MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR Sersámgépe Tasée FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMGÉPEK FOKOZATOS FŐHAJTÓMŰVEI Otatási segédlet Misolc, 00
MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR Sersámgépe Tasée FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMGÉPEK FOKOZATOS FŐHAJTÓMŰVEI Otatási segédlet A otatási segédletet Dr. Tajafői Jósef és Dr.Taács Erő egyetemi jegyetei alapjá össeállította, serestette: Dr. Jaab Edre Misolc, 00
TARTALOMJEGYZÉK Beveetés.... Fooatos főhajtóműve fucióválatai bloválatai).... A iematiai terveést meghatároó techológiai jellemő.... Fooatos főhajtóműve fordulatsámsorai.... A fooatos hajtóműve iematiai elemei... 9. Fogaserees hajtóműegysége, iematiai válato 9.. Álladó áttételű és csereerees hajtóműegysége... 0.. Tolóerees hajtóműegysége..... Tegelyapcsolós hajtóműegysége... 5.. Előtéttegelyes hajtóműegysége... 5. Össetett hajtóműve... 7 5. Sabályos hajtóműve... 7 5. Túlfedett hajtóműve... 5. Előtéttegelyes hajtóműve... 5 5. Pólusváltós motoro alalmaása... 5.5 Köös fogaserees hajtóműve........ 7 5. A fogaseree fogsámáa meghatároása..... 9 5.7 Fooatos főhajtóműve teljesítméy- és yomatévisoyai.... Fooatos főhajtómű terveése (Példa).... A főhajtómű sabályohatóságáa meghatároása.... A fooatsám... 5. Hajtóműegyelete... 5. Sereeti- és fordulatsámábrá, iematiai válat... 5.5 A fogsámo meghatároása... 7. A fordulatsámhibá sámítása... 9.7 A hajtómű teljesítméy- és yomatévisoyai... 0.8 További megoldásváltoato... 7. A ERI 50 NC estergagép főhajtóműve 7. Sereeti ialaítás, iematiai visoyo Irodalom... 7
FORGÁCSOLÓ SZERSZÁMGÉPEK FOKOZATOS FŐHAJTÓMŰVEI Forgómogást létrehoó mechaius főhajtóműve iematiai elemei Beveetés A megmuáló gépe örébe a fémforgácsoló sersámgépe a legfotosabb gépcsoportot épei. A relatív mogásoat létrehoó elemi mogáso teljesítméyigéye agyo ülöböő. A legagyobb teljesítméyigéyű mogásoat forgácsoló főmogásoa evei, amelye teljesítméye legalább ét agyságreddel haladja meg a előtoló mogásoét. A forgácsoló főmogást főhajtóműve bitosítjá, eért serepü a gépee belül iemelt. A muadarab megmuálási potossága a főhajtómű és a főorsó műödésétől ugyacsa agymértébe függ. A orábba site iárólagos fooatos főhajtóműve elméleti alapjait és gyaorlati alalmaásait magas site mutatja be TAJNAFŐI, J. és TAKÁCS, E. a [, ] egyetemi jegyetebe. A [, ]-be leírta ma is helytállóa és alalmaotta, eért a fooatos főhajtóműve iematiai visoyaia bemutatásáho eeet a műveet vettü alapul. Ugyaaor felhasáltu a elismert émet serő, [, 7, 8] össefoglaló műveit is, amelye a émet sersámgépipar értées tapastalataiból is táplálota. A mechaius és eletromechaius főhajtásoál midig forgó mogású hajtóműveel dolgou. E egyrést aal magyaráható, hogy a forgó mogáso előállítása villamos forgó motoroal egyserű. Továbbá a egyees voalú mogásoho is forgó mogású hajtóműveet célserű alalmai és csa a iematiai lác végére épített forgó/haladó mogás-átalaító mechaimus (forgattyús, legőhimbás, fogaseré - fogasléc, stb.) bitosítja a haladó mogást. A forgó mogású sersámgépe és főhajtáso jeletősége és iemelt serepe abból adódi, hogy csa folytoos forgó mogásoál hasálható i a ülöböő miőségű sersámo (gyorsacél, eméyfém, erámia, stb.) optimális és gadaságos vágósebességei. Mechaius, sofooatú főhajtóműveél a fordulatsám váltotatása alapvetőe mechaiai sereeteel törtéi. A sofooatú főhajtóműveet a sámjegyveérlésű (NC) sersámgépeél isorítottá a orserű, fooatélüli hajtáso, eért jeletőségü csöet. Termésetese vaa továbbra is olya területe, ahol a fooatos hajtóműve továbbra is gadaságosa, továbbá a hagyomáyos sersámgépe még hossú ideig solgáljá a termelést. A orserű fooatélüli hajtásoál is gyara található is fooatsámú hajtómű, amelye terveéséhe a itt megismerte alapul solgála.
