HAJTÁSOK. Villamos hajtások

Átírás

1 HAJTÁSOK GÉP: mechanikai elven mköd eszköz az anyag vagy energia formájának, tulajdonságainak, jellemzinek, helyzetének tervszer átalakítására, megváltoztatására. Ergép: Energia átalakító, a munkagép mködtetéséhez szükséges energiát hozza létre (villamos, hidraulikus, pneumatikus mechanikus energiát) Munkagép: Az anyag vagy energia tervszer átalakítását végz, a terméket létrehozó eszköz: pl. emel, szállító, háztartási, iroda, földmunka gép, megmunkáló gép, betakarító gép, kevergép, malom, koptatógép, permetez gép Hajtás: Az energiát továbbítja az ergéptl a munkagéphez, miközben annak jellemzit a munkagép igényeinek megfelelen átalakítja. A hajtások feladata: az ergép és a munkagép üzemi jellemzinek összehangolása, az energia továbbítása. Hajtások: Villamos hajtások Hidraulikus hajtások Mechanikus hajtások Pneumatikus hajtások Villamos hajtások Szivattyúk, villamos hajtásuk csúszógyrs aszinkron motorokkal ( Hengerm, szabályozott villamos hajtásuk külsgerjesztés egyenáramú motorokkal ( Pekingi Óriáskerék 008. hidrosztatikus hajtás, dörzshajtás Pneumatikus hajtás: kézi szerszámok (csavarhúzó, légkalapács, köször), adagoló, kiszolgáló, mködtet egységek stb. A forgó légmotorokkal hajtásnál gyakran mechanikus hajtásokat használnak a fordulatszám csökkentésére és a nyomaték növelésére. A közvetlen pneumatikus hajtás rendszerint pneumatikus mködtetés, forgató vagy haladó mozgású munkahengerekkel

2 Mechanikus hajtások A leggyakrabban a mechanikus hajtásokat használják, amelyeket a legkülönbözbb motorokhoz csatlakoztatják a nyomaték és a fordulatszám átalakításához. A mechanikus hajtások kiválasztása eltt, vagy azzal együtt kell dönteni a motor választásáról, de ehhez ismerni kell a munkagépet, annak jellemzit: Teljesítmény Fordulatszám,sebesség Nyomaték, er. Mozgásviszonyokat Karakterisztikákat Munkagépek A munkagépek csoportosítása: Mozgásforma szerint: haladó mozgású (pl. frész, szita, szán stb.) forgó mozgású (generátor, örvényszivattyú, ventillátor, hengerm hengere), folyamatos mozgású szakaszos mozgású (szita, keretes frész, reverzáló henger, járm) állandó sebesség ( szellz ventillátor, óram ) változó sebesség (tekercsel, járm, forgácsoló gép, emelgép) Terhelési viszonyok szerint: állandó terhelés (kanalas kotró, ventillátor) változó terhelés. (járm, emelgép, forgácsoló gép) Teljesítmény igény szerint: állandó teljesítmény (szivattyú, ventillátor) változó vagy szakaszos teljesítmény (járm, emelgép, hengerm).

3 Rendkívül sokfélék. Munkagépek Hajtásuk kiválasztásához jelleggörbéjük ismerete szükséges. Nyomaték, Nm v=5 m/s, F=000 N j Tekercselés Fordulatszám, /s Vonóer, kn P=40 kw Szántás Sebesség, km/óra Teljesítmény, kw Járm, sík úton Sebesség, km/óra Motorok Ergépek jellemzi: Energiafajta szerint: villamos motorok, hidromotorok, szélmotorok, gázturbinák, emberi izomer, belségés motorok, légmotorok, gzturbinák vízturbinák állati er stb. Mozgásforma szerint: forgó motorok (villamos motorok, szélkerekek, turbinák, belségés motorok) lineáris motorok (üthengerek, munkahengerek, lineáris villamos motorok, elektromágnesek) Mozgás idtartama szerint: folyamatos mozgású motorok ( villamos motorok, belségés motorok, turbinák) szakaszos mozgású motorok (munkahengerek, üthengerek, leng motorok) 3

4 Motorok Villamos motorok. A legelterjedtebbek. Sokféle csoportosítás Váltóáramú és egyenáramú motorok. Nagyfeszültség, normál feszültség és törpefeszültség motorok Váltóáramú motorok Aszinkron motorok. Rövidre zárt forgórésszel. Közel állandó fordulatszám. Indítási nehézségek. Csillag/delta kapcsolás. Elektronikus indítás. Ma már igen nagy teljesítményekig is. Fordulatszám szabályozáshoz: Csúszógyrs motorok. Dahlander Frekvencia váltó Egyenáramú motorok motorok. Soros, párhuzamos és vegyes gerjesztés motorok. Különböz jelleggörbék, egyszer fordulatszám szabályozás. Léptet motorok Tárcsás motorok Lineáris motorok Belségés motorok Nagy teljesítmény srség, magas zajszint, környezet károsítás, füstgáz gondot okoz (zárt térben), fordulatszám szabályozási gondok. Benzin üzem motorok (kisebb teljesítmény, nagyobb fordulatszám) Dízel üzem motorok (nagyobb teljesítmény, kisebb fordulatszám, jobb hatásfok, gazdaságosabb üzem) Egy benzin motor jelleggörbéi Teljesítmény P, Le P, Le M, Nm Fordulatszám, /min Nyomaték T, Nm 4

5 Motorok A motorok kiválasztási szempontjai: Energiaforrás Munkagép jellemzi, karakterisztika, biztonság 3 Üzemi körülmények: szabadban, zárt térben, világrben, tiszta szobában, mtben, 4 Környezeti hatások: hideg, meleg, szennyezés, sugárzás 5 Gazdaságosság. Villamos motor ha van hálózat. Egyen és váltóáramú motor, szabályozás. Belségés motor, ha nincs villamos hálózat, vagy mobil a szerkezet. Bels térben nem: zajos, füstgáz.. Hidromotor, ha van hidraulikus energia (traktorok, szerszámgépek, útépítgépek), vagy szükség van hidraulikus hajtásra. Légmotor: van srített leveg, nagy sebesség (köszörk), nyomaték határolás MECHANIKUS HAJTÁSOK Kinematikai hajtás: pontos mozgás átvitel (mérgépek, szerszámgépek, robotok, antennák, csillagászati teleszkópok, távcsövek) Teljesítmény hajtás: nyomaték, teljesítmény továbbítása Állíthatóság szerint: állandó vagy változtatható áttétel hajtások. Energiafajta szerint: mechanikus hajtások, villamos hajtások, hidraulikus hajtások, pneumatikus hajtások. Mechanikus hajtások jellemzi: nagy teljesítmény, nagy áttétel, nagy nyomaték, kedvez hatásfok, lehet játékmentes, pontos, önzáró, gyakran gazdaságos. A villamos hajtás elnyösebb, ahol változó sebesség, szabályozás, automatikus, intelligens mködtetés, csendes, egyenletes hajtást kell. A hidrosztatikus hajtás elnyösebb, ha nagy er, változó sebesség, változó mozgás irány, csillapítás, nagy teljesítmény srség, automatikus mködtetés, túlterhelés elleni védelem kell. A pneumatikus hajtások: gyors mozgás, nagy fordulatszám, túlterhelés védelem, egyszerre több munkagép meghajtása, környezet szennyezés elkerülése. 5

6 MECHANIKUS HAJTÁSOK Az erátvitel módja szerint: ervel záró hajtások (pl. szíjhajtás, dörzshajtás, kötélhajtás, acélszalag hajtás), alakkal záró hajtások (pl. fogaskerékhajtás, lánchajtás, csavarorsós hajtás, váltópályás mozgatás). Az áttétel szerint: állandó áttétel hajtás (pl. fogaskerékhajtás, szíjhajtás) és változó áttétel hajtás (pl. ovális fogaskerékhajtás, forgattyús hajtás, kulisszás hajtás), változtatható áttétel hajtás: választható áttétel hajtások (pl. váltómvek, sebességváltók), fokozat nélkül állítható áttétel hajtások (pl. dörzsvariátorok, szíjas variátorok) A mozgás lefutása szerint: folyamatos hajtás (pl. fogaskerékhajtás, szíjhajtás, forgattyús hajtás) szakaszos hajtás (pl. kilincsm, váltópálya, máltai kereszt). Szerkezeti kialakítás szerint a hajtások rendkívül sokfélék: fogaskerekes hajtások, vonóelemes hajtások, forgattyús hajtások, karos hajtások, bütykös hajtások, kilincsmvek, máltai keresztes hajtás stb. MECHANIKUS HAJTÁSOK Fontosabb mechanikus hajtások jellemzi (Niemann) Hajtás típus P max kw i max v max m/s max % (G/P) min kg/kw Hengeres fogaskerék ,4 Fogaskerék bolygóm , Kúpfogaskerék ,6 Hipoid ,7 Csiga , Lánc Lapos szíj ,5 Ékszíj Fogasszíj Dörzs

