ill. a tányérkeréken - a kúp, ill. a tányérkerék közepes foghajlásszöge F n 2 1 A hipoid hajtás nyomaték módosítása 2 F 2 k h z z 2 d d cos cos k k1 1 A jelölések a kúpkerekével azonosak Mivel a tányérkerék foghajlásszöge nagyobb mint a kúpkeréké, és a különbség a forgástengelyek E- távolságával együtt növekszik, ezért cos 2 cos 1. Legyen cos / cos k. Általában k g =1,2 1,5. k g 2 1 g értéke személygépkocsinál nagyobb mint tehergépkocsiknál. Megjegyzendő, hogy a nagyobb foghajlásszög nagyobb tengelyirányú erőt eredményez. T10_Hídhajtás Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus 15