Tartalomjegyzék. Tartalomjegyzék Bevezetés... 8

Átírás

1 Tartalomjegyék Tartalomjegyék Beveetés Daruk A daruk általános jellemése és alkalmaási területe A daruk fajtái A daruk felépítése Darukötelek és kötélveetési rendserek Kötélserkeetek Kötélcsigasorok A kötélcsigasor hatásfoka Kötél kiválastás (méreteés) Kötélvég kialakítások Kötélkorongok és kötéldobok Kötélkorong kialakítások Kötéldob kialakítások Semesláncok Teherfelvevő serkeetek Daruhorgok Egyágú daruhorog igénybevételei Horogserkeet kialakítások Darabáru megfogó serkeetek: Kötöőkötél üggestékek Emelőgerendák ogók Emelőmágnesek Konténeremelő serkeetek Ömlestett anyagokat felvevő serkeetek enékürítésű edény Billenő teknő Keis István, BE

2 6 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I Kétköteles markoló ékserkeetek Pofás fékek erevpofás fék Csuklópofás fék Salagfékek Egyserű salagfék Differenciál-salagfék Össegsalagfék Kúpos-, tárcsás- és lamellás fékek Tárcsafékek Villamos hajtásrendserek Váltakoó áramú daruhajtások Egyenáramú daruhajtások Tengelykapcsolók Rugalmas tengelykapcsolók Hidrodinamikus tengelykapcsolók Kötéldob-tengelykapcsolók Hajtóművek Hagyományos hajtóművek Bolygóműves hajtóművek A bolygóművek kinematikája Gyakorlati példák a daru mogatóművek területéről Daruhajtások Teheremelőmű otorkiválastás A motor ellenőrése indítási időre A sükséges fékeőnyomaték meghatároása A kötéldob hossa hornyolt kötéldob esetén Haladómű Járómű-ellenállás otorkiválastás otor ellenőrése ék kiválastás és ellenőrés Kötélvontatású futómacska-mogatómű... 9 Keis István, BE

3 TARTALOJEGYZÉK otor kiválastás A futómacska vontatási ellenállása orgatómű otorkiválastás otor ellenőrés A fék kiválastása és ellenőrése orgótámserkeetek Talpcsapágy-támgörgős forgótámserkeet Golyóskosorús forgótámserkeet Gémbillentőmű otorkiválastás otor ellenőrés ék kiválastás és ellenőrés Ábrajegyék Irodalomjegyék... 0 Keis István, BE

4 . Beveetés A építőipar tudvalevőleg a nemetgadaság egyik legjelentősebb ágaata. Hatalmas volumenű, serteágaó jellemőjű termékeket létrehoó, nagy nyersanyag felhasnálást igénylő tevékenységet folytat. Ennek megfelelően költség- és élőmunka igénye is hatalmas. ontossága abból a sempontból kiemelkedő, hogy a egés orság infrastruktúrájának létrehoásában és annak fejlestésében is nagy hányaddal képviselteti magát. A tevékenységi körét többféle sempont serint csoportosíthatjuk. A teljesség igénye nélkül megemlítünk néhány ilyen sempontot: a létesítmény funkciója (ipari, kölekedési, sociális, kulturális stb.); magas-, vagy mélyépítési technológiát igényel; pontserű, vagy vonalas létesítményről van-e só (pl. épületek, vagy út-, vasút, alagút, metró stb.); különleges létesítményeknek tekinthetők (köúti-, vasúti-, völgyhidak, toronyserű objektumok stb.); A építőipart leginkább a különböteti meg a többi ágaattól, hogy itt a üem váltotatja a helyét és a termék (a létesítmény) marad helyben. Tekintettel arra, hogy a mogatandó anyagok, serkeeti elemek és egyéb berendeések mennyisége, tömege, mogatási távolságai és magasságai elképestően nagyok is lehetnek, illetve a létesítés időtartama korlátoott (határidőkhö kötött), termésetesnek vehetjük, hogy a építési üemnek igen magas fokú a gépesítés-igénye. A építéstechnológia egyik általános elemeként ki lehet emelni egy tevékenységet, és e a anyagmogatás. Termésetesen e is gyűjtő fogalom mert rése a egés építési tevékenységnek, tehát specialiálhatók adott funkciók ellátása serint. Legelfogadhatóbbnak vehető a emelőgépek sállítógépek rakodógépek csoportosítás. A Építőipari anyagmogatógépek tantárgyon belül is et a felostást követjük, de más sempontok is tagolják majd a tananyagot (a gépek elemei, gépéseti egységei, össetett hajtóegységei és aok egyedi megoldásai, váserkeetei, specialiálva a adott géptípusok serint). A új ismeretek elsajátítása tehát többféle alapoó tantárgy (pl. statika, silárdságtan, kinematika, dinamika, elektrotechnika, hidrostatika és -dinamika) kellő sintű tudását is feltételeik. A emelőgépek témakörbe tartonak aok a berendeések, amelyek a tárgyakat, egységrakományokat, épületelemeket, épületgépéseti berendeéseket és egyéb nehé, terjedelmes egységeket hivatottak nagynak tekinthető magasságba, és visonylag kisebb távolságra eljuttatni. Nem tartonak ide a kéi, vagy gépi működtetésű emelőesköök, visont foglalkounk a semélyemelő berendeésekkel és a gépi munkaállványokkal. Hasonlóan nem a emelőgépek körében tárgyaljuk a emelő-sállító targoncákat. Kissé vulgárisan úgy is fogalmahatunk, hogy nem minden gép emelőgép, ami emelni is tud. A daruk a építőiparban alkalmaott emelőgépek legjellegetesebb ostályát képviselik. A építőipari anyagmogatógépek I. tankönyv is eekkel a gépekkel, een belül a daruk gépéseti elemeivel, egységeivel és aok üemi paramétereinek elemésével foglalkoik. Keis István, BE

5 . Daruk.. A daruk általános jellemése és alkalmaási területe A Emelőgép Bitonsági Sabályat fogalom-meghatároása serint a daru olyan sakasos működésű emelőgép, amely a teherfelvevő esköével rögített teher térbeli mogatására alkalmas. A futómacska a teherfelvevő esköével rögített teher mogatását végi. A darukat meg kell különbötetni a gépi hajtású emelő-berendeésektől (pl. emelőcsörlők, gépi hajtású targoncák emelőművei, felrakógépek, villamos emelődobok stb.), jóllehet a emelő-berendeésekre és a emelőserkeetekre vonatkoó előírások több esetben köösek, vagy hasonlóak a darukra vonatkoó előírásokho. A daruk a terhet visonylag rövid távolságra (kb. és 000 m köött) mogatják árt, vagy sabadtéri munkahelyen. A teher nem moog kényserpályán, hanem sabadon lenghet. A mogatott teher lehet darabáru, vagy ömlestett anyag. A daruk teherbírása 0, és néhány t köött váltoik. A daruk feladata a termelési rendserekben: emberi erőt meghaladó terhek mogatása, a termelő munka hatékonyságának növelése, a balesetvesélyes kéi anyagmogatás csökkentése. Darukat többnyire a követkeő esetekben alkalmanak: a teher feladási és leadási pontja köött nagy a sintkülönbség, a munkatér bármely pontját ki kell solgálni, olyan terhet kell áthelyeni (pl. nagy tömegűt, vagy különleges alakút), amelyet más módon nem lehet mogatni. Ebben a fejeetben foglalkounk a teherfelvevő esköökkel is, amelyek egyes esetekben a daru rését képeik, más esetekben attól elválasthatóak... A daruk fajtái A daruk csoportosítását korábban a SZ sabvány írta le, amelyet időköben vissavontak. A továbbiakban csak a főbb csoportokat, ill. aok jellegetes tagjait mutatjuk be, mivel a daruknak igen sokféle típusa fejlődött ki a idők során. A darukat többféle sempont alapján lehet csoportosítani. Serkeetük serint utódaruk egyfőtartós kétfőtartós függő Híddaruk Bakdaruk konol nélküli konolos felhajtható konolos Konténerdaruk Kábeldaruk orgódaruk Portáldaruk Toronydaruk billenőgémmel futómacskás gémmel Autó- és mobildaruk Keis István, BE

6 0 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A híddaruk deréksögű koordinátarendserrel leírható, téglatest alakú térben végik a teher mogatását. A forgódaruk henger-koordinátarendserben mogatják a terhet. A futódaruk pályája a magasban, a futómacska mogásának síkja köelében helyekedik el, míg a bakdaruknak (és a forgódaruk többségének) a pályája talajsinten található, emiatt a váserkeetük kapuho hasonló kialakítású. A tábláatban felsorolt daruváltoatok néhány jellegetes típusát a alábbi ábrasoroatban semléltetjük... ábra. Kétfőtartós híddaru daruhíd; fejgerenda; 3 daruhíd bekötés; 4 haladómű; 5 futómacska teheremelőművel; 6 úsókábel; 7 fügőkapcsoló; 8 villamos sekrény; 9 futómacska ütköő; 0 elektromos átkötések... ábra. Konolos bakdaru daruhíd; fixláb; 3 ingaláb; 4 futómacska; 5 emelődob; 6 horogserkeet; 7 haladómű; 8 macska futómű; 9 keelőfülke; 0 úsókábel; létra; pódium; 3 kábeldob. Keis István, BE

7 . DARUK.3. ábra. Kábeldaru.4. ábra. Kikötői portáldaru.5. ábra. obildaru teleskóp gémmel Keis István, BE

8 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I..6. ábra. Építési toronydaru futómacskás gémmel.7. ábra. Autódaru teleskóp gémmel Keis István, BE

9 . DARUK 3 A daruk elfordulási lehetőségük serint lehetnek: nem forgó daruk, nem teljes fordulatú (pl. falho rögített tengelyű) és teljes fordulatú daruk. A daruk hajtási módja villamos, hidraulikus, pneumatikus, vagy belsőégésű motoros lehet. A legtöbb daru villamos hajtású, de a autódaruknál a hidraulikus hajtás a jellemő. A sokványos kialakítású, teherbírású és méretű darukat újabban típuselemek alkalmaásával késítik (emelőmű, haladómű, daruhíd stb.). A egyik legfontosabb típuselem a villamos emelődob, amely önállóan, vagy valamely daru emelőműveként is tud üemelni..3. A daruk felépítése inden darun megtalálhatók a alább felsorolt funkcionális egységek: teheremelőmű, teherfelvevő esköök, vísintes irányú mogatóművek, energiaellátó és irányító rendser, acélserkeet, A fenti felsorolás nem koherens, aa nem egyetlen rendeési elv serint épül fel. A teheremelőmű és a vísintes irányú mogatóművek egyaránt gépéseti egységek, aa sámos serkeeti elemük mindegyikükben megtalálható. Eeket a elemeket célserű össevontan tárgyalni. A teheremelőmű aonban sámos olyan elemet tartalma, amely a többi gépéseti egységben nem található meg. A fentiek érdekében a tárgyalásmód úgy alakul, hogy elősör megismerkedünk a teheremelőművel kapcsolatos, majd a általános serkeeti elemekkel és egységekkel, et követően pedig áttérünk a egyes mogatóművek gépéseti terveésének ismertetésére. Keis István, BE

10 3. Darukötelek és kötélveetési rendserek A anyagmogatógépek többségében, a emelő és sállító elemek bármely irányú mogatását ún. vonóelemek valósítják meg. Termésetesen e csak a húóerők átadására vonatkoik. A vonóelem gyűjtőnév be beleértjük aokat a elemeket is, amelyek nem mogató, hanem hajtó, vagy tartóserkeeti funkciót töltenek be. A vonóelemek fő csoportjai a kötelek, láncok és hevederek. Darukon a acélsodrony kötelek a legáltalánosabban alkalmaott vonóelemek. unkciójuk serint a követkeők lehetnek: futókötelek, vonókötelek, tartókötelek. A felsoroltak köül a futókötelek játsanak főserepet, hisen eek továbbítják a mogást a hajtóegység és a teher köött. ogás köben sok terelőelemen kötélkorogon kell áthaladnia, és kötéldobra kell fel- lecsévélődnie. E különleges követelményeket támast velük semben (hajlékonyság, különböő gyakorisággal váltakoó nagyságú és irányú terhelések stb.). 3.. Kötélserkeetek A kötelek alapvető sajátsága, hogy hajlékonysága révén, terelőelemek segítségével tetsőleges térbeli vonal mentén veethetők. A emelőgépekben alkalmaott futókötelek kivétel nélkül acélsodrony kötelek. Egyéb anyagból (kender, poliamid stb.) késült köteleket és hevedereket csak kéi emelőesköök (csigasorok) működtetésére, illetve kisebb terhek kötöésre hasnálnak. A darukötelek többsége elemi sálakból sodrott pásmákból kétseri sodrással késülnek. A elemi sálakat sénacélból, soroatos hidegalakítással (húás) és különleges hőkeeléssel hoák létre, melynek követketében sakító silárdságuk jelentősen, 570, 770, vagy 970 N/mm értékűre nő meg. A sodrat alapvető geometriai jellemőit a 3.. ábra semlélteti. int látható, a elemi sál, vagy pásma köönséges csavarvonal alakú, melynek jellemői: a sugara (r), a víintés vetületi sugár iránysöge ( ), a menetemelkedési söge ( ), valamint a előőek alapján sámítható menetemelkedés (l). E utóbbi tehát a iránysög és menetemelkedési sög esetén keletkeő irányú elmodulás. A jobboldali ábra serint a köönséges csavarvonal úgy is sármatatható, hogy egy meredekségű, l alaphossúságú lejtőt egy r sugarú henger palástjára hajlítunk. (Ekkor termésetesen a lejtő magassága l tan r kell, hogy legyen.) Keis István, BE

11 3. DARUKÖTELEK ÉS KÖTÉLVEZETÉSI RENDSZEREK ábra. A sodrás geometriai jellemői A kötél elemi sálakból sodrott pásmákból, egy újabb sodrás révén jönnek létre (kétser sodrott kötél). 3.. ábra. Kétser sodrott normál kötél Késítenek egyser sodrott (spirális) köteleket is, amelyeknél több elemi sál réteget sodornak egymásra. Eek aonban rendkívül merevek, eért futókötélként nem alkalmahatók. A köteleket alapvetően jellemi a pásmákban lévő elemi sálak és a egés kötélben a pásmák sodrási irányának egymásho való visonya. Ennek alapján besélünk hoss-, vagy kerestsodrású kötelekről. Een belül a sodrásirányok is kétfélék lehetnek (bal-, illetve jobbsodrásúak). A sodrás irányokat betűjellel aonosítják: a jobb sodrás Z, a balsodrás S jelet kap. A kétser sodrott köteleknél két betűből álló jelés serepel, ahol a első (nagybetű) a pásma, a második (kisbetű) a pásmán belüli elemi sálak sodrásirányát adják meg. Ily módon négy váltoat jöhet létre: Z, Zs, S, Ss (3.3. ábra). Keis István, BE

12 6 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I ábra. Sodrásirányok A kötelek fontos tulajdonsága a ún. forgási (kipörgési) hajlam. Et a jelenséget a okoa, hogy a húóerő a elemi sálak irányában alakul ki, amely a pásma és a egés kötél hosstengelyével söget ár be. A ferde erők vísintes komponensei a kötél serkeeti elemeinek hosstengelyéhe képest excentrikusan helyekednek el, így forgatónyomatékot fejtenek ki a kötélre (3.4. ábra) ábra. Kötélforgás A hosssodrású köteleknél a pásmákban a elemi sálak, valamint a kötélben a pásmák sodrási iránya megegyeő, kerestsodrású köteleknél ellenkeő. A előbbiek hajlékonyak ugyan, de terhelés hatására a elemi sálak igyekenek kiegyenesedni, ennek követketében a kötélvég forgásba jön. A kerestsodrású kötelek kipörgési hajlama sokkal kisebb, eért darukon való felhasnálásra alkalmasak, gyakorlatilag forgásmenteseknek tekinthetők. Sajátos kötélserkeet a laposkötél. Eeknél a köteleknél a pásmákat egymás mellett helyeik el, majd a hevederek késítésénél alkalmaott módserekhe hasonlóan kapcsolják, vagy fonják egymásho (3.5. ábra). A laposkötelek termésetesen nem alkalmasak futókötélnek (csak síkban hajlíthatók), de teljesen forgásmentesek. Keis István, BE

13 3. DARUKÖTELEK ÉS KÖTÉLVEZETÉSI RENDSZEREK ábra. Laposkötél A kötél forgási hajlamát teljes mértékben kiárja a ún. fesültségmentes kialakítás. Ebben a esetben a elemi sálakat a sodrást megelőően olyan alakúra képeik ki, amilyet a kötélben véglegesen el fog foglalni. A hagyományos és a fesültségmentes kötél viselkedése köti különbséget a 3.6. ábrán bemutatott nyírási kísérlet válatával semléltetjük ábra. Hagyományos és fesültségmentes kötél nyírása A kétser sodrott kötelek pásmáit egy köépső elem, a ún. betét (más sóval lélek ) köré fonják. Ennek anyaga lehet kender, műanyag, könnyűfém, illetve acélsodrony pásma. A kenderbetét feladata a bele itatott kenőanyag révén a kötél belső kenésének és korróió elleni védelmének bitosítása. A húóerő hatására ugyanis a betétből a kenőanyag a pásmák elemi sálai köé préselődik. (A kenésre aért is sükség van, mert a terhelés ingadoása, valamint a kötélnek a terelőkorongokon áthaladása köben a elemi sálak egymáson elcsúsnak.) Ha a kötelet magas hőmérsékleten (00 C felett) hasnálják, a kötél köepét acél pásmából kell képeni, ekkor a elemi sálakat horganyoák. A pásmák kialakítása többféle lehet. Leggyakoribb váltoatait a 3.7. ábra semlélteti. A hagyományos (normál) serkeetű kötél pásmáiban a hualok átmérője egyforma, eért a pásma két rétegében a hualok menetemelkedési söge nem aonos. A sodronykötelek elemi sálainak érintkeési helyén ún. kontakt (Hert-) fesültség alakul ki, amelynek nagysága a érintkeés módjától függ. Pontserű érintkeésnél a kontaktfesültség nagyobb, mint vonal menti érintkeésnél. A helyi fesültség csökkenti a kihasnálható húófesültséget. A olcsóbban előállítható pásmák aonos átmérőjű hualokból, rétegenként aonos menetemelkedéssel késülnek. Ennek követketében a belső és a külső hualréteg elemi sálai köött pontserű a érintkeés. Ha pontserű érintkeés helyett vonal menti érintkeésű pásmát akarunk kialakítani, akkor a két rétegben aonos menetemelkedési sögben kell a hualoknak elhelyekedniük. Ekkor visont a menetemelkedés mértéke nem lehet aonos. Ennek a a feltétele, hogy a két elemi sál rétegben a somsédos hualok egymással, a belső rétegben pedig még a maghuallal is érintkeenek. A probléma kétféle módon oldható meg: Keis István, BE