7 FOGASKERÉK HAJTÁSOK Fogaskerék hajtások A gépészeti gyakorlatban legelterjedtebb hajtástípus Egy német felmérés szerint az állandó áttétel hajtások közül: hengeres fogaskerékhajtás 47 %, kúpkerék hajtás 4 %, csigahajtás3 %, bolygóm 0%, lánchajtások %, szíjhajtások 3 %, dörzshajtások %. A bolygómvek az utóbbi években egyre szélesebb körben terjednek, részarányuk a fentinél lényegesen magasabb FOGASKERÉK HAJTÁSOK Fogaskerék hajtások csoportosítása: Fogprofil kialakítása szerint: evolvens profilú, körív profilú, ciklois profilú stb. hajtások, A fogirány szerint: egyenes fogazatú, ferde fogazatú, ívelt fogazatú, nyíl fogazatú stb. hajtások. Tengely elrendezés szerint: párhuzamos tengely hajtások (pl. hengereskerék-hajtás), metsz tengely hajtások (pl. kúpkerék hajtás), kitér tengely hajtások (pl. csavarkerékhajtás, csigahajtás, hipoid hajtás, toroid hajtás, spiroid hajtás, helikoid hajtás), egy egyenesbe es tengely hajtások (pl. bolygómvek, hullámhajtómvek, ciklohajtómvek) 7

8 FOGASKERÉK HAJTÁSOK Leggyakoribb a hengeres fogaskerékhajtás, mert nagy teljesítmény átvitelére alkalmas, jó a hatásfoka, több lépcsben nagy áttétel valósítható meg, helyigénye viszonylag kicsi, nagy sebességekre is használható, viszonylag egyszeren és pontosan gyártható. HAJTÁSOK KIVÁLASZTÁSA Más hajtást választanak, ha: Kis helyen nagy áttételt kell megvalósítani: csigahajtás, bolygóm, hullámhajtóm, ciklohajtóm, csökkenteni kell a helyigényt: bolygóm, ciklohajtóm, nem párhuzamosak a tengelyek: kúpkerék-, hipoidkerék-, csavarkerékhajtás, nagy a tengelytávolság: lánc- vagy szíjhajtás, nagy a sebesség: lapos szíj hajtás. csendes üzem szükséges: szíjhajtás, dörzshajtás, pontos helyzetbe kell állítani: nagy pontosságú, kis foghézagú bolygóm, elfeszített bolygóm, ciklohajtóm, elfeszített hullámhajtóm, hézagmentes csigahajtás, spiroidhajtás. 8

9 NAGY TEHERBÍRÁSÚ MECHANIKUS HAJTÁSOK NAGY TEHERBÍRÁSÚ MECHANIKUS HAJTÁSOK Az egyre nagyobb követelmények: a nagy teljesítmény srség, a jó hatásfok, a nagy áttétel, fokozott pontosság. Teherbírás növelését az elemek szilárdsága korlátozza. Teherbírás növelés:fogaskerékhajtásnál: a fogt szilárdság, a fogfelszín szilárdság, a kopás, a berágódási teherbírás. Növelés: anyag, hkezelés, szerkezeti kialakítás, kenés. A terhelés átadásában egyidejleg résztvev elemek számának növelése. (pl. a kapcsolószám növelése, lánckerék fogszám növelése). Fogprofil korlátoz: evolvens profil, ciklois profil (ciklo-hajtóm) Más szerkezeti kialakítás (Hullámhajtóm) Teljesítmény elágaztatás Többsoros lánc, több ékszíj, PolyV szíj, fogaskerék hajtás elágaztatás. TELJESÍTMÉNY ELÁGAZTATÁS FOGASKERÉK HAJTÁSBAN Szimmetrikus elrendezés, egy egyenesbe es be és kihajtás mellett a teljesítmény elágaztatás a fogaskerék hajtás, dörzskerék hajtás esetén egyszer. Bolygóm kialakítására van lehetség 9

10 BOLYGÓMVEK BOLYGÓMVEK Rendszerint teljesítmény megosztással mköd, egy egyenesbe es be- és kihajtó tengellyel készül fogaskerék (vagy dörzs-) hajtások, amelyekben bolygó mozgást végz fogaskerekek is lehetnek. Elnyök: kis méret, tömör, szimmetrikus szerkezet, nagy teljesítmény srség, megfelel üzemállapotban jó hatásfok, teljesítmény összegezés, megosztás lehetsége, több áttétel szerkezeti változtatás nélkül. Hátrányok: bonyolultabb szerkezeti kialakítás, pontosabb gyártást és szerelést igényel, (esetleg terhelés kiegyenlítésrl gondoskodni kell), költséges. DÖRZSBOLYGÓM (VARAIÁTOR) 0

11 BOLYGÓMVEK Fogaskerék bolygómvek Bolygóm elemei: gyrkerék (4), bolygókerekek (3), kar (k) napkerék (),. Kétlépcss bolygóm BOLYGÓMVEK a b c a - elemi K bolygóm b - elemi B bolygóm c - egyszer KB bolygóm d - K+B bolygóm e - K+K bolygóm f B+B bolygóm g KB+B bolygóm d e Ezek összekapcsolásával összetett, többkarú bolygómvek. Különleges bolygómvek (pl. segéd bolygókerekes) f g

12 BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI A bolygóm mködését dönten meghatározza mozgásviszonya, ami attól függ, hogy a be és kihajtó elemek milyen sebességgel forognak. Szemléletesen bemutatható a mozgásviszony a KUTZBACH-féle sebességábrán. KB bolygóm sebességábrája. Két-szabadságfokú üzemállapot. A fogaskerekek kerületi sebessége két részre bontható: Kar (szállító) sebességre Gördül sebességre BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI v vk vg v4 v4k v4g v r v r v r g k k k 4 3 k V 4 V k V V k V 4k V g V 4g k

13 v v Az ábra alapján felírható a gördül sebességek aránya: 4g g r r 4 4 BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI k k r3, r k V 4 V k V V 4k V 4g k V k V g Ebbl kifejezhet a szögsebességek közötti kapcsolat: r r 4 k r r 4 4 BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI A K+B bolygómre is hasonló módon felrajzolható a sebességábra, és levezethet a szögsebességek közötti kapcsolat: rr rr k rr rr Látható, hogy csak a sugarak aránya változik, a szögsebesség egyenlet alakja nem. A K+K és B+B bolygómre elvégezve a levezetést hasonló alakú egyenlet jön létre. Ezért általánosságban írható: k i i 4 b b

14 BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI Az egyenletben az i b a bolygóm bels áttétele, az áthajtóm üzemállapothoz (amikor k =0) tartozó áttétel, ha a napkerék hajt be, és a gyrkerék hajt ki. Az egyes bolygómvek bels áttétele: Bolygóm KB K+B K+K B+B i b = r 4 r4r 3 r r3 r4 r3 r r3 r r3 r r3 r4 A mozgásegyenletbl felírható a bolygóm valamennyi egy szabadságfokú üzemállapotához tartozó áttétele (összesen 6). A hetedik áttétel (tengelykapcsoló üzemállapot). 4 k i i b b áll i beki be ki Például: i 4 k k 4 0 ib i b i b BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI A KB bolygóm áttételeinek számítására szolgáló összefüggések Behajtó k 4 k 4 elem Kihajtó elem k k 4 4 Álló elem 4 4 k k Áttétel 4 ik i 4 ib i k b b ik i4k i k 4 i4 i k b i4 i ib i b b i b A KB és a K+B bolygómvek áttételét az i b korlátozza (a szomszédsági feltétel miatt, ha N3, a bolygókerekek összeérhetnek bizonyos z 4 /z fogszámviszony felett). A KB bolygóm bels áttételének megvalósítható legnagyobb abszolút értéke, ha N=3 kb. 0.. a fogmagasságtól függen 3

