SZAKDOLGOZAT. Fekvő szalagfűrész tervezése

Miskolci Egyetem Gép- és Terméktervezési Intézet AMRISKÓ GÁBOR SZAKDOLGOZAT (GEGET011BL) Fekvő szalagfűrész tervezése Miskolc, 2017.

G É P É S Z M É R N Ö K I É S I N F O R M A T I K A I K A R G É P - É S T E R M É K T E R V E Z É S I I N T É Z E T 3 5 1 5 M I S K O L C - E G Y E T E M V Á R O S Gépészmérnök szak Szám: GET-1036/2017. Géptervező szakirány SZAKDOLGOZAT FELADAT Amriskó Gábor Neptun kód: KW0Q7P FIR: 76922346265 gépészmérnök (BSc) jelölt részére A tervezés tárgyköre: A feladat címe: Géptervezés Fekvő szalagfűrész tervezése A feladat részletezése: 1. Végezzen szabadalom- és piackutatást szalagfűrészgépekre! 2. Tervezzen fekvő elrendezésű szalagfűrészgépet! 3. Végezzen funkcióelemzést és dolgozzon ki megoldásváltozatokat a szerkezetre! 4. Végezze el a tervezéshez szükséges számításokat! 5. Készítse el a szerkezet 3D-s modelljét és összeállítási rajzát! Tervezésvezető: Konzulens: Tóbis Zsolt mesteroktató Dr. Sarka Ferenc egyetemi docens A szakdolgozat kiadásának időpontja: 2017. szeptember 15. A szakdolgozat beadásának határideje: 2017. november 27. Miskolc, 2017. szeptember 15. Vadászné Dr. Bognár Gabriella intézetigazgató, egyetemi tanár 1

1. A zárógyakorlat helye: Robert Bosch Power Tool Kft. Miskolc 2. A zárógyakorlat vezetőjének neve: Ács Dalma 3. A szakdolgozat módosítása: szükséges (módosítást külön lap tartalmazza) nem szükséges (a megfelelő rész aláhúzandó) Miskolc, 2017. 4. A tervezést ellenőriztem: (1) (2) (3) (4) tervezésvezető aláírása tervezésvezető aláírása 5. A szakdolgozat beadható Miskolc, 2017. nem adható be konzulens aláírása tervezésvezető aláírása 6. A szakdolgozat szövegoldalt, db rajzot, db tervnyomtatványt, továbbá egyéb mellékletet tartalmaz. 7. A szakdolgozat bírálatra bocsátható A bíráló neve: Miskolc, 2017. 8. Osztályzat: a bíráló javaslata: Miskolc, az intézet javaslata: nem bocsátható a Záróvizsga Bizottság döntése: intézetigazgató aláírása a Záróvizsga Bizottság elnökének aláírása 2

EREDETISÉGI NYILATKOZAT Alulírott Amriskó Gábor; Neptun-kód: KW0Q7P a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős Gépészmérnök szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy Fekvő szalagfűrész tervezése című szakdolgozatom/diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít: - szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; - tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; - más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül. Miskolc,...év..hó..nap.. Hallgató 3

Tartalomjegyzék 1 Bevezetés... 8 2 Piackutatás, szabadalomkutatás, jogszabályok... 9 2.1 Piackutatás... 9 2.2 Szabadalomkutatás... 12 2.3 Jogi, biztonsági információk... 15 3 A szalagfűrésszel szembe állított követelmények... 17 3.1 Géppel szembe állított követelmények... 17 3.2 Vázzal szembe állított követelmények... 17 4 A gép főbb szerkezeti elemei... 18 4.1 Motor... 18 4.2 Szíjhajtás... 18 4.3 Szalagvezető tárcsa... 18 4.4 Feszítő berendezés... 19 4.5 Fűrészlap támasztás, vezetés... 19 4.6 Védőberendezések, burkolatok... 19 4.7 Vázszerkezet... 19 4.8 Fűrészszalag... 19 5 Fűrészszalag részletesebb ismertetése... 20 5.1 A fűrészszalagok jellemző méretei:... 21 5.2 Fűrészlap kiegyengetés... 22 5.3 A fűrészszalag végtelenítése... 24 5.4 A lap és fa közti súrlódás... 27 6 Variációk a gép kialakítására, és megoldások... 31 6.1 A munkadarab vagy szerszám mozgatása... 31 6.2 Motor típusának kiválasztása... 31 6.3 További szerkezeti elemek variációi, kiválasztása... 32 4

6.4 Kiinduló adatok:... 33 7 Számítások... 34 7.1 Ékszíjtárcsával kapcsolatos számítások:... 34 7.2 Fűrészeléssel kapcsolatos számítások:... 41 7.3 Tengely és csapágy tervezése, méretezése... 47 8 Gép kialakítása:... 59 8.1 Sín... 60 8.2 Az X irányú tartó... 62 8.3 A Z irányú tartó... 66 8.4 Az elkészült konstrukció... 75 9 Összefoglaló... 77 10 Summary... 78 11 Irodalomjegyzék... 79 5

2.1. ábra Einhell TC-SB 305 U szalagfűrész... 9 2.2. ábra Wravor 1000-es típusú fekvő szalagfűrész... 10 2.3. ábra Házilag készült vízszintes szalagfűrész fából... 11 2.4. ábra BSW66-GL Vízszintes szalagfűrés... 11 2.5. ábra Fa vázas szalagfűrész metszeti képe... 12 2.6. ábra Közvetlen hajtású szalagfűrész... 12 2.7. ábra Negyedelő szalagfűrész... 13 2.8. ábra Szalagfűrész rönkökhöz... 14 5.1. ábra Mozgások... 20 5.2. ábra Vágási sugár a fűrészlap szélesség függvényében... 21 5.3. ábra Egyengetés... 22 5.4. ábra Példa a fűrészfog ellenőrzésre... 23 5.5. ábra Elektromos forrasztókészülék vázlat... 25 5.6. ábra Kisebb és nagyobb terpesztőfogó... 28 5.7. ábra Kézi duzzasztó berendezés... 30 6.1. ábra Fűrészszalag fogazása... 33 7.1. ábra Ábra a szíjhajtásról... 34 7.2. ábra Ékszíjhossz meghatározása... 37 7.3. ábra Szabványos tárcsaméretek ábrázolása... 40 7.4. ábra Fajlagos forgácsolási ellenállás változása a szálátvágási szög függvényében... 41 7.5. ábra Fajlagos forgácsolási ellenállás összefüggése a metszőszöggel... 42 7.6. ábra Fűrésztárcsák tengelytávja... 46 7.7. ábra Választott és minimális tengely átmérő keresztmetszete... 48 7.8. ábra Csapágyazási helyek... 49 7.9. ábra Ékszíj előfeszítés komponensre bontási segédábra... 50 7.10. ábra Igénybevételi ábra X-Z síkban... 51 7.11. ábra Igénybevételi ábra Y-Z síkban... 52 7.12. ábra UCP205 csapágyegység méretei... 54 7.13. ábra UC205 csapágy méretek... 55 7.14. ábra Viszkozitás számítás... 58 8.1. ábra Renderkép a konstrukcióról... 59 8.2. ábra A szalagfűrész sínje... 60 8.3. ábra Különböző famegfogó eszközök... 61 6

8.4. ábra Példa fa megfogására szúró eszközzel... 61 8.5. ábra Váz alsó része... 62 8.6. ábra Blickle DSPK 50K kerék szerelve... 63 8.7. ábra Trapézanya csapágyazásának metszete... 64 8.8. ábra Z irányú tartó... 66 8.9. ábra Hajtás ábra... 68 8.10. ábra Vágásirány alsó ágban... 69 8.11. ábra Szalagtámasztás... 70 8.12. ábra Szalagvezető tárcsa billentő és feszítő... 71 8.13. ábra Burkolat... 73 8.14. ábra Rálátás a munkaterületre... 74 8.15. ábra Elkészült konstrukció... 75 8.16. ábra Elkészült konstrukció 2... 76 8.17. ábra Elkészült konstrukció 3... 76 7

1 Bevezetés Magyarország közel 20%-át erdő borítja. Az erdő fáit nem csak tüzelésre lehet felhasználni. A fák felhasználása igen széleskörű lehet. Akár fogpiszkálót, papírt, bútorokat, szerszámokat is lehet készíteni belőle, de egy teljes ház alapanyagaként is szolgálhat. Ha kivágunk egy fát, akkor azt fel is kell tudnunk dolgozni. Ehhez különböző eszközökre lehet szükségünk. Egyik ilyen eszköz a szalagfűrész is, melynek altípusa a fekvő szalagfűrész. Ez az eszköz a kivágott fákból félkész termék, illetve késztermék előállítására alkalmas. Különböző nagyságú deszkákat, leceket, vagy akár oszlopokat, gerendákat is elkészíthetünk vele. Általában az ilyen termékeknek elkérik az árát. Amennyiben könnyedén hozzá lehet jutni megfelelő alapanyaghoz, abban az esetben akár otthonon is el lehet készíteni ezeket a faanyagokat, amennyiben rendelkezünk egy fekvő szalagfűrésszel. A szakdolgozatom témája épp egy olyan szalagfűrész tervezése mely nem az ipar számára készül, hanem széles körben elérhető kisebb verziója a nagyobb testvéreinek. A dolgozatom első fejezetében betekintést nyerhetünk a piacon fellelhető szalagfűrészekről, a témával kapcsolatos szabadalmakról, jogi információkról. A tervezési fázist követelmények felállításával kezdem, majd megismerhetjük a fekvő szalagfűrész felépítésének főbb elemeit, ezt követően ismertetem a variációs lehetőségeket. Ezek után a számításokkal folytatom, hogy megfelelő alkatrészei legyenek a gépnek. Végül a gép kialakítását részletezem illusztrációk kíséretében. 8

2 Piackutatás, szabadalomkutatás, jogszabályok 2.1 Piackutatás Szinte az összes faipari eszközöket gyártó cégnek van valamilyen megoldása szalagfűrészekre, mint például az Einchell-nek, a Makita-nak, vagy épp a DeWaltnak. Ezek a fűrészek nem túl nagyméretűek viszont elérhető árú termékek, és ezeket a gépek otthoni felhasználásra teljesen alkalmasak. A következő képen (2.1. ábra) az Einchell szalagfűrész gépe látható. 2.1. ábra Einhell TC-SB 305 U szalagfűrész 1 Pár adat az Einhell TC-SB 305 U szalagfűrészről: Teljesítménye 750W, üresjárati fordulatszáma 1440 1/perc, szalagsebessége pedig 370 m/perc- 800 m/perc. Egy ilyen fűrész ára 2017 ősszel, internetes web áruházakban 120000 Ft 2 körül mozog. 1 http://products.einhell.hu/hu_hu/nagy-gepek/asztali-fureszek/tc-sb-305-u.html 2 http://arukereso.hu alapján 9

Fekvő szalagfűrészeket sok cég gyárt. Ezeket a gépeket már általában nem otthoni felhasználásra szánják, hanem a faipar számára készítik, bár vannak ellenpéldák is. Ipari szalagfűrészt készít például a Wravor cég is, melynek az 1000-es típusú gépe a 2.2 ábrán tekinthető meg. 2.2. ábra Wravor 1000-es típusú fekvő szalagfűrész 3 Mint látható a képen ez a fűrész nagy méretben készült. Egy ilyen gépnek a súlya meghaladja a négy tonnát, valamint a főkerék átmérője elérheti az egy métert is. Befogadóképessége 950 mm átmérőjű fa is lehet, 15-22 kw közötti teljesítményre is képes a motorja, mely 6390 mm hosszú,110-120 mm széles, és 1,1-1,2 mm vastag PV 45 szalagot hajt meg. Méretéből és súlyából adódóan rögzített helyen használható. Kisebb méretű fekvő szalagfűrészeket házilag is sokan próbáltak készíteni. Megoldások elég színes képet mutatnak. Ezek méret és anyagfelhasználás szerint is változatosak. Az interneten fellelhető olyan gép, amelynek fából (2.3. ábra) készült a vázszerkezete, valamint olyan is, amelynek fémből. 3 http://wravor.com/hu/component/jshopping/vizszintes-szalagfuresz/vizszintes-szalagfuresz-1000- tipusu?itemid=186 10

