VONÓELEMES HAJTÁSOK (Vázlat)

Átírás

1 VONÓELEMES HAJTÁSOK (Vázlat) Hajtások csoportosítása Közvetlen kapcsolatú Közvetítőelemes Erővel záró hajtások Dörzskerékhajtás Szíjhajtás (laposszíj, ékszíj) Alakkal záró hajtások Fogaskerékhajtás Lánchajtás, fogasszíjhajtás 1

2 Vonóelem P max kw n max 1/s v max m/s % s % t C Zaj Laposszíj , csekély Normál ékszíj ,5...0, csekély Keskeny ékszíj ,5...0, csekély Fogasszíj erős Görgős lánc csekély Fogaskerékpár mérsékelt Magyarázat: 1) Jelölések: P max az átvihető maximális teljesítmény. Az ékszíjaknál és a láncnál egy hurokra vonatkozik; n max a maximális tárcsa fordulatszám; v max a maximális kerületi sebesség; hatásfok; s rugalmas csúszás (slip); t alkalmazhatósági hőmérséklet tartomány. 2) A fogaskerékpár összehasonlításként került a táblázatba. Lánchajtások A lánchajtások alakkal záró hajtások. A lánckerekek között lánc viszi át a hajtást. Egyszerre több tengely is meghajtható egyetlen lánccal. Van teheremelő, vonó-, szállító- és hajtólánc. A láncok merev tagokból állnak, amelyeket csuklók kapcsolnak egymáshoz. A láncok teherbírását elemeik és csuklóik szilárdsága határozza meg, de élettartamukat befolyásolja a csuklók kopása is. Fontos a láncok kenése. Hatékony kenéssel a csuklók súrlódása és kopása csökkenthető, a lánc élettartama többszörösére növelhető. 2

3 Csuklós: a lánckerék körívszerű foga csuklóval érintkezik Fogas: a lánckerék egyenes fogazata láncszemekből kialakított fogakkal érintkezik Görgős lánc (a leggyakrabban használt csuklós lánc) 3

4 Lánchajtások előnyei/hátrányai Előnyei: nagy tengelytávok, nagy áttételek, több hajtott kerék, jó hatásfok (92 98%), nincs csúszás, kisebb csapágyterhelés. Hátrányai: zajos, burkolni kell, egyenlőtlen járású, erősen kopik, kenni kell. Alkalmazási területe: lassú hajtás, nagy erők. Max. 30 m/s, max 4000 kw. Lánchajtások A görgős és fogas láncok nagy teljesítmények átvitelére is alkalmasak (4000 kwig). A gazdaságosan elérhető legnagyobb láncsebesség a görgős láncoknál 30 m/s, a fogas láncoknál 35 m/s. A görgős lánc a leggyakoribb. A lánckeréken pálcás ciklois fogazatot alakítanak ki. Egyszerre több láncszem is kapcsolódásban van, ami kiegyenlíti a lánckerék fogazat gyártási hibáinak hatását, nem igény a nagy pontosság. Nagyobb erők és teljesítmények átvitelére többsoros láncokat használnak. A görgős láncok teherbírását a láncszemek szilárdsága határozza meg, ami a geometriai méreteiktől (a lánc osztásától) és a láncszemek anyagától függ. A nagy szilárdságú görgős láncok elemei nemesített, a görgők edzett acélból készülnek. 4

5 Lánckerék elrendezések Kenés A kenés célja: a kopás csökkentése, hatásfok növelése, élettartam növelése, korrózióvédelem. Eljárásai: kézi-, csepegtető-, merülő-, keringtető-, olajköd kenés. Kenőanyagok: ásványi olajok (max. 120 o C-ig) adalékokkal vagy anélkül, szintetikus olajok, adalékokkal is ( pl.: Mo 2 S; PTFE, grafit stb.), zsírok. 5

