Jármű- és hajtáselemek II. Tervezési feladat. Jármű- és hajtáselemek II. BSc. tervezési feladat

Átírás

1 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Jármű- és hajtáselemek II. [KOJHA157] Tervezési feladat Járműelemek és Járműszerkezetanalízis Tanszék Jármű- és hajtáselemek II. BSc. tervezési feladat (2018/19/1) Csoport száma Hallgató neve Neptun kód Feladat sorszáma 1: 2: Csoportos feladat (2 fő/csoport): Készítse el csoportmunkában az Adatkészlet adatainak felhasználásával a megfelelő fogaskerekes hajtómű műszaki dokumentációját! A típus: Fordulatszám felező hajtómű Kimeneti állapotok: normál (behajtó) fordulatszám vagy felezett kimeneti fordulatszám. Kézzel kapcsolható. B típus: Irányváltó hajtómű Kimeneti állapotok: azonos vagy ellentétes forgásirány vagy 0 kimeneti fordulatszám. Kézzel kapcsolható. C típus: Teljesítmény osztó hajtómű Kimeneti állapotok: normál (behajtó) fordulatszám és az áttételnek megfelelő kapcsolt kimeneti fordulatszám vagy 0 kimeneti fordulatszám. Kézzel kapcsolható. Adatkészlet (... sz. feladat): Adat Megnevezés (1) Típus: A B C (2) Névleges nyomaték [Nm] (3) Cp üzemtényező [-] (4) Névleges nyomatékhoz tartozó fordulatszám [1/perc] (5) Tengelysíkok állása: Vízszintes Függőleges (6) Ház anyaga: Öntvény (alumínium) Lemez (acél) (7) Fogazat ferdesége [ ] (8) Élettartam [üzemóra] (9) Második kimenő tengely áttétele (csak a C típúsu feladathoz) Érték Budapest,... Gyakorlatvezető 1

2 1. A feladat megoldásának javasolt lépései A kiindulási adatok ismeretében a rendelkezésre álló Fogaskerék hajtómű előtervezési segédlet segítségével a modul és a fogszámok meghatározása. Elrendezési vázlat készítése, a tengelyek, csapágyak, fogaskerekek, kapcsolók alakadása. Csapágyazás kialakítása az alábbi szempontok szerint: - minden tervezett terhelés felvétele radiális és axiális irányban - szükséges szögmerevség vagy lehajlás biztosítása, - szükséges hőtágulás biztosítása, - axiális elmozdulás pontosan behatárolt legyen. Tengelyek alakadása az alábbi szempontok szerint: - hajlításra egyenszilárdságú keresztmetszet közelítése, - külön tengelyátmérők kialakítása a csapágyak, fogaskerekek, tömítések, csatlakozó elemek számára. - az átmérő lépcsők szabványos értékűek legyenek. Fogaskerekek alakadása az alábbi szempontok szerint: - kisméretű fogaskerekeket célszerű a tengely anyagából kialakítani, - nagyméretű, tengelyhez rögzített fogaskerekeket szilárd illesztéssel vagy bordás kötéssel kell rögzíteni. - a szabadon futó fogaskerekek axiális elmozdulása pontosan behatárolt legyen. Kapcsoló mechanizmus kialakítása az alábbiak szerint: - kézzel működtetett homlokkörmös kapcsolók alkalmazása, - kapcsolás bordázott kapcsolóhüvellyel, a fogaskerekek nem mozdulnak el axiális irányban, - a bordázott kapcsolóhüvelyt axiálisan a kapcsolóvilla mozgatja, - a kapcsoló körmök ellenőrzése nyírásra és felületi nyomásra. Számítás (méretező szoftver segítségével), több lépcsős iterációval: - anyagok kiválasztása, - tengelyek ellenőrzése statikus biztonságra és élettartamra, - tengelyek erő és nyomatéki diagramjainak elkészítése, - megfelelő csapágyak kiválasztása adott terhelésre és élettartamra, - tengely-agy kötések ellenőrzése (bordás tengely, szilárd illesztés), - fogaskerekek ellenőrzése fogtőszilárdságra. Az egyes számítások jelentés lapjai (report) a számítási dokumentációval egyben, annak mellékleteként szerepeljenek. 2