2.3. ábra Házilag készült vízszintes szalagfűrész fából 4 Természetesen vannak gyári megoldások is az ilyen méretű fűrészekből. Ilyen termék a BBS 550 melynek ára 1.1 millió forint, és a következő adatokkal rendelkezik (1. táblázat). 1. táblázat BBS 550 fűrész adatai max. átmérő min. penge magasság gerenda max. fogásmélység max. fa hossza (standard verzió) motorteljesítmény S1 (100%) / S6 Kerék átmérő Kerék szélesség Bimetál fűrészlap Fűrészek vastagság fűrészhez sebesség Készülék méretei (wxhxl) Súly 550mm 20mm 220mm 3,7 m 4kW / 5,6 kw 400mm 25mm 3200x27x0, 9mm 1,5-2,2 mm 15m / s 1750x1450x1660x4600 355kg Hasonló termékei vannak még például a Pilous vagy a Lumag (2.4. ábra) cégnek is melyeknek a paraméterei és áruk is hasonló ez előzőekben bemutatottal. 2.4. ábra BSW66-GL Vízszintes szalagfűrés 5 4 http://hobbiasztalos.blog.hu/2013/09/12/ronkfureszeles_hazilag_keszitett_szalagfuresszel 5 http://www.lumag.hu/index.php/termekek/8-ronkhasitok 11

2.2 Szabadalomkutatás Íme, néhány szabadalom a szalagfűrészek témájából: 2.5. ábra Fa vázas szalagfűrész metszeti képe 6 A fent látható (2.5. ábra) berendezés olyan szalagfűrészt ábrázol melynek állványát fából készítették el. A vasállványú társaival szemben előnyös hogy a felső része könnyebb és így biztosabban áll. Mint az ábrán is látszik, az állvány több faszalagokból áll, melyeket a megfelelő formára hajlítanak, a gép kialakításához. 2.6. ábra Közvetlen hajtású szalagfűrész 7 A 2.6. ábrán látható szabadalomban egy közvetlen hajtású szalagfűrész egyik kiviteli példája látható. Ez a közvetve hajtott gépekhez képest kihagyja a köztes szíjhajtást így egy tengelyen lesz a motor és a hajtó dob. Ennek előnyét a méretcsökkenésben látták abban az időben. 6 Zeimvoldt Ferencz Szalagfűrészek fa állvánnyal 11516. szám. 1897. december 11. 7 Grand Marcel Lucien Victor Közvetlen hajtású szalagfűrész 91368. szám 1924. május 17. 12

2.7. ábra Negyedelő szalagfűrész 8 A fent látható szalagfűrész (2.7. ábra), egy farönköt egy átbocsátásra tudja szétnegyedelni, nem kell háromszor megismételni a műveletet. Mint ahogy az ábrán látható itt már egy álló illetve egy fekvő szalagfűrész van egyidejűleg használva. Külön figyelem övezi azt is, hogy a rönk, a szétvágását követően egy befogó készülékbe kerül, ami pántokból áll, mely megakadályozza a rönk szétesését, vagy a fűrész esetleges tönkremenetelét. Előnyként lehet továbbá felhozni, hogy valamelyik fűrész kiiktatásával egyszerű függőleges, illetve vízszintes szalagfűrészt kapunk, mely a további megmunkálás sokszínűségét teszi lehetővé. 8 Weisz Károly Szalagfűrész farönkök tükrös metszetű negyedeinek vágására 21926. szám 1901. január 24. 13

2.8. ábra Szalagfűrész rönkökhöz 9 A 2.8. ábrán látható a szalagfűrész univerzális felhasználású. Könnyen lehet hordozni akár erdőbe, gyümölcsösbe. Alapesetben egy fekvő szalagfűrész látható, ahol az előzőekben bemutatott gépekkel szemben nem a munkadarab mozog, hanem a gép végzi a mozgást egy sínen, így végezve el a vágást. Mint látható az ábrán az állványzat úgy van kialakítva, hogy 90 fokkal elforgatható, és így már egy függőleges fűrészt kapunk. Ennek előnye, hogy a rönkből akár késztermék is előállítható egyetlen géppel, nem kell újabb fűrészt vásárolni. 9 Zengő János Steier Ferec Végtelen szalagfűrész, főként rönkfűrész 137060. szám 1943. augusztus 5. 14

2.3 Jogi, biztonsági információk Kutatásom során igyekeztem néhány jogi hátteret is feltárni a fűrészgépekkel kapcsolatban. A gépek biztonsági követelményeiről és megfelelőségének tanúsításáról a 16/2008. (VIII. 30.) NFGM rendelet 10 ad információt. Ebből ismertetek a párat: 4. melléklet a 16/2008. (VIII. 30.) NFGM rendelethez Gépkategóriák, amelyekre az 5. (3) és (4) bekezdésében említett eljárást kell alkalmazni 4. A következő típusú szalagfűrészek kézi behelyezéssel és/vagy kivétellel, famegmunkálásra és a fához hasonló fizikai tulajdonságokkal rendelkező anyagok megmunkálására, vagy húsfeldolgozásra és a húshoz hasonló fizikai tulajdonságokkal rendelkező anyagok feldolgozására: 4.1. működés közben rögzített éllel/élekkel dolgozó fűrészgép, rögzített vagy váltakozó mozgású fűrészpaddal vagy gépággyal; 5. Az 1-4. és a 7. pont szerinti gépek kombinált kivitelben famegmunkálásra és a fához hasonló fizikai tulajdonságokkal rendelkező anyag megmunkálására. Az 5. ide vonatkozó része: (3) A 4. mellékletben felsorolt gépek vonatkozásában - ha a gyártás során kielégítették a honosított harmonizált szabványok követelményeit, és e szabványok az összes vonatkozó alapvető egészségvédelmi és biztonsági követelményt előírják - a gyártónak vagy a meghatalmazott képviselőjének választása szerint a következő eljárások egyikét kell alkalmaznia: a) az 5. mellékletben előírt módon a gépgyártás belső ellenőrzését mint megfelelőségértékelési eljárást vagy b) a 6. mellékletben előírt EK-típusvizsgálati eljárást és a 5. melléklet 2. pontjában előírt belső ellenőrzést a gép gyártási fázisában vagy c) a 7. mellékletben előírt teljes minőségbiztosítási eljárást. 10 16/2008. (VIII. 30.) NFGM rendelet: https://net.jogtar.hu/jr/gen/hjegy_doc.cgi?docid=a0800016.nfg 15

5. melléklet: A gép gyártása során végzett belső ellenőrzéseken alapuló megfelelőségértékelés 1. A gyártónak vagy meghatalmazott képviselőjének a 8. melléklet A részében meghatározott műszaki dokumentációt a szóban forgó sorozat minden egyes jellemző típusára el kell készítenie. 2. A gyártónak meg kell tennie minden szükséges intézkedést, hogy a gyártási folyamat biztosítsa a gyártott gép, a 8. melléklet A részében meghatározott műszaki dokumentációnak, és e rendelet követelményeinek való megfelelőségét. Az 5. (3) b, és c, pontjában említett 6, 7, és az 5. mellékletben említett 8. A pontját csatolt mellékletben olvasható. 16

3 A szalagfűrésszel szembe állított követelmények 3.1 Géppel szembe állított követelmények Motorja 1-3 kw teljesítményű legyen. Hajtó és a hatott dob átmérője minimum 400 mm legyen. A gép képes legyen akár 500 mm átmérőjű rönk befogadására is. A végtelenített fűrészlap szabványoknak megfelelő legyen. A hajtott dob és a motor között rugalmas meghajtás legyen. Lehetőleg szabványos alkatrészből épüljön fel a gép 3.2 Vázzal szembe állított követelmények El kell bírnia a gépet, ami a mozgást végzi. Egyenes vonalú mozgást lehessen végezni a géppel vagy a munkadarabbal. Kerekeinek mozgását ne befolyásolja az fűrészelés által keletkezett forgács. El kell tudnia nyelni a rezgéseket, azonban merevnek is kell lennie. 17

4 A gép főbb szerkezeti elemei Minden fekvő szalagfűrész hasonló elven működik, mégis más és más felépítésű. Azonban sok alkotóelem van, amit minden gépnek tartalmaznia kell. Ezeknek az elemeknek az ismerete szükséges ahhoz, hogy különböző megoldásvázlatokat hozhassunk létre, majd azokból a legmegfelelőbbet ki tudjuk választani. 4.1 Motor A motor felel a meghajtásért. Tengelyén létrejövő forgó mozgás jut el teljesen a fűrészelés helyéig, tehát a végtelenített fűrészszalagig. A motornak elég nyomatékot kell biztosítania a vágóerő létrehozásához, mellyel a fát ketté lehet választani. 4.2 Szíjhajtás A motor és a szalagvezető tárcsák közti elem mely a motor teljesítményének, nyomatékának átvitelét teszi lehetővé. Továbbá a fordulatszám módosításában, is szerepe van. Mivel általában a motorok magas fordulatszámmal rendelkeznek, ami nem megfelelő a fűrészeléshez, ezért szükséges lassító áttétellel szerelni a gépet. Az áttétel módosítását megfelelő szíjtárcsa választásával lehet megoldani, ahol a kisebb átmérőjű tárcsa kerül a motor oldalára, és a nagyobb pedig a szalagvezető tárcsa oldalára, így a fordulatszám csökken, a nyomaték pedig nő. 4.3 Szalagvezető tárcsa Ezek a tárcsák általában bordázott acélból készülnek, ám régebben gyakran használtak öntöttvasat is az elkészítésükhöz. Ezek a kerekek átmérője a gép többi alkatrészeinek a nagyságát is meghatározzák, valamint a szükséges teljesítményt is. Az egyik tárcsa veszi át a forgatónyomatékot a motorról, ahogy azt az előzőekben olvasható, szíjhajtáson keresztül. Ennek a tengelye nem állítható, rögzített a csapágyazása. A másik tárcsa általában szabadonfutó szokott lenni, ezzel kiküszöbölve a vágás során létrejött terheléseket. Másrészt így könnyebb a szalag előfeszítését is beállítani. Az egyenletes futás eléréséhez az autók kerekéhez hasonlóan centrírozni szokták a tárcsákat. A futófelületet általában lefedik valami puhább anyaggal, mint például parafával, vagy gumival. A fűrészszalag fogának le kell lógatni a tárcsáról, de semmilyen esetben nem érhet a bandázshoz (futófelülethez). 18

4.4 Feszítő berendezés A feszítés beállításához egy ékpályát használnak megvezetésnek, ezt általában csavarorsóval, vagy valamilyen menetes rúd segítségével mozgatnak. Ezt a hajtott tárcsának a tengelyén szokták megvalósítani A vízszintes elmozdulás, feszítést, illetve lazítást eredményez. A megfelelő feszítés nagysága függ a szalagtól. Ezeket az adatokat általában a szalag gyártója határozza meg, és táblázatos formában elérhetővé teszi. Ezt a berendezést el szokták látni még egy funkcióval, ami nem más, mint a billentés. Erre is több megoldást szoktak alkalmazni. 4.5 Fűrészlap támasztás, vezetés Miközben a vágás történik elengedhetetlen, hogy a szalag helyzete ne változzon, ezért azt hátulról illetve oldalról is meg kell támasztani. A támasztó berendezés kettős szerepet játszik. Egyrészt megakadályozza, hogy a szalag ne tolódjon le a tárcsáról, másrészt a vágás pontosságát is biztosítja. Üresjáratkor a szalag nem ér hozzá a támasztóhoz, hanem körülbelül fél milliméteres távolságba van tőle. Általában csapágy, tárcsa, vagy valamilyen henger szokta ezt a feladatot ellátni. 4.6 Védőberendezések, burkolatok Minden gépnél a legfontosabb az ember biztonsága. Ez a fűrészeknél sincs másképp. Fontos hogy minden forgó alkatrészt le legyen fedve, hogy ahhoz, működés közben még véletlenül se lehessen hozzáférni. A fűrészszalagnak csak az a része maradhat szabadon, ami a vágást végzi. Továbbá azt is figyelembe kell venni, hogy a dolgozónak látnia kell, a fűrészelés helyét. 4.7 Vázszerkezet Eleinte öntöttvasból készültek, ami a vágás közbeni rezgéseket tömegéből adódóan el tudta nyelni. Fontos hogy a vázat rögzíteni kell, amihez csavarkötést szoktak alkalmazni. Továbbá úgy kell kialakítani a vázat, hogy a keletkező forgács a váz felső részét ne befolyásolja a mozgásba. A vázon el kell helyezni egy megfogó berendezést, amivel a vágandó fát rögzíteni lehet. A vázszerkezet kialakítását úgy kell megtervezni, hogy a fűrész, vagy pedig a fa, mint munkadarab, egyenes mozgást tudjon végezni. 4.8 Fűrészszalag Egyik legfontosabb eleme a fekvő szalagfűrésznek a szalag. Ennek bemutatását a következő pontban részletesen leírom. 19