15 A KB bolygóm áttételeinek számítására szolgáló összefüggések Behajtó k 4 k 4 elem Kihajtó elem k k 4 4 Álló elem 4 4 k k Áttétel 4 ik i 4 ib i k b b ik i4k i k 4 i4 i k b i4 i ib i b b i b Pl. z =30, Z 3 =0, Z 4 =70. i b =-70/30=-9, Ebben az esetben a bolygóm áttételei a különböz egy-szabadságfokú üzemállapotban a következ értékeket veszik fel: ik 9 0, ik 0,, i4k, k k ik 4 0,9 i4 9, i4 0, 9 K+K és B+B bolygómveknél i b pozitív, ezért nincs korlát, az áttétel elméletileg igen nagy lehet, de a fogterhelés, a hatásfok és a beékeldés korlátot szab. BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI Pl. K+K bolygóm esetén z 49, z 50, z 50, z 5, 3 3 r r i 3 z z b r r 3 z z i i 3 3 Gyorsító hajtás: Lassító hajtás k i 5050 b 549, i 0, k b

16 BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI i b Pl. B+B bolygóm esetén: z 4 =, z 3 =5, z 3 =6, z 4 =3 Lassító hajtás *5 3,009 i 4 k 6* Gyorsító hajtás: i 4' b 4 i4' k ib 0,009 49,857 BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI V 4k A bolygókerék karhoz viszonyított szögsebességére is szükség van. Az ábra alapján, az eljeleket is figyelembe véve gördül sebességek két oldalról is felírhatók: 4 3 k V 4 V k V V 4g k V k V g, r r r r 3 3k k 3 3k 4 4 k r r 3 4 r r 4 k k k 3 3 5

17 BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI A KB+B típusú (Wolfrom ) bolygóm mozgásegyenlete is felírható a KB és a K+B bolygóm rész mozgásegyenletét felhasználva, de nagyon bonyolult az összefüggés. Egyszerbb az áttételt egy szabadságfokú üzemállapotra a sebességábrából felírni: 4 4` 3` 3 k r 4 r 3 r 4 r k V 4 V k r 3 r 4 V k v v r r r3 r r 4 4 r r r i 4 4 rr BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI A KB+B típusú bolygóm szintén alkalmas nagy áttételek megvalósítására, ha a bolygókerekek fogszám különbsége kicsi. Pl. z 30, z 0, z 70, z 7, z i rr r r3 r A KB+B bolygóm áttétele egy-szabadságfokú rész-bolygómvek áttételének szorzataként is számítható. Pl. a fenti példában lev üzemállapotban a KB+B olyan bolygómnek tekinthet, amelyben egy B+B bolygómvet a KB bolygóm karja hajt meg. Vagyis i i i ' k KB i rr 3 4 r r r 4 k 4' BB 3 3 6

18 r4 Fn 4 r3 BOLYGÓMVEK MOZGÁSVISZONYAI i i ' k KB i 4 k 4' BB A KB bolygóm áttétele, miután a bels áttétel: i i A BB bolygóm áttétele a bels áttétel kiszámítása után: bbb bkb 70 9, i 4 30 z z z 670 4,0445, ik 7 70 ib,0445 i, ' 3 4' 3' z 4 b A KB+B bolygóm áttétele 4 i4' 07, 7 i k bkb 0 Nagyon gondosan ügyelni kell arra, hogy a bolygóm részek üzemállapotát helyesen állapítsák meg 7, BOLYGÓMVEK ERJÁTÉKA A KB és a K+B bolygómben a bolygókerékre ható erk: Fn 4 r3 r3 Fk Fk r4 rk rk Fn Fn Fk F F F 4 r Fr3 F4r3' Fk F F4 F r A bolygókerékre radiális irányú erkomponensek is hatnak, amelyek a KB bolygómnél kiegyenlítik egymást, a K+B bolygómnél nem, mert nincsenek egy síkban 3 3' 7

19 BOLYGÓMVEK ERJÁTÉKA F P r, F F tan r w3 A K+K bolygómben fellép fogazati er komponensek hasonlóan számíthatók: r Fr F r, Fk F r r 3 r r 3 F k r k F n F n Ez a számítás nem pontos, nem veszi figyelembe a fogfelületen ébred súrlódást. Ezért pontosabban számíthatók a fogazati er komponensek az egyes elemekre ható csavaró nyomatékokból. KB és K+B bolygómveknél a hiba nagyon kicsi, de a nagy áttétel K+K és B+B elemeket tartalmazó bolygómveknél nagy lehet. BOLYGÓMVEK ERJÁTÉKA Nyomatékok számítása KB bolygómre: A nyomatéki egyensúlyi egyenlet: T T 4 T k 0 A gördül teljesítmények egyensúlya, ha a napkerék hajt be: P 3 ahol a fogsúrlódást figyelembe 4g P g g vev gördül hatásfok g 34 P g T T g T T gördül teljesítmény összefüggését felhasználva felírható a nyomatékok közötti összefüggés: T4 T, T T Ti g 4g gg 4 g b 4g T( ) k 4 i b g g 8

20 P g P4 g T k g BOLYGÓMVEK ERJÁTÉKA Ha a teljesítmény áramlás iránya változik, megváltozik a nyomatékok közötti összefüggés is. Amikor a gyrkerék hajt be: T T 4 ib T T, T T T g g 4 4gg 4 4gg ( ib T ) g g Hajtó elem T 4 T k Napkerék T 4 Ti b g Tk T ib g Gyrkerék T 4 Ti b g T k i b T g BOLYGÓMVEK ERJÁTÉKA Hajtó elem T 4 T k Napkerék T 4 Ti b g Tk T ibg Gyrkerék T 4 Ti b g T k i b T g Ezek az összefüggések érvényesek valamennyi ketts bolygókerekes bolygómre (K+B, K+K, B+B) is, csak az i b és az g értékét kell megfelelen használni. A teljesítmény áramlás irányának meghatározása a K+K és B+B bolygómveknél azonban nehézséget okozhat, nem olyan egyértelm, mint a KB és K+B bolygómveknél, mert függ a bels áttételtl és a fogazati hatásfoktól. i Amennyiben kis T k nyomaték is nagy T nyomatékot hoz b g létre, igen nagy lehet a fogazat terhelése. 9

21 0 BOLYGÓMVEK TELJESÍTMÉNYFOLYAMA A bolygóm teljesítmény egyensúlya: A nyomatéki egyensúlyi egyenletet felhasználva: 0 4 v P k P P P k k k k k k k P P P T T T Ezek az összefüggések valamennyi bolygómre érvényesek: a karteljesítmények összege 0, a gördülteljesítmények összege a veszteségteljesítménnyel egyenl. 0, 4 4 v k k g k g k g P P P P P P P P P v gj kj P P és P, 0 BOLYGÓMVEK TELJESÍTMÉNYFOLYAMA P T P P T P g k k g k k , Ha a gyrkerék áll, 4 =0, P 4 =0. b b b k b k b i i i i i 4 ) ( ) ( b b b g i i P i P P

22 BOLYGÓMVEK TELJESÍTMÉNYFOLYAMA P g P( ) P ( i i b b ib ) Ha ib<0 (KB, K+B bolygómvek), a gördül teljesítmény mindig kisebb, mint a bolygómbe bemen teljesítmény. Azoknál a bolygómveknél, ahol i b >0,5, (bizonyos K+K, B+B) a P g gördül teljesítmény mindig nagyobb, mint a P bemen teljesítmény, a bolygómben medd teljesítmény kering, ami többlet veszteséget okoz! Más üzemállapotoknál is elfordul!