14 8 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. a egyik esetben a belső rétegben lévő hualok sámával aonos sámú, de nagyobb átmérőjű hualokat alkalmaunk, a másik esetben, a külső rétegben kétser annyi hualt alkalmaunk, mint a belső rétegben, de eek átmérője felváltva váltakoik, ekkor még arról is gondoskodnunk kell, hogy a külső sálak egyetlen burkoló körrel érintkeenek. Egy előre felvett névleges átmérőjű pásmáho tartoó hualátmérőket csak serkestéssel lehet meghatároni. A vonalérintkeésű pásmák két jellegetes típusa a Seale- és a Warrington-serkeet. Több elemi sál-réteg esetén vegye pásmaserkeetek is késülhetnek, pl. Warrington- Seale, Normál-Seale stb. További vonalérintkeésű váltoat a ún. töltőhualos megoldás, amelynél a elemi sálak aonos átmérőjűek, de a egymással követlenül nem érintkeő elemi sálak köötti héagokat vékony hualokkal töltik ki ábra. Pásma váltoatok Késülnek olyan pásmák, illetve spirális kötelek is, amelyeknél a külső rétegben a elemi sálak nem kör-kerestmetsetűek. Eeket a típusokat sintén tartókötélként alkalmaák, korróió elleni védelmüket külső festéssel oldják meg. A egyes pásma-típusokat betűjelekkel különbötetik meg egymástól. A betétek jele: rostos (C), acél (WC). tömör polimer (SPC), A pásmaserkeetek jele: normál (T), Seale (S), Warrington (W), Warrington-Seale (WS), Töltőhualos (). 3.. Kötélcsigasorok A kötélcsigasor a egyik legrégebben feltalált és alkalmaott emelőserkeet. (Termésetesen nemcsak emelésre, hanem vontatásra is hasnálható.) int a ún. egyserűgépek mindegyike, a csigasor is a erőáttétel egyik esköe, melynek segítségével egy nagyobb terhet Keis István, BE

15 3. DARUKÖTELEK ÉS KÖTÉLVEZETÉSI RENDSZEREK 9 kisebb erővel emelhetünk meg valamely magasságra, termésetesen a hasnos és a befektetett munka egyenlőségének megfelelően nagyobb úthosson. Egy kötélágas csigasor síkba kifejtett válatát mutatja be a 3.8. ábra. A csigasor álló és mogó kötélkorongok soroatából áll, amelyeken a kötél áthalad. A utolsó kötélág a rendserből sabadon lép ki, és elmodulása annyi sorosa a Q teherének, ahány kötélágon függ a emelt teher. A két elmodulás hányadosa a csigasor áttétele (módosítása) ábra. Kötélcsigasor elvi válata Darukon, a csigasorok sámos (kötük néhány extrém) váltoata köül a ún. egyserű- és a iker-csigasorokat alkalmaák. (A 3.8. ábra egy egyserű csigasort semléltet.) A csigasort, visonylag egyserű kinematikai tulajdonságai után megvisgáljuk energetikai sempontból is. Konkrétan a csigasor kötélveetésében keletkeő vesteségek és a et kifejeő hatásfok meghatároását tekintjük át. Elősör definiáljuk a egyetlen kötélkorongra vonatkoó hatásfok fogalmát. A 3.9. ábrán at látjuk, hogy egy fixen felfüggestett kötélkorongon átvetett kötéllel terhet emelünk ábra. Egy kötélkorongon fellépő erők A T és a T kötélerő nem aonos nagyságú. ogás köben ugyanis a T kötélerőhö hoáadódik egy kerületi erő többlet ( ) is, amely a kötélkorongon áthaladás köben Tk keletkeő ellenállásokból ered. Sámottevő ellenállást fejt ki a kötélkorong csapágysúrlódása, valamint a kötél meghajlítása. A gyakorlatban nem sámoljuk ki a Tk erő konkrét értékét. A ellenállást hatásfok formájában fejeük ki a alábbiak serint: Keis István, BE

16 0 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. k T T A Tk erő sámos tényeőtől függ (pl. kötélserkeet, a kötélkorong és a kötél átmérőjének aránya, a csapágyaás kialakítása stb.). Ennek ellenére mérésekkel igaolhatóan a hatásfok sámértéke: 0, 98. k A kötélkorong ellenállását a ún. vesteség-tényeővel is ki lehet fejeni: A hatásfok alapképletét átalakítva: k T k k és T T T T T T beveetve a vesteség-tényeőre a T k helyettesítést, T k A vesteségtényeő: k A kötélcsigasor hatásfoka A kötélcsigasor hatásfokát a teheremelés és -süllyestés esetére egyaránt értelmehetjük. Emeléskor a hasnos munka: W Q Q h. A teheremelő kötélágon ehhe W T h munkát kell kifejteni, mert a emelőkötélág elmodulása a teher elmodulásának - serese. Ennek megfelelően a csigasor hatásfoka: cs W W Q Q h T h A felfüggestő kötélágakban ébredő erők össege egyenlő a emelt teherrel, aa: Q i Valamely kötélágban ébredő kötélerő kifejehető a őt követő ágban ébredő erővel, figyelembe véve a egy kötélkorong hatásfokát: T T i i T i Ha a -edik kötélágtól vissafelé haladva össegeük a egyes kötélágakban ébredő erőket, a Q T Q T T 3 T T... T T kifejeést kapjuk, amely alakra hoható, ugyanis a árójelben sereplő össeg egy tagból álló mértani soroat. Innen egy lépésben kifejehető a csigasor hatásfokának képlete: cs Keis István, BE

17 3. DARUKÖTELEK ÉS KÖTÉLVEZETÉSI RENDSZEREK Süllyestéskor a teher vége munkát, a -edik kötélágban ébredő vissatartó erő munkája a csigasorban keletkeő vesteségek miatt kisebb les, mint emeléskor. Eért a sülylyestés esetére érvényes csigasor-hatásfok értelmeése a követkeő képlettel definiálható: cs W W Q T Q E esetben is iga, hogy, de a ellentétes mogásirány követketében a össeg-képlet alakja módosul: Q i T i T... 3 T Q ebből: 3..., T Q A emelés esetére leveetett képletből kifejehető, hogy behelyettesítve és -vel egyserűsítve: cs. cs cs, 3.3. Kötél kiválastás (méreteés) A kötél kiválastás alapelvei a követkeők: a kötélserkeet meghatároása; a elemi sál sakítósilárdságának megválastása; a kötélátmérő meghatároása; A sodronykötél gyártók katalógusaiban, a egyes kötélserkeetekhe tartoóan, megtalálhatók a különböő sakítósilárdságú elemi sálakból késült kötelek sakítóerőkötélátmérő tábláatai. A kötél kiválastást tehát a sükséges sakítóerő meghatároásából kiindulva végeük. A kiválastás alapössefüggése a követkeő: b m t ahol b : a üemi csoportsámtól függő legkisebb bitonsági tényeő, m : a mértékadó terhelőerő, t : a kötél tényleges sakítóereje, t s s t s : a kötél sámított sakítóereje, Keis István, BE

18 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. s t : a sodrási tényeő, melynek értéke: pontérintkeésű köteleknél: s 0, 83 vonalérintkeésű köteleknél: s 0, 85 Ha a kiválastás alapössefüggését egyenlőséggé alakítva átrendeük, a alábbi képletet kapjuk: b s s A kiválastandó kötélátmérő a így nyert értékhe legköelebb eső nagyobbik sakítóerő sorában található. A üemi csoportsámot a SZ 9750:980 Daruk gépéseti egységeinek üemi csoportsáma sabvány által előírt módon, több lépésben határouk meg. A csoportsám, tábláatból válastható ki a működésidő-fokoat és a terhelésfokoat alapján. űködésidőfokoat Üemi csoportsámok t m Terhelésfokoat B B B3 B4 Üemi csoportsám A0 A 3 A 3 4 A A A A A működésidő-fokoat a működési össidő függvénye, amely at a időtartamot jelenti, amelyet a gépéseti egység, a terveett élettartama alatt mogásban (működésben) tölt el. A össidők növekvő sorba vannak rendeve, és a adott időtartamho van rendelve a működésidő-fokoat betűjele. űködésidő-fokoatok t t űködésidőfokoat űködési össidő (h) A0 800 A 600 A 3 00 A A4 500 A A Keis István, BE

19 3. DARUKÖTELEK ÉS KÖTÉLVEZETÉSI RENDSZEREK 3 A terhelésfokoat a ún. terheléstényeő függvénye, amelyet a követkeő képlettel sámíthatunk: ahol K n i Q Q i max 3 Q i : a gépéseti egységre t i időtartam alatt ható terhelés, Q max : a gépéseti egység legnagyobb terhelhetősége. A K értékek sávokba vannak rendeve, amelyek betűjele a terhelésfokoat. A terhelésfokoat tábláat alapján is meghatároható, melyben a terhelésfokoat üemi jellemői söveges formában vannak megfogalmava. t i t i Terhelésfokoatok Terhelés fokoat B B B3 B4 Terheléstényeő K 0,5-ig 0,5 felett 0,5-ig 0,5 felett 0,50-ig 0,50 felett,00-ig A terhelésfokoat üemi jellemői A névlegesnél lényegesen kisebb terhelésekkel és ritkán a névleges terheléssel való üemelés Köepes és névleges terhelésekkel folyó üemelés őleg a névleges és a névlegeshe köeli terhelésekkel való üemelés Állandóan a névleges és a névlegeshe köeli terhelésekkel történű üemelés A bitonsági tényeők különböő értékűek mogó- és álló kötelek esetén. A gépéseti egység üemi csoportsáma Bitonsági tényeők ogó (emelő) kötél Bitonsági tényeő, b Álló (tartó) kötél 3,55 3,0 4,0 3,5 3 4,5 4,0 4 5,6 4,5 5 7, 5,0 6 9,0 5,0 Keis István, BE

20 4 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A kötélveetésben réstvevő kötélkorongokra és kötéldobokra vonatkoóan, sintén a csoportsám függvényében, meg vannak adva aok a visonysámok, amelyekkel megsorova a kötélátmérőt, megkapjuk a adott elem minimális átmérőjét. A gépéseti egység üemi csoportsáma Átmérő visonysámok Kötéldob h Kötéldob-, és kötélkorong-visonysámok Terelőkorong h Kiegyenlítőkorong h 3 4,0 6,0,5 6,0 8,0 4,0 3 8,0 0,0 4,0 4 0,0,4 6,0 5,4 5,0 6,0 6 5,0 8,0 8, Kötélvég kialakítások Kötélvég rögítésekre aért van sükség, mert a köteleket követlenül nem lehet más daruserkeetekhe kapcsolni. A gyakorlatban sámos megoldást alkalmanak. A kialakítások egy résénél a sabad kötélágat ún. kötélsíven hajlítják át, majd a eredeti (felfutó) kötélágho rögítik. Ennek módja lehet vissafonás, sorítókengyelekkel történő össefogás, vagy könnyűfém hüvelyes sajtolás. A kötélvég kialakításokat a SZ EN 34-7 sabványok tartalmaák ábra. Kötélvég kialakítások A sorítókengyelekkel serelt kötélvég kialakítás csak ideiglenes megoldásként hasnálható. További megoldás a kötélékes rögítés. A kötéléknek és féskének két semköti oldala a önárás határsögénél kisebb söget ár be egymással, így össeserelés és terhelés után nem laul ki, visont terheletlenül, pl. kötélcsere alkalmával könnyen oldható. Tartókötelek Keis István, BE

21 3. DARUKÖTELEK ÉS KÖTÉLVEZETÉSI RENDSZEREK 5 végét kúpos hüvely és alacsony olvadáspontú kiöntőfém alkalmaásával alakítják ki. A sodronykötélvég-hüvely nem oldható kötés. A felsorolt kialakításokat a 3.0. ábra semlélteti Kötélkorongok és kötéldobok A hajlékony vonóelemeket (kötél, lánc) kötél- vagy láncdobokra csévélik és terelőkorongokkal veetik meg Kötélkorong kialakítások A kötélkorongok a futókötél terelésére solgálnak, öntött és hegestett kivitelben késülhetnek. Kisebb átmérőknél a előbbi, nagy átmérőknél a utóbbi váltoat alkalmaása gadaságos. Hornyának profilját, minimális átmérőjét sabvány rögíti. A kötélkorongok kettős gördülő csapágyaásúak. ő rései: a hornyos kialakítású kosorú, a korong-agy a csapágyaással és a kosorút a aggyal össekapcsoló küllők, vagy küllőtárcsa. A 3.. ábra egy öntött és egy hegestett kivitelű kötélkorong kerestmetsetét semlélteti. 3.. ábra. Öntött és hegestett kivitelű kötélkorong Keis István, BE

22 6 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I Kötéldob kialakítások 3.. ábra. Hegestett kivitelű, hornyolt kötéldob 3.3. ábra. Kötéldob horony és kötéldob karima Keis István, BE

23 3. DARUKÖTELEK ÉS KÖTÉLVEZETÉSI RENDSZEREK ábra. Kötélvég rögítés dobon kötél; felfutó kötélág; 3 lesorító elemek. A kötéldob palástján a kötél kímélése érdekében a kötél kerestmetsetéhe igaodó (sabványos) profilú, csavarmenet serű hornyolást alakítanak ki, melyre a kötelet egy rétegben csévélik fel. Nagy emelési magasságú daruknál sükséges, hogy a kötelet több rétegben, kötélsorolóval irányítva csévéljék a dobra. A kötéldobon a kötélvéget csavaroott sorítóelemekkel rögítik. A sorítóelemekből legalább 6 db-ot kell beépíteni. Ennek ellenére e a súrlódó kapcsolat nem nyújt elegendő bitonságot a kötélvég kicsúsásával semben, eért a kötélből három tartalékmenettel többet kell a dobra csévélni, melyek alsó horogállásnál sem tekeredhetnek le. A kötélnek a kötéldobon való meglaulása esetén sem sabad a dobról lecsúsnia, mert a tengelyhe becsípődő kötél a dob forgásakor elsakadhat. E ellen véd a kötéldob-karima. A kötélnek a dob hornyából való kiugrását, utólag is beépíthető kötélkiugrás-gátló nyomógörgőkkel (3.5. ábra) akadályohatjuk meg Semesláncok 3.5. ábra. Kötélkiugrás-gátló nyomógörgő A semesláncok sénacél hualból hajlított és össehegestett semek fűére. Térben tesőlegesen hajlíthatóak, veethetőek, akár csak a kötelek. Lényeges különbség kötük, Keis István, BE

24 8 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. hogy aonos teherbírás esetén a láncok folyóméterenkénti tömege lényegesen nagyobb a kötelekénél. A lánc hirtelen megy tönkre a leggyengébb láncsemnél, míg a kötél elemisálanként, esetleg pásmánként, ésrevehető folyamat során jut el a tönkremenetelig. (A hirtelen kötélsakadás termésetesen előfordulhat, de csak valamilyen extrém igénybevétel hírtelen fellépése esetén, pl. nyíródás.) A semesláncok betölthetnek teher-, hajtó- és vonólánc funkciót. A semesláncok jellemő méreteit a 3.6. ábra mutatja. A láncok alapvető geometriai jellemője a t ostás. Ehhe visonyítva a d hualátmérőt, osthatjuk fel a láncokat rövid-, illetve hossúseműekre. A lánc rövidsemű, ha t 3d és b 3, 5 d, hossúseműeknél t 3d. éretpontosság alapján kétféle csoportba sorolhatjuk a semesláncokat: köepes tűrésű (SZ EN 88- és -3) csak láncfüggestékekhe és finom tűrésű (SZ EN 88-7) emelőberendeésekhe. A finom tűrés tehát a kéi-és gépi üemben alkalmaott hajtóláncoknál alapkövetelmény. E utóbbi célra csak hegestett, rövidsemű láncok hasnálhatók ábra. Semeslánc Sajátos kialakításúak a semeslánc kerekek, een belül is a hajtó- és a terelő lánckerekek. Et példáa a 3.7. ábra. A láncok lehetnek kéi- és gépi üeműek. Ettől függően méreteésüknél a bitonsági tényeők különböőek (a gépi hajtásnál nagyobbak). Nagyságuk: kéi láncoknál 4, gépi hajtásúaknál A méreteés alapelve hasonló a kötelekéhe: m s 3.7. ábra. Hajtó- és terelő lánckerekek Keis István, BE

25 4. Teherfelvevő serkeetek A teherfelvevő esköök elsőrendű célja: lehetővé tenni, illetve adott célok érdekében alkalmasabbá tenni a teher és a daruhorog köötti kapcsolatot. Eeknek a eskööknek a kialakítása elsősorban a emelt teher sajátosságaiho alkalmakodik és a anyagmogatási technológia hatékonyságának növelését solgálja. Termésetesen a emelendő terheken is ki kell alakítani olyan megfogási lehetőségeket (kapcsolódási pontokat), amelyek bitonságos és a teher károsodását nem okoó emelést tesnek lehetővé. A teherfelvevő esköök a teher rögítésének módja serint lehetnek alakárók, vagy erőárók (utóbbiak súrlódó erő, mágneses erő, vagy vákuum segítségével fogják meg a terhet). Bitonságtechnikai követelmény, hogy a teher a megfogásból ne csússon ki, ne billenjen le a daruval való mogatás köben. A teherfelvevő eskö jellemői: teherbírás, a teher egyéb adatai (méret, alak). Lehet a daru serves rése, vagy cserélhető tartoéka. 4.. Daruhorgok A daruhorgok a legtöbb daru alapvető teherfelvevő esköe. Önmagában aonban nem, csak ún. horogserkeet alkatréseként alkalmas a teher felvételére. Ennek ellenére foglalkonunk kell külön a daruhorgokkal, hisen a emelőgépek egyik legfontosabb gépelemét képviselik. Kialakításuk serint a követkeő daruhorog típusokat alkalmaák: egyágú daruhorog (4.. ábra), kétágú daruhorog (4.. ábra), darukengyel (4.. ábra). A egyágú daruhorog egy speciális váltoata a semes horog, amelyet más teherfelvevő esköök alkatréseként alkalmanak. 4.. ábra. Egyágú daruhorog Keis István, BE