5 Fűrészszalag részletesebb ismertetése 11 A fűrészszalag által jön létre a vágás. Ahhoz hogy ez létre tudjon jönni, a szalagnak kétféle mozgást kell végeznie (5.1 ábra): Egyenesvonalú folytonos főmozgás (ábrán: narancssárga nyíl) Mellékmozgás: előtolás (ábrán: zöld nyíl) 5.1. ábra Mozgások Az előtolást vagy a fa vagy a gép végzi, mely lehet automatikus, vagy kézi. Általában az asztalos szalagfűrészeknél az utóbbit alkalmazzák. Rönkvágó fűrészeknél automatikus szokott lenni az előtolás, és nagyobb, mint az asztalos fűrészek esetén. A fűrészszalagok anyaga lehet ötvözetlen, és ötvözött is. A fekvő fűrészekre az ötvözött szalagok a jellemzőek. A fűrészszalagoknak szívósaknak kell lenniük, hiszen sokféle igénybevételt ki kell bírniuk. Ilyen igénybevétel a húzás illetve a hajlítás is, amit az előfeszítés és a tárcsákra való hajlítás okozza. Továbbá ki kell még bírniuk a duzzasztás és a terpesztés által létrejött igénybevételeket is. 11 Becske Ödön, Faforgácsoló szerszámok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984, 169-181. oldal 20

5.1 A fűrészszalagok jellemző méretei: a szalaghossz a vastagsága, és a szélessége. A szalaghossz a gép konstrukciójától függ: L = D π + 2 L t Ahol az L a szalaghosszt, a D a tárcsaátmérőt, az Lt pedig a két tárcsa közti távolságot adja meg. A fűrészszalag vastagsága H a fűrészvezető tárcsa nagyságától függ, mégpedig annak ezred része. Bizonyos esetekben egy tized milliméterrel el lehet térni, de ez befolyásolhatja a szalag élettartamát. Az asztalos iparban 0,6-0,7 mm vastagságú szalagot alkalmaznak leggyakrabban, melynek szélessége 15-30 mm. Az előzőekben említett szélesség S elérheti akár a 180 mm-t is a rönkvágó fűrészek esetén. Az asztalos fűrészek szélessége 6-50 mm között mozog, a felhasználás módjától függően. A kisebb szélesség megengedi a kisebb vágási sugarat, mint ahogy azt az 5.2. ábrán láthatjuk. A fekvő szalagfűrész esetén lehetőleg széles lapot kell választani az egyenes vágás érdekében. 5.2. ábra Vágási sugár a fűrészlap szélesség függvényében 12 A fogosztás ( t ) a szélesség függvényében változik. A rönkvágó szalagfűrészeknél ez az érték nagy, hogy a duzzasztott fogak között keletkezett fűrészpor elférjen. 12 https://muhelynet.hu/shop_news.php?news=16370 21

5.2 Fűrészlap kiegyengetés A fűrészlapok esetén vannak olyan hibák melyeket egyengetéssel lehet orvosolni. Ilyen hibák a következők: Kardosság Vetemedés Lapon lévő domború helyek A hiba helyének és nagyságának meghatározásához acélvonalzót alkalmaznak. Az egyengetést sík vaslapra helyezett vaslapon végzik kalapács segítségével. A kalapács lehet hossz- kereszt- illetve hengerélű kalapács. A szalag hengerlésénél mindig a homorú oldalát kell kalapálni, így az anyag megnyúlik. A domború hibák körkörösen befelé haladva javíthatók. A kajsza fűrészlapok esetén párhuzamosan futó ütésekkel ferdén kalapáljuk a lapot. Továbbá az 5.3. ábrán látható, hogy ha a fűrészlap hátvonala domború vagy homorú, és hogy az milyen módon javítható ki. 5.3. ábra Egyengetés 13 13 Becske Ödön, Faforgácsoló szerszámok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984, 172. oldal 22

A fűrészlap belső feszültségét hengerléssel lehet megadni. Ezt a fűrészlap mindkét oldalán el kell végezni, a fogtő és a hátlap vonalától 8-10 mm-re, befelé a lap közepéig, egyenlő távolságokba. A hengerlést 12-25 kn nyomással végzik. Legkisebb nyomóerőt a hátlap közelében, a legnagyobbat pedig középen alkalmazzuk. Azt hogy a fűrész éle jól megfeszüljön, a hengerlés biztosítja. Erre azért van szükség, mert a legnagyobb feszültség is az éleknél jön létre. A fűrészszalagok fogainak kialakítását leellenőrizhetjük, az ehhez készített készülékkel. Így le tudjuk mérni a fűrészszalag alakját, ékszögét, metszőszögét, hátszögét (5.4 ábra). 5.4. ábra Példa a fűrészfog ellenőrzésre 14 14 Becske Ödön, Faforgácsoló szerszámok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984, 172. oldal 23

5.3 A fűrészszalag végtelenítése A szalagfűrész lapjának végtelenítése nagy odafigyelés igényel, hiszen ettől függ a gép megbízható munkavégzése. Erre két technológiát alkalmaznak: Forrasztás Hegesztés Leggyakrabban a forrasztást alkalmazzák. Ennél a technikánál a ráhagyással méretre vágott fűrészlapot, a két végén át kell lapolni. Általában a lap vastagságának a tízszerese az átlapolás nagysága. Az asztalos fűrészlapoknál ez általában egy fogosztásnyi, rönkvágó fűrészek esetén annak harmada. A végtelenítés lépései forrasztás esetén: 1. Az illesztés helyének megjelölése a lap mindkét végén 2. A fűrészlap levágása a lap élére merőlegesen 3. Fűrészlapvégek rézselése 4. Végek letisztítása, zsírtalanítása 5. Forrasztás (végtelenítés) 6. Forrasztási helyek lesimítása Arra kell ügyelni a forrasztás helyénél, hogy a fogosztás ne változzon, és ha terpesztett a fog, akkor megmaradjon a váltakozó terpesztés, jobb után bal terpesztés következzen. Ha esetleg nem pontos a fogosztás, akkor gépi élezés esetén belevág a fogak hegyébe a gép. Az illesztéseknek a fogcsúcsok közé kell esnie. A ferde átlapolás esetén a lapvégeket síkra kell reszelni, úgy hogy azokat egymásra helyezzük. A fűrészszalag gyártók, akik végtelenítéssel is foglalkoznak, ezt a műveletet fazékkorongos köszörű gépek segítségével végzik. Ennek előnye, hogy pontos lesz a köszörülés, míg reszeléskor előfordulhat, hogy domború lesz a felület, így a végtelenítés sem lesz tökéletes. A fűrészlapok reszelt részét nem szabad megfogni kézzel. Ajánlott a zsírtalanítása, melyhez benzint, vagy más oldóanyagot kell használni. Az előkészített szalagot a két végén egymásra rakva forrasztjuk össze. 24

A fűrészlap forrasztásához réz-ezüst ötvözetet, vagy sárgarezet szoktunk használni, amit a nagyon vékony lemezként (vastagsága körülbelül 0,1-0,2 mm), a lap két vége közé kell illeszteni. Az ezüst használatának az az előnye, hogy kisebb az olvadáspontja, így az fűrészlap karbontartama kevésbé csökken, így a forrasztás helyén a kötés szívósabb marad. A forrasztáshoz használt réz-ezüst ötvözetnek a 20-50%-a ezüst, a másik része rezet és cinket tartalmaz. A forrasztás létrehozásához elektromos forrasztókészülék szükséges (5.5 ábra). Ez a készülék nem más, mint egy transzformátor, melynek P primer tekercsében hálózati áram, az Sz szekunder tekercsében pedig kisfeszültségű áram folyik. A szekunder áram feszültsége 1,6-5 V között változhat, attól függően, hogy mekkora a fűrészszalag keresztmetszete. 5.5. ábra Elektromos forrasztókészülék vázlat 15 A nagy áramerősségű, de kisfeszültségű áramot a fűrész két végén lévő elektródákhoz vezetjük (E1, E2). A forrasztási helyeken az ellenállás nagy, emiatt felhevülnek a fűrészvégek. Amikor a forrasztólemez is annyira felhevül, hogy megolvad, akkor egy erre készített eszközzel összeszorítjuk a fűrészlapvégeket. Forrasztás előtt az oxidáció elkerülése végett a lapvégeket be kell kenni borax forrasztó porral vagy pasztával, ami a két lap közé illesztett lemez olvadását elősegíti. A forrasztás során addig kell hevíteni a végeket, míg a forrasztóanyag meg nem olvad. Túlhevítés esetén a folyamatot újra kell kezdeni. 15 Becske Ödön, Faforgácsoló szerszámok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984, 174. oldal 25

A forrasztás helyén a fűrészlap felhevül, majd a hirtelen lehűlés miatt rideggé válik és megedződik, emiatt meg kell ereszteni. A forrasztás és eresztés után nem mindig lesz egyenes a lap, mert nem feltétlenül fekszik fel pontosan a forrasztókészülék két részére. Amennyiben nem nagy az eltérés az egyenestől, kalapáccsal vagy köszörüléssel lehet egyengetni a hibát. Köszörülés esetén akár magán a fűrészgépen is elvégezhető a folyamat. Ellenálláshevítés elvén alapuló végtelenítő módszer a tompahegesztés is. Ilyenkor a fűrészszalag két végét derékszögbe kell levágni, majd azokat megköszörülni. A hegesztőbe úgy kell behelyezni a végeket, hogy tompán illeszkedjenek egymásra. Egy rugóval erősen össze kell nyomni a két véget, majd kisfeszültségű, de nagy áramerősségű áramot vezetve bele, s ennek hatására összehegesztődnek. A hegesztés végeztével be kell vonni borax porral vagy pasztával, mint ahogyan a forrasztás esetén, szóba jöhet még a védőgázas hegesztés, ami megbízhatóbban akadályozza meg az oxidációt. A forrasztási illetve hegesztési helyeken a kiálló részeket le kell reszelni, hogy azonos vastagságú fűrészlapot kapjunk. A fűrészlapot ilyenkor egy íves készülékre helyezzük, majd egyenletesen lereszeljük. Ha a forrasztási helyen vastagabb marad a fűrészlap, akkor az a fűrészvezetőnek ütközne minden egyes fordulatnál. 26

5.4 A lap és fa közti súrlódás A lap és a fa között súrlódás jön létre fűrészeléskor, ami nagy teljesítményt igényel. Ennek csökkentése érdekében szükséges az, hogy a fába vágott fűrészrés nagyobb legyen, mint maga a fűrészlap. Ha a fa nedvesebb, vagy puhább, akkor szélesebb fűrészrést kell alkalmazni. A lapsúrlódás csökkentésére 3 lehetőségünk van: A fűrészlap terpesztése A fűrészlap duzzasztása (Körfűrészek esetén kónikus lapköszörülés) A fűrészlapok szélesítése szükséges, de csak az optimális nagyságig, hiszen ha túl nagy a fűrésznyom vastagsága, az anyagveszteség, továbbá nagyobb igénybevételt eredményez. Ellenkező esetben a fűrészszalag beragadhat, megterhelheti a motort, melegedést okozhat. 5.4.1 Terpesztés A terpesztés nem más, mint a fűrészfogak kihajtása a lap síkjából egymást követően jobbra illetve balra. Ez a leggyakoribb eljárás a lapsúrlódás kiküszöbölésre. A duzzasztást főként rönkvágó szalagfűrészeknél, és néhány körfűrész esetében alkalmazzák. A terpesztés nagysága függ attól, hogy a feldolgozandó fának milyen a keménysége, illetve hogy milyen a nedvességtartalma. A száraz, illetve keményebb fánál nincs szükség nagy terpesztésre. A fűrészfogakat a magasságuk harmadánál, felénél szokták hajítani. Tőből hajlítani tilos, hiszen úgy a fogak töve berepedezik. A fogakat egyenletesen kell hajlítani, egyenlő mértékben, és egyenlő magasságban. A terpesztés nagysága mindkét oldalara 0,3-0,7 mm. Kézi illetve gépi terpesztés van. Kézi terpesztést kis üzemben, illetve kézi fűrészeknél alkalmazzák. Az egyik legegyszerűbb eszköz a terpesztőlemez. Ez egy olyan lemez melyen olyan méretű bevágások vannak, amik illeszkednek a fűrészlap fogaihoz. Ennél az eljárásnál csak szemmértéket lehet alkalmazni, így pontatlan, utóigazítást igényel. 27