3 2. A tervezendő hajtómű kialakítása Elhelyezés, csatlakozás A hajtómű jármű hajtásláncában önálló egységként foglal helyet. Behajtása és kihajtása(i) kardántengelyeken keresztül történnek. Ennek megfelelően a tengelyvégeken ki kell alakítani a szabványos fogadó csatlakozó peremeket. A hajtómű gumiágyazáson (silentblock) van rögzítve. Lehet alulról megtámasztott, vagy függesztett kialakítású. Hajtóműház kialakítása A hajtóműház kialakítása öntött alumínium vagy hegesztett acéllemez. A ház alakja a lehetőségek szerint kövesse a beltartalom alakját. A ház kialakítása tegye lehetővé a reakciónyomaték felvételét a rögzítési pontokon. A szerelhetőség érdekében a ház lehet síkban egyszer osztott, vagy bújtatva szerelhető kialakítású. A belső tengelyek síkjai vízszintes vagy függőleges elrendezésűek lehetnek. A behajtó és (fő) kihajtó tengelyvégek legyenek egytengelyűek. Ágyazások, tömítések A tengelyeket megfelelően rögzített gördülőcsapágyakkal kell megtámasztani axiális és radiális irányban. A tengelyeken szabadon forgó fogaskerekeket megfelelő ágyazással kell megtámasztani. A tengelyek házból kivezetését karmantyús tömítőgyűrűvel (szimmering) kell tömíteni. Kenési rendszer A hajtómű kenése szórt olajozású.. A kenőolaj elvezetése (furatok, felfogó és elosztó zsebek, vályúk) kialakítandó. A kenőolaj beöntése, leeresztése, nívó mérése megoldandó. A hajtóműház szellőzése megoldandó. Kapcsolhatóság A hajtóműben a szabadon forgó fogaskerekek (be/ki)kapcsolását homlokkörmös tengelykapcsoló(k) alkalmazásával kell megoldani. A kapcsolás a hajtómű házán kívül található kar elfordításával történjen. A kapcsoló szerkezetet a különböző állásokban reteszelni kell. Számítás A hajtómű egyes részegységeinek számítását (csapágyazás, tengely, fogaskerék, stb.), amennyiben lehetséges, a tanszék által rendelkezésre bocsátott szoftverrel kell végezni. A szoftverrel végzett számításokat az eredménylapok kinyomtatásával (a lényeges adatokat kiemelve) kell dokumentálni. Azok a számítások, amelyek nem a szoftverrel készültek, a hagyományos módon dokumentálandóak. A számítási dokumentációt a számításhoz felhasznált paraméterek táblázatos bemutatásával kell kezdeni. Ha az adott értéket a hallgató választotta ki, rövid szöveges indoklást kell az adott értékhez mellékelni. 3. A feladat kidolgozásának részletezése A fogaskerekes hajtómű (TF) elkészítésének fő lépései 1) Végezze el a fogaskerekes hajtóegység előtervezését az alábbi szempontok figyelembevételével: a) Szabadkézi vázlatok segítségével alakítsa ki a hajtás konstrukcióját. 3

4 b) Elemezze (ábrákkal) a hajtóegységre ható terheléseket és határozza meg azok hatását az egyes szerkezeti elemekre! c) Elemezze a hajtóegység mozgó elemeit, határozza meg az egymáshoz képest elmozduló alkatrészek illeszkedési viszonyait! d) A további lépések során a rajzolással és a számítással a kidolgozás ütemének megfelelően együtt haladjon. 2) Készítse el a fogaskerekes hajtóegység lehetőség szerint M 1:1 arányú összeállítási rajzát a szükséges számú, de legfeljebb A2 méretű rajzlapon. Az összeállítási rajzot az alábbi szempontok szerint készítse el: a) Rajzolja meg a hajtóegységet a szükséges számú nézettel, metszettel és kinagyított részlettel úgy, hogy a benne szereplő összes alkatrész egyértelműen meghatározható legyen. Mutassa be egyértelműen a kapcsolhatóság módját. b) Méretezze be a törzsrajzon az alábbi méreteket: - főméretek, - illesztett és tűrésezett méretek, - számítással meghatározott/ellenőrzött méretek, - befoglaló és csatlakozó méretek, - szélső helyzetekhez tartozó méretek, c) A törzsrajzon nem kell megadni az alábbiakat: - kiemelt felületi érdesség, felületi érdességek, - tűréstáblázat. d) Végezze el a tételszámozást. Töltse ki a szövegmező és a darabjegyzék megfelelő rovatait. e) A törzsrajz rajzszámát a következő módon adja meg: JHE-II f) A félévközi beadáskor a hajtóegység rajza még ház nélküli állapotban adandó be. A ház és a házhoz kapcsolódó további részek (olajkezelés és házszellőzés) a félév végén beadandó, teljesen kidolgozott feladathoz szükségesek. 3) A félév végi beadásra készítsen a gyakorlatvezető által kijelölt tengelyről és fogaskerékről M 1:1 arányú műhelyrajzot. A műhelyrajzokat az alábbi szempontok szerint készítse el: a) Ábrázolja az alkatrészt a szükséges számú nézettel, metszettel, kinagyított részlettel úgy, hogy az alkatrész összes mérete egyértelműen meghatározható legyen.. b) Készítse el az alkatrész teljes mérethálózatát, a felületi érdességek, tűrések feltüntetésével. Adja meg az esetleges szöveges utasításokat is. Fogaskerék esetén a rajzlapon helyezze el a kitöltött fogaskerék adattáblázatot. c) Töltse ki a szövegmező megfelelő rovatait. d) A műhelyrajz rajzszámát a következő módon adja meg: JHE-II. 2 xx 4) Készítsen számítási dokumentációt A4 méretű összetűzött fehér lapokon: a) Az A. pontban adott vizsgálatokat és eredményüket rögzítse a számítási dokumentáció részben. A beadott dokumentáció segítségével a tervezés története pontosan dokumentált legyen! A szabadkézi vázlatok, rajzok legyenek a dokumentáció mellékletei. b) Határozza meg a valós teljesítmény átviteléhez szükséges alkatrész méreteket és jellemzőket. c) Készítse el a szerkezet műszaki leírását! d) A számítás minden részét megfelelő ábrákkal kísérje. 4