26 30 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. 4.. ábra. Kétágú daruhorog és háromcsuklós kengyel 4... Egyágú daruhorog igénybevételei A egyágú daruhorog alakja a legkedveőbb anyagkihasnálás érdekében jött létre. Legjellemőbb terhelési esete a függő teher súlyerejének hatása. A horognak két mértékadó kerestmetsetét érdemes visgálni: a egyik a horogsár d átmérőjű kör alakú kerestmetsete, ahol a fesültség: d A másik, a sokkal bonyolultabb fesültség-eloslású A-A selvény. Igénybevétele húás és hajlítás. Visgálatáho nem elegendő a külpontos húás módserét alkalmani, mert a rendkívül durva hibákat eredményene. Igen pontos, mérésekkel is igaolható eredményt solgáltat a Grashof-képlet hasnálata, amely a síkgörbe tartók igénybevételének és fesültségeloslásának elméletén alapul. ormailag a képlet a alábbi alakú: d 4 Q Q y y ahol x A RA R A x R y A R y d A 4.3. ábra. Daruhorog fesültségeloslásának meghatároása Keis István, BE

27 4. TEHERELVEVŐ SZERKEZETEK 3 A képletet és a ábrát megfigyelve könnyen belátható, hogy a hajlítónyomaték a súlyponti tengelyre Q R, amiből a követkeik, hogy a első két tag kiejti egymást. E egyben at is jelenti, hogy a súlyponti sálban a fesültség érus. A leveetést nem résleteve at kapjuk, x értéke konstans, meghatároását pedig a ún. Tolle-serkestés módserével nyerhető (a ábrán bevonalkáott) terület integrálásával végehetjük el. A fesültségeloslás függvénye hiperbolikus les a y / R y tényeő miatt. A végképletben sereplő x értékét kifejeő formula:, ahol a f értékek a serkestésből sármaó területek. A fesültségeloslást, és a Tolle-serkestés módserét a 4.3. ábrán mutatjuk be Horogserkeet kialakítások A daruhorog a terhet általában több-kötélágas csigasor segítségével emeli. A horog és a csigasor mogó kötélkorongjait össefogó egységet horogserkeetnek neveük (4.4. ábra). ő elemei: a daruhorog, a horoganya, a talpcsapágy, a horoghíd és a burkolattal ellátott kötélkorongok. A horog elforgathatósága érdekében a horoganyát nem sabad meghúni, mert akkor a talpcsapágy befesül. A horoganya lecsavarodását a horogsárról, mindkettőn kerestbe mart horonyba rögített laposacéllal akadályoák meg. A kötélkorong burkolatának feladata a korong és a kötél védelme sérülésektől, een kívül megakadályoa a kötélnek a korong hornyából való kiugrását is. Sabadban működő darunál a burkolat alját a csapadék elveetése érdekében át kell fúrni ábra. Horogserkeet Keis István, BE

28 3 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A toronydaruk horogserkeetének kialakítása és kötélveetése (4.5. ábra) lényegesen eltér a kis emelőmagasságú darukétól. A fő ok annak elkerülése, hogy a emelőkötélet össecsavarodjon. A is különlegesség, hogy a mogó kötélágak sámát variálni lehet ábra. Variálható -4 kötélágas felfüggestésű horogserkeet 4.. Darabáru megfogó serkeetek: 4... Kötöőkötél Acélsodrony, növényi rost, vagy műsál kötélből, esetleg műsál hevederből késül. A árt hurok többféleképpen hasnálható a teher felkötésére (4.6. ábra). Kerülni kell a olyan megoldásokat, amelyeknél a kötél éles sarkon, vagy kis sugáron törik meg, mert a így sérült kötelet nem sabad a továbbiakban felhasnálni. Eért célserű élvédők hasnálata ábra. Kötöő kötelek alkalmaása Keis István, BE

29 4. TEHERELVEVŐ SZERKEZETEK üggestékek Késülhetnek acélsodrony kötélből, vagy semesláncból. (E utóbbiakat meleg üemben köteleő alkalmani.) A követkeőkben a sodronykötél függestékekkel foglalkounk, de egyes követelmények értelemserűen a semeslánc függestékekre is vonatkonak. Kialakításuk sabványos (4.7. ábra). Késülnek egy-, két-, három- és négyágú kivitelben. Teherbírásuk általában áganként értendő, de ma már a gyártók többsége a egés függestékre vonatkoóan adja meg a teherbírást, a terpestési sög függvényében. A függestékeket végsemekkel, ill. horgokkal látják el. A függestékek alakáróak. Alkalmaásuknál lényeges sempont, hogy a kötélágak mekkora söget árnak be egymással. Ha például a beárt sög 0 -os, a kötélágban a emelt teher teljes súlyának megfelelő kötélerő ébred. Ennél nagyobb terpestési sög nem megengedett. Célserű 90 -os terpestést alkalmani. A függesték ágainak hossát a emelendő tárgyon lévő bekötési pontok távolságától függően kell megválastani. A függestékekkel semben támastott követelmények megegyenek a emelőkötelekével. Jelöléssel kell ellátni, amely tartalmaa a teherbírást és a aonosító sámát, amely a függesték nyilvántartó lapján van feltüntetve. A meghibásodott függestéket a eltávolításig árt helyen kell tárolni ábra. Kötél függestékek Emelőgerendák Nagy kiterjedésű terhek emeléséhe, vagy két daruval végett köös emeléshe hasnálják. Célserű úgy elkésíteni, hogy a teherfelfüggestés távolsága állítható legyen (4.9. ábra). Előnyük, hogy megóvják a emelt tárgyakat a nemkívánatos igénybevételektől, illetve lehetővé tesik a asimmetrikus tömegeloslású terhek megfelelő poíciójának megtartását. A két daruval történő emelésre solgáló emelőgerendát a 4.8. ábrán mutatjuk be. Keis István, BE

30 34 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I ábra. Emelőgerenda két daruval végendő emeléshe ogók 4.9. ábra. Állítható távolságú emelőgerenda főtartó; felfüggestő leme; 3 horog beakastó leme; 4 függestősem; 5 kapcsolósem; 6 függesték; 7 távtartó; 8 áróleme; 9 bordáott ütköő; 0 bal- és jobbmenetes csavarorsó; csúsócsapágy; kéi lánckerék; 3 kéi semeslánc; 4 mogóanya; 5 futógörgő; 6 függesték; 7 össekötő leme; 8 teherlánc; 9 semeslánc-horog Aonos, vagy köel aonos terhekhe egy fogót hasnálnak. A fogók erőárók, súrlódási erővel működnek. A lemefogó a álló helyetben lévő lemet fogja meg két excentrikus lengőpofa köött (4.0. ábra). Egyserre kettőt kell hasnálni, mert ha a terhet nem a súlypontja fölött fogják be, a leme kifordulhat a fogóból. Keis István, BE

31 4. TEHERELVEVŐ SZERKEZETEK ábra. Excenteres lemefogó 4.. ábra. Ollókaros fogó A ollókaros fogókat téglatest, hengeres test megfogásáho lehet alkalmani (4.. ábra). A fogók a önárás elve alapján működnek. indkét eskönél megfigyelhető, hogy a geometriai visonyoknak megfelelően alakul ki a N sorítóerő (normálerő). A emelt teher súlyerejének fele ( Q / ) és a normálerő eredőjének iránya söget ár be a normálerő irányával. Ennek alapján felírható, hogy: Q tg, aa N Q tg N. Keis István, BE

32 36 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A kicsúsás határesetében akkor lehetséges, ha: sög. Q N, ami at jelenti, hogy bitonságos megfogás csak, ugyanis tg tg aa, ahol a ún. súrlódási A fentiekből levonhatjuk at a fontos követketetést, hogy egyaon fogóserkeet nem alkalmaható különböő méretű és súrlódási tulajdonságokkal rendelkeő terhek bitonságos emelésére Emelőmágnesek A emelőmágnesek (4.. ábra) ferromágneses anyagokho emelésére hasnálhatók. A teherbírásuk függ a teher alakjától: ha a lemeből felemelt mennyiséget 00%-nak tekintjük, gömb alakú tárgyakból 30%-nyit, acélforgácsból 3%-nyit tud felemelni Konténeremelő serkeetek 4.. ábra. Kör alakú és sögletes emelőmágnes Sok váltoatuk hasnálatos a kéi működtetésűtől a automatiáltig. Van teleskópos kivitelű, melyet váltoó hossúságú konténerek esetén lehet hasnálni és felserelhetnek tömegköéppont kiegyenlítőt a konténer meg fogó keretre. A konténer megfogása a 4 sarokelemnél történik, ovális lyukon kerestül behelyeett, majd deréksögben elfordított kulcsokkal. A távműködtetésű konténermegfogót érékelőkkel serelik fel: ha nem mind a 4 kulcs rögít, a emelés nem indítható el. Egy megoldást mutat be a 4.3. ábra ábra. Konténeremelő serkeet Keis István, BE

33 4. TEHERELVEVŐ SZERKEZETEK Ömlestett anyagokat felvevő serkeetek enékürítésű edény A tölcsérserűen össesűkülő edény kifolyásnyílását egy kúp árja le (4.4. ábra). Amíg a vonórúd a daruhorgon függ, a edény árva marad. A edény tartalma akkor ürül ki, ha támasra ültetjük, és a kúpot tovább süllyestjük. A dolgoókat a ürítés helyétől távol kell tartani (elkerítéssel, táblával) Billenő teknő 4.4. ábra. enékürítésű edény A billenő teknő (4.5. ábra) működtetésének lényege, hogy a megtöltött edény súlypontja előbbre van, mint a billenési forgástengely. Eért emelés előtt a teknőt rögíteni kell. A ürítés helyén, a rögítést kioldva a tartály kibillen, és a anyag kiömlik. A teknő a ürítést követően magától vissabillen, mert üresen a súlypontja a billenési tengely függőlegesébe esik ábra. Billenő teknő Keis István, BE

34 38 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I Kétköteles markoló A markolókat ciklikusan működtetik. A ciklus fáisai: () a nyitott kanál ráengedése a anyaghalmara, () a kanál töltése árás köben, (3) a telített kanál mogatása a ürítés helye fölé, (4) a kanál nyitása és ürítése (4.6. ábra). A kétköteles markolóknál a nyitást és árást, valamint a emelést és süllyestést speciális, két-kötéldobos emelőmű végi. A hidraulikus markoló munkaciklusa ugyanilyen, de a markoló nyitását és árását hidraulikus munkahengerek végik. Ha a hidraulikus tápegység a darun van, hossú, tömlődobról lecsévélt tömlővel juttatják el a olajat a markoló munkahengeréhe. A markolók edényének alakja, a markoló által kifejtett áróerő nagysága függ a mogatott anyagtól. Eért mindig a sállított anyagnak megfelelő markolót kell a darura felserelni. A markolóból a daru mogása köben a anyag sóródhat, eért a markoló (mint minden más függő teher) alatt tartókodni tilos ábra. Kétköteles markoló munkaciklusa A köteles markoló áróerejét saját súlyából sármaó kötélerők hoák létre. A 4.7. ábrán látható egy iker-kötélveetésű kétköteles markoló erőtani ábrája. A serelék alsó és felső tömbje köött többkötélágas csigasor található, amely a árókötélben ébredő erőt megsoksorova húa össe a két tömböt. A kanálmogató rudaat adja át a markoló kanalaknak a árásáho sükséges erőt, melynek nagysága a árás folyamán a geometriai visonyok átalakulása során folyamatosan váltoik. A ábrán a árási folyamat kedeti állapota látható ábra. Kétköteles markoló erőtani ábrája Keis István, BE

35 4. TEHERELVEVŐ SZERKEZETEK 39 Elterjedtek a hidraulikus munkahengerekkel működtetett megoldások. Erre láthatunk példákat a 4.8. ábrán. Két alapvető váltoat különbötethető meg: a egyiknél a alsó és felső tömböt merev rúd köti össe, a kanalakat hidraulikus munkahengerek mogatják, a másiknál a helyet fordított: köépen van a munkahenger, és a kanalakat mogatják merev rudak. E utóbbi megoldás a köteles markoló hidraulikus váltoatának tekinthető ábra. Hidraulikus markolók Keis István, BE

36 5. ékserkeetek A fékeket funkciójuk serint a alábbi módon sokás csoportosítani: rögítő fék: alapvető feladata a teher bitonságos megtartása még áramkimaradás esetén is; lassító fék: főként a daru vagy a futómacska megfelelő lassulásának vagy kifutási úthossának a megvalósítása, illetve álló helyetben való rögítése; sabályoó fék: daruknál ritkán alkalmaák, a teher egyenletes sebességű süllyestésére alkalmas. A csoportosítás másik sempontja a serkeeti kialakítás. Ennek megfelelően a alábbi váltoatok terjedtek el: külső vagy belső pofás (dob-) fékek; salagfékek; kúpos és tárcsás fékek; tárcsafékek. A fékek méreteése abból indul ki, hogy a daru valamely gépéseti egysége fékeési üemmódban mekkora fékeő nyomatékot igényel. Et követi a megfelelő serkeeti kialakítás megválastása a korábban felsorolt váltoatok köül, majd a adott fékkonstrukció megterveése, amelynek fő célja a fékműködtető erő meghatároása. A fék működése köben kétféle hatás éri a fékbetéteket: a egyik a felületi nyomás, a másik a súrlódás köben fellépő hőhatás. E két hatást megfelelő paraméterekkel jellemeük, amelyek felső határértékekkel vannak korlátova. A sükséges fékeőnyomaték megállapítása a rögítőfékek és a lassítófékek esetében lényegesen eltérnek egymástól. Rögítő fékeket kell alkalmani a teheremelő- és a gémbillentőműveknél, mert itt állhat fenn a teher és/vagy a gém leuhanása. Eért a sükséges fékeőnyomatékot a alábbiak serint sámítjuk: f _ süks sts ahol sts : a teher megtartásáho (avagy a teher egyenletes sebességgel végett süllyestéséhe) sükséges nyomaték, : a bitonsági tényeő (meghatároását a későbbiekben ismertetjük). Lassító fékek esetében a sükséges fékeőnyomaték meghatároása a alábbi képlet alapján történik: f _ süks stf in ahol stf : a egyenletes sebességgel végett fékeéshe sükséges nyomaték, in : a mogó tömegek lassításáho sükséges nyomaték. Keis István, BE

37 5. ÉKSZERKEZETEK 4 E utóbbi nyomaték össetevő kifejehető a a in r f képlettel, melyben red össes lassítandó tömegnek (és tehetetlenségi nyomatéknak), a fékeett tengelyre redukált tehetetlenségi nyomatéka, pedig ugyanennek a tengelynek a söglassulása. Tekintettel f arra, hogy a tehetetlenségi nyomaték ismertnek vehető, a söglassulást igényeinknek megfelelően válasthatjuk meg. Ennek alapja lehet a daruserkeet kívánt lassulásának, a fékeés úthossának, a fékeés időtartamának stb. meghatároása. A féket működtető (áró) rugó hatását a fék nyitására solgáló berendeés, a elektrohidraulikus féklaító serkeet oldja fel. E a egység minden típusú és serkeeti megoldású fékberendeésnek serves rése. Kiválastása gyártmánykatalógusokból történik. űködtetésére jellemő, hogy a villamos motor bekapcsolásával egy időben végi a fék nyitását, illetve, ha a motor tápfesültsége bármilyen okból megsűnik, a féklaító is kikapcsolódik. Ekkor a árórugó lép működésbe, és megállítja a rendsert. A 5.. ábrán bemutatunk egy féklaító serkeetet, feltüntetve a legfontosabb alkatréseit. 5.. ábra. Elektrohidraulikus féklaító berendeés 5.. Pofás fékek A pofásfékek működésének és erőtani sámításának alapelveit és módsereit a egyserű, egypofás fék példáján kerestül mutatjuk be. Elöljáróban meg kell említeni, hogy a pofás fékeknek két, alapvetően eltérő kialakítású váltoata léteik: a merev pofás és a csuklópofás megoldás. (A elneveés at fejei ki, hogyan kapcsolódik a fékpofa a fékkarho.) 5... erevpofás fék Két jellemő kialakításának válata a 5.. ábrán látható. A fékkar egykarú emelőként viselkedik. A egyik vége csuklósan kapcsolódik a váserkeethe, másik végére hat a fékáró erő ( ), egy köbülső helyen pedig a fékpofa köbeiktatásával feltámaskodik Keis István, BE

38 4 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. a D átmérőjű féktárcsára, ahol t N normálerő és s N súrlódóerő ébred. (A fékpofára megosló terhelések hatnak, eeket helyettesítjük a N és a s koncentrált erőkkel.) A fékkar lehet egyenes, vagy íves. Alább elősör a egyenes karra vonatkoó estet tárgyaljuk, mert ennek alapján visgálhatjuk a íves kar kialakításának egyik speciális esetét is. 5.. ábra. erevpofás fék kialakítások egyenes fékkarral; íves fékkarral. Első lépésben felírjuk a nyomatéki egyensúly egyenletét a fékkar O csuklópontjára. (A nyomatékok poitívként értelmeett iránya tetsőleges lehet, csak alkalmaása legyen követkeetes.) Tekintve, hogy s 0 b a c 0 N o, innen s N, behelyettesítve a nyomatékegyensúly egyen- s letébe: b a s c 0 N s a aa b s c 0 ; a súrlódóerőt kifejeve: s b a c a fékeőnyomaték: f s D t b a c D t A adott fékeőnyomatékho sükséges áróerőt egyserű átrendeés útján kaphatjuk meg: D t f a c A bemutatott leveetés csak akkor ad helyes eredményt, ha a féktárcsa forgásiránya a óramutató járásával egyeő. Ha ellenkeő irányú, akkor a nyomatékegyensúly egyenletében a súrlódóerő nyomatéka előjelet vált. Ekkor a fékeőnyomaték képlete a alábbira módosul: b Keis István, BE