Másik kézi terpesztő eszköz a terpesztőfogó (5.6 ábra), mely több méretben készül, különböző kivitelben. Itt már van lehetőség beállítani, hogy milyen nagyságú, és mélységű terpesztést szeretnénk. Sokkal könnyebb a használata, a terpesztő lemeznél, és még pontosabb és gyorsabb is annál. 5.6. ábra Kisebb és nagyobb terpesztőfogó 16 A megfelelő eredmény eléréséhez a terpesztőfogókat a következő kritériumoknak megfelelően kell használni: Lapvastagság alapján kell beállítani a fogót A fogmagasság feléig, harmadáig érjen a terpesztés mélysége A fűrészlapra legyen merőleges a hajlítás síkja, az ékszög középvonalán haladjon át Ügyelni kell, hogy a fog éle ne csorbuljon A terpesztésnél ügyelni kell a megfelelő fényviszonyokra, csak a jól megvilágított fűrészlapon lehet pontos munkát végezni. 16 Becske Ödön, Faforgácsoló szerszámok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984, 177. oldal 28

Az excenteres terpesztőkészülék a nagyobb méretű és vastagabb fűrészlapok, és körfűrészek esetén használható. A kézi és gépi kialakítású eszközt be lehet állítani a megfelelő méretű terpesztésre. Ez a megoldás gyorsabb, könnyebb használatú és pontosabb, mint az előzőekben bemutatott társai. Itt csapok végzik a terpesztést, melyek jobbra-balra kitérnek, így hajlítva ki a megfelelő mértékben a fogakat. A csapok nagysága befolyásolja a hajlítás nagyságát. A kitérés pillanatában egy ideig kitámasztják a fogakat, így csillapítják a visszarugózást. Az excenteres terpesztőkészülék részét képezi egy befogószerkezet, mely rögzíti a lapot a terpesztés idejére, majd az előtolásra elengedi azt. A magasság állítására szolgál egy további támaszték, melynek felületére fekszik fel a fűrészszalag hátlapja. Az előtolásért egy kilincsmű felel, melynek több beállítási lehetősége is van. Például a szalagfűrészek esetén beállítható az, hogy egy-egy fogat állva hagyjon. A fogosztásnak megfelelően beállítható az előtolás. A csapok beállításánál figyelembe kell venni a visszarugózást. A terpesztést mindig az élezés előtt kell elvégezni. 5.4.2 Duzzasztás A duzzasztott fűrészlapokat nagyobb teljesítményű gépek esetén alkalmazzák. A duzzasztott fogak terhelése szimmetrikus. Munkaigényesebb a terpesztésnél, amit csak vastagabb lapok esetén lehet alkalmazni. A duzzasztás hidegalakítási eljárás, tehát lágyabb lapokon lehet elvégezni. A duzzasztás során a fűrész fogát kell ellapítani, így a végek megszélesednek, s nő a fűrésznyom. Előnyei: Ellenállóbb a terpesztett fogaknál, a forgácsoló erők a fog egészén oszlanak el, nincs oldalirányú erőhatás, mint a terpesztett lapok esetén, a fogak egyenletesen kopnak Tisztább felületű fűrészelés végezhető, hiszen a fűrész mindkét oldalon forgácsol. Nagyobb előtolás alkalmazható. Kisebb a görbén vágás esélye, mint a terpesztett fűrészlapok esetén A fogak végén lévő tömörödés hatására időtállóbb lesz a fűrészlap, és élezni is ritkábban szükséges. Akár hatszor is meg lehet élezni egy ilyen lapot, mielőtt azt újra kell duzzasztani. A fűrészrés csökkenthető 29

A duzzasztást kézi meghajtású géppel végzik. Főbb elemei az excentrikusan csapágyazott fogantyúval elmozdítható duzzasztócsap, illetve egy csavarral állítható hátlap támasz. A duzzasztókészülékkel rögzíteni lehet a fűrészlapot a támasztócsavarhoz. Tartalmaz az eszköz még egy furatokkal teli tárcsát. Ennek segítségével állítható be a duzzasztás mértéke. A munkamenet végeztével nem lesznek egyenletesek a fogak, így azok utóigazítást (egalizálást) igényelnek. Ehhez egy csiszolótárcsákkal ellátott készüléket használnak, melyek a fűrészfogak oldalait szimmetrikus méretűre alakítják. Újonnan vásárolt nyers fűrészszalagok esetén a duzzasztást több körben kell elvégezni, ellenkező eseten a fűrészfogak élei repedezhetnek. Fontos a duzzasztókészülék pontos beállítása. Amennyiben ez nem történik meg, nem lesz megfelelő minőségű a duzzasztás. Az ilyen pontatlanság különböző hibákat is okozhat: kihajlik a fog, vagy csak az egyik oldalon jön létre a duzzasztás, de akár a fűrészfog kitöréséhez is vezethet. 5.7. ábra Kézi duzzasztó berendezés 17 17 https://www.hu.mebor.eu/mebor-fafeldolgozo-gepek/fureszlapkarbantartas/szalagfureszlapok/duzzaszto-berendezes/ 30

6 Variációk a gép kialakítására, és megoldások Egy fekvő szalagfűrész tervezésénél sokféle variációja lehet az őt alkotó elemeinek. A továbbiakban néhány ilyen lehetőség ismertetése következik. 6.1 A munkadarab vagy szerszám mozgatása Már az elején fontos eldönteni, hogy vágáskor a fa mozogjon az egy helyben álló fűrész alatt, vagy esetleg a fűrész végezze a mozgást. Amennyiben az első eset áll fent, a fűrészlap rezgése sokkal kisebb lesz, mint az ellenkező esetben, így pontosabb vágást lehet elérni. Azonban ha a munkadarab áll és a szalagfűrész végzi a mozgást, sokkal kisebb súlyt kell mozgatni, valamint a helykihasználtság is kedvezőbb lesz mivel így csak a fa hosszát kell végig járnunk, nem kell a rönk hosszának a kétszeresével rendelkezni. Ez egy kisebb gép felhasználásánál jelentős előnyt jelent. 6.2 Motor típusának kiválasztása A gép hajtásáért felelős egység a motor. Többféle motort is lehet választani erre a feladatra. Belsőégésű, illetve elektromos motort is felhasználhatunk. Ha a benzines erőforrást alkalmazunk, akkor bárhol, bármikor tudjuk használni a fűrészt. Viszont az ilyen motoroknak a hatásfoka 20-30% körül mozog, míg az elektromos társai akár 90% körül is lehet. Másrészt a káros anyag kibocsátása is sokkal nagyobb, mint a villamos áram előállításra eső ökológiai lábnyom. Ha 230V-os villanymotor van használatban, akkor akár egy aggregátor segítségével ugyanúgy mobilissá tehető a gép. Valamint egy elektromos hajtás zajkibocsátása is sokkal kedvezőbb. Ezekben az esetekben könnyedén választhatunk megfelelő megoldást a felhasználási igényeknek megfelelően. Mivel hogy a tervezendő fűrész, otthoni környezetben lesz használva, így a helyigény igen fontos szerepet játszik, valamint nincs akkora szerep a precíziós vágásnak, mint a profi társainál. A második esetben is hasonló szempontokat követve, és figyelembe véve az átlag felhasználó igényeit, arra a következtetésre jutunk, hogy a háztartásokban megtalálható 230V-os áram felhasználásával működő motort preferálom. Az első két pontban választott megoldások a következők: 1. A fűrész végezze a mozgást 2. 230V-os villanymotor 31

6.3 További szerkezeti elemek variációi, kiválasztása 6.3.1 Emelőszerkezet kialakítása Amikor rönkből faipari terméket kell létrehozni, akkor különböző vastagságban kell tudnia vágni a gépnek. Ehhez szükséges, hogy a vágási magasságot módosítani lehessen. Minden esetben szükség lesz valamilyen megvezetésre, ami lehet valamilyen hengeres vagy más profilú rúd. A magasság állításhoz többféle variáció is választható: Fogasléc és fogaskerék (A) Csigahajtás (B) Hidraulika (C) Pneumatika (D) Menetes orsó és anya (E) A legjobb megoldás kiválasztásánál több kritériumot is figyelembe veszek. Minden variációs lehetőséget rangsorolok a lentebb látható kritériumoknál, és így a legmegfelelőbb a legmagasabb pontszámú verzió lesz. 1. Kivitelezhetőség 2. Gazdaságosság 3. Egyszerűség 4. Karbantartási igény 5. Pontosság 2. táblázat Emelőszerkezet variációk pontozása A B C D E 1 2 4 3 1 5 2 2 5 3 1 4 3 3 4 2 1 5 4 3 5 2 1 4 5 2 1 5 3 4 Összesen: 12 19 15 7 22 A választott megoldás a kritériumok pontozása alapján a menetes orsó. 32

6.4 Kiinduló adatok: a. Motor: Az Agisys cég által gyártott egyfázisú üzemi kondenzátoros motort választottam a szalagfűrész meghajtó egységének. A motor adatai a következőek, melyet a gyártó katalógusa 18 tartalmazza: Sorozat TML Építési alak B3 Teljesítmény P=1,5 kw=1500 W Pólusok száma, áramerősség 4db, In=9,03A Tengelymagasság 90 mm Fordulatszám f=1420 1/min Zaj 79dB Tömeg 16,5 kg b. Fűrészszalag: A fűrészhez a Pilana cég termékét választottam. Ennek adatai megtalálható a cég katalógusába 19 : Típus, anyag: 5340 C 75, C75 szénacél, hajtogatott élezett, edzett Magasság H=25 mm (egyes szakirodalomban B) Szélesség S=0,6 mm Fogosztás t=8 mm Jellemző szögek o α=30 o β=50 o γ=10 o =80 Tárcsaátmérő, feszítési erő D=500 mm=0,5m F=893 N Előtolás 2 m/min=2000 mm/min 6.1. ábra Fűrészszalag fogazása 20 18 http://agisys.hu/up/docs/agisys-motor-katalogus.pdf 19 http://www.pilana.com/hu/letoltes-faipari-korfureszlapok-szalagfuresz-szalagok-es-lapok 20 Becske Ödön, Faforgácsoló szerszámok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984, 89. oldal 33

7 Számítások 7.1 Ékszíjtárcsával kapcsolatos számítások: Ha a hajtó tengelyről, a hajtott tengelyre való nyomatékátvitelre rugalmas közvetítő elemet akarunk használni, akkor szíj- vagy lánchajtást kell használnunk. A mi esetünkben az előbbit alkalmazzuk. Ennek előnye, hogy erőzáró kötés, mely lehetővé teszi a szíj esetleges csúszását, ezáltal védi a motort a károsodás lehetőségétől. Az előző pontokban kiválasztott adatokat használhatjuk kiinduló adatoknak a szíjhajtás méretezéséhez. A számítások által meghatározzuk a megfelelő ékszíjszelvényt, valamint azt is hogy párhuzamosan hány darab ékszíjra van szükség a teljesítmény átvitelhez, továbbá a szabványos tárcsaméretet, és a szíjhosszt is. Kiindulási adatnak a következőket használom: Motor teljesítmény: Pm=1,5 kw =1500W Motor fordulatszám: nm=1420 1/min =23,667 1/s Fűrészelést végző szalag sebessége: vfsz=12m/s =43,2 km/h A számítások elvégzéséhez szükségünk van az áttétel meghatározására: 7.1. ábra Ábra a szíjhajtásról A 7.1. ábrán szíjhajtás elrendezését láthatjuk. A motortól indulva, annak tengelyén a hajtó oldali szíjtárcsa van, melynek átmérője dp1. A két tárcsa tengelyének távolsága a. A hajtott oldali ékszíjtárcsa átmérője dp2 mely az ábrán a nagyobb tárcsa. Ennek a tárcsának a tengelye fogja tovább vinni a forgómozgást. 34