5 A tervezési feladat elkészítéséhez a kötelező és ajánlott irodalmak, a kiadott mintarajz(ok), valamint internetes források nyújtanak segítséget. 4. Irányelvek a tervezéshez Tengelyek kialakítása Egy tengely elemi hengerekből áll össze. A tengely elemi hengereit lépcsőknek nevezzük. A tengely annyi lépcsőből áll össze, amennyi funkcióra szükség van. Külön lépcsőn kapcsolódik a tengelyvéghez a hajtó elem (ékszíjtárcsa, kardántengely, stb.), külön lépcsője van minden csapágynak és tömítésnek. Külön lépcsőn helyezkedik el a fogaskerék, és külön lépcsőn annak esetleges axiális rögzítése. A lépcsők átmérője a tengely szélétől a tengely közepe felé nő. Mivel a funkciók száma nem feltétlen azonos a tengely két oldalán, ezért a lépcsők száma sem feltétlen azonos. Ha a tengelyt pl. két gördülőcsapággyal szeretnének megtámasztani, akkor lehet, hogy azok belső átmérője különböző lesz a tengely két oldalán. Ha ugyanolyan csapágyat szeretnénk használni, akkor lehet, hogy funkció nélküli lépcsők alkalmazásával kell fokozatosan lecsökkenteni az átmérőt egy hasznos lépcsőtől a szükséges csapágy belső átmérőig. Öntvény ház kialakítása Öntvény ház kialakításakor ügyeljünk az egyenletes falvastagságra. Minimálisan 4-5 mm falvastagság elegendő lehet alumínium esetén. A csapágyak beépítésénél, illetve az osztósíkoknál a peremek lényegesen vastagabbak, elérik a névleges vastagság kétszeresét. Az állandó falvastagságú vékonyfalú ház valószínűleg nem elég merev hajlításra és/vagy csavarásra, ezért bordázattal célszerű merevíteni. Sebességváltó és motorblokk öntvényeken gyakran találunk derékszögű négyszög szemű bordahálózatot. A bordák vastagsága általában arányos a falvastagsággal, magassága megegyezik vele. Osztósíkkal rendelkező ház esetén a síkban ketttő illesztőcsap található. Ezek az illesztőcsapok biztosítják a két házfél pontos térbeli helyzetét egymáshoz képest. Illesztőcsapok helyett a csavarfuratok körül illesztőperselyek is alkalmazhatóak. Az öntvényház tetejéhez közel szellőző elemet helyezünk el. A szellőző elem kompenzálja a ház és a belső elemek hőmérséklet változása okozta nyomásváltozást. A levegőáramlást (nyomás kiegyenlítődést) úgy kell megvalósítani, hogy kenőanyag gőz és cseppek ne áramoljanak ki, illetve a külvilágból a por és más szennyeződés ne jusson be a házba. A jelenlegi környezetvédelmi előírások alapján a környezet nem terhelhető semmilyen a járműből származó szerves anyag gőzével, így a szellőzést egy csövön keresztül a jármű levegőszűrő házába, a szívó oldalra célszerű bekötni. A szellőző elemnek tehát olyan végződéssel kell rendelkeznie, amelyhez rugalmas műanyag cső csatlakoztatható. Az öntvényház belsejének alját lehetőség szerint lejtősre készítjük. A legalsó ponthoz csatlakozik a leeresztő csavar. A leeresztő csavar szolgál a kenőolaj töltet leeresztésére. A leeresztő csavar végébe gyakran mágnes van ragasztva. A mágnes szerepe, hogy a kenőolajból kivegye a nagyobb mágnesezhető fém részecskéket, kopadékot. A házban az olajszintet időről időre ellenőrizni kell. Az ellenőrzésre szolgálhat átlátszó ablak, amelyen egyértelműen látszik az olajszint. Lehet ellenőrző furat, amelyből ki kell csavarni a csavart. A szint akkor jó, ha a furatból épp csak csöppen az olaj. A legelegánsabb módszer a nívópálca alkalmazása. Ekkor egy kihúzható fémpálcát helyezünk az olajtérbe, amelyen feltüntetjük a minimum és maximum szintet. A pálcát kihúzva leolvasható róla az aktuális olajszint. A házba a kenőolajat be kell juttatni. A kenőolajat a szellőző csavar furatán vagy a szintellenőrző csavar furatán lehet vagy esetleg a nívópálca helyén lehet betölteni. Hegesztett ház kialakítása 5