23 Bolygómvek hatásfoka BOLYGÓMVEK HATÁSFOKA A bolygómvek veszteségforrásai: fogsúrlódás (ez a legjelentsebb), csapágysúrlódás ( a Gépelemekben tanultak alapján számítható) tömítések súrlódása (nehezen becsülhet, a többihez képest nem jelents) kenanyag keverés (jelents lehet, konstrukciós kialakításnál ügyelni kell rá), légellenállás (turbóhajtómveknél fontos). A bolygómvek alábbi hatásfok elemzése során csak a fogazati hatásfok szerepel, a többi veszteséget, értelemszeren, külön veszik figyelembe. BOLYGÓMVEK HATÁSFOKA A fogsúrlódási veszteség számítása. Sok empirikus összefüggést kidolgoztak. Duda a fogsúrlódási tényez értékét állandónak tekintve integrálta a súrlódási veszteséget a fog kapcsolódása mentén, és levezette a fogazati hatásfok számítására szolgáló összefüggést. Ha, z z z z A számítások egyszersítése érdekében az alábbi módosítást javasolták. Niemann:, z z z z Klein: z 0 z z z

24 BOLYGÓMVEK HATÁSFOKA A fogsúrlódási tényez a kapcsolódás során változik. A hatásfok számításakor az átlagos fogsúrlódási tényezt veszik figyelembe Fogsúrlódási tényez változása a kapcsolóvonal mentén (Niemann) Az átlagos fogsúrlódási tényez változása különböz terhelés ( H ) szinten, a kerék fordulatszám függvényében FZG gépen mért, és kéttárcsás vizsgáló gépen mért adatokból számított értékek BOLYGÓMVEK HATÁSFOKA A fogazati hatásfok függ a terheléstl, a sebességtl, a fogaskerekek geometriájától, a kenanyag viszkozitásától, a fogfelületek állapotától. Niemann szerint számított fogsúrlódási tényezk nagyterhelés KB bolygómre 0, KA F 0, 05 0,045 b v X R Súrlódási tényez 0,5 0, 0,05 i k =4 a=00 mm, w=000 N/mm 3 ISO VG 0 ISO VG X R 4 Ra R d a Fordulatszám /min

25 BOLYGÓMVEK HATÁSFOKA Az áttétel változás megváltoztatja a sebesség és geometriai viszonyokat, és azonos fogterhelés esetén is jelentsen megváltoztatja a súrlódási tényez nagyságát. 0,5 Súrlódási tényez 0, 0, ISO VG 0 ISO VG 00 i k =0 a=00 mm, w=000 N/mm Fordulatszám /min BOLYGÓMVEK HATÁSFOKA A viszkozitás, a várakozásokkal ellentétben, viszonylag kis hatást gyakorol a fogsúrlódási tényezre. 0,5 n =3000 /min a=00 mm, w=000 N/mm Súrlódási tényez 0,0 0, i k =0 i k =4 0, Viszkozitás, mpas 3

26 BOLYGÓMVEK HATÁSFOKA A viszkozitás, a várakozásokkal ellentétben, viszonylag kis hatást gyakorol a fogsúrlódási tényezre. 0,5 Súrlódási tényez 0, 0, i k =0 i k 4 n =500 /min, a=00 mm, w=000 N/mm Viszkozitás mpas BOLYGÓMVEK HATÁSFOKA A súrlódási tényez értéke csak a fogaskerékpár adatainak ismeretében határozható meg, ezért a bolygóm hatásfokának elzetes számításához az alábbi fogsúrlódási tényez értékeket célszer felvenni: Küls fogazat (edzett köszörült acél felület): 0,03 Bels fogazat (nemesített acél felület): 0,05 Kis sebesség hajtások, zsírkenés: 0, A bolygóm megtervezése után a számítás pontosítható. A bolygóm hatásfokának számításakor figyelembe kell venni az üzemállapotot, hiszen a fogkapcsolatok terhelése függ attól, melyik elem hajt be, és melyik hajt ki. 4

27 5 KB BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA KB bolygóm, a behajtó elem a napkerék: P be = P. A bolygóm hatásfokát meghatározó összefüggés a következképpen vezethet le. A levezetés során felhasználtuk a nyomatékok közötti összefüggéseket és a mozgásegyenletet. g k g k k k k T T T P P P g k g k k k k T T T P P P Hasonló módon vezethet le a bolygóm hatásfoka arra az esetre, ha a napkerék hajt ki: P ki =P. BOLYGÓMVEK FOGAZATI HATÁSFOKA Hajtás Bolygóm típus Be Ki Áll KB, K+B K+K, B+B K+K, B+B 0<i b < i b > 4 k g g g 4 k g g g k 4 i i b g b i i b g b i i b g b k 4 i i b b g i i b b g i i b b g 4 k i i b g b i i b g b i i b g b k 4 i i b b g i i b b g i i b b g Az összefüggések a többi üzemállapotra is levezethetk. Valamennyi összefüggés érvényes a ketts bolygókerekes bolygómvekre is.

28 KB BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA Nagy áttétel KB bolygóm fogazati hatásfoka különböz üzemállapotokban Adatai: z =30, z 3 =0, z 4 =70, 3 =0,03, 43 =0,05, Klein szerint számolva 0,995 Hatásfok 0,99 0,985 0,98 Üzemállapot KB BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA Kisáttétel KB bolygóm fogazati hatásfoka különböz üzemállapotokban Adatai: z =30, z 3 =30, z 4 =90, 3 =0,03, 43 =0,05, Klein szerint számolva 0,99 Hatásfok 0,98 0,97 0,96 Üzemállapot A KB (és K+B) bolygóm hatásfoka nagyobb, vagy egyenl a gördül hatásfokkal 6

29 K+K BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA K+K bolygóm fogazati hatásfoka különböz üzemállapotokban Adatai: z =30, z 3 =3, z =3, z 3 =3 3 =0,03, 3 =0,03, Klein szerint számolva 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, 0 Hajtás irány Hatásfok k k k' 'k ' ' Áttétel: -0,068-4,7 5,7 0,063,07 0,93 K+K BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA K+K bolygóm fogazati hatásfoka különböz üzemállapotokban Adatai: z =49, z 3 =50, z =50, z 3 =5 3 =0,03, 3 =0,03, Klein szerint számolva Hajtás irány i k -58,659-0,0004 k 0, k' 0, 'k -60,0856 0,0004 ' 0,976,0004 ' 0,976 0,9996 7

30 KB+B BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA A bemutatottakon kívül más bolygóm típusok hatásfokának számítására szolgáló összefüggések is levezethetk. Ezek megtalálhatók a szakirodalomban: (Pl. Terplán Z.: Fogaskerék-bolygómvek. Mszaki Könyvkiadó, 979) 4 4' A KB+B bolygóm hatásfokának számítására szolgáló összefüggés: i 4 4' z4 343 z4 z3 z4z3' 434'3' zz 3 4' 4 4` 3` r 3 V 4 V k 4 k r4 r4 3 k rk r 3 r V KB+B BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA Az összetett bolygómvek hatásfoka a bolygóm részek hatásfokának szorzata. Szerencsére ezért nem kell feltétlenül az elz bonyolult összefüggést használni a KB+B bolygóm hatásfokának számítására, hiszen:. Pl.: ' k KB k4' BB z 30, z 0, z 70, z 7, z i4' 07, 7 3, 0,03 0, , '3' 0,

31 KB+B BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA 4 i z , ,99954 z4 z z4z3' '3' 0, , zz ' 4' 3 4' 0, ibg 4 ib k 0,9970 k4' 0,93505 KB i BB i b ' k k4' 0,99700, ,93398 KB BB A bolygóm részekkel számolás lényegesen egyszerbb. A csapágyazási veszteség jelentsen csökkentheti a hatásfokot, de az még olajkeverési és tömítés súrlódási veszteség is. b g KB+B BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA 0,8 Efficiency 0,6 0,4 0, KB+B, i KB = Gear ratio Hatásfok különböz fogazati súrlódási tényez esetén 9

32 KB+B BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA Rolling power ratio KB+B, z max = Gear ratio Relatív gördül teljesítmény különböz fogazati súrlódási tényez esetén KB+B BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA Without bearing friction With bearing friction 0,8 Efficiency 0,6 0,4 0, 0 KB+B, i KB = -, z = Gear ratio Hatásfok a csapágy súrlódást (%) is figyelembe véve 0, fogazati súrlódási tényez esetén, ha i bkb =- 0

33 KB+B BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA Without bearing friction with bearing friction 0,8 Efficiency 0,6 0,4 0, KB+B, i KB = -, z = Gear ratio Hatásfok a csapágy súrlódást (%) is figyelembe véve, 0, fogazati súrlódási tényez esetén, ha i bkb =- NAGY ÁTTÉTEL B+B BOLYGÓM Pl. B+B bolygóm esetén: z 4 =, z 3 =5, z 3 =6, z 4 =3 Lassító hajtás i b 3*5 4,009 ik 6* Gyorsító hajtás: i 4' b 49,857 4 i4' k ib 0,009