A tárcsák közti összefüggés a sebesség, tehát egy tárcsapáron a szalag sebessége nem változik, viszont a különböző nagyságú tárcsák esetén az áttétel igen. Ezzel szemben pedig az egy tengelyen elhelyezkedő tárcsák esetén a fordulatszám állandó lesz, és ha nagyságuk nem megegyező, akkor azokhoz tartozó szíjak sebessége más lesz. Ezeket az összefüggéseket figyelembe véve következők teljesülnek: 7.1.1 Áttétel meghatározása Mivel fűrészszalag dobjának átmérője D=0,5m, és szalagsebessége: vfsz=12m/s, igy a szögsebessége így alakul: ω = v D 2 = 12 m/s 0,5m 2 = 48 1/s Mivel az ω = 2 π n 60, ebből kifejezve a n fordulatszámot, a következőt kapjuk: n = ω 60 2 π = 48 1/s 60 2 π = 458,366 1/min Így már tudjuk, hogy milyen fordulatszám szükséges a hajtott oldali tengelyen. A két tengely fordulatszámából egyszerűen meghatározható az i1 kinematikai áttétel: i 1 = n mo n = 1420 = 3,098 3,1 458,366 7.1.2 Szíjtárcsa átmérők meghatározása Az ékszíjtárcsa átmérőit szabványosra kell választani, és az ezekhez tartozó sebességekkel kell tovább számolni. A motor oldali tárcsának átmérőjét dp1=90 mm-re választottam. Az előzőekben kiszámolt áttétel segítségével a másik átmérőt is szabványosra kell választani, még abban az esetben is ha emiatt az áttétel módosul. d p2 = d p1 i 1 = 90mm 3,1 = 279mm A 279mm-hez legközelebb eső szabványos átmérő: dp2=280mm, és így az áttétel 3,111-re, a szögsebesség 47,8 1/s-ra, a fordulatszám pedig 456,43 1/s-ra módosul. A szíjsebesség pedig következő módon alakul: v fsz = d p1 π n mo = 0,09m π 23,667 1 s = 6,692 m s 35

7.1.3 Ékszíjszelvény kiválasztás Az ékszíjszelvényt is szabványosra kell megválasztanunk. Hogy a megfelelőt tudjuk kiválasztani, a szíjsebesség és a szíjhajtás által átvihető teljesítmény függvényét kell figyelembe venni. Ezeket a következő táblázat részletből lehet kiválasztani: 3. táblázat Ékszíj-szelvény a teljesítmény függvényében 21 Ékszíjsebesség 1,5-3kW között 0-5 m/s A, B 5-10 m/s Z, A, B 10- m/s Z, A, 4. táblázat Ékszíjszelvény méretei ábrával 22 Szélesség Hajlásszög l 0 h 0 Min tárcsaátmérő d p1 Z 9 mm 40 ±1 10 mm 6 mm 63 mm A 11 mm 40 ±1 13 mm 8 mm 90 mm B 14 mm 40 ±1 17 mm 11 mm 125 mm C 19 mm 40 ±1 22 mm 14 mm 355 mm D 27 mm 40 ±1 32 mm 19 mm 500 mm A fent látható 3. táblázat alapján Z, A és B szelvényt választható, ebben az esetben az A jelű lett kiválasztva. A 4. táblázat megfelelő sorában látható a szelvény méretei, illetve a hozzá tartozó minimális tárcsaátmérő, mely az esetünkben 90mm. Mivel az általam választott tárcsa nem kisebb, mint a minimális átmérő, így az megfelel. 7.1.4 Tengelytáv megválasztás Ha nincs különleges kritérium, vagy az üzemi feltételek nem határozzák meg, akkor a tengelytávot szabadon választhatjuk meg. Ajánlott nagysága a tengelytávnak: Ebben az esetben ez így alakul: 0,7 (d p1 + d p2 ) < a < 2 (d p1 + d p2 ) 0,7 (d p1 + d p2 ) = 0,7 (90mm + 280mm) = 259 mm 2 (d p1 + d p2 ) = 2 (90mm + 280mm) = 740mm 259mm < a < 740mm A választott tengelyhosszt a=703 mm re választom, így középre kerül a vázon a súly. 21 Segédlet a gépelelmek I-II-höz 4.2 táblázat részlet 150. oldal 22 Segédlet a gépelelmek I-II-höz 4.3 táblázat részlet 150-151. oldal 36

A választott tengelytávot állítani is tudni kell, hogy szíjcserét el lehessen végezni, ezért ezt meg kell határozni (y1). Az utánfeszítéshez szükséges távolítást (y2) is meg kell adni, ami magába foglalja az ékszíjhossz pozitív eltérését, a tárcsaprofil eltérést, az üzemeltetés során alkalmazandó szíjfeszítés beállítását, valamint az ekkor fellépő méretváltozást. Ezeket a következőképpen lehet megadni: y 1 = π h 0 = π 8mm = 25,133 mm Ahol a h0 az előző pontban meghatározott ékszíjszelvény magassága. y 2 = 0,04 L p = 0,04 2000mm = 10,0003mm Az Lp az ékszíjhosszt adja meg. 7.1.5 Ékszíjhossz meghatározása: A választott szabványos tárcsaátmérők, és a választott tengelytávolság ismeretében az ékszíj jellemző hossza kiszámítható. Ahol: L p = d p1 + d p2 2 7.2. ábra Ékszíjhossz meghatározása 23 π + cos β 2 = d p2 d p1 2a Ebből kiszámolva: β/2=82,233 Az α=90 -β/2=90-82,233 =7,766 π 180 2α d p2 d p1 + 2 a sin β 2 2 = 280mm 90mm 2 703mm = 0,135 23 Segédlet a gépelemek I-II-höz 48.oldal 37

Így az ékszíjhossz kiszámításának eredménye: L p = 90mm + 280mm π + π 280mm 90mm 2 7,766 + 2 180 2 +2 7,766 sin 82,233 = 2000,05mm Az MI 2534-73 Műszaki irányelvek közelítő összefüggést ajánl: L pköz = 2 a + 1,57 (d p1 + d p2 ) + (d p2 d p1 ) 2 L pköz = 2 703mm + 1,57 (90mm + 280mm) + 4 a (280mm 90mm)2 4 703mm = 1999,73mm A két számítás között minimális az eltérés. Ezek alapján szabványos ékszíjhosszt szükséges választani. Majd a végleges tengelytávolságot ki kell számolni, és rögzíteni kell. A szabványos ékszíjhossz: Lp=2000 mm 24, hosszméret tűrése +23 mm, -12,5 mm. A névleges tengelytáv a szabványos jellemző hossz alapján: Ahol: Így: a p + p 2 q p = 0,25 L p 0,393 (d p1 + d p2 ) = 0,25 2000mm 0,393 (90mm + 280mm) = 354,59mm q = 0,125 (d p2 d p1 ) 2 = 0,125 (280mm 90mm) 2 = 4512,5mm a p + p 2 q = 254,59mm + 254,59mm 2 4512,5mm = 702,76mm 7.1.6 Szükséges ékszíjszám meghatározása: Az ékszíjszám meghatározásánál a hajtás jellemzőit figyelembe kell venni az adott módon: P 1 = P 0 K 0 K 1 K 2 K 4 K 3 [kw] A szükséges ékszíjszám: z = P P 1 24 Segédlet a gépelelmek I-II-höz 4.5 táblázat alapján 152. oldal. 38

P1 meghatározza, hogy egy ékszíjjal mekkora teljesítményt lehet átvinni P0=1,1kW az áttételnek és a szíj jellemző hosszának megfelelő, egy ékszíj által átvihető névleges teljesítmény K0 tényező az áttételtől függ, ha i>3, akkor a K0=1,15 K1=0,72 tényező a β átfogási szögtől függ K2=1,03 tényező az Lp jellemző ékszíjhossztól függ K3=1,1 tapasztalati tényező a terhelés jellemétől, valamint az üzemeltetés körülményeitől függ K4=0,95 tényező pedig attól függ, hogy hány darab szíjat használunk Ezeket figyelembe véve a következőket kapjuk: P 1 = 1,1kW 1,15 0,72 1,03 0,95 1,1kW = 0,8102 kw 25 z = P P 1 = 1,5 kw = 1,851 2db 0,8102W Az ékszíjszámot minden esetben felfelé kell kerekíteni. Abban az esetben ha z<2 kisebb szelvényű ékszíjat kell választanunk, hogy így növelhessük az ékszíjszámot. 7.1.7 Ellenőrzés kifáradásra Az ékszíj kifáradást a tárcsán történő futás közbeni hajlítgatás okozza. Ennek frekvenciája nem haladhatja meg a 30/s t. ν = z t v L p ahol, v-t m/s-ben, az Lp-t méterben kell megadni, a zt a tárcsák számát adja meg. ν = 2 6,692m/s 2m = 6,692 1/s Mivel ν kisebb a megengedettnél, kifáradástól nem kell tartani. 25 A számoláshoz használt értékeket a Segédlet a gépelemek I-II-höz könyv megfelelő ábráit, táblázatait használtam: 4.4 ábra (51. oldal) 4.10 ábra (55. oldal), 4.6 táblázat (154-155. oldal), 4.7 táblázat (156. oldal), 4.8 táblázat (157. oldal) 39

Az ékszíjtárcsák rögzített méretei MSZ 2531-77 alapján: 5. táblázat Szabványos tárcsaméret lp bmin hmin e r 11 mm 3, 3mm 8,7 mm 15±0,3 mm 1 mm 7.1.8 Előfeszítés meghatározása: 7.3. ábra Szabványos tárcsaméretek ábrázolása Az előfeszítés meghatározásához először ismernünk kell a kerületi erőt, ami nem más, mint az ékszíj feszes illetve laza ágában ható erőkülönbség. Ennek kiszámításához ismernünk kell a kisebb tárcsára (hajtott) ható M1 nyomatékot, valamint annak dp1 átmérőjét. Ezek után a következőképp számítható: ω 1 = 2 π n 1 60 = 2 π 1420 1 min 60 40 = 148,7021 1 s M cs = P motor 1500 W = = 10,0873 Nm ω 1 148,7021 1 s F ker = 2 M 1 d p1 = 2 10,0873 Nm 0,09 m = 224,1619 N Az előfeszítő erőt gyakorlati megfontolások alapján határozzuk meg. Erre azért van szükség, hogy a tárcsa és az ékszíj között a megfelelő súrlódási erő ki tudjon alakulni. Ezt H=(2 2,5)Fker nagyságúra kell venni. Abban az esetben, ha kisebb szíjfeszítő erőt alkalmazunk, a szíj csúszik a tárcsán, így a szíj hamar tönkremegy, ha nagyobbra vesszük az erőt, akkor pedig a szíjtárcsa tengelyét tartó csapágyak terhelése lesz túl nagy. A mi esetünkben ez így alakul: H = 2 F ker = 2 224,1619 N = 448,3238 N

7.2 Fűrészeléssel kapcsolatos számítások: 7.2.1 Fajlagos forgácsolási ellenállás A forgácsolási műveletet nem lehet elemeire felbontani, így a szerszám mozgásával szemben fellépő együttes erőt vesszük figyelembe, mely nem más, mint a forgácsolási ellenállás. Jele: K A fajlagos forgácsolási erő a forgácsoló erő és a forgácskeresztmetszet hányadosából kapjuk meg. K = F f q [MPa] (N mm2) A fajlagos forgácsolási ellenállás nagysága különböző tényezőktől függ: forgácsolás irányától a szálirányhoz képest metszőszög és hátszög nagyságától forgácsvastagságtól a fa fajától (testsűrűségétől) a fa nedvességtartalmától a forgácsoló sebességtől a forgácsoló szerszám élességétől 7.4. ábra Fajlagos forgácsolási ellenállás változása a szálátvágási szög függvényében 26 26 Becske Ödön, Faforgácsoló szerszámok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984, 35. oldal 41

A forgácsolás irány hatása: A forgácsolás ritkán történik szálirányban, vagy arra merőlegesen. A szálirány és a forgácsolás iránya közti szög az úgynevezett szálátvágási szög (). A szálátvágási szög széles határok között változik. Ezt láthatjuk a 7.4 ábrán. A mi esetünkben haránt irányról beszélhetünk, hiszen a forgácsolás síkja a rostiránnyal (száliránnyal) párhuzamos, a megmunkálás iránya pedig merőleges rá. Ilyenkor a K értéke keményfánál 20 MPa puhafánál pedig 12 MPa. A metszőszög növelésével a fajlagos forgácsolási ellenállás nő. Ez a bütü irányban a legnagyobb, és haránt irányban a legkisebb. A mi esetünkben a metszőszög =80, így a K értéke 12 és 18 MPa között változik puha és keményfa esetén, ami a 7.5 ábráról leolvasható. Az ábrán látható görbék a következő forgácsolási irányt mutatnak: 1. Keményfa bütüirányba 2. Keményfa rostirányba 3. Keményfa harántirányba 4. Puhafa bütüirányba 5. Puhafa rostirányba 6. Puhafa harántirányba 7.5. ábra Fajlagos forgácsolási ellenállás összefüggése a metszőszöggel 27 27 Becske Ödön, Faforgácsoló szerszámok, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1984, 36. oldal 42