39 5. ÉKSZERKEZETEK 43 f b a c D t ivel a neveő értéke csökken, a fékeőnyomaték ( ) értéke aonos áróerő esetén megnő, aa a kívánt fékeőnyomatékot e esetben kisebb áró erővel ( ) lehet elérni: D t f a c Amennyiben c értéke nulla, a fékeőnyomaték a forgásiránytól függetlenné válik: f A merevpofás fékek nagy hátránya, hogy nem önbeállóak, így kopásuk a fékbetét mentén nem egyenletes. Emiatt alkalmaásuk ma már teljesen kihalt. (ás a helyet a belső pofás, aa dobfékek esetén, itt ugyanis a csuklópofás kialakítás neheen oldható meg.) Daruknál amúgy a dobfékek alkalmaása nem jellemő Csuklópofás fék Válata a 5.3. ábrán látható. int már említettük, kialakítása csak abban különböik a merevpofás fékétől, hogy a fékpofa csuklósan kapcsolódik a fékkarho. E a különbség aonban erőtani sempontból jelentős eltéréseket eredménye a merevpofásho képest. A eltérés abból a mechanikai alaptételből ered, hogy a csuklós kapcsolat nem képes nyomatékátvitelre. Eért a fékkar nyomatékegyensúly egyenletének felírása is másként történik. b a b D t f 5.3. ábra. Csuklópofás fék kialakítások egyenes fékkarral; íves fékkarral Elősör a egyenes fékkar esetét visgáljuk. A egyenlet felírásakor némi elhanyagolással élünk, amely jelentéktelen hibát oko a pontos sámításokho képest, visont a felírás igen egyserűvé válik. A problémát itt is a csuklós kapcsolat okoa, ugyanis ha a csukló nem vihet át nyomatékot, akkor a normálerő és a súrlódóerő eredőjének át kell mennie a csuklóponton. Keis István, BE

40 44 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. Keis István, BE A súrlódóerőt, bár ténylegesen a fékpofán ébred, át kell helyeni a fékpofa csuklópontjába. elírva a nyomatékegyensúly egyenletét a O pontra: 0 o 0 a b N s N Tekintve, hogy itt is érvényesek a követkeők: N s, innen s N. Behelyettesítve a nyomatékegyensúly egyenletébe: 0 a b s a súrlódóerőt kifejeve: a b s A fékeőnyomaték: t t s f D a b D A adott fékeőnyomatékho sükséges áróerőt átrendeés útján kapjuk: b a D t f A fentiekből kitűnik, hogy a egyenes karú kialakítás esetén les a fékeőnyomaték a forgásiránytól független. Íves kar esetén, ha a fékkar csuklópontja egy függőlegesbe esik a fékpofa és a féktárcsa érintkeési pontjával, a nyomatékegyensúly egyenlete a alábbiak serint alakul: 0 o 0 c a b s N Tekintve, hogy N s, innen s N, behelyettesítve a nyomatékegyensúly egyenletébe: 0 c a b s s, aa 0 c a b s a súrlódóerőt kifejeve: c a b s a fékeőnyomaték: t t s f D c a b D Átrendeés után a sükséges áróerő: b c a D t f Ha a merevpofás fékeknél levont követketetéseket itt is figyelembe vessük, elmondható, hogy a fékeőnyomaték függ a forgásiránytól. A továbbiakban csak a csuklópofás fékserkeetekkel foglalkounk. A 5.4. ábrán egy, a legegyserűbbnek tekinthető kétpofás fék vonalas válata látható.

41 5. ÉKSZERKEZETEK ábra. Kétpofás fék válata fékkar; fékpofa; 3 sögemelő; 4 össekötő rúd; 5 féktárcsa A féktárcsát egy-egy fékpofa fogja köre, melyek fékkarjaik által soríthatók a féktárcsáho. A áróerőt a fékkarok felső végeihe kapcsolódó össekötő rúd és egy sögemelő adja át a féket áró serkeeti egységről. A fékkarok a váserkeethe sintén csuklósan csatlakonak. A fékeket ma már kiárólag rugóerő árja. (Korábban gyakran alkalmaták a súlyterheléssel áró fékeket.) A rugó elhelyehető külön egységként, de eeket a megoldásokat mindinkább kisorítják a árórugóval egybeépített hidraulikus féklaítók. A fékkarok és a sögemelő geometriai adataiból kisámítható a a kinematikai áttétel, amely a N normálerő és a r áró-rugóerő hatásvonala köött adódik: i f A valóságban a serkeet nagysámú csuklópontjában nem elhanyagolható csapsúrlódás lép fel, melynek hatását egy, a normálerőt csökkentő hatásfokkal vessük figyelembe. Ennek megfelelően a súrlódási erő mindkét fékpofa-féktárcsa kapcsolatnál: s N b a c d i A súrlódási erők erőpárt képenek, melynek karja egyenlő a féktárcsa átmérőjével, eért a fékeőnyomatékot a alábbi képlettel sámíthatjuk: f s D t i Ha ismerjük a sükséges fékeőnyomatékot, a áró-rugóerőt a fentiekből kifejeve a követkeő képlettel határohatjuk meg: f f f f f r r D t r i f f f D t A 5.5. ábra egy valóságos kétpofás fék össeállítási raját mutatja be. Keis István, BE

42 46 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I ábra. Kétpofás fék össeállítási raja talpleme; alátét leme; 3 fékkar; 4 fékpofa ütköő; 5 fékpofa; 6 össekötőrúd; 7 rúdhoss állító serkeet; 8 sögemelő; 9 árórugó há; 0 féklaító serkeet; állítócsavar. A pofás fékeknél ébredő felületi nyomást a alábbi képlettel sámíthatjuk: N k ( b h p N/mm ), ahol N : a fékpofára ható normálerő (mm) ; b : a fékpofa sélessége (mm) ; h p : a fékpofa magassága (mm). A felületi nyomás maximális értéke: k 0, 3 N/mm. max A fékeéskor fellépő fajlagos hőteljesítmény: k v k ( W/mm ) ahol k : a felületi nyomás, : a súrlódási tényeő, v k : a féktárcsa kerületi sebessége (m/s), A fajlagos hőteljesítmény maximális értéke: max, W/mm. A fékserkeetet, üemideje során rendseresen ellenőrini kell. Ennek egyik fontos eleme a fékbetétek kopásának nyomon követése, és a megfelelő értékek utánállítása. Erre nyújt lehetőséget a össekötőrúd hossának állíthatósága, valamint a fékkarok nyithatóságának mértékét sabályoó ütköőcsavarok poíciójának sabályohatósága. A is lényeges, hogy Keis István, BE

43 5. ÉKSZERKEZETEK 47 a féklaító serkeet dugattyúja ne kerülhessen alsó véghelyetbe, mielőtt a fék áródna. Be kell tartani a előírt fékhéagot is. Nyitott állapotban a csuklós fékpofáknak nem sabad bebillenniük és eáltal hajtás köben is súrlódniuk a féktárcsáho. indeek betartása esetén hacsak nem merül fel egyéb meghibásodás a fék bitonságosan üemeltethető a fékbetétek megengedhető kopásának eléréséig. A rajon látható fékserkeet íves fékkarokkal rendelkeik. Ebből követkeik, hogy a két fékpofán nem aonosak a normálerők, így a súrlódási erők sem. Általános esetben a fékeőnyomatékot a követkeő formulával sámíthatjuk:. 5.. Salagfékek A salagfékek működése aon alapul, hogy a féktárcsa felületére egy fékbetét anyaggal bevont acélsalagot fesítünk, megfelelő ívhosson, melynek köépponti söge (átfogási söge) radiánban megadva nagyságú. ékeés köben a féksalag és a féktárcsa köött, minden át d s ívsakason d T súrlódási erő ébred. Een erők össegeett értéke, mint kerületi erő, hoáadódik a o 0 helyen, a fékkarról átadódó ( T o ) erőhö. Ily módon a helyen kialakuló ( T ) salagerő és a T o erő különbségével egyenlő ( K ) kerületi jön létre. A fékeőnyomaték tehát:. A kerületi erő a ívhoss mentén váltoó mértékben növeksik és függ a kedeti értéktől. T A két erő arányát a alábbi leveetés eredményeként határohatjuk meg. T o 5.6. ábra. A salagfék erőjátéka Keis István, BE

44 48 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A 5.6. ábra serint egy tetsőleges helyen felvett helyen kijelölünk egy d s ívsakast, melynek köépponti söge d. Ennek megfelelően a ív elején és végén ébredő erők is d söget fognak beárni. Tekintve, hogy dt 0, T és T dt vektoriális eredője, d N T d és radiális irányú. A súrlódási- és egyben salagerő növekménye: dt d N egy elsőrendű, separálható differenciálegyenletté alakítható: dt T d T d. E a egyenlőség melynek mindkét oldalán határoott integrálást hajtunk végre To -tól T -ig, illetve 0-tól - ig, aa: A elemi integrálási sabályok serint: T T 0 dt T 0 d ln T ln T, aa ln o T T o Ha mindkét oldalt e alapra emeljük, megkapjuk a végképletet: T T e melyből követkeik, hogy o o o A kerületi erő: K T T T ( e ) T T o e A fékeőnyomaték: f T o ( e D ) 5... Egyserű salagfék A egyserű salagfék válatát a 5.7. ábra semlélteti. A féksalagot egy fékkar fesíti a féktárcsára a kar végére ható áróerő segítségével. A fékkar másik vége csuklósan kapcsolódik a váserkeethe. ő jellemője, hogy a féksalagnak csak a egyik vége kapcsolódik a fékkarho. Gyakori a válaton látható megoldás, amelynél a salagnak és a karnak köös a csuklópontja ábra. Egyserű salagfék válata Keis István, BE

45 5. ÉKSZERKEZETEK 49 A fékkarra ható erők nyomatékegyensúlyi egyenletét felírva a A csuklópontra (résleteés nélkül) kapjuk a A ismert T o b kifejeést. Behelyettesítve a fékeőnyomaték alapképletébe: a f b ( e a D ) f nyomatékho sükséges áróerőt a fenti képlet rendeésével kapjuk meg: D ( e A fenti leveetés csak arra a esetre érvényes, amikor a féktárcsa a óramutató járásával megegyeő irányban forog. Ellenkeő esetben T o és T serepe felcserélődik, aa: T o T e f ), ebből követkeően a b T To e A fékeőnyomaték kifejeése pedig a követkeő képben veethető le: A fékkar nyomatékegyensúlya alapján: b To ; a a kerületi erő: K To T To e ; a nyomaték pedig: b e D f. a e A két forgásirány képletét össehasonlítva látható, hogy a utóbbi jóval kisebb, mint a előő. A forgásiránytól való függőség tehát nyilvánvaló. Ha kifejeük a ismert fékeőnyomaték létrehoásáho sükséges áróerő nagyságát: D f ami termésetesen at mutatja, hogy nagyobb áróerőre van sükség aonos fékeőnyomaték létrehoásáho Differenciál-salagfék a b e e 5.8. ábra. Differenciál-salagfék válata Keis István, BE

46 50 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A differenciál-salagfék válatát a 5.8. ábra semlélteti. A féksalagot a féktárcsára fesítő kar egyik végére itt is áróerő hat, a kar másik vége aonban túlnyúlik a csuklóponton. ő jellemője, hogy a féksalag mindkét vége kapcsolódik a fékkarho: egyik a áróerő és a csuklópont köötti sakason, a másik pedig a kar túlnyúló végén. A fékkar egyensúlyi egyenlete jelenesetben tartalmaa a féksalag mindkét bekötési pontjában ható erők nyomatékát: 0 ; b T a T c 0 o A óramutató járásával aonos forgásirányban a fékeőerő: o T T o e T o a b c e A fékeőnyomaték: ( T T ) T ( e ) f o D o f b ( e ) D a c e A leveetés eredményéből kitűnik, hogy a sorat köépső tényeője csak akkor poitív, ha a c e. A neveő érus értéke a salagfék önárását jelentené, ekkor ugyanis a fékeőnyomaték elvileg végtelen. Ennek elkerülése érdekében teljesülnie kell a a e egyenlőtlenségnek. Ki lehet jelenteni, hogy a salagfékek köül a differenciál-salagfékkel ebben a forgásirányban lehet a legnagyobb fékeőnyomatékot kifejteni. Ennek aonban a a ára, hogy a egés fékserkeet, a nagy salagerők miatt, igen jelentős igénybevételt senved, és a féktárcsa tengelyét is extrém hajlítónyomaték terheli. A féktárcsa ellenkeő forgásiránya esetén visont e a salagfék típus gyakorlatilag hatástalan. Eért alkalmaása csak emelőcsörlőknél jöhet sámításba, ahol nagy fékeőnyomatékra csak a egyik forgásirányban, a teher bitonságos megtartásakor van sükség. A ismert f nyomatékho sükséges áróerőt a fenti képlet rendeésével kapjuk meg: Össegsalagfék f a c e. D b ( e A össegsalagfék (5.9. ábra) karjának sintén van túlnyúló rése a áróerővel ellentétes oldalon (5.9. ábra). A féksalag bekötései aonban úgy vannak kialakítva, hogy a salagerők nyomatékai aonos irányba fejtsék ki hatásukat, a áróerő nyomatéka ellenében. ) c Keis István, BE

47 5. ÉKSZERKEZETEK ábra. Össegsalagfék válata A fékeőnyomaték akkor független a forgásiránytól, ha amint a ábrán is jelölve van mindkét salagerő karja aonos hossúságú (a). A fékeőnyomaték (mellőve a leveetést) a alábbi képlet serint sámítható: f Ebből, átrendeés után, a sükséges áróerő: b a ( e ) D D f b ( e a ) Salagfékeknél a felületi nyomás értékét sintén a 5.6. ábrán semléltetett erőjáték alapján határohatjuk meg. int at láttuk, a felületi normálerő a ív mentén váltoik, a felületi nyomás is váltoni fog. D A. Egy d köépponti söghö tartoó kerületi ívelem: d b d A felületi nyomás: T k. D b k d N T d d - val egyserűsítve d A D b d Ellenőréskor a képletbe T Tmax értékét kell behelyettesíteni. A megengedett maximális felületi nyomás itt is 0,3 N/mm. A fékeéskor fellépő fajlagos hőteljesítményt ebben a esetben is a pofásfékeknél bemutatott módserhe hasonlóan sámítjuk: k ( W/mm ), átl v k aal a különbséggel, hogy a átlagos felületi nyomás értékét vessük figyelembe ahol: k átl k max k min A salagfékekkel kapcsolatban meg kell jegyeni, hogy manapság már nemigen fordul elő a építőipari emelőgépekben. Keis István, BE

48 5 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I Kúpos-, tárcsás- és lamellás fékek A címben felsorolt fék konstrukciók sámítási módserei sok tekintetben hasonlóak egymásho. Alapjában véve a kúpos féknél leveethető össefüggésekből sármatatható a másik kettő is. A kúpos fék válata a 5.0. ábrán látható. A féktárcsa felülete csonkakúp alakú, amelyet tengelyirányú erővel nyomhatunk be egy álló, sintén csonkakúp alakú fésekbe ábra. Kúpos fék válata A súrlódóerő a csonkakúp felületén, tangenciális irányú megosló terhelésként lép fel. Et helyettesíthetjük egyetlen normálerő által létrehoott súrlódóerővel. A normálerő és a axiális erő köött a össefüggés: sin, aa N N. sin Ha a fékeőnyomatékot a súrlódóerővel sámítjuk: D k R k köepes tárcsaátmérőre sámított tangenciális D k f sin A adott fékeőnyomatékho sükséges nyomóerő: f sin D A így meghatároható, elméleti nyomóerő érték valójában nem elegendő a sükséges fékeőnyomaték létrehoásáho. A féktárcsa felületén, a benyomódás köben, a kúp alkotójának irányában is kialakul súrlódóerő, amelyet a nyomóerőnek fedenie kell. Ennek érdekében a sükséges nyomóerőt a elméleti nyomóerőből, sorótényeő alkalmaásával határouk meg: süks c, ahol c =,3,8. A tárcsás fék válatát a 5.. ábrán láthatjuk. Ennél a megoldásnál a féktárcsa körgyűrű alakú felület, amelyet sintén axiális erő nyom a álló felülethe. A tárcsás fék a kúpos fék egy speciális esetének tekinthető, amelynél a félkúpsög = 90. k Keis István, BE

49 5. ÉKSZERKEZETEK 53 o Et figyelembe véve ( sin 90 ): f D 5.. ábra. Tárcsás fék válata k és innen: f D A felületi nyomás egyserűen meghatároható a körgyűrű felületének ismeretében: A kgy ( D max D 4 min ) 4 k ( D max D A fékeéskor fellépő fajlagos hőteljesítményt a alábbi képlettel fejeük ki: k v k ( W/mm ), min ) k ahol k : a felületi nyomás, : a súrlódási tényeő, v k : a féktárcsa körgyűrű átlagos sugarával sámított kerületi sebesség (m/s), A fajlagos hőteljesítmény maximális értéke: max, W/mm. A lamellás fék tulajdonképpen olyan tárcsás fék, amelynél egy tengelyen több, körgyűrű felületű tárcsa helyekedik el. Serkeeti kialakítását a 5.. ábra mutatja be. 5.. ábra. Lamellás fék válata Keis István, BE