6 Csepegtető kenés Fogaslánc A nagy teljesítményű fogas láncok kétfogú lemez hevederekből építik fel. A láncszemeket rendszerint mérlegcsuklós csapokkal készítik, ahol kicsi a súrlódás és a kopás: nagyobb a fogas lánc hatásfoka és hosszabb az élettartama. A mérlegcsuklók csak legfeljebb 30 szögelfordulást engednek meg. A fogas lánc elemei (a lánctagok) csak egy irányban hajlíthatók. A fogas láncok csendesebbek, nagyobb sebességgel futhatnak, mint a görgős láncok, de drágábbak, érzékenyebbek a lánckerekek gyártási és szerelési hibáira, valamint a környezeti hatásokra, gondosabb karbantartást igényelnek. 6

7 Fogasszíj hajtás Fogasszíj hajtás A hajlékony fogasszíj fogai a szíjtárcsa fogárkaiba kapcsolódnak, alakkal zárással adják át a szíjtárcsák között a kerületi erőt. A szíj szerkezete hasonló az ékszíjakéhoz: az erőt poliuretán testbe ágyazott acélsodrony szálak vagy aramid szálak viszik át. A szíjtesten a trapéz vagy körív keresztmetszetű fogak a hosszirányra merőlegesen helyezkednek el. A szíjjal átvihető erőt korlátozza a szíj szakító szilárdsága. A szíjban többlet igénybevételt okoz a szíj hajlítása, a centrifugális erő, a fogütközés, és a fogak súrlódásából származó hőfejlődés Az átvihető kerületi erőt korlátozza a szíjtárcsa átmérő és a kerületi sebesség. A kis osztású szíjak irodagépek, háztartási gépek, hűtőgépek stb. meghajtására szolgálnak. A nagyobb osztású, fokozott pontosságú szíjak kw teljesítmény átvitelére is alkalmasak. 7

8 Fogasszíjak Előnyei: a terhelés és a környezet változásától függetlenül állandó teljesítményátvitel, kicsi előfeszítés, tengelyhúzás; a fogazott szíj nagy szilárdságú, igen kis nyúlású, rugalmas, hajlékony és kopásálló; kis tömeg, nagy sebességtartomány (80 m/s- ig), kis tárcsaátmérő, nagy áttétel, kis helyszükséglet, jó hatásfok (98 99 %), magas hatékonyság, gondozást nem igényel, megfelelő alapanyag esetén; zajszegény, dinamikus viselkedése a lánchajtásnál kedvezőbb, míg a lapos- és ékszíjnál kedvezőtlenebb, Hátrányai: túlterhelésre érzékeny, fogkapcsolódási interferencia léphet fel. Fogasszíjhajtás-elrendezések 8

9 Példák szíjhajtásokra Előnyei párhuzamos és kitérő tengelyek hajtása is egyszerűen és olcsón megvalósítható; egyszerre több tengely is hajtható, akár különböző forgásirányba is; csendes; kedvező dinamikai jellemzők (csillapít); túlterhelés ellen védelmet biztosít; kis veszteségek, jó hatásfok (h = %), a tengelytávolság tág határok között változtatható, alkalmas fokozat nélküli áttételű hajtásokra is, szerelése egyszerű, kevés gondozást igényel. 9

10 Hátrányai az előfeszítés miatt jelentős tengely és csapágyterhelés ébred; elkerülhetetlenül fellép a rugalmas csúszás (szlip), egyes szíjanyagok kúsznak, a maradó nyúlás miatt, az utánfeszítéshez külön berendezés kell, érzékeny a környezeti hatásokra (hőmérséklet, por, nedvesség, olaj, gőz, szennyeződés ), az átfogási szöget javító feszítőszerkezet többletköltséget okoz. Gyakrabban használt szíj típusok a b c d e f g h a lapos, b normál ékszíj, c keskeny ékszíj, d háromsoros ékszíj, e ékbordás szíj, f széles ékszíj, g körszíj, h kettős ékszíj 10