A hátszög csökkenésével nő az ellenállás, mivel a hátlap él melletti része a faanyaggal súrlódik. Ha a hátszög éppen 5, akkor különösen nagy lesz a fajlagos forgácsolási ellenállás, ezért a gyakorlatban ennél nagyobb értéket kell választani. Az általam használt fűrészlapnál ez az érték 10. A forgácsvastagság növelése csökkenti a forgácsolási ellenállást. Ez különböző mértékű a különböző fő irányoknál. A fafajta hatása még fajtán belül is igen nagy lehet. Az eltérések akár 25% is lehet. A sűrűszálú fák forgácsolási ellenállása nagyobb. Szokás a lágyabb fenyőfélék ellenállását K=1-re venni, ebben az esetben a többi fáét arányossági tényező szorzásával megkaphatjuk, Ezen tényező értéke a hazai fafajták esetén 1 és 2,2 érték közé esik. Legnagyobb érték a gyertyánfáé. A fa nedvességtartalmának növekedésével a fajlagos forgácsolási ellenállás csökken. A nedves fák forgácsolásához szükséges erő kisebb, mint ami a száraz fákhoz szükséges. A fűrészlap élessége erősen befolyásolja a forgácsolási ellenállást, s ezzel a teljesítményszükségletet. Amennyiben az él nagymértékben tompul, akkor élezés szükséges. A gyakorlatban rendszeres élezést kell előírni, valamint a fűrészlap pihentetését. Amennyiben tompul a fűrészszalag éle, és eléri a forgácsolás teljesítményszükséglete a motor teljesítményét, akkor az előtoló sebességet lehet csökkenteni. A mi esetünkben a fajlagos forgácsoló ellenállás 12-20 MPa. A továbbiakban 15 MPa értékkel számolok. Mivel nagyon különbözhetnek az egyes fák tulajdonságai, így bevezetek egy biztonsági tényezőt, melynek az értéke n=2,5 lesz, és így a fajlagos forgácsoló ellenállás a számítások során K=15 MPa 3=45 MPa -ra módosul. K = 45 MPa 43

7.2.2 Fűrészelés erő- és teljesítményszükséglete Egyenesvonalú folyamatos mozgást végez a szalagfűrész. A fogácsoló sebesség a következőképen alakul: Ahol: v = D π n = 0,5 m π 7,607 1 s = 11,9492 m s D a fűrészvezető tárcsa átmérője n a tárcsa fordulatszáma, melyet az ékszíj áttétel számításakor meghatároztunk n=456,4286 1/min=7,067 1/s Az anyagban lévő fogak mindegyike a meghatározott e előtoló sebességgel halad. Ebből kiszámítható az egy fogra eső előtolás: Ahol: e z = e t D π n = 2000 mm min 8 mm = 0,0223mm 500mm π 456,4286 1 min e az előtolás mm-ben t a fogosztás mm-ben D a fűrészvezető tárcsa átmérője mm-ben n a tárcsa fordulatszáma 1/min-ben Az egy fogra eső előtolás asztalos szalagfűrészeknél: e zmax = (0,05 0,1) b = 0,05 1,2 mm = 0,06mm Ahol b a fűrészrés szélessége mm-ben, ami a szalagvastagság és a fogkihajtás méretének összege. A kétoldali fogkihajtás nagysága nem haladhatja meg a szalagvastagság nagyságát, így b=0,6mm 2=1,2 mm. Mivel a tervezett fekvő szalagfűrész teljesítménye inkább az asztalos szalagfűrészek teljesítményéhez hasonló, viszont a vágandó fák nagysága nagyobb, ezért választom kisebbre az előtolást, mint az asztalos szalagfűrészeké általában. 44

Az egyidejűleg vágó fogak száma a következőképpen alakul: z e = H t = 500 mm 8 mm = 62,5 Ahol: H a legnagyobb fűrészelési hossz (a legnagyobb vágandó fa átmérője) mm-ben t a fogosztás mm-ben A forgácsolóerő meghatározása: Ahol: F f = K b H = 45 MPa 1,2 mm 500 mm = 27000 N = 27kN K a fajlagos forgácsolási ellenállás MPa-ban b a fűrészelés szélessége mm-ben H a legnagyobb fűrészelési hossz mm-ben A szalagfűrész teljesítményszükséglete: P f = F f e = 27000 N 2 m min 60 Ahol az e előtolás nagyságát m/s-ban kell megadni. = 900 W = 0,9kW 45

7.2.3 Fűrészszalag hosszúságának meghatározása A fűrészszalag hosszúsága a vezetőtárcsák átmérőitől illetve azok tengelytávolságától függ. A tengelytávolságot úgy kell megválasztani, hogy kényelmesen elférjen a vágandó fa, valamint a fűrész berendezései, mint például a fűrészlap támasztó. 7.6. ábra Fűrésztárcsák tengelytávja Mint ahogy a 7.6. ábráról leolvasható: A választott tengelytáv nagysága: af=1300 mm A tárcsaátmérő nagysága d=500 mm l fsz = d π + (2 a f ) = 500mm π + (2 1300mm) = 4170,7963mm A választott szalaghosszom 4170 mm lesz. Mivel a fűrészlapokat hosszra lehet venni, és olyan méretben végtelenítik azt, hogy az a vevő fűrészgépéhez megfeleljen, így nincs szabványos méret. 46

7.3 Tengely és csapágy tervezése, méretezése 7.3.1 Tengelyt terhelő csavarónyomaték meghatározása A tengelyt csavaró igénybevételre méretezzük, tehát elhanyagoljuk a szíjtárcsa, illetve a szalagvezető tárcsa súlyát is. Mivel a motor teljesítménye nagyobb, mint a fűrészeléshez szükséges teljesítmény, így az előbbire méretezzük a tengelyt. Meg kell határozni a tengelyt igénybevevő csavaró nyomatékot: ω 2 = 2 π n 2 60 P [W] M cs [Nm] = ω 2 [1 s] = 2 π 456,428 1 min 60 = 47,797 1 s 1500 W = = 31,382Nm = 31382,665Nmm 47,797 1 s 7.3.2 Tengely minimális átmérőjének meghatározása: A tengely anyagának az E335 acélt választottam, melynek a felső folyáshatára ReH=335 MPa A redukált feszültség nem haladhatja meg a megengedett feszültséget: σ meg σ red ahol σ meg = R eh n 335 MPa = = 111,667 N/mm 2 3 Az n biztonsági tényező 3 és 4 közé kell, hogy essen, a mi esetünkben n=3. Mivel a tárcsák súlyát elhanyagoljuk, a redukált feszültség: σ red = β τ2 csav A csavarófeszültség az előzőekben kiszámolt nyomaték segítségével határozható meg. τ csav = M cs κ p ahol κ p = d t 3 π 16 Ezekből adódóan a tengely teljes hosszán az átmérője nem lehet kisebb, mint: 3 d t min = 16 n 3 M cs R eh π = 3 3 16 3 31382,665 Nmm 335 MPa π = 13,534mm A választott tengelyátmérő:dt min valós=20 mm 47

7.3.3 Retesz választása, és a tengelyvég minimális átmérője A retesz alapméretei a tengelyátmérőtől függ, melyet 6. táblázat tartalmaz: 6. táblázat Reteszhorony méretek tengelyátmérő alapján 28 Tengelyátmérő d [mm] Reteszszelvény mérete bxh A reteszhorony Tengelyben t1 Horonyban t2 Lekerekítése, éltompítása Méret Tűrés Méret Tűrés Max Min 17-22 mm 6x6 3,5 +0,2 2,8 +0,1 0,25 0,16 Hőkezelt acél agy esetén a megengedhető felületi nyomás: pmeg=90 MPa Tehát a felületi nyomás nem lehet nagyobb a fent megadott értéknél: p = F ker A p meg A kerületi erőt a tengelyre ható legnagyobb nyomaték segítségével határozhatjuk meg: F ker = M k max d 2 ahol a felület nagysága: A = h 2 l 1 A fenti összefüggésekből meghatározható a reteszhossz: l 1 = 2 M k max = d 2 h p meg 2 31382,796 Nmm = 11,623 mm 6 mm 90 MPa 20 mm 2 l min = l 1 + b = 11,623 mm + 6 mm = 17,623 mm Ezeket figyelembe véve a retesz hosszát lval=20 mm-re választom. A tengelyátmérő választásánál a retesz méreteit is figyelembe kell venni. Ezt a 6.7. ábra szemlélteti. 7.7. ábra Választott és minimális tengely átmérő keresztmetszete 28 Segédlet a gépelelmek I-II-höz 2.2 táblázat alapján 127. oldal. 48

7.3.4 Csapágyakra ható erő A megfelelő csapágy kiválasztásához szükségünk van arra, hogy ismerjük a tengelyünk veszélyes keresztmetszetét. Ehhez meg kell határoznunk a csapágyazások helyeit. Ezek a 6.8. ábráról leolvashatóak: lca=117 lab=125 lb=71,5 C A B D 7.8. ábra Csapágyazási helyek A tengelyt két helyen támasztjuk alá (A és B) csapággyal. Ezeknek a csapágyaknak fel kell tudni venni a radiális terheléseket. Axiális terhelés nem jön létre, hiszen azt a szalagvezető berendezés veszi fel. A tengely két végén (C és D) van terhelés. Ezek a következők: A szíj illetve szalagvezető tárcsa súlya, valamint a szíj illetve a fűrészszalag előfeszítéséhez szükséges erő: G szíj = mg = 5,3 kg 9,8067 m s 2 = 51,9752 N G szv = 8,7 kg 9,8067 m s 2 = 85,3179 N F szv = 893 N F szíj = H = 448,3238 N 49

Ezek az erők azonban nem egy síkban hatnak. A szíj előfeszítését szükséges felbontani komponenseire: 7.9. ábra Ékszíj előfeszítés komponensre bontási segédábra X irányú komponens: F szíj x = sin F szíj = sin 22,3313 448,3238 N = 170,3462 N Ahol az α szög: α = sin 1 267mm 702,7mm = 22,3313 Y irányú komponens pedig így alakul: F szíj y = cos F szíj = cos 22,3313 448,3238 N = 414,7003 N A gördülőcsapágyak radiális irányú terhelését a csapágyazási helyekre felírt nyomatéki egyenletek segítségével lehet meghatározni, amit az igénybevételi ábrával szemléltetünk. 50

Először az X-Z síkban határozzuk meg a csapágyak terhelését: T Mhx 7.10. ábra Igénybevételi ábra X-Z síkban Ahogy az a 7.10-es igénybevételi ábrán is látható, az erők így alakulnak: Behelyettesítés után: F Ax = F Ax = G szv (l CA + l AB ) (G szíj + F szíj x ) l BD l AB 85,318N (117mm + 125mm) (51,317N 170,346N) 71,5mm 125 mm F Ax = 232,884 N irányba 51

Mivel a testünk nyugalomban van, a rá ható erők összege zérus. F = 0 = F Ax + F Bx + G szv + G szíj + F szíj x Ebből kifejezhető a B csapágy támasztóereje: F Bx = (F Ax + G szv + G szíj + F szíj x ) F Bx = (232,884N + ( 85,318N) + ( 51,317N) + 170,346N = 265,937N iránya: Hasonlóképpen az Y síkban (7.11 ábra): T Mhy 7.11. ábra Igénybevételi ábra Y-Z síkban 52