50 54 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A fékeőnyomaték meghatároása hasonló a tárcsás fék esetéhe: f f, ahol n a egymással érintkeő felületek sá- n D ma. n D k, innen: k Ugyane a helyet a fékeéskor fellépő fajlagos hőteljesítménnyel is ahol sintén figyelembe kell venni a érintkeő felületek sámát. A kúpos-, tárcsás- és lamellás fékekről (amelyek árt fékhában helyekednek el) egyaránt elmondható, hogy visonylag kis térfogaton belül keletkeik nagy hőteljesítmény. Ennek elveetéséről a fékhá külső felületének bordáott kialakításával soktak gondoskodni Tárcsafékek A tárcsafékek alkalmaása a építési daruknál a utóbbi néhány évben kedett elterjedni. Nagy előnye, hogy visonylag kis méretek mellett is nagy fékeőnyomatékot lehet velük kifejteni. A keletkeő hőteljesítmény elveetése nem igényel külön hűtést, mert nincs fékhába árva. Sabad térben gond nélkül üemeltethető. Zárórugóval egybeépített elektrohidraulikus féklaító esetén minden sempontból megfelel a teheremelőművek fékjeivel semben támastott alapvető bitonsági követelményeknek. A 5.3. ábrán látható egy ilyen fékserkeet. E a kivitel a hajtómotor kimenő tengelyére (gyorstengely) serelhető váltoat ábra. Tárcsafék A tárcsafékek elhelyeésének egy másik váltoata, amikor a tárcsa a kötéldob tengelyére van serelve. Termésetesen itt jóval nagyobb fékeőnyomatékra van sükség a teher bitonságos megtartására, mint a gyorstengelyen. Eek a fékek aonban csak rögítésre solgálnak. A teher lelassítását és megállítását a ún. üemi fék végi, amely a sokványos helyen van felserelve. A dobtengelyen lévő tárcsafék tehát csak bitonsági funkciót tölt be. A ilyen, megkettőött fékrendsereket a Emelőgépek bitonsági sabályatában meghatároott körülmények köött üemelő darukra írják elő. Egy iker hajtóműves, kettőött fékrendserrel ellátott, tárcsafékes teheremelőmű válatát semlélteti a 5.4. ábra. Keis István, BE

51 5. ÉKSZERKEZETEK ábra. Kettőött fékrendserrel ellátott tárcsafékes teheremelőmű villamos motorok; bitonsági tengelykapcsolók; 3 fogaott tengelykapcsolók; 4 féktárcsák; 5 üemi tárcsafékek; 6 bitonsági tárcsafékek; 7 fékveérlő plc; 8 kötéldob tengelykapcsoló. Keis István, BE

52 6. Villamos hajtásrendserek A építőipari anyagmogatógépek túlnyomó többsége villamos energia felhasnálásával üemel. A követkeőkben nem kiárólag a villamos motorok alaptulajdonságairól, hanem a daruüemben jelentkeő sajátos követelményekről, és aok megvalósításának lehetőségeiről les só. A daruk ciklikus üemű gépi berendeések. indenekfelett ehhe a sajátosságho kell rendelni a hajtásrendserek megválastását, kialakítását és üemi paramétereit. Daruüemben ma még, de a belátható jövőben sem lehet sámítani a automatiálás jelentős mértékű fejlődésére és alkalmaásának kisélesedésére. E elsősorban at jelenti, hogy a daruk működtetéséhe továbbra is keelő semélyetre les sükség. Automatiálásra csak a résegységek működése terén vannak már megoldások, illetve további lehetőségek. 6.. Váltakoó áramú daruhajtások A darukon a mogatóművek túlnyomó többségét váltakoó áramú, háromfáisú asinkron villamos motorok hajtják. A asinkron motorok két váltoatát, a rövidreárt forgórésű és a csúsógyűrűs darumotorokat a különböő főmogások megvalósításánál aok jellege és teljesítmény igénye serint válastják meg. A tengelynyomaték és a sögsebesség köötti össefüggést a motor jelleggörbéje semlélteti (6.. ábra). 6.. ábra. otorkarakteristika i indítási nyomaték; b billenőnyomaték; n névleges nyomaték; ω 0 sinkron sögsebesség; ω n névleges sögsebesség. A asinkron motorok sögsebességét, alapvetően a állórés tekercselés póluspárjainak sáma határoa meg. Egy póluspár és 50 H-es hálóati frekvencia esetén a forgó mágneses meő fordulatsáma 3000 f/min, et neveük sinkron fordulatsámnak. A forgórés, a terhelés hatására kisebb fordulatsámmal forog. A relatív különbséget a slip (csúsás) mértékével jellemeük: 0 s 0 0 Keis István, BE

53 6. VILLAOS HAJTÁSRENDSZEREK 57 egjegyeük, hogy a gyakorlatban a motorok forgási sebességét a percenkénti fordulatsámmal (n) jellemik, ellentétben a SI-mértékrendser serint hivatalos sögsebesség ( ) helyett. A sögsebesség és a fordulatsám köött a össefüggés: n / 30. A terhelés hatására a slip kevéssé növeksik, eért a asinkron motorokat fordulatsám tartónak neveük. A motorkarakteristika és a terhelést jellemő görbe metsési helyét munkapontnak neveük. A fordulatsám tartó motorok stabil munkaponttal rendelkenek. Lényeges különbség a két motortípus köött a, hogy míg a rövidreárt forgórésű motorok indítási folyamatát nem lehet befolyásolni, addig a csúsógyűrűs motorok indítása fokoatosan történhet, ami egyrést csökkenti a dinamikus terheléseket, másrést bionyos mértékben lehetővé tes sögsebesség fokoatok beállítását. A ilyen motorok karakteristikájára mutat be jellemő példát a 6.. ábra. A forgórés áramkörébe indító ellenállás-fokoatok iktathatók be, vagy ki. Ha a össes ellenállás ki van iktatva, e a motor is rövidreártnak tekinthető. A ellenállások beiktatása a karakteristikát laposabbá tesi, de úgy, hogy a sinkron sögsebesség nem váltoik. A egyes fokoatok sora karakteristika-sereget alkot. A indítás folyamata során a ellenállásokat lépcsőetesen kiiktatjuk, és ennek hatására mindig a követkeő karakteristika görbéjére lépünk át. A így kialakuló karakteristika ábráját fűrésfog diagramnak is sokás neveni. Ha a darukeelő valamely fokoaton nem lép túl, a sögsebesség alacsonyabb értéken marad. Ekkor aonban a ellenállásokon jelentős hő fejlődik, ami energia vesteségnek tekinthető, hatásfok csökkentő tényeő. Teher süllyestésekor a teher által létrehoott motortengely nyomaték a süllyestési forgásirányho tartoó sinkron sögsebességet meghaladja, (a slip negatív értéket ves fel,) aa a motor generátor üemmódba kerül, és állandó sögsebességű mogásállapotban üemel. Termésetesen a tengelynyomaték nem vált előjelet, hisen a emelt teher súlyerejének iránya váltoatlan. 6.. ábra. Csúsógyűrűs motor karakteristikája A korserű daruhajtásoknál frekvenciasabályoású motorokat hasnálnak, amelyek tetsés serinti lágy indítást tesnek lehetővé. Keis István, BE

54 58 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A motorokat sakasos üemre kell kiválastani a teljesítménysükséglet alapján, amelyet a terhelésnek, a mogás sebességének és a energiaátadás hatásfokának ismeretében sámíthatunk ki. A motorok megválastásakor a teljesítménysükségleten kívül figyelembe kell venni a relatív bekapcsolási időt is (működési idő / ciklusidő), melynek értéke általában 5-40%. Darukba csak darumotorokat sabad beépíteni, mert eeknek elegendően nagy a indítónyomatékuk ahho, hogy a hajtást a terheléssel semben (pl. teheremeléskor a függő terhet) is el tudják indítani. A motorokat minden esetben villamos túlterhelés védelemmel (motorvédő kapcsolóval) kell ellátni. A robbanásvesélyes környeetben dolgoó daru villamos motorjának robbanásbitos kivitelűnek kell lennie. Sabad téren igen fontos a motorok védelme a csapadék behatolása ellen. 6.. Egyenáramú daruhajtások Nagy előnyük lenne a folyamatos fordulatsám sabályoás megoldása a forgórés áramkörébe iktatott váltotatható ellenállás segítségével. A egyenáramú hajtások vissasorultak a daruk alkalmaásából, mert nem áll rendelkeésre orságos egyenáramú hálóat. Korábban úgy hidalták át a problémát, hogy magára a darura telepítettek egyenáramú hálóatot, melynek forrása a ún. Ward-Leonard gépcsoport. e esetben egy váltakoó áramú villamos motor hajt egyenáramú generátort, melynek gerjestő fesültségét egy kisebb teljesítményű dinamó bitosítja. A egés gépcsoport köös tengelyen forog. Tekintettel a berendeés alacsony költséghatékonyságára, a gadaságtalanság okota a kisorulását a lehetséges egyéb megoldásokkal semben. Ettől függetlenül érdemes megemlékeni alapvető megoldásaikról, és üemük előnyeikről. A egyik váltoat, a párhuamos gerjestésű kapcsolás (6.3. ábra), amelynél a gerjestő fesültség egyenlő a hálóati fesültséggel. Ennek eredménye olyan karakteristika, amely egy negatív iránytangensű, nagy meredekségű egyenes (6.5. ábra). Een a jelleggörbén csak stabil munkapont alakulhat ki. ivel a jelleggörbe (egyenes) igen meredek, a motor fordulatsáma a terheléstől alig függ, eért et a megoldást fordulatsámtartónak neveük ábra. Párhuamos gerjestésű egyenáramú motor ásik váltoat, a soros gerjestésű kapcsolás (6.4. ábra), amelynél a kapocsfesültség és a ellenállások hatására létrejövő áram végig halad a egés áramkörön, és így befolyásolja a gerjestő fesültséget is. Ennek eredményeként hiperbolikus motorkarakteristikát kapunk (6.5. ábra), amelynél sintén csak stabil munkapontok alakulhatnak ki. A hiperbolikus karakteristika köelíti a sögsebesség-nyomaték sorat állandóságát, eért et a megoldást teljesítménytartónak neveük. Keis István, BE

55 6. VILLAOS HAJTÁSRENDSZEREK ábra. Soros gerjestésű egyenáramú motor Párhuamos gerjestésű motor Soros gerjestésű motor 6.5. ábra. Egyenáramú motorok jelleggörbéi Keis István, BE

56 7. Tengelykapcsolók A daruk gépéseti egységeinek kinematikai láncában több helyen, különböő célból, és eért különböő serkeeti kialakítású tengelykapcsolókat alkalmanak. Tengelykapcsolóra van sükség elsősorban: a villamos motor és a hajtómű köött, valamint a hajtómű és a kötéldob köött. A tengelykapcsolók alapvető célja a forgómogás és a forgatónyomaték átvitele. Egyes esetekben aonban a nyomatékátvitelen kívül radiális terhelés átviteli funkciót is be kell töltenie. 7.. Rugalmas tengelykapcsolók Tengelyek össekapcsolásakor aért van sükség rugalmas kivitelűekre, hogy ki lehessen egyenlíteni a esetleges egytengelyűségi hibákat, illetve csökkenteni kívánjuk a indításkor fellépő kemény rántásokat. Erre a célra sámos megoldást alakítottak ki, amelyek köül a gumidugós és a gumiabroncsos (gumitömlős) váltoatokat alkalmaák leggyakrabban. A 7.. ábra együtt mutat be példát a sima, a védőperemes és a féktárcsás kivitelre. A ábráolt váltoatnál felváltva helyekednek el a egyik és a másik oldalon a gumidugók. Többnyire aonban at a megoldást résesítik előnyben, amelynél a gumidugók egy oldalon vannak beserelve. A gumidugók furatában acélhüvely van annak megelőésére, hogy a gumidugókat a csavarokkal ne lehessen össesorítani. A gumidugók hordó alakúak, amelyeknek görbületi sugara a tengelyvonal és a dugófurat külső alkotója köötti távolsággal egyenlő. A gumidugók és furataik előírt illestésűek. 7.. ábra. Gumidugós tengelykapcsoló A féktárcsás kivitelnél a egyik tárcsa egy nagyobb átmérőjű, séles peremmel rendelkeik. E arra ad lehetőséget, hogy kétpofás fék tárcsájaként solgáljon, amely követlenül fejthessen ki fékeőnyomatékot a tengelyre. Beserelésére vonatkoóan előírt bitonsági követelmény, hogy a féktárcsás oldal a hajtómű bemenőtengely-csonkjára legyen felse- Keis István, BE

57 7. TENGELYKAPCSOLÓK 6 relve. Eel megakadályohatjuk a tengelykapcsoló tönkremeneteléből fakadó esetleges katastrófákat (pl. teher leuhanást). 7.. ábra. Gumiabroncsos tengelykapcsoló A rugalmas tengelykapcsolók egy másik váltoatát semlélteti a 7.. ábra. Ennél a megoldásnál a tárcsákat egy gyűrű alakú, tömlőre emléketető gumi elem köti össe, eért gumitömlős tengelykapcsolóként is sokták említeni. 7.. Hidrodinamikus tengelykapcsolók A daruhajtásoknál (kivéve a teheremelő- és gémbillentőműveket) elterjedten alkalmanak hidrodinamikus tengelykapcsolókat. Hasnálatuk ugyanis a hajtott daruserkeetek lágy indítását tesik lehetővé. A egység serkeeti és működési válatát a 7.3. ábra semlélteti. A tengelykapcsoló két, speciálisan kialakított kerékből áll, melyek egymásho képest el tudnak fordulni. Egyetlen geometriai alakatként semlélve egy tórusho hasonlítható, amely a tengelyére merőleges síkkal felmetsve, két simmetrikus félre válastható sét ábra. Hidrodinamikus tengelykapcsoló működési válata [Dr. Lévai Zoltán grafikája] Keis István, BE

58 6 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A tárcsák belső terében radiális irányú lemebordák (lapátok) találhatók. A tér hidraulika olajjal van feltöltve, a gyártó által előírt térfogat-sáalékos mértékben. A tengelykapcsoló háa a tárcsák belső terét hermetikusan elárja a környeettől. A tárcsák köött keskeny héagnak kell lennie. A kinematikai láncban a egyik tárcsát (sivattyú) a motor tengelyére ékelik, a másik tárcsát a hajtómű bemenő tengelyére serelik. A 7.4. ábra olyan megoldást mutat be, amelynél a hajtást a tengelykapcsoló kimenő tengelycsonkjára serelt éksíjtárcsa továbbítja ábra. Hidrodinamikus tengelykapcsoló éksíjtárcsával sivattyú kerék; turbina kerék; 3 éksíjtárcsa; 4 kihajtó tengely; 5 behajtó tárcsa bordáat; 6 behajtó tárcsa fedél; 7 behajtó tengely A tengelykapcsoló forgása köben a centrifugális erő a hidraulika olajat a belső tér kerülete felé kényseríti. A sivattyúkerék gyorsabban forog a turbinakeréknél, ami által a turbinakerék és a sivattyúkerék sélső térrései köött nyomáskülönbség lép fel. Ennek hatására a sivattyú lapátok teréből a folyadék a turbina lapátok köötti terekbe lép át. A 7.3. ábra sebesség-vektorai at mutatják, hogy a átlépő folyadéksemcse absolút sebességvektora mindkét kerék peremén aonos (c). A lapátok kerületi sebességeinek különbsége miatt aonban a turbina lapátok köé a folyadéksemcse nem axiális irányban lép át. Hidrodinamikai sempontból ennek a a követkeménye, hogy a folyadéksemcsék, sebességvektoruk tangenciális komponensével arányos impulust adnak át a turbina lapátoására és nyomatékot fejtenek ki a turbina tengelyére. A elmondottakból a követkeik, hogy a átadódó nyomaték alapvetően két dologtól függ: egyik, a sivattyú- és a turbinatengely relatív sögsebesség-különbsége (slip), másik, a sivattyúkerék absolút sögsebessége. (Termésetesen egyéb dolgok is befolyásolják a átvihető nyomatékot, pl. a folyadék viskoitása, hőmérséklete, töltési foka.) A hidrodinamikus tengelykapcsoló sivattyú (primer) és turbina (sekunder) oldala állandó nyomatéki egyensúlyban van. Villamos hajtás esetén a primer oldali sögsebesség ( ) állandónak tekinthető, míg a sekunder oldal sögsebessége ( ) a külső terheléstől függ. Ekkor a teljesítmény- és hatásfokvisonyok a követkeő képen alakulnak: a beveetett teljesítmény: Pbe tk Keis István, BE

59 7. TENGELYKAPCSOLÓK 63 a kimenő teljesítmény: Pki tk a hatásfok: P P ki be. A hatásfokot a slip segítségével is kifejehetjük: a slip: s, innen: s, aa: s. A hidrodinamikus tengelykapcsoló mint arról már só volt a indítási üemállapotban játsik döntő serepet. Eért érdemes megvisgálni a mogásparaméterek és a nyomatékok alakulását a indítási folyamat során. Alkossunk egy egyserű modellt, mely egy villamos motorból, a hoá kapcsolódó hidrodinamikus tengelykapcsolóból és a külső rendsert képviselő redukált tehetetlenségi nyomatékból áll (7.5. ábra) ábra. Hidrodinamikus hajtásrendser modellje A villamosmotor tengelyének nyomatéki egyensúlyát leíró differenciál-egyenlet: d ( ) tk 0 d t ahol d d t ( ) : a motor sögsebessége; ( ) függvénye; tk tk : a motor nyomatéka, amely a pillanatnyi sögsebesség : a tengelykapcsoló által képviselt terhelőnyomaték; : a motor tengelyén lévő tehetetlenségi nyomatékok össege. A sekunder oldal tengelyének nyomatéki egyensúlyát leíró differenciál-egyenlet: tk st d d t 0 Keis István, BE