34 B+B BOLYGÓM FOGAZATI HATÁSFOKA LASSÍTÓ HAJTÁS ESETÉN k4 ib, ib g k4' ib i 0, 0,3 0,5 34 0,96 0,943 0,905 3'4' 0,958 0,936 0,894 g 0,9 0,883 0,809 k4' 0,89 0,30 0,078 k4 0,05 0,48 0,096 A csapágysúrlódás hasonló nagyságrend, mint a fogsúrlódási veszteség, ezért ez a bolygóm lassító hajtás esetén is beékeldik b g B+B BOLYGÓM HATÁSFOKA GYORSÍTÓ HAJTÁS ESETÉN 4k ibg, i b 4' k i b i b g 4'k -3,9-5,535-0,64 4k -,965-4,887-8,609

35 BOLYGÓM HATÁSFOKA A ketts bolygókerekes bolygómvek hatásfoka nagyon nagy mértékben függ a fogazati hatásfoktól, érdemes mindent elkövetni a hatásfok növelése érdekében. Lehetségek: Fogazati paraméterek változtatása (csúszás csökkentése) Sebesség csökkentése (geometriai méretek csökkentése) Csapágyazási veszteség csökkentése (kis súrlódású gördülcsapágyak) Olajkeverési veszteségek csökkentése (olajbemerülés csökkentése, viszkozitás csökkentése) BOLYGÓM VESZTESÉG, % 96,8 96,6 96, kw teljesítmény cementmalom hajtóm különböz változatainak veszteségei (Flender) 3

36 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE. Kinematikai tervezés A követelmények (áttétel, üzemmód stb.) ismeretében a bolygóm típus kiválasztása, sebesség viszonyok, áttételek, teljesítményfolyam, hatásfok számítása.. Geometriai tervezés A fogszámok kiválasztása, a teljesítmények ismeretében a f méretek (a tengelytáv, kerékszélesség) számítása, a fogazati adatok meghatározása, interferenciák ellenrzése, fogazat helyesbítés. 3. Szilárdsági ellenrzés A fogaskerekek, tengelyek, csapágyak és más elemek teherbírásának, élettartamának számítása. 4. Szerkezet kialakítás Kerekek, kar, ház, tengelyek, csapágyazások, tömítések kialakítása, szükség esetén a terhelés kiegyenlítés megoldása. A kenanyag ellátás biztosítása, stb. BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE A kinematikai méretezés az eddigiek alapján elvégezhet: a kívánt áttétel megvalósítására alkalmas bolygóm típus kiválasztható, annak bels áttétele, különböz üzemállapotaihoz tartozó áttételei, nyomaték viszonyai és hatásfokai számíthatók. A geometriai méretezés a fogszámok kiválasztásával kezddik. A fogszám választási feltételek: egész számú fog egytengelységi feltétel szerelhetségi feltétel szomszédsági feltétel

37 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Egytengelységi feltétel: az egy bolygókerék tömbhöz tartozó fogaskerék párok tengelytávolsága nem lehet különböz. Ennek feltétele (KB bolygóm esetén): a a z z3 cosw3 cos 3 m z4 z3 cosw43 cos 43 m a a 3 43, z z3 cos z z z z z z m 4 3 cos m 3, cos cos cos cos 4 3 w3 w43 w3 w43 Elemi és kompenzált fogazat esetén a kapcsolószögek azonosak, ezért: z4 z z3 Ketts bolygókerekes bolygómvek esetén a modul nem biztos, hogy azonos a két bolygókerék fogkapcsolatban. Azt is figyelembe kell venni az egytengelységi feltételben. BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Szerelhetségi feltétel: ha egyenletes szöghelyzetben helyezkednek el a bolygókerekek, valamennyi bolygókeréknek minden pillanatban azonos kapcsolódási helyzetben kell lenniük: k =/N kar elfordítás hatására az egyik bolygókerék átkerül a másik helyére, miközben a bolygókerekeken legördül ívek hossza az osztás egészszámú többszöröse. Ez a feltétel a mozgásegyenletbl levezethet. KB bolygómre: r r r r 4 k, 4 k, r r r r 4 4, r r r r Gm z z k 4 Átrendezve: z z GN m N Kiegyenlítése kötelez! Kézi könyvekben megtalálhatók azok a fogszám hármasok, amelyek N=3 esetén e szerelhetségi feltételt, az egytengelységi feltétellel együtt, kielégítik.

38 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Hasonló módon levezethet a szerelhetségi feltétel a ketts bolygókerekes bolygómvekre (K+B, K+K, B+B). K+B r r 3' 3' 4' r4' r k 3 r4' r3 Levezetés után az eredmény (ha azonos a modul a két kapcsolatban): r r z z z 4 3 z 3 GN BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE K+K rr 3' 3' ' r' r k 3 r' r3 z z 3 z z 3 rr Levezetés után az eredmény (ha azonos a modul a két kapcsolatban): GN Ezek kielégítése nem egyszer. Nagyon kevés fogszám négyes alkalmas erre. De nem is kötelez, mert a szereléskor is teljesíthet ez a feltétel, amikor a bolygókereket szabadon a kívánt helyzetbe fordítják, és a helyükön rögzítik egymáshoz képest. Ilyenkor a bolygókerekek szétszerelés után a kerület mentén csak ugyanabban a sorrendben szerelhetk vissza. 3

39 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Szomszédsági feltétel: az egymás mellett lev bolygókerekek fejköre nem érintkezhet. KB bolygóm esetén (elemi fogazattal számolva): d OO a3 3 3 z m ( z z3) m 3 sin z3 ( z z3)sin N N z4 z z4 z ( z4 z)sin 4 sin N z z N Miután: z 4 z GN 4 4 GN BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Kifejezve a fogszám viszonyt: 4 z z 4 4 sin N GN 4 sin N GN 0 N = 3 z4/z N = 4 N = 6 N = GN 4

40 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Kifejezve a fogszám viszonyt: z z 4 4 sin N GN 4 sin N GN N max z 4 /z i max, elméleti imax, megvalósít 3 3,9803 4, ,8847 6, , , ,5 0,89447,89447,4 A bolygókerekek számának növelése ersen csökkenti a z 4 /z fogszám viszonyt, és ezzel a KB bolygóm megvalósítható áttételét TENGELYTÁVOLSÁG SZÁMÍTÁSA Tengelytávolság a párhuzamos tengely hengerek érintkezésére érvényes Hertz feszültség összefüggésébl határozható meg: F b E R N e e A fogaskerekek kapcsolódásának C fpontjához tartozó evolvens görbületi sugarak, valamint ebben a pontban a fogra ható normális er összefüggését felhasználva, b/d w szélesség viszonyt bevezetve ebbl levezethet a tengelytávolság számítására a következ összefüggés: ahol a palástnyomás: K* H sin w 4E e a 3 M b 4 d E E e u u E 4 K * 5

41 TENGELYTÁVOLSÁG SZÁMÍTÁSA A + eljel küls/küls fogazatra, a eljel küls/bels fogazatra érvényes. Rendszerint az b/d w =0,8-, a K*=k palástnyomás tényez értéke az egyes acélokra: normál állapotú szénacélra k=0,65 N/mm nemesített acélra k=...3 N/mm betétedzett acélra k=6...8 N/mm. A kinematikai méretezés során meghatározott P g gördül teljesítmény, illetve M=P g / g nyomaték ismeretében a fenti összefüggésbl számítható a szükséges tengelytávolság. BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE A fogtörés elkerüléséhez minimálisan szükséges modul számítására a fogtben ébred feszültség alapján a következ összefüggés vezethet le.: m min M ( u ) b a d ahol a fogalaktényez eltervezéskor felvehet Y FS = 4,4 4,8 értékre. normalizált szénacélra A fogt szilárdság értéke: F = 300 N/mm, nemesített acélra F = 600 N/mm, betétedzett acélra F = 900 N/mm. A tengelytávolság és a modul ismeretében kiválaszthatók a fogszámválasztási feltételeket kielégít fogaskerék fogszámok, meghatározhatók a fogaskerekek geometriai méretei, megállapíthatók a kedvez teherbírást és üzemeltetést biztosító profileltolások, szükség esetén ellenrizhetk az interferenciák. w Y FS F 6