6 Hegesztett hajtóműházat síklemez elemek, illetve forgácsolt részek összehegesztésével készítünk. Napjainkban a síklemezek vágására olcsó és pontos módszerek vannak. Ilyen például a lézeres vágás, amellyel szinte bármilyen forma kivágható, minimális hőbevitel és deformáció mellett. A lemezek összehegesztésére szintén léteznek pontos, rendkívül kis hőbevitellel járó módszerek, például néhány védőgázas, illetve lézeres hegesztési technológia. Hegesztett háznál a ház fala lehet síklemez, például 3-4 mm vastag. Osztott háznál a peremek, illetve a csapágyak fogadó gyűrűje lehet vastagabb lemez, illetve forgácsolt anyag, körülbelül kétszeres falvastagsággal. Lemez szerkezetnél ügyelni kell az erő bevezetésére, a keresztmetszetek folyamatos, viszonylag kis lépcsőkkel történő átmenetére. A nagy sík felületeket, a hirtelen vastagság változást, illetve a sarkokat bordalemezekkel merevítjük. A bordalemezeknél figyeljünk arra, hogy kettőnél több varrat lehetőleg ne találkozzon. Figyeljünk arra, hogy a ház biztosan hegeszthető legyen, mindig hozzá lehessen férni az összeállításkor a soron következő varrathoz. A házfelek összeillesztésére, a ház szellőzésére, a kenőolaj betöltésére és leeresztésére, a kenőolaj szint ellenőrzésére vonatkozó információk megegyeznek az öntött háznál leírtakkal. 5. Irányelvek az összeállítási rajz készítéséhez Az összeállítási rajzon a szerkezet minden alkatrésze egyértelműen meghatározható. A rajz tartalmazza a tűrésezett és illesztett méreteket, alak- és helyzettűréseket. A rajz tartalmazza azokat a méreteket, amelyek a szerkezet csomagolásához, beépítéséhez, és más géphez csatlakoztatásához szükségesek. A kenőolaj szint be van jelölve. Kapcsolható szerkezeti részek esetén a fő rajz az alkatrészeket alapállapotban vagy üres állásban mutatja. A rajzlapon külön résznézet mutatja a kapcsolható részek és a kapcsolószerkezet különböző helyzetét különböző kapcsolt állásokban, az állás szöveges feltüntetésével a résznézet mellett. A rajz tartalmaz tételszámokat és tételjegyzéket. 6. Félévközi beadáskor beadandó A feladat beadása A4 méretű dossziéban, mely tartalmazza: - A hajtómű kialakításának kidolgozását dokumentáló kézi vázlatokat, - A hajtómű rész-összeállítási rajzát (tengelyek, csatlakozó elemek, csapágyak, fogaskerekek, kapcsolószerkezet) a hajtóműház nélkül, legfeljebb A2 méretű lapokon (rajzszám: JHE-II.-1-00), - A hajtómű számítási dokumentációját a kitöltött feladatlappal, kézi számításokkal, ábrákkal, műszaki leírással és a szoftverből nyomtatott számítások (report) lapjait (a lényeges adatok kiemelésével). A számítási dokumentáció formai követelményeit a Tanszéki Általános Követelmények tartalmazzák (honlap: Letöltések menü). 7. Félév végi beadáskor beadandó A feladat beadása A4 méretű dossziéban, mely tartalmazza: - A félévközi beadáskor beadott elemek, - A teljes hajtómű összeállítási rajza legfeljebb A2 méretű lapokon (rajzszám: JHE-II.-2-00), - Egy a gyakorlatvezető által előzetesen kijelölt tengely műhelyrajza (rajzszám: JHE-II.-2-xx), - Egy a gyakorlatvezető által előzetesen kijelölt fogaskerék műhelyrajza (rajzszám: JHE-II.-2-xx). 6