60 64 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. d d t tk st ahol : a sekunder oldali tengely sögsebessége; : a külső rendserre ható stacioner terhelések redukált nyomatéka; st tk : a tengelykapcsoló által átvitt hajtónyomaték; : a külső rendser redukált tehetetlenségi nyomatéka. A fenti egyenletrendser megoldásáho sükség van a tengelykapcsoló karakteristikájára. Kísérletileg meghatároható egy adott tengelykapcsoló által átvihető nyomaték a bemenő sögsebesség, valamint a slip függvényében. Eek a karakteristikák síkban csak görbeseregek formájában ábráolhatók (7.6. ábra), melyek paraméterei a váltoók ellentettei. Kétváltoós függvényről lévén só, a karakteristika felület formájában ábráolható ábra. Síkbeli jelleggörbe-seregek A karakteristikák ábráolásánál normaliált nyomaték és sögsebesség léptékeket alkalmaunk, feltételeve egy maximális nyomatékot, és bemenő sögsebességet. Így a felület egy egységnyi oldalélű kockában helyehető el. A kiindulást jelentő karakteristikák sokféle alakúak lehetnek attól függően, hogy a tengelykapcsolók milyen speciális geometriai és egyéb serkeeti sajátosságokkal rendelkenek. Eek a sajátosságok célirányos viselkedés érdekében kerültek kifejlestésre. A indítási folyamatot csak simulációs módserrel lehet modelleni. Alább egy példa által mutatunk be és elemünk egy ilyen folyamatot, fiktív karakteristikák és egyéb paraméterek (motorkarakteristika, tehetetlenségi nyomatékok, külső terhelések, tengelykapcsoló maximális átvihető nyomatéka stb.) felvétele alapján. A két alapvető karakteristikát a 7.6. ábrán semléltetjük. A tengelykapcsoló nyomatékbemenő sögsebesség össefüggést másodfokú függvénynek tételeük fel (e elméletileg is igaolható). A sliptől való függést, irodalmi adatok alapján: Keis István, BE

61 7. TENGELYKAPCSOLÓK 65 tk s) e k s ( max függvénnyel köelítjük. A motor nyomaték-sögsebesség függvényét másodfokú parabolákból képett speciális karakteristikával modelleük. A fentiek alapján a tengelykapcsoló karakteristikáját leíró kétváltoós függvény: tk 0 e k s ahol tk : a tengelykapcsoló által átvitt hajtónyomaték; 0 : a tengelykapcsoló által átvihető maximális hajtónyomaték; s : a tengelykapcsoló pillanatnyi slipje; : a pillanatnyi és a maximális bemenő sögsebesség hányadosa. k : a exponenciális kitevő definiálásáho sükséges konstans; A felületet a 7.7. ábrán láthatjuk ábra. Karakteristika felület Példaként a 7.8. ábrán egy fiktív adatokkal végett futtatás eredményeit láthatjuk, időfüggvények formájában. Keis István, BE

62 66 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I ábra. Idő-függvények A indítási folyamat főbb jellegetességei a követkeők: a folyamat kb. 3 s elteltével stacionárius állapotot ér el; eköben a motor sögsebessége már 0,5 s körüli idő alatt eléri a üemi érték 80%-át; a motor nyomatéka 0,4 s alatt éri el és jut túl a billenőnyomaték értékén; a sekunder oldali (kimenő) nyomaték maximális értéke nem éri el a motor billenőnyomatékának 80%-át, időbeli lefutása 0,5-0,6 s-tól kedve sinte követi a motor nyomatékának váltoását; a kimenő nyomaték, a indítás pillanatában nulla; a motor söggyorsulása ~0,5 s-ig sinte egyenletes és 50 rad/s értékű, semben a sekunder söggyorsulással, amely lágy átmenettel max. 80 rad/s -et ér el. A felsorolt megfigyelések alapján levonható egyik lényeges követketetés: a motor igen gyorsan túljut a nagy áramfelvételt igénylő fordulatsám tartományon, ami kíméletes üemmódként értékelhető. A másik követketetés pedig csupán annak konstatálása, hogy a sekunder oldal valóban finoman gyorsul. E utóbbi miatt alkalmaák a hidrodinamikus tengelykapcsolókat olyan gépéseti egységeknél, amelyek nagy tömegű daruserkeeteket mogatnak Kötéldob-tengelykapcsolók A kötéldob-tengelykapcsolók, a csörlő fogaskerék-hajtóművének kimenő tengelye és a kötéldob tengelye köötti kapcsolatot bitosítják. Eek a megoldások több sempontból is különbönek más tengelykapcsolóktól. A hajtómű-kötéldob kapcsolatnak ugyanis sajátos követelményeket kell kielégítenie: visonylag nagy forgatónyomatékot kell átadni a kötéldobra; meg kell támastani a kötéldob tengelyét (radiális terhelés); sögelfordulást kell bitosítani a hajtómű és a dobtengely köött, a befesülés lehetőségének elkerülése érdekében; Keis István, BE

63 7. TENGELYKAPCSOLÓK 67 lehetővé kell tenni a alakváltoások követketében fellépő axiális elmodulásokat; kis helysükségletet igényeljenek. Eeknek a feltételeknek már nem felelnek meg a sokványos megoldások. Itt ugyanis a hajtáslánc egytengelyűsége gyakorlatilag megoldhatatlan. Előnyt jelent a dob-tengelykapcsolók alkalmaása abból a sempontból is, hogy nem igénylik a kötéldob különösebben pontos poícionálását ábra. ogaott gyűrűs kötéldob-tengelykapcsoló kötéldob; dobtengely; 3 tengelykapcsoló; 4 belső fedél; 5 külső ostott fedél; 6 labirinttárcsa; 7 kétsoros beálló golyóscsapágy; 8 hajtómű kimenőtengely. A 7.9. ábra olyan megoldást ábráol, amelynél a nyomatékátvitelt fogaott kimenőtengelyvég és belsőfogaású agy kapcsolata bitosítja. A kötéldob tengelycsonkkal rendelkeik, amely benyúlik a hajtómű tengelyvégében lévő, önbeálló csapágy belső gyűrűjébe. Látható, hogy e a csapágy két, egymással együtt forgó alkatrés tengelye köött van. Célja tehát csak a, hogy átadja a radiális terhelést a dobról a hajtómű tengelyére, valamint megengedje a hajtómű és a dobtengely köötti sögeltérést. Ennek a váltoatnak legfőbb hátránya, hogy csak speciális, kifejeetten kötéldob hajtására solgáló hajtóművel valósítható meg. Alkalmaása csak nagy sériájú gyártás esetén gadaságos. A követkeő megoldás, amely a 7.0. ábrán látható, köönséges ipari hajtóművek beépítése esetén is alkalmaható. ő alkatrése egy hüvelyes tárcsa, amely a hajtómű kimenő tengelycsonkjára van illestve. A nyomatékot féskes retes adja át. A tárcsába egy ostókörön csapok vannak besajtolva. A kötéldob karima-lemeében ugyanilyen kiostással perselyek találhatók, amelyekbe össesereléskor a hüvelyes tárcsa csapjai beilleskednek. A hajtómű és a kötéldob köött a nyomatékátvitel a csapok által, tangenciális erők formájában történik. A kötéldob radiális terhelését a karima-leme köépső furatának belső palástja adja át a csapos tárcsa hüvelyes résére. A hüvely külső felületének kialakítása a tárcsa köelében, a A ábra-résleten látható. A r görbületi sugár megegyeik a karima leme furatának sugarával, eáltal lehetővé válik a sögeltérések akadálytalan kiegyenlítődése. Keis István, BE

64 68 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I ábra. Csapos kötéldob-tengelykapcsoló Ennek a váltoatnak is vannak hátrányai, többek köött a, hogy a radiális terhelés átadásának helyén igen nagy helyi fesültségek keletkenek. Ennek elkerülésére olyan megoldások is létenek, ahol a csapok hordó alakúak, és futóillestéssel helyekednek el a dob karima-lemeében lévő perselyekben. Itt a csapok visik át a radiális terhelést, de a helyi fesültségek továbbra is megmaradnak legfeljebb kisebb mértékben. ivel a csapok nem hengeres felületűek, a tangenciális erők is vonal mentén adódnak át, ami visont ennek a kivitelnek a hátrányait fokoák. A pontos illestések, a mostoha körülmények és a dinamikus terhelések követketében hamar megsűnnek (kiverődnek) s így nem látják el megfelelően a funkcióikat. Javításuk vagy cseréjük tetemes élőmunkát és időkiesést eredményenek. Keis István, BE

65 8. Hajtóművek A hajtóművek a gépéseti egységek kinematikai láncának a a egysége, amely a motor sögsebességét a kívánt arányban lecsökkenti a kihajtóelem tengelyére vonatkoóan. Et a arány neveük a hajtómű módosításának vagy áttételének és i h -val jelöljük. Sok esetben a kihajtó elem nem követlenül végi a adott főmogás. Így például sükség lehet a forgó mogás egyenes vonalú mogássá alakítására (kötéldob és csigasor, futókerék), vagy további külső módosításra (forgatómű, futókerék forgatás fogaskosorú beiktatásával stb.). Eek a áttételek bele sámítanak a teljes hajtáslánc öss-áttételébe, de külső módosításként értelmeük és i k -val jelöljük. A hajtás öss-áttétele a rés-áttételek sorata: i i i. ö h k 8.. Hagyományos hajtóművek A idők folyamán a gépésetben megsámlálhatatlan hajtómű konstrukció sületett. Eek egy rése kihalt, sámos váltoat visont jelentősen továbbfejlődött. A általános célra solgáló hajtóműveket ipari hajtóműveknek neveük, melyek gyártását erre sakosodott cégek végik, és felhasnálási területük átfogja a gépipar sinte teljes spektrumát. elsorolásuktól terjedelmi okokból eltekintünk, at aonban megjegyeük, hogy a anyagmogatógépek területén is nagy sámban alkalmaák a általános célú ipari hajtóművek különböő váltoatait. A homlokkerekes és kúp-homlokkerekes hajtóművek beépítésekor fő sempont a tengely elrendeés. E befolyásolja leginkább a egés hajtóegység helysükségletét. Teheremelő műveknél a aonos oldali be-, illetve kimenő tengelycsonk elrendeés sinte kiárólagos. Kúp-homlokkerekes váltoatokat inkább sállítógépeknél találunk, ahol a salagdobok vagy a lánckerekek tengelye és a motortengely egymásra merőleges helyete kisebb helyigénnyel oldható meg. A merőleges tengelyű hajtáselrendeés haladóműveknél is gyakori, itt visont a csigahajtóművek alkalmaása a előnyös. A visonylag ross hatásfok mellett előnyt jelent a kis helyigénnyel elérhető nagy áttétel. A hatásfok kérdése a relatíve kis teljesítmény átvitel mellett nem bír túl nagy jelentőséggel. sámos esetben alkalmanak olyan hajtóműveket, amelyeknél mindkét oldalon található kimenő tengelycsonk. E a fék elhelyeésével függ össe. eg kell említeni a kimenőtengely és a kihajtó elem kapcsolatának lehetőségeit is. Itt a tengelycsonkos és a csőtengelyes hajtómű váltoatok jöhetnek sóba. A motor-hajtómű kapcsolatnál soksor hasnálják a peremes kivitelű hajtóműveket. Ilyenkor termésetesen a villamos motornak is peremesnek kell lennie. A továbbiakban olyan hajtóművek ismertetésére kerül sor, amelyek a különböő darumogatóművek speciális igényeinek kielégítését solgálják. Sok esetben a adott célokat hagyományos esköökkel is meg lehet oldani, de eeket a fejlődés során mégis érdemesebb volt felcserélni speciális megoldásokkal. A különleges hajtóművek köül kiemelkedő jelentőségűek a bolygóműves hajtóművek. 8.. Bolygóműves hajtóművek Bolygóműves hajtóműveket különböő daru-mogatóműveknél különböő célokból, különböő kiviteli formákban alkalmaák. (Egyébként a bolygóművek elképestően sokféle váltoatban létenek a gépéset területén.) Keis István, BE

66 70 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. Teheremelőműveknél elsősorban a emelési sebesség váltotatási lehetősége merül fel. Bár a villamos motorok tárgyalásánál is e a követelmény, illetve ennek megoldása került sóba, a lehetséges váltoatok köül a frekvenciasabályoás a legéletképesebb fejlődési irány. Soksor mégis költséghatékonyabb lehet a sebességváltás mechanikus úton való megoldása. a e még vita tárgyát képeheti, de találkohatunk vegyes megoldásokkal is. Kétségtelen, hogy teheremelőműveknél egyre ritkább a bolygóműves sebességváltás ily módon való megoldása, Előfordul a kis helyigényű bolygómű fokoatok kombinálása hagyományos, homlokkerekes megoldásokkal. Haladómű- és forgatómű hajtásoknál nem gyakori követelmény a többsebességes megoldás. Eért eeknél a kiviteleknél egyserűen csak a kis helyigény és a nagy áttétel egyidejű kielégítése a cél. Haladóművek esetén vísintes, forgatóműveknél függőleges tengelyű hajtáselrendeést alkalmaunk A bolygóművek kinematikája A bolygóművek tárgyalásánál a visgálatok és a sámítások tekintetében egységes fogalom-rendsert és ábráolási módsereket alkalmaunk. A tárgyalás során a legegyserűbb esetek ismertetéséből indulunk ki, és csak et követően térünk át léteő megoldások bemutatására. Egy fogaskerék forgása A 8.. ábrán egy kerék látható, amely mellet diagram semlélteti, hogyan váltoik a különböő r sugarú körpályán mogó pontok kerületi sebessége a sugár függvényében. Et a diagramot sebesség-ábrának neveük. A diagram metsékeinek iránya megegyeik a óramutató járásával aonos irányban forgó kerék pontjaiho tartoó sebesség-vektorok irányával. A diagram sebességi egyenesének, a függőlegeshe visonyított meredeksége arányos a kerék sögsebességével:. v k R 8.. ábra. orgó kerék sebesség-ábrája A bolygóművekben fogaskerekek kapcsolódnak egymásho. A fogaskerekek egyik jellemő adata a modul, melynek definíciója: m d k aa d k m Keis István, BE

67 8. HAJTÓŰVEK 7 ahol m : a fogaskerék modulja (mm); d k : a fogaskerék ostókörének átmérője (mm); : a fogaskerék fogsáma. Eek serint a fogaskerék átmérője egyenesen arányos a fogsámával. Sámításainkban tehát helyettesíthetjük a geometriai méretek arányát a fogsámok arányával. Két fogaskerék kapcsolata E a eset at mutatja be, hogyan serkesthető meg két, rögített pontban csapágyaott tengely körül forgó fogaskerék kapcsolatának sebességábrája (8.. ábra). 8.. ábra. Két fogaskerék kapcsolata A ábra alapján a gépésetből köismert kinematikai össefüggések olvashatók le. int látható, a két fogaskerék kapcsolódási pontjában a kerületi sebesség köös ( v k ). eg kell jegyeni, hogy csak aonos modullal késült fogaatok kapcsolhatók össe. Ebből követkenek a alábbiak: a kerekek sugarainak kifejeése a fogsámokkal: R m r m, a sögsebességek kifejeése a köös kerületi sebességből és a sugarakkal: v k R v k Ebből követkeik, hogy R r. r A fogaskerék kapcsolat áttétele: i R r Behelyettesítések után: i m aa m R i r Keis István, BE

68 7 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. Egyserű gördülés A egyenes vonalon gördülő kerék egyserre vége haladó- és forgómogást. Tekintve, hogy a kerék minden pillanatban csúsásmentesen kapcsolódik a egyenes felülethe, elfordulása csak a pillanatnyi érintkeési pont körül lehetséges. Ebből eredően a kerék forgása és a felület elmodulása relatív mogásvisonyt jelent. A gördülést, fogaskerék-fogasléc kapcsolat példáján kerestül mutatja be a 8.3. ábra ábra. ogaskerék gördülése fogaslécen Elmondható, hogy gördülés köben a kerék tengelypontja ún. sállítósebességgel, egyenes vonalú mogást vége, melynek nagysága megegyeik a forgó kerék kerületi sebességével. A korábbi megjegyés, miserint a mogásvisonyok jellege relatív, akkor válna semléletessé, ha a kerék tengelypontjának rögítése mellett, a fogasléc sabad elmodulását visgálnánk. Nyilvánvalónak tűnne, hogy a fogasléc vísintesen moogna, a fogaskerék vk kerületi sebességével. A későbbiekben látni fogjuk, hogy mekkora jelentősége van a bolygóművek visgálatánál a mogások relativitásának. ogaskerék legördülése forgó fogaskeréken E a eset a bolygómű legegyserűbb váltoata. Elemése során megismerkednünk a bolygóművekkel kapcsolatos néhány alapfogalommal is. A 8.4. ábrán látható egy rögített köépponti tengely körül forgó fogaskerék, melynek kerületéhe egy másik forgó fogaskerék kapcsolódik. A kapcsolódás állandóságát a bitosítja, hogy a kiskerék tengelyét egy forgó kar körbeveeti a nagykerék kerülete mentén. A kar tengelypontja egy egyenesbe esik a köponti fogaskerék tengelyével. A össetett mogást a két kerék saját forgása köösen hoa létre ábra. ogaskerék legördülése forgó fogaskeréken Keis István, BE

69 8. HAJTÓŰVEK 73 A ábrán megfigyelhetjük, hogy a rendserbe három helyen vihetünk be forgómogást. Eért et a rendsert 3 sabadságfokúnak neveük. A három köül két sabadságfoknak kötöttnek kell lennie, különben a rendser mogása definiálatlanná válik. A rendser köépponti kerekét napkeréknek, a rajta legördülő kereket bolygókeréknek neveük. A bolygókerék megveetését végő serkeeti elemet a külföldi sakirodalomban karként említik, a magyar nyelvben a bolygómű-, vagy bolygóhíd elneveés is elterjedt. Könyvünkben a kar elneveést fogjuk hasnálni. A sebességábra serint a kinematikai paraméterek úgy vannak megválastva, hogy csak poitív sebesség értékek jönnek létre. E tekinthető a kialakítás általános alapesetének. A gyakorlatban adott célok elérése érdekében válasthatjuk meg, mely kerekek sögsebességét definiáljuk, és melyiket tekintjük ennek követkeményének. Gyakorlatilag e at jelenti, hogy a egyik tengelyt hajtott-, aa bemenőtengelynek válastjuk, a másik tengelyt kénysermogásúnak válastjuk, a harmadik les tehát a kimenőtengely. (Kénysermogást jelent a tengely forgásának megakadályoása, aa rögítése is.) A legördülés történhet belső fogaású keréken is. Et a megoldást rendkívül gyakran alkalmaák, még a egyserűbb hajtóművekben is. Példánkban válassuk bemenőtengelynek a napkerék tengelyét, kimenőtengelynek a kar tengelyét. A kényserített mogást a bolygókeréknek kell végenie. A bolygókerék forgatását saját tengelye körül kis méretek esetén nehé lenne megvalósítani. orgódaruknál és más forgatóműves építőgépeknél visont e a módser sinte kiárólagos. A leggyakoribb megoldás, a bolygókerekek sögsebességének befolyásolása belsőfogaású kosorúkerékkel. Sámításunk célja annak meghatároása, mekkora a hajtás áttétele. A napkerék kerületi sebessége: v k r Eel a sebességgel moog a bolygókerék pillanatnyi legördülési pontja. Ha erre superponáljuk a bolygókerék sögsebességétől függő legördülő mogás sebességábráját, megkapjuk a bolygókerék tengelyének keringési sebességét: v b r v k r r A kar sögsebessége a keringési sebesség és sugarának hányadosa, aa: k v b r r r r r r r r k r r i A hajtás áttétele: i k r r r r A utolsó lépésben felhasnáltuk a geometriai és a fogsám arányok aonosságát. Keis István, BE