42 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE A tengelytávolság számításakor a rendelkezésre álló összefüggésekbe mindig a vizsgált fogaskerékpár kiskerekét terhel nyomatékot, és az -nél nagyobb fogszámviszonyt kell behelyettesíteni (gyorsító hajtásnál ellentétes teljesítményt áramlással kell számolni). Az egyes fogaskerék párokat terhel nyomatékok a már ismertetett összefüggésekkel meghatározhatók. KB bolygóm esetén csak a K (..3- as) fogkapcsolat tengelytávolságát kell meghatározni, viszont a B fogkapcsolatnál ellenrizni kell a modul nagyságát. KB+B bolygóm esetén a 3-4 fogkapcsolatnál a 3 bolygókerék nyomatéka a 4 gyrkerék nyomatékából határozható meg: T4' T3' N A T 4 nyomaték ismert, vagy a T -bl az áttétel és a hatásfok segítségével meghatározható. Nagy áttétel esetén a 3-4 fogkapcsolat terhelése jelentsen nem tér el a 3-4 fogkapcsolat terhelésétl, ezért külön méretezni nem kell. z z 3' 4' Példa. KB bolygóm adatai M, Nm 0000 u 3 3 > Ka, b/dw a 0 u 3 > m min 5,65 N 3 a 7 u 3 < m min 5,807 K*, N/mm 8 z 4 i k 8 z 3 7 m 4,5860 a 3, mm 336 F, N/mm 900 z 4 68 m 7 a 43, mm 336 Y FS 4,6 7

43 Wolfrom I bkb -9 z ,988 z ,998 z '3 ' 0,998 z 3' 7 bkb 0,987 z 4' 67 i bbb,04 3 0,03 BB 0, ,05 KBB 0,74 M 4', Nm 0000 i k 0 M, Nm 8,94 i k4 ' 7, M 4, Nm 998 i KBB 7 N 3 M 3, Nm 464 u 4'3',8 > a4'3' 98 m min,8 a3 5 m min 0,365 m,5 F4'3', N 9988 a 3 87,5 U, N/mm 67 a 43 87,5 Y FS 5,79 d Y 0,65 d 4' 667,5 F 30 d 3' 9,5 S F,995 d 75 b 60 8

44 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Fogütközések, interferenciák Küls fogazat kapcsolódásakor csak igen nagy profileltolás, vagy magasított fogazat esetén fordul el, hogy a fogak kapcsolódása a fogprofil evolvens szakaszán kívülre esik: fogütközés, interferencia, lép fel, ami ers dinamikus igénybevételt okoz, a fogak eltörhetnek, berágódhatnak. Metszkerékkel készült fogaskerekek határkörének átmérje mindig nagyobb, mint a fogasléccel gyártottaké, emiatt kapcsolódásukkor gyakrabban fordulhat el fogütközés. A küls-bels fogazatok kapcsolódásakor még könnyebben jelentkezik interferencia. BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE A küls-bels fogaskerekek kapcsolódásakor van interferencia ha a belsfogazatú gyrkerék fejkör pontja a küls fogazatú kerék alapkörén belül kerül (Evolvens interferencia),. ha a belsfogazatú gyrkerék fejkör pontja a küls fogazatú kerék határkörén belül kerül (bels fogt interferencia), 3. ha a külsfogazatú kerék fejkör pontja a belsfogazatú gyrkerék határkörén kívül kerül (küls fogt interferencia). 4. ha a fog nem tud kigördülni a gyrkerék fogárkából (Fogfej interferencia) 5. ha a gyrkerék és a bolygókerék radiálisan nem hozható kapcsolatba (Eltolási interferencia). 9

45 Nincs evolvens interferencia ra4 O4N3 H 3 C N 3 C N 4 N 3 r H3 N 4 O 3 r a4 Nincs bels fogt interferencia O 3 r a4 ra4 OH 4 3 O 4 O 4 O 4 H 3 rb 4 ( a sin w rh 3 rb ) O 4 N3 r b 4 ( asin w) ( x3 ) m H 3 r3 sin r b r sin Nincs küls fogt interferencia H 4 ra3 O3H4 C N 3 r H4 r a3 N 4 A metszkerék fejkör sugara meghatározza a gyrkerék határkör sugarát. r H 4 ( as sin ws ras rbs ) rb 4 O 3 A bolygókerék fejkör sugara nem lehet nagyobb, mint az O 3 H 4 távolság. O 3 H 4 rb 3 ( rh 4 rb 4 a sin w ) O 4 0

46 Fogfej interferencia Bele ütközik a gyrkerék a bolygókerék fogába, ha a gyrkerék fejpontja hamarabb odaér a fejkörök metszéspontjához, mint a bolygókerék fejkör pontja: t 4 <t 3 t 4 4 <t 3 4 =t 3 3 r 3 /r 4 4 < 3 r 3 /r 4 = 3 z 3 /z 4 z z A szögek az evolvens geometria segítségével meghatározhatók. Az ábrán = 3, = 4 O =O 3, O =O 4 Eltolási interferencia X 3 X 4 X 4 < X 3, van interferencia

47 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Ha fogt ütközések lépnek fel, meg kell változtatni a fogaskerekek geometriai adatait (pl. csökkenteni kell a fogmagasságot). Fogfej és eltolási interferencia nem fordul el, ha z 4 -z 3 >0. Ha ez nem teljesül, fogcsonkítással kerülhet el a fogütközés. BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Fogazathelyesbítés Fogazathelyesbítés célja, hogy elkerüljék az alámetszést és az interferenciákat, kiegyenlítsék a relatív csúszásokat (a kopás és a berágódási veszély csökkentésére, az azonos élettartam elérésére), növeljék a fogazat teherbírását. Sok esetben általános fogazatot és csúszáskiegyenlítést használnak. KB bolygómnél nehéz a K és B kapcsolat csúszását egyidejleg kiegyenlíteni. A gyakorlatban a K-kapcsolatban csúszás kiegyenlítés, B-kapcsolatban kompenzált fogazat.

48 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE Terplán Zénó javaslata : Elemi fogazattal kiválasztani a fogszám-hármast, majd a z 3 csökkentésével megnövelni az a 3 tengelytávolságot. Az elérend kapcsolószög tartomány: w =4-8 O. Erre a z 3 fogszám csökkentése ad lehetséget, mert az nem befolyásolja a szerelhetségi feltételt. A szükséges z 3 fogszám csökkentés a következképpen határozható meg: A B kapcsolat maradjon kompenzált fogazatú, mert csúszási és érintkezési viszonyai kedvezbbek. A tengelytávolságot így meghatározza a B kapcsolat. Az egytengelységi feltételbl: a 3w =a 43 a3 cos a3w cos 3w a43 cos 3w BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE z z3 z3 z4 z3 z3 mcos mcosw ( z z3 z3)cos ( z z3 z3) cosw cos cos ( z z3)( ) z3( cos cos w w z z z 3 3 cos cos w cos cosw ) 3

49 BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE w=8 O z3 4 3 w=4 O z +z 3 A módosított fogszámokkal a fogazat kiegyenlítés elvégezhet, a fogaskerekek geometriai adatai meghatározhatók. BOLYGÓMVEK TERVEZÉSE A fogaskerekek geometriai adatainak, valamint terhelésük ismeretében azok felszíni teherbírási, fogtörési és berágódási biztonsága számítható, és ha valamelyik fogaskerékpár nem felel meg, a tengelytávolság, a fogszélesség vagy a modul a kívánt mértékben növelhet. A fogaskerekek méreteinek és terhelésének ismeretében a tengelyek és csapágyak az ismert módszerek segítségével méretezhetk. 4

50 KÉTLÉPCSS BOLYGÓM i=5 i=6 i=5 i=6 Tömeg, kg ,00 4,00 6,00 8,00 0,00 i bi Kétlépcss bolygóm tömege az els lépcs áttétele függvényében. b/d w = KÉTLÉPCSS BOLYGÓM i=6 i=5 i=40 =64 i=00 Befoglaló térfogat, m M be =3000 Nm N=3 0,5 5 7,5 0,5 Els bolygóm áttétele Kétlépcss bolygóm tömege az els lépcs áttétele függvényében. b/d w = 5

51 KÉTLÉPCSS BOLYGÓM Részbolygóm áttétel y = 0,44x +,774 ik ik Linear (ik) Bolygóm éttétel Kétlépcss bolygóm rész bolygóminek optimális áttétele. b/d w = KÉTLÉPCSS BOLYGÓM Befoglaló térfogat, m V V+V V M be =3000 Nm i bo =64, N=3 D=4a, B=3d w Els bolygóm áttétele Kétlépcss bolygóm elemeinek befoglalótérfogata és azok összege az els bolygóm áttétele függvényében 6