F Ay = F szv (l CA + l AB ) F szíj y l BD l AB FA y értékét behelyettesítés után kapjuk meg: F Ay = 893N (117mm + 125mm) 414,7004N 71,5mm 125 mm F Ay = 1491,639 N irányba mutat F = 0 = F Ay + F By + F szv + F szíj y F By = (F Ay + F szv + F szíj y ) F By = (( 1491,639N) + 893N + 414,7004N) = 183,939N iránya: A csapágyazások helyén ébredő erők: F A = F 2 Ax + F 2 Ay = 232,884 N 2 + ( 1491,639)N 2 = 1509,71 N F B = F 2 Bx + F 2 By = (265,937) N 2 + 183,939 N 2 = 323,351 N Tehát a veszélyes keresztmetszet az A jelölésű csapágyazás keresztmetszeténél lesz. Csapágy választásnál ezt a keresztmetszetre méretezek, hiszen ha ennél a csapágyazási pontnál megfelelő, akkor a többi helyen is megfelelő lesz. 53

7.3.5 Csapágyválasztás, méretek, adatok: A választott csapágyegységem UCP205 típusú egység melynek adatait a 6.12. ábra és a 7. táblázat tartalmazza: 7. táblázat UCP205 csapágyegység adatok 29 Ház típus: P205 Csapágy típus UC 205 H 71mm D 25mm H1 36mm A1 14,3mm H2 15mm B 140mm L 38mm D3 13mm L1 34mm E 105mm α 10 E1 19mm Rögzítő csavar M 10 Ennek a csapágyegységnek a súlya 0,79 kg. A megfelelő működéshez -15 C és +100 C hőmérséklettartományban használhatjuk. Normál üzemi körülmények között nem szükséges újra kenést biztosítani, azonban ha nehéz körülmények állnak fent akkor a szükséges kenés biztosításához, kenőanyagot zsírzógomb által juttathatunk a csapágyakhoz. 7.12. ábra UCP205 csapágyegység méretei 30 29 https://www.norelem.com/hu/en/products/product-overview/systems-and-components-for-machineand-plant-construction/24000-trapezoidal-thread-spindles-ball-screw-linear-actuators-pillow-blockbearings/pillow-block-bearings/24200-pillow-block-bearing-pedestal-type- UCP.html?search_keywords=UCP 30 https://www.norelem.com/hu/en/products/product-overview/systems-and-components-for-machineand-plant-construction/24000-trapezoidal-thread-spindles-ball-screw-linear-actuators-pillow-block- 54

A csapágyegységhez tartozó csapágy méreteit a következő ábra szemlélteti: 7.13. ábra UC205 csapágy méretek 31 A csapágyegység bár egysoros mélyhornyú golyóscsapággyal van szerelve, a csapágy és a ház között olyan kialakítással rendelkezik, hogy az egy tengelyt tartó két csapágyház közötti szögeltérést ki tudja küszöbölni. Ez azért lehetséges, mivel a csapágy külső gyűrűjének külső felülete ívesre lett kialakítva melynek segítségével az előző probléma orvosolásra kerül. A csapágyat két darab hernyócsavar segítségével tudjuk rögzíteni a tengelyhez, így megelőzve az esetleges axiális irányú elmozdulást. A választott csapágy adatait a 8. táblázat tartalmazza: 8. táblázat UC205 csapágy adatai 32 Csapágy típus: UC205 d 25 mm d 1 33,83 mm D SP 52 mm S 14,3 mm B 34,1 mm W 3 mm A 5 mm m 0,2 kg C 17 mm C r 14900 N C 2 17,6 mm C 0r 7800 N C a 4,2 mm C ur 395 N bearings/pillow-block-bearings/24200-pillow-block-bearing-pedestal-type- UCP.html?search_keywords=UCP 31 http://medias.schaeffler.de/medias/en!hp.ec.br.pr/uc*uc205 32 http://medias.schaeffler.de/medias/en!hp.ec.br.pr/uc*uc205 55

7.3.6 A választott gördülőcsapágy ellenőrzése elvárt élettartam alapján Mivel a csapágyra csak radiális terhelés hat, így az egyenértékű dinamikus terhelését a következő módon lehet meghatározni: P = F A = 1509,71 N Ennek ismeretében a gördülő csapágyak élettartama kiszámítható: L 10 = ( C p P ) Ahol: L10 az alapélettartamot adja meg millió körülfordulásban C a csapágy dinamikus alapterhelése N-ban megadva P az előzőleg kiszámított dinamikus egyenértékű terhelés N-ban p az élettartam kitevő, amely görgős csapágyak esetén p=10/3, golyóscsapágyak esetén pedig p=3 Ezek ismeretében behelyettesítés után: 3 14900 N L 10 = ( 1509,71 N ) = 961,344 milló körülfordulás Ebből ki lehet számolni, hogy üzemórákban mekkora az élettartama a csapágynak, az adott terhelési viszonyok között. Feltételezzük, hogy ezt a gépet maximum részlegesen fognak használni napi nyolc órás üzemben, az elvárható élettartam a csapágyakkal szemben 10000 és 25000 óra között kell lennie. Mivel ez egy kisebb méretű fekvő szalagfűrész, akár sokkal kisebb is lehet az üzemi jellemző, ezáltal a minimum élettartamot az alsó határra veszem fel. L 10h min = 10000 h A számított élettartam üzemórában a következő: Itt: L 10h = 106 60 n L 10 L10h az élettartam h-ban n a fordulatszám 1/min-ban megadva L10 az élettartam millió körülfordulásban 56

Behelyettesítés után: L 10h = 10 6 961,344 mkf = 35103,83 h 90% os biztossággal 60 456,4286 1 min A csapágy módosított élettartama: A módosított élettartam számításával lehetőségünk van a 90%-os megbízhatóságot növelni, valamint a kenés hatékonyágát is figyelembe venni: ahol: L 10m = a 1 a 23 L 10 L10m a módosított élettartam millió körülfordulásban megadva a1 a megbízhatóságot figyelembe vevő élettartam-tényező a23 a kenés hatékonyságát figyelembe vevő élettartam-tényező L10 a már kiszámított alap élettartam millió körülfordulásban Az a23 tényező értékei annak a függvényében változnak, hogy a valóban felhasznált kenőanyag meghatározott kinematikai viszkozitása üzemi hőmérsékleten, hogy aránylik a megfelelő kenés biztosításához elméletileg szükséges viszkozitáshoz. Ennek kiválasztásához a 9. táblázatot használjuk: 9. táblázat a23 tényező a viszkozitások függvényében v/v1 0,5 1 1,5 2 3 4 a23 0,7 1 1,3 1,6 2 2,4 A viszkozitások meghatározásához az SKF cég kalkulátorát használtam, mely az általuk forgalmazott csapágyra vonatkozik. A számításhoz választott csapágy minden paraméterében megegyezik az általam választott csapágy paramétereivel. Mivel anyagaikban, minőségben eltérőek lehetnek, így a kapott értéket csökkentem az élettartam rovására. A számított értéknél egy általános kenőanyagot választottam és az üzemi hőmérsékletet 70 C-ban határoztam meg a csapágy típusa pedig YAR 205-2F. v v 1 = 41,884 mm2 s 37,939 mm 2 s = 1,104 57

7.14. ábra Viszkozitás számítás 33 Az előzőekben leírtak miatt az a23 értékét 1-re veszem. Az a1 élettartam-tényező a megbízhatóság mértékétől függ, ahol 98% megbízhatóságot határoztam meg a csapágyakra: 10. táblázat Élettartam-tényező a 1 élettartam-tényező Megbízhatóság % 1 90 0,62 95 0,53 96 0,44 97 0,33 98 0,21 99 Így a csapágy módosított élettartamai: L 10m = a 1 a 23 L 10 = 0,33 1 961,344 mkf = 317,2433 mkf L 10hm = a 1 a 23 L 10 = 0,33 1 35103,83 h = 11584,2655 h A választott csapágy módosított élettartammal is megfelel. 33 http://webtools.skf.com/bearingcalc/submitcalculation.action?null&ni=456,429&temp=70&grease=v T307 58

8 Gép kialakítása: A modern kor egyik nagy vívmánya a 3 dimenziós cad rendszerek. Ezek a rendszerek nagy segítséget nyújtanak a tervezési folyamatban. Már a tervezési szakaszban elénk tárul a gépünk, és így sok hibát ki lehet küszöbölni még a mintagépek elkészítése előtt. Láthatjuk, hogy milyen elrendezés lesz a legideálisabb, pontos méreteket kaphatunk a tervezendő gépünkről. Bonyolultabb esetekben akár különböző szimulációkat is végezhetünk, mint például terheléses vizsgálatot. Ez elősegítheti a megfelelő anyagválasztást, mely lerövidítheti az ezzel kapcsolatos számításokat, sőt akár olcsóbb anyagválasztást is eredményezhet, ezzel csökkentve a költségeket. A gép kialakítását, a Siemens által forgalmazott Solid Edge ST9 34 program segítségével valósítottam meg. A konstrukcióról készült kép látható a 8.1-es ábrán. A szalagfűrész három fő részből áll. Ezek különböző mozgásokért felelnek: Sín: a fűrész alapja, a vízszintes irányú mozgás a sínen valósul meg Az x irányú tartó: a vízszintes mozgást a váz ezen része végzi A z irányú tartó: a függőleges mozgásért felelős része a fűrésznek 8.1. ábra Renderkép a konstrukcióról 34 https://www.plm.automation.siemens.com/en/products/solid-edge/ 59

8.1 Sín A szalagfűrészhez tartozó sínt úgy alakítottam ki, hogy az időtálló legyen, valamint hogy szabványos alapanyagokból egyszerűen elkészíthető legyen. Mint az a 8.2 ábrán is látszik, melegen hengerelt laposacélt (MSZ EN 10058:2004) a két sín közti távtartónak, és a talpakhoz, melegen hengerelt egyenlő szárú L-acélt (MSZ EN 10056-1:1999), valamint melegen hengerelt téglalap zártszelvényt (MSZ EN 10210-2:2006) használtam a sínekhez. Továbbá a farönk tartószerkezetéhez négyszög illetve téglalap zártszelvényt alkalmaztam. Ezeket hegesztés segítségével kell rögzíteni egymáshoz. A sínpálya úgy lett kialakítva, hogy az esetleges faforgács leperegjen róla, így az nem akadályozza a kerekek megfelelő gördülését. A talpak segítségével lehetőség van rögzíteni a talajhoz a sínpályát. A sín hosszát az határozza meg, hogy mekkora az a leghosszabb farönk, amit szeretnénk megmunkálni. 8.2. ábra A szalagfűrész sínje Az általam elkészített sín hossza 4,8 méter hosszú mellyel akár 3,5 méter hosszú fát is kényelmesen fel lehet dolgozni. A sín szélességét a felépítmény határozta meg, mely az esetünkben 1230 milliméter, a nyomtáv pedig 1150 milliméter. A rönktartó állvány 183 milliméter magasan van a talajtól. Ez a magasság még megengedi, hogy könnyedén rá lehessen helyezni a fát, viszont szükséges is, mivel a kerekek miatt, kell egy minimális magasság ahol még a fűrészelést el lehet végezni. 60

A fa megfogó, -rögzítő szerkezet úgy lett kialakítva, hogy a lehető legtöbb esetben biztosítva legyen, hogy a rönk nem mozdul el a helyéről a fűrész működtetése közben. Az állvány kereszttartója egy téglalap zártszelvény melynek közepe ki lett vágva. Ebbe a résbe helyezhető be a különféle rögzítő eszközök (8.3 ábra). 8.3. ábra Különböző famegfogó eszközök Ezen eszközöket különböző méretű, és alakú fákhoz, félkész termékekhez lehet alkalmazni. A kialakításuk megfelel a vevői igényeknek, szinte bármilyen nagyságú, és formájú, lehet. 8.4. ábra Példa fa megfogására szúró eszközzel Ahogy a 8.4 ábrán látható, nincs minden távtartón állvány. Ennek oka az, hogy szükséges egy kiindulási rész ahol alaphelyzetben található fűrész, valamint szükséges van egy kifutási részre is ahol a fűrészszalag már nem végez vágást. 61

8.2 Az X irányú tartó A váz alsó részénél is odafigyeltem arra, hogy továbbra is szabványos alkatrészek használatával valósítsam meg a fekvő szalagfűrészt. Maga a vázszerkezet Melegen hengerelt L-acélból, valamint melegen hengerelt, szerkezeti zárt idomacélból épül fel, továbbá melegen hengerelt acéllemezből (MSZ EN 10029:2011) épül fel. 8.5. ábra Váz alsó része Mint ahogy az a 8.5. ábrán is látható, további elemei is vannak a váznak. Például a kerekek, valamint az Z irányú váz emelő szerkezete is. 62