70 74 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. ogaskerék legördülése álló fogaskeréken int már említettük, forgódarukon a forgatást olyan bolygómű végi, amelynél a forgatómű kimenőtengelyén lévő fogaskerék egy álló (rögített) fogaskosorún gördül le. Ennek esetét semlélteti a 8.5. ábra ábra. ogaskerék legördülése álló fogaskeréken E a eset a előőnek egy speciális váltoata, ahol értéke érus. Itt a három sabadságfok köül egy már definiált. orgatóműveknél a hajtó tengely a forgóváon van, tehát a bemenőtengely sögsebessége. eladatunk eltér a előő esetétől, ugyanis a áttételt a bolygókerék- és a k kar-sögsebesség hányadosa jelenti. A sámítás igen egyserű, hisen csak a egyenes gördülés esetét kell adaptálni a keringés esetére. Eserint: v b r k v b r r r r r A hajtás áttétele: i k r r r r r. ogaskerék legördülése belsőfogaású álló fogaskosorún E a kialakítás forgatóművek esetén a előő megoldás alternatívája 8.6. ábra ábra. ogaskerék legördülése belsőfogaású álló fogaskosorún Keis István, BE

71 8. HAJTÓŰVEK 75 A bolygókerék tengelypontjának kerületi sebessége: v b r Itt aonban a kar sögsebessége másképp alakul, mert a bolygókerék legördülési pontja a belsőfogaású gyűrűn található. k v b r r r r r A hajtás áttétele: i k r r r r r. A sebességábrából kitűnik, hogy a bolygókar forgásiránya ellentétes a előő esetéhe képest, a áttétel pedig kisebbre adódik, jóllehet: a fogsámok aránya mindkét esetben /. Napkerék által hajtott bolygómű, belsőfogaású kosorún legördülő bolygókerekekkel E a kialakítás igen gyakori a többfokoatú fordulatsám csökkentő bolygóműveknél. A belsőfogaású kosorúk a hajtóműháho rögítve nem végenek forgómogást. Alap kialakításuk a 8.7. ábrán látható ábra. Napkerékkel hajtott, belsőfogaású bolygómű A elméleti sámításokho sükséges kinematikai- és sebességdiagram a 8.8. ábrán látható. A hajtás kimenőtengelye a bolygókar forgásköéppontja ábra. Kinematikai- és sebességdiagram Keis István, BE

72 76 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. A bolygómű áttételét a alábbiak serint határohatjuk meg: v r, v b v r,, i k r r r. Ebben a bolygóműben minden keréknek aonos modullal kell rendelkenie. A fogsámokra vonatkoóan érvényes, hogy 3. Eért a bolygómű módosítását többféle módon is ki lehet fejeni Gyakorlati példák a daru mogatóművek területéről Három sebességfokoatú teheremelő hajtómű A 8.9. ábrán egy olyan teheremelő hajtómű látható, amely két motorral és két fékkel rendelkeik, belsejében pedig egy kétfokoatú bolygómű található ábra. Három sebességfokoatú teheremelő hajtómű A hajtóművel három sebességfokoat hoható létre a motorok és a fékek alkalmas működtetésével. A fokoatok a követkeők serint alakulnak ki:. fokoat: (kis fordulatú) motor hajt, motor sabadon fut, fék befogva;. fokoat: (nagyobb fordulatú) motor hajt, motor sabadon fut, fék befogva; 3. fokoat: (nagyobb fordulatú) motor hajt, fék befogva. A elsőről a második fokoatra a átváltást a jelenti, hogy a hajtás átkerül a motorról a motorra; a másodikról a harmadikra a átváltás úgy történik, hogy a fék árásával egyidejűleg nyit a fék. A első sebességváltás tehát nem jelent kinematikai váltotatást a rendserben, csupán a előtét áttétele váltoik a motorok hajtásváltása miatt. A Keis István, BE

73 8. HAJTÓŰVEK 77 második sebességváltáskor visont a fékváltás követketében beavatkoás történik a bolygómű kinematikai viselkedésébe. A 8.0. ábrán bemutatjuk a hajtómű bolygóműves sekciójára vonatkoó sebességábrákat mindhárom sebességre vonatkoóan ábra. Háromfokoatú bolygóműves hajtómű sebességábrái Haladómű speciális, kétfokoatú bolygóműve A 8.. ábrán látható, vísintes elhelyeésű peremes hajtóműben a első fokoat egy egyserű, belsőfogaású gyűrűn legördülő bolygókerék. Specialitása abban áll, hogy a bolygókerék karja egy excentrikus tengely. 8.. ábra. Bolygóműves haladó-hajtómű A második fokoat bolygókereke köös tömböt alkot a elsővel, eért sögsebességük és keringési sugaruk aonos (egyenlő a tengelyük excentricitásával). E utóbbi bolygókerék átmérője kisebb a elsőnél. Ebből követkeően már nem kapcsolódhat álló, belsőfogaású kerékhe, hanem önmaga hajt egy ilyen kereket. Ehhe a kerékhe csőtengely kapcsolódik, amely illesthető a haladómű futókerekének tengelyére. A bemutatott hajtómű, csekély méretei mellett igen nagy módosítást (kb. i = 54) valósít meg. Háromfokoatú bolygóműves forgató-hajtómű E a hajtómű függőleges elrendeésű, így a kimenőtengelyén lévő fogaskerék követlenül kapcsolódhat a fogaskosorúho (8.. ábra). A konstrukció elvileg igen egyserű: a első fokoat karjának tengelye forgatja a második fokoat napkerekét, a második fokoat karja Keis István, BE

74 78 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. a harmadik fokoat napkerekét, végül a harmadik fokoat karjának tengelyére, mint kimenőtengelyre serelik a kihajtó fogaskereket. A három fokoat tehát láncolatot alkot, de a egymást követő fokoatokban a átviendő nyomaték a áttételek arányában egyre nő. Ennek megfelelően más-más modullal és fogsámokkal kell megvalósítani a egyes fokoatok áttételeit. Egyébként a forgatóművek esetében van sükség a legnagyobb áttételű (i= 00 50) hajtóművekre, amelyet a visonylag kis helyigényű bolygóművekkel jól meg lehet valósítani. 8.. ábra. Háromfokoatú bolygóműves forgató-hajtómű A bolygóművekkel kapcsolatban meg kell említeni, hogy a sok fogaskerék-kapcsolat miatt visonylag nagy a súrlódási teljesítmény-vesteség és hőfejlődés, ami rontja a hatásfokot. Csökkentése érdekében a kenés rendserét is hatékonyan kell megoldani (lásd: függőleges elrendeés). Keis István, BE

75 9. Daruhajtások Ahogy at a 3. fejeetben már említettük, a daruk funkcionális egységeinek jelentős rését a gépéseti egységek képviselik, amelyek alapvető feladata a főmogások energia igényeinek fedeése, melynek forrása legtöbbsör villamos motor, de lehet belsőégésű motor is. indkét váltoatnál előfordulhat energia átalakítás, mechanikai energiáról hidrostatikus energiára. A daruk főmogásaiho (teheremelés, haladómogás, forgómogás, gémbillentés stb.) tartoó gépéseti egységeket kinematikai és energetikai tulajdonságaikkal jellemeük. A kinematikai válatok a mogatóműveket leegyserűsített össeállítási raj formájában, aa gépéseti rés-egységeiket a megfelelő poícióban, léptékhelyesen ábráolják. eltüntetik rajtuk a legfontosabb kinematikai paramétereket fiikai mennyiségek formájában. A gépéseti berendeések alapvető célja, hogy legyőék a mogásokkal sembeni ellenállásokat. A gépéseti egységeknek kétféle üemállapotát különbötetjük meg: állandósult (stacioner), illetve átmeneti (traniens) üemállapot. Állandósult üemállapotban a darura csak külső terhelések hatnak, átmeneti üemállapotban (indítás- és fékeéskor) visont a külső terheléseken kívül, a serkeeti egységekre ható tehetetlenségi erők és nyomatékok is fellépnek. A kinematikai láncban a mogásjellemők jellege (forgó-, vagy haladómogás) és nagysága (sögsebesség, sebesség) pontról pontra váltohat, egymásba átalakulhat. Ennek megfelelően a belső erők és nyomatékok értékei is váltonak, de a rendseren átveetett energia nagyságrendileg nem váltoik. Energiaváltoás (csökkenés) csak a belső ellenállások miatt követkeik be. E at jelenti, hogy hajtás-üemmódban a motornak a külső ellenállásokon kívül a kinematikai láncban össekapcsolódó elemek belső ellenállásait is le kell győnie. íg a külső terheléseket össetevőikből külön-külön határohatjuk meg, a hajtóegység belső vesteségeit hatásfok formájában vessük figyelembe. Hatásfok Hajtás-üemmódban a hatásfokot a hasnos- és a beveetett teljesítmény hányadosaként definiáljuk. Ha a beveetett teljesítményt a hasnos- és a vesteség-teljesítmény össegeként értelmeük, a alábbi össefüggést kapjuk. P P h be P h. P P h Pv v E at jelenti, hogy a hatásfok függ a hasnos teljesítménytől, leegyserűsítve: a hatásfok a vesteség és a terhelés arányának a függvénye. Ha P v értékét állandónak tekintjük, a 9.. ábrán látható grafikont kapjuk. P h Keis István, BE

76 80 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. 9.. ábra. A hatásfok váltoása a relatív terhelés függvényében A gépéseti egységekben a fékserkeetet többnyire a motor és a hajtómű köé építik be, eért fékeéskor a kinematikai láncban a energiaáramlás irányt vált. A külső terhelésekből sármaó teljesítmény a fék felé áramlik és a fékserkeetben súrlódási teljesítményként elenyésik. A hatásfokot ebben a üemmódban is lehet értelmeni, csak más fogalmakkal kell definiálni a alapképletben sereplő mennyiségeket. A kinematikai lánc egyik végén a hajtómotor és a fékserkeet, a másik végén pedig valamilyen kihajtó egység, vagy elem (kötéldob, futókerék, fogaskerék) helyekedik el. íg hajtás esetén a beveetett és a hasnos jelők hétkönapi értelemmel rendelkenek, fékeés esetén a külső terhelésekből sármaó teljesítmény belép a rendserbe és a kinematikai lánc másik végén felhasnálhatatlanul kilép. A fékeéskor sámításba veendő hatásfokot a hajtás esetére meghatároott hatásfokból ki lehet sámítani. Kiindulási alapként feltételeük, hogy a kinematikai láncban keletkeő teljesítmény-vesteség mindkét üemmódban (hajtás és fékeés) aonos, valamint a kinematikai lánc végén kilépő, illetve belépő teljesítmény is aonos értékű. Ekkor a hajtási üemállapotra felírt képlet a korábbiak serint: P P h, P P h P Pv v P h P v P ékeéskor: A fenti két egyenlet össeadása után: P P P f v v f. P P P P h f, ebből: f. h A fékeési üemállapotra vonatkoó hatásfok képletet megvisgálva kitűnik, hogy ha 0,5 akkor f negatívra adódik, ami nem értelmehető. Valójában e at jelenti: nem h lehet a rendsert a kinematikai lánc vége felől vissahajtani. A gépéseti terveés célja kettős. Egyrést annak meghatároása, hogy a kisámított külső és belső ellenállások legyőéséhe mekkora hajtónyomatékra, teljesítményre van sükség, másrést a, hogy mekkora fékeő nyomatékot kell fordítanunk a rendser megállítására és Keis István, BE

77 9. DARUHAJTÁSOK 8 rögítésére. indkét eset konkrét visgálata a adott főmogás típusától függ, de alapelvei lényegében véve aonosak. A teljesítményt többféle formában fejehetjük ki. Eek a követkeők: a erő és a sebesség sorata: P v, a nyomaték és a sögsebesség sorata: P, valamint a befektetett energia és a hoá tartoó időtartam hányadosa: W P. t Bár a utolsóként felírt képlet terjedt el leginkább a kötudatban, mégis et hasnáljuk legkevésbé a gépéseti sámításokban. A alábbi, átalakított formában aonban annál gyakrabban: W E a képlet ugyanis at fejei ki, hogy mekkora a energia felhasnálása egy gépi berendeésnek t idő alatt, ha a kifejtett átlagos teljesítmény P. atematikailag sabatosabban kifejeve: P t (Ws) E utóbbi képlet ugyanis figyelembe vesi a teljesítmény időbeli váltoását. (Ebben a esetben a energia és a munka fogalmát a mértékegységben is megkülönbötetjük.) Tehetetlenségi (tömeg-) redukció Ha a gépéseti egységeket átmeneti üemállapotukban visgáljuk, általában a motor, vagy a fékserkeet tengelyére kell kisámítanunk a kinematikai láncban sereplő elemek tehetetlenségi- és mogásjellemőiből sármaó nyomatékot. E a nyomaték, termésetesen nem lehet egyenlő a fellépésük helyén ébredő nyomatékok össegével. A tehetetlenség hatását tehát valamilyen elv alapján át kell sámítani a visgálat (pl. motor tengely) helyére. A átsámítás alapelve: a gyorsítandó, vagy fékeendő elemek mogási energiáinak össegése, melynek alapján kisámítható a adott helyre (pl. tengelyre) vonatkotatott, ún. redukált tehetetlenségi nyomaték, vagy tömeg. (eg kell jegyeni, hogy bionyos esetekben nem a hajtó-, vagy fékeendő tengelyre történik a redukció.) A tehetetlenségi nyomaték betűjele általában a görög nagy theta ( ), de sámos sakirodalomban megtalálható a J jelölés is. Könyvünkben a előbbit alkalmauk. értékegysége: kgm A mogási energiák össegése tehát a követkeő egyenlőséggel írható fel: red r m i i i n j m j v j Keis István, BE

78 8 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. ahol red : a redukált tehetetlenségi nyomaték (kgm ), r m j : a redukció tengelyének sögsebessége (rad/s), : egy adott helyen lévő tömeg nagysága (kg), v j : a m j tömeg sebessége a adott helyen (m/s), i : egy adott helyen lévő tehetetlenségi nyomaték nagysága (kgm ), i : egy adott helyen lévő tömeg sögsebessége (rad/s ). A redukció tengelye, valamint bármely más hely mogásjellemői köött kinematikai össefüggés van. Ilyen például a teheremelés sebessége és a motortengely sögsebessége köötti kapcsolat. (Lásd később!) A tehetetlenségi redukció négy variációja lehetséges: tömeget tömeggé, tömeget tehetetlenségi nyomatékká, tehetetlenségi nyomatékot tömeggé, tehetetlenségi nyomatékot tehetetlenségi nyomatékká. A redukcióban réstvevő kinematikai jellemők: módosítások (áttételek), forgó mogást egyenes vonalú mogássá átalakító elemek sugara (átmérője, karja). Sámításaink egyértelműsége érdekében meg kell állapodni a áttételek definíciójában. Sokás alapján a hajtóművek áttétele: a bemenő- (gyors-) tengely és a kimenőtengely sögsebességének hányadosa. A csigasorok áttétele a ún. mogó kötélágak sáma (amely megegyeik a csigasorból kifutó kötél sebességének, és a lassú mogást végő elem (pl. emelt teher) sebességének hányadosával. A áttétel fogalmát, megkülönbötetés nélkül, a könyelv kétféle értelemben is hasnálja: sebesség áttétel, erő, és/vagy nyomaték áttétel. iikai értelemben mindkettő léteik, de eek a energia megmaradás törvénye alapján csakis egymás reciprokjai lehetnek. Ha a kinematikai jellemőket hasnáljuk fel a visgált helyek köötti átsámításokho, olyan kifejeésekhe jutunk, amelyek redukciós tényeőkként foghatók fel. A alábbiakban erre mutatunk be egy példát. Ha egy m sögsebességgel forgó motor i h áttételű hajtómű által egy D d átmérőjű kötéldobra kötelet csévél fel, akkor a teher v e emelési sebessége a alábbi képlettel sámítható: v e m D d i h Keis István, BE

79 9. DARUHAJTÁSOK 83 Tehát ha ki akarjuk sámítani a emelési sebességet a sögsebességből, akkor a kinematikai redukciós tényeő: ve R m D d i Ha meg akarjuk határoni a teher m Q tömegének a motor tengelyére redukált tehetetlenségi nyomatékát, akkor a mogási energiák egyenlősége alapján: m Q v e r m, innen: v e D d r m Q m Q R m Q. m ih A fenti példában a kinematikai lánc elején lévő forgó tengelyre redukáltuk a lánc végén lévő, egyenes vonalú mogást végő tömeget. Bionyos esetekben ennek ellenkeőjére lehet sükség: a kinematikai lánc elején, a forgómogást végő tömeg (pl. motor forgórés) tehetetlenségi nyomatékát kell redukálnunk, a kinematikai lánc végén egyenes vonalú mogást végő tömeggé. Ilyenkor a fent meghatároott redukciós tényeő reciproka les a átsámítási tényeő. A átmeneti üemállapotok visgálata A gépéseti egységeket ellenőrini kell a indítási és fékeési üemállapotban kialakuló paraméterek sempontjából. Ilyenkor két jellemőt: a indítási időt, valamint a rendser gyorsulását és lassulását visgáljuk. A indítási idő elsősorban a motor sempontjából fontos (áramfelvétel, melegedés). eghatároásáho Newton törvényének a forgó mogásra vonatkoó egyenletét alkalmauk: r r ebből ti, ti h ahol t i : a indítási idő, : a gyorsításho rendelkeésre álló nyomaték, r : a rendsernek, a motor tengelyére redukált tehetetlenségi nyomatéka, : a indítási időtartam végén elért sögsebesség. (A nyomaték, a motor indítási köepes nyomatéka, valamint a rendserre ható külső terhelések hatásából, a motor tengelyére redukált nyomaték különbsége: A fenti össefüggés akkor érvényes, ha: a rendsert gyorsító nyomaték állandó értékű, a folyamat a 0 időpillanatban kedődik, a sögsebesség 0-ról indul, a söggyorsulás állandó..) ikö st Keis István, BE