52 KÉTLÉPCSS BOLYGÓM Tengelytávolság a, mm a a M be =3000 Nm i bo =64, N=3 D=4a, B=3d w Els bolygóm áttétele Kétlépcss bolygóm elemeinek tengelytávolsága ez els lépcs áttétele függvényében KÉTLÉPCSS BOLYGÓM Kétlépcss dobhajtó bolygómnél célszer azonos átmérj gyrkereket választani. Ennek feltétele a tengelytávolság összefüggésébl levezetve: (A második lépcs karja áll ( kii =0), b/d w =) u =u 3, u =u 3 3 u 4 / u u u / 3 u u 4 / 3 / 3 u / 3 u u 7

53 KÉTLÉPCSS BOLYGÓM A feltételeket kielégít bolygóm két lépcsjének u 3 fogszám viszonyai közötti kapcsolat ( kii =0) u3,8,6,4 Dobhajtás: r 4 =r 4 y = 0,3x + 0,089,,5 3 3,5 4 4,5 5 u 3 KÉTLÉPCSS BOLYGÓM 4 Dobhajtás: r 4 =r 4 0 u U4 u4 0,5 3 3,5 4 4,5 5 u 3 Kétlépcss dobhajtó bolygóm elemeinek u 4 =z 4 /z fogszám viszonya az els lépcs u 3I fogszám viszonyának függvényében ( k =0) 8

54 KÉTLÉPCSS BOLYGÓM y = 0,7996x + 9,6033x - 4,480 idob 40 0 Dobhajtás: r 4 =r 4 0,5 3 3,5 4 4,5 5 u 3 Kétlépcss dobhajtó bolygóm áttétele az els lépcs u 3I fogszám viszonyának függvényében ( kii =0) KÉTLÉPCSS BOLYGÓM y = 0,999x + 4,409x - 9,08 idob Dobhajtás: r 4 =r U 4 Kétlépcss dobhajtó bolygóm áttétele az els lépcs u 4I fogszám viszonyának (-i b ) függvényében ( kii =0) 9

55 KÉTLÉPCSS BOLYGÓM Nyomaték részarány 00% 80% 60% 40% Dobhajtás: r 4 =r 4 0% T4/T4 T4/T4 0% Dobhajtóm áttétel Kétlépcss dobhajtó bolygóm gyrkerekein kimen nyomaték az áttétel függvényében, ha mindkét gyrkerék hajt ( kii =0) Kerekek tömege G, kg KÉTLÉPCSS BOLYGÓM Gkerekek M =3000 Nm, k=8 N/mm, b/d w = i dob d4w Kétlépcss dobhajtás kerekeinek tömege, és gyrkerék átmérje az áttétel függvényében (r 4w =r 4w ) Gyürkerék átmér d4w, mm 0

56 KÉTLÉPCSS BOLYGÓM A dobhajtásokat célszer úgy kialakítani, hogy mindegyik gyrkeréken menjen ki nyomaték! Háromlépcss hajtásnál már nem használható ki a teljes teherbírás, mert túl kis áttétel adódik az harmadik lépcsnél.

57 BOLYGÓMVEK SZERKEZETI KIALAKÍTÁSA Bolygómvek szerkezeti kialakítása A kialakítás szabályai jelents mértékben hasonlítanak a hagyományos hajtómveknél megismert szabályokhoz. A bolygóm szerkezetek jellegzetességei:. A nagy teljesítmény srség miatt nagy a bolygókerék tengelyére és csapágyaira ható terhelés.. A be és kihajtó tengelyeket fleg csavaró nyomaték, és esetleg küls radiális és axiális erk terhelik. 3. Nagy teljesítmény átvitel esetén a bolygókerékbe gyakran siklócsapágyat kell építeni. 4. A fogaskerekek kenésének megtervezésénél ügyelni kell arra, hogy a nagysebesség fogaskerekek mélyen ne merüljenek bele az olajba (legfeljebb a fogmagasság -3 szorosáig) 5. Gondoskodjanak a fogkapcsolatok egyenletes terhelésérl. BOLYGÓMVEK SZERKEZETI KIALAKÍTÁSA Egyenletes terhelés eloszlás megvalósítása:. Merev kar, ház, tengely és csapágyazás. Nagyon pontos gyártás, kis méreteltérések, alak és helyzethibák.. Terhelés kiegyenlít szerkezetek. Ez olcsóbb lehet, bár a gyártástechnológia fejldése miatt az utóbbi idben az els megoldás egyre ersebben terjed. A merevebb, pontosabb szerkezet kialakítását igénylik a szk játékkal rendelkez, fokozott pontosságú bolygómvek is.

58 BOLYGÓMVEK SZERKEZETI KIALAKÍTÁSA A terhelés kiegyenlítésére megoldási lehetségei. Mereven csapágyazott kar, beálló központi kerekek (pl. beálló napkerék és/vagy beálló gyrkerék a, b, d).. Mereven csapágyazott kar és központi kerekek, beálló bolygókerék megfogások (pl. hajlékony bolygókerék tengely, rugalmas csapágyazás, beálló csapágyazás, c). 3. Mereven csapágyazott központi kerekek és bolygókerekek, beálló kar e. KB BOLYGÓM BEÁLLÓ NAPKERÉKKEL ÉS GYRKERÉKKEL Siklócsapágyazás, saját kenrendszer, közvetlen kenanyag szivattyú hajtás. Fogasgyrs napkerék és gyrkerék. Nyílfogazatú bolygókerekek

59 KB BOLYGÓM BEÁLLÓ NAPKERÉKKEL ÉS GYRKERÉKKEL Siklócsapágyazás, saját kenrendszer, közvetlen kenanyag szivattyú hajtás, Fogasgyrs napkerék hajtás, gumiba ágyazott gyrkerék. Nyílfogazatú bolygókerekek KB BOLYGÓM BEÁLLÓ NAPKERÉKKEL ÉS GYRKERÉKKEL A kar túlterhelését hidraulikus fék akadályozza meg. A féket rugó köti a házhoz. Fogasgyrs kiegyenlít tengelykapcsolók közvetítik a hajtást. Behajt a napkerék kihajt a kar. Valamennyi tengelyt siklócsapágyban ágyazták. A kenanyag ellátó rendszer nincs feltüntetve 3

60 KERÉKHAJTÁS KB BOLYGÓMVEL Beálló nap és gyrkerék, kétoldalas merev kar és bolygókerék Napkerék behajtás, kar kihajtás BEÁLLÓ BOLYGÓKEREKEK Gumiba ágyazás Hajlékony tengely 4

61 BEÁLLÓ BOLYGÓKEREKEK Új bolygóm szélerm generátor bolygókerék tengelyének hagyományos és beálló kialakítása (Maag). A beálló napkerék helyett rugalmas bolygókerék tengely, miközben a napkerék és gyrkerék csapágyazása merev. Szélerm bolygómvek Bolygómvek feladata: Generátor hajtás Gondola forgatás Járókerék lapát állítás 5

62 BOLYGÓM SZÉLERMHÖZ Négylépcss bolygóm szélerm gondola forgatásához és lapát állításához (Bonfiglioni) Teljesítmény megosztás szélerm generátort hajtó bolygómben A járókerék egyszerre hajtja az I. lépcs karját, és a II. fokozat gyrkerekekét. A kihajtás az I. lépcs napkerekén. A II. fokozat karja áll. I. lépcsben 5 bolygókerék II. lépcsben 7 bolygókerék Az egyenletes terhelés eloszlást a hajlékony tengely biztosítja. Új bolygóm elképzelés szélerm generátor meghajtására 6

63 Kétlépcss bolygóm Els lépcs karja egy helyen csapágyazott. Kis terhelés, egyoldalas kar. Nagy terhelés, kétoldalas kar Hidromotorral hajtott bolygóm 7

64 Hidromotorral hajtott bolygóm Hidromotorral egybeépített, kereket hajtó bolygóm Hajtó tengely a baloldali bolygóm napkerekét forgatja. 8

65 Forgató bolygómvek Hidromotorral hajtott bolygóm kötéldob forgatására 9

66 CEMENTMALOM HAJTÓM Cementmalom bolygómves hajtása Függleges tengely cementmalom bolygómves hajtással 0

67 Cementmalom bolygómves hajtása Cementmalom bolygómves hajtása

68 Cementmalom bolygómves hajtása P = kw (Flender) FÜGGLEGES CEMENTMALOM BOLYGÓMVE i = 40-80

69 BOLYGÓM VESZTESÉG, % 96,8 96,6 96, kw teljesítmény cementmalom hajtóm különböz változatainak veszteségei (Flender) 3

70 BOLYGÓMVEK SZERKEZETI KIALAKÍTÁSA Fogaskerék hajtómvek és bolygómvek teherbírása és egységnyi nyomatékra vonatkoztatott ára (Bonfiglioni). Nagyméret bolygómvek olcsóbbak, mint az azonos teherbírású áthajtómvek. FORGÓ DARU HAJTÁS KB+KB+KB, bolygómvek, i= Beálló karok. Itt a kihajtó kart csapágyazzák