11 Szíjhajtások A szíjhajtások, a fogas szíj kivételével, erővel záró hajtások: a szíjtárcsák és a hajlékony szíj között ébredő súrlódási erő viszi át a forgató nyomatékot. Az átvihető teljesítmény elsősorban a szíj szilárdságától (pl. szakító erejétől) és a sebességtől függ, de befolyásolja azt a kis szíjtárcsa átmérője, a ß átfogási szög nagysága, és a szíj hosszúsága is. Szíjhajtások A szíjat meg kell feszíteni, hogy ne csússzon meg. Az átvihető kerületi erő a két szíjágban keletkező erők különbsége. Ezért csak akkor vihető át az F kerületi erő a szíjtárcsával, ha a laza szíjágban is van erő: a szíj az F erőnél nagyobb erővel elő van feszítve. A szükséges feszítő erő nagysága függ a szíj típusától. Lapos szíjaknál F e = (2,5...3)F, ékszíjaknál F e = (1,5...2)F,. A fogas szíjak előfeszítése a legkisebb F e = (1,2-1,4)F. Az előfeszítő erő terheli a szíjat, nem szabad a szükségesnél nagyobb mértékben megfeszíteni. A szíjat a húzó erő mellett terheli a tárcsára hajlításkor kialakuló hajlító igénybevétel, és a szíjsebesség okozta tömegerőkből eredő húzófeszültség emelkedés is. A hajlító feszültség csökkentése érdekében korlátozzák a használható kistárcsa átmérőjét, a centrifugális erő okozta húzó feszültség növekedés miatt, pedig a szíjsebességet. F F 1 F 2 F1 F 2 e 11

12 Szíjhajtások v/v max V [ m/s] A vonóelemes hajtások teherbírása a sebesség függvényében jelentősen változik. A maximális teljesítmény átviteléhez tartozó optimális sebesség jelentős mértékben függ a hajtóelem típusától. Az ábrán: 1 görgőslánc, 2 fogaslánc, 3 Normál ékszíj, 4 keskeny ékszíj, 5-fogasszíj, 6 laposszíj Laposszíj hajtások A laposszíjak rendkívül sok területen használhatók: a kis teljesítményű irodagépek, háztartási gépektől, szórakoztató elektronikai berendezések, de több ezer kilowatt teljesítményű kompresszorok, szellőzőkig, őrlő berendezések is. Kisebb teljesítmény: textil, bőr, gumi vagy műanyag szíjak. A korszerű, nagy teljesítményű laposszíjak három rétegből állnak: 1 - elasztomer vagy bőr futófelület, 2 - nagy szilárdságú poliamid szalag vagy poliészter kordszál sor 3 - poliamid szövet vagy elasztomer védőréteg. Többrétegű szíj: nagy teljesítmény (5000 kw-ig), kis méret, kis megnyúlás, jó hatásfok (> 98%), kis kopás m/s kerületi sebességig használhatók 12

13 Ékszíjhajtás A legelterjedtebb vonóelemes hajtás. A ék alakú hornyok, ékhatás a szíj és a horony között: nagyobb szorító erő, kisebb előfeszítő erő (tengelyhúzás), mint a laposszíj hajtásnál. A normál és keskeny ékszíjak öt szabványos szelvény méretben készülnek. A szíjak anyaga elasztomer, a hajlítás tengelye mentén nagy szilárdságú kord szálakkal, vagy szövettel erősítve. Védő szövet burkolat. A szíj teherbírását (szakító erejét) a kordszálak határozzák meg. Az egy szíjjal átvihető kerületi erő függ a szakító erőtől, a kistárcsa átmérőjétől (hajlító igénybevételtől), az átfogási szögtől és a szíj sebességétől is. Normál ékszíjaknál az optimális szíjsebesség rendszerint m/s, a keskeny ékszíjaknál m/s. Ékszíjhajtás Az ékszíj profilok méretét szabványosították. Egy választott profilú szíjjal átvihető teljesítményt a gyártók rendszerint a kistárcsa átmérő és fordulatszám függvényében adják meg. Ezek, valamint az áttétel ismeretében kiválasztható az egy ékszíjjal átvihető P 1 teljesítmény, az üzemi viszonyoktól függően a K A üzemtényező, valamint a c 1 átfogási szög tényező, a c 3 szíjhossz tényező, és számítható az adott P teljesítmény átviteléhez minimálisan szükséges ékszíjak z száma:. K AP z Pcc 113 Különleges ékszíjakat (többsoros ékszíj, ékbordás szíj, kettős ékszíj) használnak egyes területeken 13