80 84 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. Gyakorlatban a így kisámított idő alapján határouk meg a bármely visgált helyen fellépő gyorsulásokat. A fékeési üemállapotra vonatkoó visgálatoknál sintén kisámítjuk a folyamat időtartamát, de csak a lassulások meghatárohatósága érdekében. 9.. Teheremelőmű A teheremelőmű kinematikai válatát a fékserkeet résleteése nélkül a 9.. ábra semlélteti. 9.. ábra. Teheremelőmű motor; féktárcsás tengelykapcsoló; 3 hajtómű; 4 kötéldob; 5 kötélcsigasor; 6 teher otorkiválastás A motort a névleges teher emeléséhe, állandósult (stacioner) üemállapotban sükséges teljesítmény alapján válastjuk ki: P m Q g v e 000 E a teljesítmény kifejehető a motor tengelyére redukált nyomatékkal és a tengely sögsebességével is: ö A fenti képletekben: P st (kw), ahol 000 v e : a emelési sebesség (m/s), m Q : a emelt tömeg (kg), st mq g D (Nm) i ö ö Keis István, BE

81 9. DARUHAJTÁSOK 85 i i i : a hajtás öss-módosítása, aa a csigasor és a hajtómű áttételének sorata, ö ö Q h h : a kinematikai lánc öss-hatásfoka, amelyben k n k cs : a kötélveetés hatásfoka, ahol cs : a egyserű csigasor hatásfoka, : egy kötélkorong hatásfoka, n: a kötélveetésben rést vevő terelő kötélkorongok sáma. A dobra felfutó kötélágban ébredő kötélerő: k m i Q Q Ha a kötélveetés ikercsigasoros, akkor a kötéldobra felfutó két kötélágban egyenként k / nagyságú erő ébred. Ilyenkor a csigasor módosítása a terhet függestő kötélágak sámának felével egyenlő, s eel kell sámolni a csigasor hatásfokát is, aa: i Q A képlet at fejei ki, hogy a ikercsigasor hatásfoka megegyeik egy vele aonos áttételű egyserű csigasoréval A motor ellenőrése indítási időre A képletben sereplő nyomatéka, melyből t i m r Q D i ö ikö ö st g k k o ( s ) t i = s o k o érték a hajtómű össes forgó tömegének redukált tehetetlenségi, aa a motor forgórés és a féktárcsás tengelykapcsoló össegeett tehetetlenségi nyomatéka (kgm ). m tk Tekintettel arra, hogy a többi forgó tömeg egyre távolabb van a motor tengelyétől, tehetetlenségük redukciós tényeője össességében csekély. Pontos sámítás helyett elegendő, értékét egy k =,...,5 tényeővel megsorova figyelembe venni. o A köepes indítási nyomaték: Csúsógyűrűs motorokra; rövidreárt forgórésű motorokra. A teher gyorsulása (egyenletesnek feltételeve): a e v t e i ( m s ) a e 0,... 0,4 m s Keis István, BE

82 86 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I A sükséges fékeőnyomaték meghatároása A fékeési idő és a lassulás: f m Q g D sts ös (Nm) i ö t f r Δ ΔΜ s m Q D i ö ikö ös k o s sts ( s ) t f = s ahol: sts m Q g D ös (Nm) i ö ös ö v s m a s t s f a s m s Teher süllyestés esetén a motortengely sögsebessége (a jelleggörbét a 9.3. ábra serint lineárisnak feltételeve): 9.3. ábra. otor jelleggörbe (réslet) A teheremelőmű fékjének bitonsági tényeőjét ( β ) a gépéseti üemi csoportsám függvényében a SZ sabvány határoa meg a alábbi tábláat serint.. Keis István, BE

83 9. DARUHAJTÁSOK 87 Csoportsám (SZ 9750 serint) Bitonsági tényeő ( β )... 3,50 4,75 5,00 6,50 A hajtómű kiválastása a sükséges módosítás és a átviendő teljesítmény alapján történik: i hsüks dob D v Válastandó a legköelebbi nagyobb tényleges módosítás, majd ennek megfelelően korrigáljuk a dobátmérőt, ami ily módon a minimálisnál nagyobbra fog adódni: D tény v e iq itény (m) A féktárcsás tengelykapcsoló megválastásánál legtöbbsör a a mértékadó, hogy a motor és a hajtómű bemenő tengelycsonkjának átmérője beleessen a tengelykapcsoló furatátmérőjének tartományába. Ekkor sinte kivétel nélkül teljesül a alábbi feltétel: tk_max sts A kötéldob hossa hornyolt kötéldob esetén min e i Q i tény H iq L t p l D ahol H: a emelési magasság (m); D: a kötéldob névleges átmérője (m); i Q : a csigasor módosítása; r (mm) t: a tartalék menetek sáma; p: a kötél menetemelkedése (hornyolt kötéldob esetén a horony menetemelkedése) (mm); l r : Iker-rendserű kötélveetés esetén: a kötélvég rögítés helyigénye (mm). Liker L l k ahol l k : a kötéldob köepén lévő, horony nélküli sima palásthoss (mm). Nagy emelési magasságú daruknál a kötéldob hossát a rendelkeésre álló hely határoa meg, és a csévélés csak több rétegben történhet. A daruk fogalomkörébe tartoik a ún. villamos emelődob, amely futóművel és haladóművel is rendelkeik, pályája pedig hengerelt idomacél (9.4. ábra). Keis István, BE

84 88 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. 9.. Haladómű 9.4. ábra. Villamos emelődob A haladómű kinematikai válatát a 9.5. ábra semlélteti. A ábrán nem tüntettük fel a fékserkeetet, valamint a keréksekrényt, amelyre a haladómű fel van serelve ábra. Haladómű jellegraj otor; éktárcsás tengelykapcsoló; 3 Hajtómű; 4 Kihajtó fogaskerék; 5 ogaskosorú; 6 utókerék. A haladómű hajtása történhet párban, fogaskosorúval (9.5. ábra), vagy (egy kerék esetén) tengelyen kerestül ábra. Kétkerék hajtású, fogaskosorús haladómű Keis István, BE

85 9. DARUHAJTÁSOK 89 Haladási ellenállás: 9.7. ábra. Hajtott futókerék fogaskosorúval h j s in ahol j : járómű-ellenállás; : pályaferdeségből sármaó ellenállás; s : sélerő; in : a sebességváltoásból sármaó tehetetlenségi erő. A sélerő sámítási képlete a torlónyomás (q), a sélirányra merőleges vetületi felület ( A s ) és a alaktényeő (c) sorata: c q s A s A üemi sélterhelés 0 m/s sélsebességhe tartoik, értéke: 50 A üemen kívüli sélterhelésnél sámításba veendő torlónyomás függ a talajsinttől mért magasságtól, értéke: 0-tól 0 m-ig 800 N/m, 0-00 m-ig 00 N/m, 00 m felett 300 N/m Járómű-ellenállás Össetevői: gördülési ellenállás, csapágysúrlódás, futókerék peremsúrlódás és axiális csapágyterhelésből sármaó ellenállás. q ü N/m Keis István, BE

86 90 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I ábra. utókerék gördülési ellenállása A gördülési ellenállást a futókerék tengely köéppontjára felírt nyomatékok egyensúlyi egyenletének alapján határouk meg (9.8. ábra): k k f s d c s k Ha a k nyomatékot a j vonóerő nyomatékával helyettesítjük: k k f s d c j D k ahol μ : csapsúrlódási tényeő; f : c : f s d c a gördülési ellenállás karja (mm); peremsúrlódási tényeő. Sokásos felírási módok még a alábbiak: j k c o ahol μ o : a redukált gördülési ellenállás tényeő, j = k w ahol w : fajlagos haladási ellenállás (N/kN). j A utóbbi képletbe a kerékterhelést kn mértékegységgel kell behelyettesíteni. k f D d c D A fajlagos haladási ellenállást két résre osthatjuk: w = w + w itt w : a csapágysúrlódást és a gördülési ellenállást, w : a peremsúrlódást képviseli. A peremsúrlódási tényeő c = 3 körüli értéket vehetnek fel, attól függően, hogy mekkora a sín-köéptávolság és a keréktávolság aránya (toronydaruknál a legkisebb, bakdaruknál a legnagyobb). A gördülési ellenállás karja, sínen futó acélkerék esetén: f = 0,5 0,6 mm értékű. A csapsúrlódási tényeő értéke átlagosan μ = 0,05. A fajlagos haladási ellenállás (w ) értékei együttesen függenek a kerék- és a csapátmérőtől. Keis István, BE

87 9. DARUHAJTÁSOK 9 ivel a kerékátmérővel nem egyenes arányban nő a csapátmérő, w értékei a kerékátmérő növekedésével, fordított arányban csökkennek (pl. ha 00 mm, w = 5,5 N/kN, ha D k 000 mm, w =,5 N/kN) (A köölt értékek akkor érvényesek, ha f = 0,5 mm, és μ = 0,05) A fajlagos axiális terhelés (w ) értéke, ha a tengely axiális terhelését gördülőcsapágy vesi fel: w = N/kN 9... otorkiválastás A állandósult (stacioner) üemállapotban sükséges teljesítmény alapján: P v D hst h hst (kw) ahol. 000 ö 000 iö ö A gyorsulás legnagyobb értékét a = 0,5 0,3 m/s -re korlátouk otor ellenőrése Rövid időtartamú túlterhelésre: D k Indítási időre és gyorsulásra: ( s ) t i = s ahol, a gyorsulás a i v t h i 0,5... 0,3 m/s t s darukra, 3 4 s futómacs- A indítási időt a követkeők serint korlátouk: kákra. i ék kiválastás és ellenőrés A sükséges fékeőnyomaték: ahol (c=) Keis István, BE

88 9 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. t s darukra, 3 4 s futómacskákra. i Ismert fékeőnyomaték esetén a fékeési idő és lassulás: a i v t h i 0,5... 0,3 m/s A átmeneti üemállapotra vonatkoó képletben sereplő sámérték a egy darun lévő haladóművek darabsáma. Ekkor termésetesen o, ikö és f _ tény is egy-egy hajtóegységre vonatkoik, míg _ a össes hajtóegység fékjeinek együttes fékeőnyomaték sükséglete. f süks 9.3. Kötélvontatású futómacska-mogatómű A 9.9. ábra egy toronydaru kötéldobos futómacska-mogatóművét semlélteti, a 9.0. ábrasoroat pedig a kötélvontatás lehetséges megoldásaira mutat be példákat ábra. Toronydaru futómacska-mogatóműve A toronydaruk futómacska-mogatóművei sinte kivétel nélkül kötélvontatással működnek. E aért célserű, mert a haladóművel felserelt futómacska önsúlya nagymértékben csökkentené a daru teherbírását. Keis István, BE

89 9. DARUHAJTÁSOK otor kiválastás 9.0. ábra. utómacskák kötélveetésének váltoatai A futómacska-mogatómű villamos motorját a állandósult állapotban sükséges motorteljesítmény alapján válastjuk ki. A kötélvontatás mogatóeleme hajtódob vagy hajtótárcsa, amely a vonóerőt súrlódás révén adja át a acélsodrony-kötélnek. A dobon vagy tárcsán kifejtendő kerületi erő tehát a felfutó- és a lefutó kötélágban ébredő erők különbsége. A sükséges nyomaték és motorteljesítmény tehát a alábbi képletekkel fejehető ki: ahol η : η h : i h : egy teheremelő kötélkorong hatásfoka; a hajtómű hatásfoka; a hajtómű módosítása. D h kv E utóbbi képletben kv a futómacska vontató kötélet veetésének hatásfoka. A futómacska hajtódobos mogatásának kinematikai válatát és a fellépő erőket a 9.. ábra semlélteti. A ábrán nem résletetük a mogató mechanimust, valamint at a ser- Keis István, BE

90 94 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. keetet (ami általában a gémtő környeete), amelyre a futómacska-mogatómű fel van serelve. 9.. ábra. A futómacska mogatás kinematikai válata A futómacska vontatási ellenállása A futómacska vontatásakor kifejtendő erő a követkeő komponensekből tevődik össe: járómű-ellenállás ( j ) ; a vonókötél belógásából sármaó erő ( k ) ; a teheremelő kötélet átrendeődéséből sármaó erő (T i T 0 ) ; pályalejtésből sármaó erő ( α ) ; sélterhelés által okoott ellenállás ( s ), aa A járómű-ellenállást a haladómű terveésénél megismert módser serint határouk meg. A össegeett kerékterhelést a emelt teher, a futómacska önsúlya valamint a vonókötél súlyerejének a futómacskára jutó hányada hoa létre. j k f d c D D k Q G A vonókötél belógásából sármaó erőt a kötél önsúlyának és megengedett belógásának alapján, a 9.. ábrán sereplő jelöléseknek megfelelően, a C pontra felírt nyomatéki egyensúlyi egyenlet megoldásával határouk meg. m G vk Keis István, BE

91 9. DARUHAJTÁSOK 95 l l l l c 0 k h q q 0 4 q l k 8 h A előő képletekben q: a vonókötél folyómétersúlya. A teheremelő kötélet átrendeődése at jelenti, hogy a terhelt emelőkötél a futómacska mogatása során áthalad a csigasor álló- és mogó kötélkorongjain. Eköben fellépnek aok a ellenállások, amelyek a kötélkorongok csapágysúrlódása, valamint a teheremelő kötél hajlítgatása követketében keletkenek. E a ellenállás kifejehető a egy kötélkorongra megadott vesteségi tényeő (γ) segítségével a alábbiak serint: Q T Ti T0 n ahol n : a kötélveetésben réstvevő össes kötélkorong darabsáma; : Q : a terhet felfüggestő kötélágak sáma; a emelt teher súlyereje. A sámítás aon a elven alapul, hogy a kötéletben a kötélerő jó köelítéssel megegyeik a emelt teher súlyereje és a függestő kötélágak sámának hányadosával, ellenállásként pedig ennek γ-sorosa képődik egy-egy kötélkorongon. E a módser aért célserű, mert könnyen keelhetők vele a nem sokványos teheremelő kötélveetési esetek. A továbbiakban bemutatunk néhány példát a toronydaruknál alkalmaott horogserkeetek kötélveetésére. int at korábban is említettük, a futómacska-mogatás vonóerő igénye jelentősen függ a teheremelő kötélet átrendeődése nyomán fellépő ellenállástól. Eek a példák mutatnak rá a egyserűsített ellenállás sámítás módserének hatékonyságára. 9.. ábra. Négy kötélágas felfüggestésű horogserkeet Tekintve, hogy a toronydaruk futómacskái a daru gémjén moognak, nagy jelentősége van a pályaferdeségnek. (Itt most nem említjük aokat a speciális eseteket, amikor a futómacskát nagy állássögű gémen üemeltetik.) A gém ferdesége, aa a pálya ferdesége jelentős mértékben váltohat a emelt teher nagyságától függően. Keis István, BE

92 96 ÉPÍTŐIPARI ANYAGOZGATÓGÉPEK I. erde pálya esetén: A sélterhelés sámítását nem résleteve elmondható, hogy a futómacska kis sélfelületére való tekintettel elegendő a emelt teher sélterhelésével sámolni ábra. Egyserű ágas és variálható - 4 kötélágas horogfelfüggestés A 9.3. ábrán at semléltetjük, hogyan alakítják ki a toronydaruk horogserkeetét és teheremelő-kötélveetését. ivel a toronydaruk emelési magassága igen jelentős, komolyan fennáll a vesélye a teheremelő kötélet össecsavarodásának. Ennek elkerülése érdekében alkalmanak séles kivitelű horogserkeetet, amelybe egymástól vísintesen elhúott mogó kötélkorongokat építenek be. int látjuk, e utóbbi esetben van egy olyan terelő kötélkorong, amelyet vagy a futómacskáho, vagy a horogserkeethe rögíthetünk. Ettől függően les a teherfelfüggestés kettő vagy négy kötélágas orgatómű eladata a daru forgórés helyetének beállítása és bitonságos rögítése. A forgatást a forgóváon elhelyeett hajtómű kihajtó fogaskereke a álló alváon vagy oslopserkeeten lévő fogaskosorún legördülve végi (9.4. ábra). A forgatási nyomatékigény meghatároása indítási üemállapotra: ahol: i s s in s : a forgótámserkeet belső ellenállása; : a darupálya ferdeségének hatása; s : a sélterhelés hatása; in : a tömegek gyorsításáho sükséges nyomaték. st in Keis István, BE

93 9. DARUHAJTÁSOK ábra. Bolygóműves forgatómű (LIEBHERR) villamos motor; hidrodinamikus tengelykapcsoló; 3 bolygóműves hajtómű; 4 kihajtó fogaskerék; 5 fogaskosorú; 6 fék kioldó mechanimus; 7 fékserkeet A pályalejtés és a sélterhelés hatása, mint forgatási ellenállás Kis lejtéssögek esetén a súlyerőknek a lejtő síkjára merőleges komponensei a lejtés sögének cos függvényével arányosak (kis sögek esetén cos ), különbségük a súlyerőkhö visonyítva elenyéső. Eel semben a súlyerők lejtőirányú össetevői a lejtősög sin függvényével arányosak, így a sámításokban való figyelembevételük elkerülhetetlen ábra. A relatív pályalejtés Keis István, BE