71 DARUFORGATÓ BOLYGÓM KB+KB bolygóm Egyoldalas beálló karok Azonos gyrkerék Hidromotoros meghajtás Beépített fék i= 3-68 HIDROMOTOROS BOLYGÓM KERÉKHAJTÁSHOZ KB+KB+KB bolygóm, közös gyrkerék a. és 3. lépcsben. A gyrkerekek hajtják a kereket, i = Beálló karok

72 DOBHAJTÁSOK BEÉPÍTETT BOLYGÓMVEL Meghajtás küls hidromotorral Beépített villamos motor, karok az álló tengelyen vezetve. Zsilipkapu emeldob négylépcss bolygómve M=900 knm, i=673, n ki =0,/min Valamennyi bolygóm gyrkereke hajt 3

73 EGY ÉS KÉTLÉPCSS MEREV BOLYGÓM KB bolygóm nincs beálló elem, merev szerkezet KB+KB bolygóm nincs beálló elem, merev szerkezet KÉTLÉPCSS MEREV BOLYGÓM KB+KB bolygóm, nincs beálló elem, merev szerkezet 4

74 FOGASKERÉK HAJTÁSSAL KOMBINÁLT BOLYGÓM Hengereskerék hajtással kombinált bolygóm 5

75 KÚPKERÉK HAJTÁSSAL KOMBINÁLT BOLYGÓM NAGYTEHERBÍRÁSÚ BOLYGÓM M max =,8 MNm, n=,6 /min, beálló napkerék, merev kar és gyrkerék. Hajtás: hidromotor 6

76 NAGYÁTTÉTEL K+B BOLYGÓM Hidromotoros hajtás. Beálló napkerék, csapágyazott kar, merev gyrkerekek. M ki = 4500 Nm i=50,3 NAGYON NAGY ÁTTÉTEL B+B BOLYGÓM Ellensúly a kiegyensúlyozáshoz Egyetlen bolygókerékpár Kis fogszám különbség, interferencia veszély Rossz lehet a hatásfok 7

77 NAGY ÁTTÉTEL B+B BOLYGÓM Egyetlen bolygókerékpár Kis excentricitás esetén igen nagy áttétel Nincs ellensúly a kiegyensúlyozáshoz KIEGYENLÍT BOLYGÓM Behajtás a jobboldalon (a karon), kihajtás a gyrkerék küls fogaskoszorúján. Kis mértékben gyorsító hajtás. A baloldali tengelyen behajtva gyorsítható vagy lassítható a kihajtó fogaskoszorú sebessége. A B fék rögzíti a baloldali tengelyt, ha nincs hajtva. A jobboldali tengelyt rögzítve (B fékkel) nagy áttétel lassító hajtás alakul ki. 8

78 K+K+K BOLYGÓM Behajt az napkerék, kihajt a napkerék, áll az napkerék. A kar (S) szabadon fut, K+K+K BOLYGÓM k ' 9

79 ROBOT HAJTÓM KB bolygóm. Nagy pontosságú fogazat. Pontos helyzetbeállítás Nagy merevség ház és kúpgörgs csapágyazás, hézagmentes tengelykapcsoló. BOLYGÓMVEL MOZGATOTT ROBOT 0

80 SZÁLLÍTÓSZALAG HAJTÁS Jelents súly, hely és költségmegtakarítás, SZÁLLÍTÓSZALAG HAJTÁS

81 CIKLOHAJTÓM A B típusú elemi bolygóm nagy áttétel megvalósítására alkalmas, ha kicsi a fogszám különbség a gyrkerék és a bolygókerék között, és kedvez a hatásfoka is. Amikor a kar hajt be, és a bolygókerék hajt ki, az áttétel és a hatásfok összefüggése: 4 r3 z3 r ik3 kk r 3 r 3 3 k rk z4 z3 r k 3 0,9968 i 4 k3 4 ik 3 43 Hatásfok, % 0,9966 0,9964 z 4 = 50, z = 0,05 0, Áttétel HULLÁMHAJTÓM SZÁRMAZTATÁSA

82 CIKLOHAJTÓM A B típusú elemi bolygóm nagy áttétel megvalósítására alkalmas, ha kicsi a fogszám különbség a gyrkerék és a bolygókerék között, és kedvez a hatásfoka is (ICONA GEAR). CIKLOHAJTÓM Gondot jelent: - a nagy áttételhez és jó hatásfokhoz szükséges kis fogszám különbség megvalósítása evolvens fogprofil esetén az interferenciák miatt, -a nyomaték elvezetése a bolygókerékrl a kiegyensúlyozatlanság miatt. A fogszám különbség csökkentése ciklois fogazattal megvalósítható. Erre Lorenz Braren tett javaslatot elször, aki 93-ben szabadalmaztatott, és a Lipcsei Vásáron bemutatott egy olyan B típusú bolygómvet, amelynek - bolygókerekei nyújtott ciklois fogazattal készültek - a gyrkerék fogait görgk alkották, - a terhelés kiegyenlítésrl két, 80 -ra elhelyezett bolygókerék gondoskodott - a nyomatékot a bolygókerekekrl meneszt csapos tárcsa vette le.

83 CSÚCSOS, HURKOLT ÉS NYÚJTOTT CIKLOIS csúcsos nyújtott hurkolt CIKLOHAJTÓM k k a a) B típusú bolygóm, b) ciklohajtóm elrendezése. A terhelés kiegyenlítésrl két, 80 -ra elhelyezett bolygókerék gondoskodik b 3

84 CIKLOHAJTÓM Ciklohajtóm elemeinek kapcsolódása Két bolygókerék egymás mögött A nyomatékot a bolygókerekekrl meneszt csapos tárcsa veszi le. Lorenz Braren létrehozta a CYCLO Getriebebau céget a hajtóm gyártására. Szabadalmát megvette SUMITOMO japán cég 935- ben. Repülgép futóm billentésére használták. 994-ben a SUMITOMO megvette a CYCLO Getriebebau céget. CIKLOHAJTÓM Ciklohajtóm alkotó elemei bolygókerekek excenter kar görgs gyrkerék kihajtó tengely a meneszt tárcsával behajtó tengely 4

85 C I K L O H A J T Ó M Csapos gyrkerék Két bolygókerék Behajtó tengely, excenter kar Meneszt csapok Ciklohajtóm jellemzi: CIKLOHAJTÓM Kis fogszám különbség a bolygókerék és a csapos gyrkerék között (z 4 -z 3 =), nincs interferencia, nagy az áttétel (i=6-9). Görgs kapcsolat a csúszó súrlódás csökkentésére, kis súrlódási veszteség, jó hatásfok. A görgs kapcsolat miatt elfeszíthet, játékmentessé tehet, nagy a pozicionálási pontosság. (hiba <, de van ennél pontosabb is) A fogak fele ( a 80 -os íven lev fogak) részt vesz a terhelés átvitelében: igen a nagy teherbírás, amit a fogak és a görgk érintkezésénél kialakuló Hertz feszültség korlátoz. Statikusan névleges terhelésének 5-szöröse is átvihet. Nagy megbízhatóság. Igen nagy gyártási pontosság szükséges. A fogprofilt a deformációkat is figyelembe véve alakítják ki. Hosszú élettartam. Kevés karbantartást igényel. Kis méret esetén zsírkenés, nagyobb méreteknél olajkenés. i 4 k3 r3 z3 r z z k 4 3 5

86 CIKLOHAJTÓM Azonos teljesítmény átvitelére alkalmas, azonos áttétel ciklohajtóm és hengeres kerekes áthajtóm. FOKOZOTT PONTOSSÁGÚ CIKLOHAJTÓM Három-bolygókerekes ciklohajtóm, 0 -os eltolással. Eltét bolygómves változat is van. 6

87 FOKOZOTT PONTOSSÁGÚ CIKLOHAJTÓM Három-bolygókerekes ciklohajtómvek szerkezete. Jobb oldalon az eltét bolygómves változat. FOKOZOTT PONTOSSÁGÚ CIKLOHAJTÓM Elfeszítéssel a ciklohajtóm játékmentessé tehet, pozicionálási pontossága növelhet. A pozicionálási pontosság értelmezése 7