8.2.1 Kerekek A kerekek kiválasztásánál is figyelembe vettem azt, hogy kereskedelmi forgalomban kapható megoldásra essen a választás, hogy az esetleges meghibásodás esetén is könnyedén hozzáférhető, és cserélhető legyen. Ehhez a Blickle által gyártott DSPK 50K 35 (8.6 ábra) típusú kereket választottam, melynek adatait a gyártó honlapján megtalálhatóak. 8.6. ábra Blickle DSPK 50K kerék szerelve A kereket M10 hatlapfejű csavarokkal (MSZ EN ISO 4016), és hatlapfejű anyákkal (MSZ EN ISO 4034) rögzítettem. A kereket körül ölelő hajlított lemez rögzítését a vázhoz, csavarkötéssel oldottam meg. A lemez úgy lett kialakítva, hogy akár nagyobb méretű kereket is be tudjon fogadni. A csavarkötések mindegyikénél használtam alátétet, a legtöbb esetben rugós kivitelűt (DIN 127), az elmozdulás megakadályozása érdekében. Ahol megkívánta, ott további laposalátétet is alkalmaztam. 35 http://www.blickle.co.uk/product/dspk-50k-755325 63

8.2.2 Magasságállító A váz felső részének mozgatását trapézmenetes rúd-anya kapcsolattal teszi lehetővé (8.6 ábra). A gép konstrukcióját úgy alakítottam ki, hogy a tömegközépponthoz közel helyezkedjen el a menetes orsó (Tr26x5), ami így, az egész vázszerkezet közepén helyezkedik el. Egy lánchajtás segítségével a vázszerkezet hátsó részére került a magasság állítás, ami egy teljes körre 5mm-rel növeli, illetve csökkenti a fűrészelés magasságát. Mivel menetes rudat alkalmaztam, így bármilyen kismértékű állítási lehetőséget eredményez, tehát pontosan beállítható a kívánt magasság. Az emelés során a rúd hegesztve van az emelendő vázrészhez, így a trapézmenetes anya végzi a forgó mozgást. A könnyebb beállíthatóság elősegítésére, illetve hogy kisebb erőfeszítéssel is könnyedén be lehessen állítani a megfelelő magasságot, 51107 axiális csapágyat (DIN 711/ISO 104) is alkalmaztam. Mivel a lánchajtás miatt az anyára radiális irányú erők is hatnak, egy 16008 mélyhornyú golyóscsapágy (DIN 625/1) is beépítésre került. Az anya és a lánchajtás között retesz (DIN 6885) segítségével kerül átvitelre a nyomaték. Az esetleges szennyeződések elkerülése érdekében porvédővel ellátott típust választottam ennél a csapágynál. 8.7. ábra Trapézanya csapágyazásának metszete 64

Mivel a trapézanyánál van szükség a csapágyazásra, ami miatt nagyobb méretű csapágyat kell alkalmazni, mint amire szükség lenne. Ezeknek a teherbírása nagyságrendekkel nagyobb, mint amilyet az itt megjelenő terhelések igényelnek. A lánchajtás másik oldalán hasonló csapágyazás kerül, annyi különbséggel, hogy az axiális csapágy helyére 61807 mélyhornyú golyóscsapágy épül be, mivel itt csak radiális irányú erő lép fel. A lánchajtást mozgásba hozni kar mozgatásával manuálisan lehetséges, mely csavarkötéssel van rögzítve. Ennek kialakításánál figyelembe kellett venni, hogy milyen magasságban helyezkedjen el a mozgató kar, hogy egy átlagos magasságú személy még kényelmesen tudja azt használni. 65

8.3 A Z irányú tartó A szalagfűrész Z irányú elmozdulásáért felelős részének a vázszerkezete is melegen hengerelt, szerkezeti zárt idomacélból, laposacélból, és acéllemezből áll, ahogy az a 8.8 ábrán is látható. A kötések itt is hegesztéssel és csavarkötéssel lettek megoldva. 8.8. ábra Z irányú tartó Az x illetve z irányú vázszerkezet két egymásba illő zártszelvény által van egymással kapcsolatban. Ez a megoldást négy helyen van alkalmaztam, és a z irányú megvezetésért is ez felel. A két vázrész továbbá még az előző pontban bemutatott menetes orsó-anya kapcsolattal csatlakozik egymáshoz. A stabil működés elérése érdekében több helyen merevítést használtam a szerkezet kialakításánál, ami további funkciót is ellát, ami nem más, mint a burkolatok rögzítésének pontjai. 66

Erre azért volt szükség, mert úgy kellett megoldani azt az általános problémát, hogy vetemedik a vázszerkezet, és nem stabil, hogy közben azt is figyelembe kellett venni, hogy ne legyen túl nehéz a szerkezet. A továbbiakban a szalagfűrész ezen részének a felépítését fogom bemutatni. A z irányért felelős tartó főbb elemei a következők: szíjhajtás és a fűrészszalag hajtása a hozzá tartozó csapágyazás fűrészszalag feszítő illetve szalagtárcsa billentő berendezés (ez az én esetemben egy rendszert képez) szalagvezető berendezés védőburkolatok 67

8.3.1 Hajtások, és a hozzá tartozó csapágyazás A motor által generált nyomatékot az előzőekben kiszámolt módon juttatjuk el vágás helyére. A motort középre helyeztem, hogy a súlyeloszlás a lehető legideálisabb legyen, valamint magasabbra is lett helyzete a hajtóegység, mint a szíjtárcsa (8.9 ábra). Erre azért volt szükség, hogy a meghatározott maximális átmérőjű farönköt is be tudja fogadni a fűrész, hiszen ha alacsonyabban lenne, akkor nem lehetne megmunkálni a fát, mert belelógna az irányába. 8.9. ábra Hajtás ábra Jól látható a fenti ábrán hogy a csapágyazás nem vízszintesen, hanem függőlegesen lett felszerelve. Ennek egyszerű oka van, mégpedig az hogy így sokkal egyszerűbb a kivitelezést enged meg a váznak. A csapágyházak acéllapra vannak rögzítve melyek hátulról meg vannak támasztva zártszelvénnyel. Az acéllap és a csapágyházak között csavarkötés van, melyek közé hézagoló lemezt, alátétet helyezve, az ékszíj előfeszítését lehet megfelelően beállítani, amennyiben a motor lábánál való állítás nem elegendő. 68

Továbbá úgy lett kialakítva az acéllapon a furat, hogy könnyedén lehessen állítani a csapágyak magasságát, így állítva azt, hogy vízszintes legyen a fűrészelés iránya. A fűrészszalag fogak irányának is megfelelőnek kell lenni. Mivel az ékszíj tárcsa tengelyére szerelt tárcsa az, amit meghajt a motor, így az alsó ágban ennek az egységnek az irányába kell néznie a fogaknak (8.10 ábra), ellenkező esetben nem fog létrejönni a vágás, és az a gép meghibásodáshoz vezet. 8.10. ábra Vágásirány alsó ágban 69

8.3.2 Fűrészlap támasztásának kivitelezése A fűrészlapot, mint már az előzőekben említettem meg kell támasztani, hogy a fűrészeléskor fellépő forgácsolási erő ne tolja le azt a tárcsáról. Ehhez én csapágyakat választottam az alábbi elrendezésben, ami a 8.11-es ábrán látható: 8.11. ábra Szalagtámasztás Az egymással párhuzamos csapágy megakadályozza a függőleges irányú kilengését a szalagnak, míg a harmadik csapágy felel a forgácsolási erő felvételéért. Lényeges kritérium a szalagtámasztókkal szemben hogy mozgathatók legyenek, mivel nem mindig a lehető legnagyobb átmérőjű fát vágunk, hanem sokszor kisebbeket is. Ilyenkor szükséges a támasztókat a fához közelebb igazítani. Ezt a felső váz megvezetéséhez hasonlóan, zártszelvényhez illeszkedő zártszelvénnyel oldottam meg. 70

8.3.3 Billentés és előfeszítés A hajtott oldali szalagvezető tárcsánál szabadon futó tengely van. Az itt alkalmazott csapágyak megegyeznek a hajtó oldal csapágyaival. Azért választottam ugyan azt a típust, mert ha a terhelt tengely igénybevételeinek megfelel, akkor itt is megfelelő, hiszen ezen a tengelyen kisebb terhelést kapnak a csapágyak. Ezen oldalon a csapágyazás kialakítása oly módon különleges, hogy itt a tengelynek el kell tudni mozdulnia több irányba is. Ennek megoldására egy egységnek tekinthető rendszert alakítottam ki. 8.12. ábra Szalagvezető tárcsa billentő és feszítő Mint az a 8.12 ábrán is látható, a hátsó acéllapon íves furatok láthatóak, bennük csavarokkal. Az íves furat segítségével a billentés problémáját lehet orvosolni, amire azért van szükség, hogy a szalag megfelelően illeszkedjen a tárcsára. Ezzel a megoldással a hajtott oldali tengely dőlését, vagyis a vízszintestől való eltérését tudjuk beállítani. A másik acéllap, amin a csapágyházak is rögzítve vannak, ugyan ahhoz a 71

csavarokhoz rögzítjük, mint ami a billentésért is felel. A rögzítéséhez kontraanyát alkalmaztam, amire azért volt szükség, hogy a fix laphoz való távolságát növelni, illetve csökkenteni lehessen. Ezzel pedig a szalag feszessége beállítható a megfelelő értékre, amit a gyártó már előre meghatározott. 72

8.3.4 Burkolat Ahhoz hogy a gépet biztonságosan lehessen üzemeltetni, a mozgó alkatrészeket le kell fedni burkolattal, hogy azokhoz véletlenül se férhessenek hozzá a gép működése közben. 8.13. ábra Burkolat Mint látható a 8.13 ábrán, csak a fűrészelés helyén nincs leburkolva a fűrészszalag. A burkolat részeként kialakításra került egy fűrészpor elvezető nyílás is. Ennek nagyságát úgy választottam meg, hogy azt dugulás ne veszélyeztesse, és a fűrészpor nagy részét elvezesse. 73

A szerelhetőséget figyelembe véve úgy lettek kialakítva a fedők, hogy pár csavar eltávolításával leszedhető legyen az összes. Három külön szerelhető egységből áll. Az egyik ezek közül az emelőszerkezetnél található, és a lánchajtást védi benyúlás ellen. A második a szíjhajtást illetve a csapágyazást fedi le. A csapágyaknál lévő burkolatdarab szimmetrikus mind a két oldalon. Ehhez illeszkedik a szíjakat fedő darab. A harmadik része pedig a magát a fűrészszalagot és a tárcsákat takarja el. Egyedül a vágás területén van szabadon a szalag. A burkolatok megtervezésénél figyelembe kellett venni azt is, hogy a hátulról, oldalról épp előtolást végző személynek rá kell látni a fűrészelés helyére (8.14 ábra). 8.14. ábra Rálátás a munkaterületre 74

8.4 Az elkészült konstrukció Ebben a pontban ismertetem az elkészült konstrukció főbb paramétereit. A tervezés elején kiválasztott motor teljesítménye 1,5 kw. A választott fűrésztárcsa átmérője 500 mm-es, melyhez a motor ékszíjon és egy tengelyen keresztül kapcsolódik. Az A jelű ékszíjból két darabra van szükség a megfelelő erőátvitelhez, ami a 90 és 280 mm-es szíjtárcsákon keresztül halad, melynek tengelytávolsága 703 mm. A tengelyek alátámasztásáért, az UPC205 típusú csapágyegységek felelnek, melyek élettartamai elérhetik a 11584 üzemórát. A fűrésztárcsákon elhelyezkedő szalag magassága 25 mm, szélessége 0,6 mm, fogosztása pedig 8 mm, hossza pedig 4170 mm. Ezekkel az adatokkal rendelkező fekvő szalagfűrész, 2 m/perc nagyságú előtolás mellett, alkalmas akár az 500 mm átmérőjű farönk fűrészelésére. A vázszerkezet megalkotásánál a lehető legtöbb alkotóelem könnyen beszerezhető szabványos alkatrész, melyek vagy hegesztéssel, vagy csavarkötéssel lettek rögzítve. A mozgó alkatrészek lefedésre kerültek a biztonságos üzemeltetés érdekében. Ezek után az elkészült konstrukcióról készült néhány illusztrációt mutatok be (8.15-17 ábra): 8.15. ábra Elkészült konstrukció 75

8.16. ábra Elkészült konstrukció 2 8.17. ábra Elkészült konstrukció 3 76