14 Példák szíjhajtásokra Körszíj hajtások Körszíjakat használnak kis teljesítmények átvitelére ott, ahol térben tetszőlegesen elrendezett tengelyek között kell a hajtást átvinni. Főleg a textiliparban, faiparban, csomagológépeken, vegyipari berendezéseken, és a finommechanikában használnak körszíjakat. 14

15 Mopedekbe épített szélesszíjas variátorok, amelyek automatikus sebességváltóként működnek. Röpsúlyos szorító szerkezeteket használnak a tárcsák állítására. Variátor fogazott szíjjal 15

16 LÁNC VONÓELEMES VARIÁTOR LÁNC VONÓELEMES VARIÁTOR 16

17 Dörzskerékhajtás i 1 2 r2 r 1 F F Az áttétel: A kerületi erő: k N Áthúzási fok Fk H F F 1 k k FN FN F k 1 Hatások áthúzási foka: Dörzskerékhajtás 0,04 02 Lapos szíjhajtás 0,02 0,5 Ékszíjhajtás 0,5 0,6 Fogaskerékhajtás 0,9 0,95 Lánchajtás 0,95 0,98 17

18 Áthúzási fok Anyagpárok és súrlódási tényezőik: öntöttvas öntöttvas μ = 0,1 0,15 öntöttvas bőr, papír μ = 0,15 0,3 öntöttvas fa μ = 0,2 0,3 öntöttvas gumi, műanyag μ = 0,3 0,5 A dörzshajtás alkalmazási területe: maximális teljesítmény: maximális kerületi sebesség: 10 kw 25 m/s Dörzshajtások Közvetítő elem nélküli dörzshajtások (varíátorok) a b a b c d Közvetítő elemes dörzshajtások (variátorok) c d 18

19 Dörzshajtások A dörzshajtások: egyszerűek, olcsók, megbízhatók, túlterhelés ellen védenek, megfelelő kialakítás estén áttételük állítható. Teherbírásuk és élettartamuk viszonylag kicsi, áttételük a terheléstől függ, nagy a tárcsákat összeszorító erő és a csapágyterhelés. Összenyomott, egymáson legördülő henger, kúp, gömb vagy síktárcsa felületek között kialakuló súrlódás viszi át a hajtást. Az átvitt kerületi erő az összeszorító erő és a súrlódási tényező nagyságától függ. A súrlódási tényezőt elsősorban az anyagpár és a kenésállapot határozza meg. Kis terhelések esetén nem kent dörzshajtásokat használnak, amelyben fém/súrlódó anyag párokat használnak. A súrlódó anyag gumi, műanyag, fém vagy műanyag kompozit, műszén, kerámia, bőr, sajtolt papír stb. A súrlódási tényező 0,3-0,5. Az összeszorító erő nem lehet nagy, mert a súrlódó anyag szilárdsága és rugalmassági modulusa kicsi. Gyakran több súrlódó párt alakítanak ki. Dörzshajtások Nagy teljesítmény átvitelére olajjal kent, több edzett acél gördülőelem párral készült, rendszerint fokozat nélkül állítható áttételű dörzshajtásokat (variátorokat) használnak. A gördülő elemek gyakran golyók, kúpok, hengerek, sík vagy ívelt felületű (toroid) tárcsák. Helyesen kialakított acélelemes variátorban a terhelést átvivő érintkezési felületek között EHD kenőfilm alakul ki, ami akadályozza a szilárd felületek közvetlen érintkezését és kopását. A kenéshez különleges molekula szerkezetű szintetikus kenőolajokat (trakciós folyadékokat) használnak. A súrlódási tényező viszonylag nagy ( max =0,1-0,13). Az ásványolajjal kenés esetén sokkal kisebb: mindössze: max =0,03-0,035. Az acélelemes variátorok teherbírását a futófelületek érintkezési feszültsége (Hertz feszültség) korlátozza, amelynek megengedett értéke N/mm 2. 19