Fooatos főhajtóműve fucióválatai (bloválatai) A.a, b ábrá a forgó főmogású, a. ábra a haladó főmogású mechaius fooatos hajtóműve fucióra jellemő válatoat semlélteti, amelyeet soás bloválatoa is evei. A ábrá jelölései: - főmotor álladó, vagy fooatosa állítható fordulatsámú, - tegelyapcsoló, - fé, - iráyváltó, 5- a forgó mogás agyságát beállító fooatos vagy fooat élüli mechaius hajtómű, esetleg álladó áttétel, - főorsó (forgó sá), 7- forgó/egyees voalú mogás-átalaító mechaimus (forgattyús-himbás, fogaseré- fogasléces, orsó- aya, stb.), 8- haladó mogású sá. A - főmotor és a mechaius hajtómű öött redserit álladó áttételű ésíjhajtás, vagy fogaserees hajtás található, amelyet itt em ábráoltu. A motor tegelye párhuamos, vagy merőleges lehet a főorsó tegelyére. 5 5 a. b.. ábra: Forgó főmogású, fooatos főhajtóműve fucióválata A.a ábra seriti fucióválat a egyetemes sersámgépe főhajtásaira jellemő. A hajtás célgépi, vagy speciális megmuáló egységeél egyetle álladó áttételre egyserűsödi, ami lehet fogaserees (csereerees is) pl. célgépeél, vagy lapos síjas (eseteét cserélhető síjtárcsáal) pl. célgépi fiomfúró, vagy furatösörű egységeél (.b ábra). E esetbe a fordulatiráy megváltotatására ics süség a álladó techológia övetetébe. A fordulatiráy váltotatása süség eseté motorral, vagy reveráló ésüléel törtéi. A főorsó féeéséről a motorral egybeépített erőáró (súrlódó) fé godosodhat, amely rugós műödtetésű. A motor idításaor a rugósorítást (a féeést) eletromáges oldja.
A. ábra a haladó főmogású mechaius hajtóműve bloválatát semlélteti. Ha a alteráló mogást olya 7 öiráyváltó sereet hoa létre-, mit amilyee a ülöböő forgattyús mechaimuso-, a iráyváltó sereet elmarad. A haladó főmogás létrehoásába a jövőbe sámítai lehet a forgó servomotoros és a lieáris motoros hajtáso megjeleésére. 5 7 8. ábra: Haladó főmogású fooatos hajtómű fucióválata A iematiai terveést meghatároó jellemő A forgácsoló sebesség a sersám vagy a muadarab d átmérőjéből és fordulatsámából határoható meg. A forgácsoló sebességet és a fordulatsámot egyserűe v és betű jelöli: dπ v (m/perc), ösörülésél 000 dπ v (m/sec). () 000 0 A behelyettesítés mértéegységei: d (mm), (f/perc). A megmuálást célserűe a sersámra jellemő gadaságos forgácsoló sebességgel végi, amelyél a megmuálási és sersám öltsége a legisebbe. A gadaságos forgácsoló sebesség értéét a sersámgépe alalmaott sersám és a muadarab ayagmiősége, alaja és mérete, a megmuálás fajtája és módja, a ívát felületmiőség határoa meg elsődlegese. Ee megfelelőe a főhajtóműveél több forgácsoló sebesség beállítása, vagy folyamatos váltotatása süséges egy v mi -v max forgácsoló sebesség tartomáyba, amelye sélessége egyetemes sersámgépeél a sooldalú megmuálási feladato miatt agyobb, célgépeél, sűített redeltetésű gépeél isebb. A megmuáladó, vagy a sersám átmérőet a d mi -d max itervallummal jelöljü i. A ét tartomáy felvétele utá meghatároható a süséges fordulatsámo legisebb ( mi ) és legagyobb ( mi ) értéei abból a feltételből, hogy:
a legagyobb sersám, vagy muadarab átmérő is bitosítai ell a v mi, legisebb forgácsoló sebességet (agyolásho) és, hogy a legisebb sersám, vagy muadarab átmérő is bitosítai ell a v max, legagyobb forgácsoló sebességet (simításho): 000 v mi mi, d π max 000 v max max. () d π mi A fordulatsámo legagyobb és legisebb értéeie háyadosa a fordulatsám vagy teljes sabályohatóság (S), amely a sebesség sabályohatóság (S v ) és a átmérő sabályohatóság (S d ) sorataét is sámítható: v d S vs d. () v d max max max S mi mi mi A forgácsoló sebessége és a átmérő miimális és maximális értéei terveési alapparamétere. Termésetese egy sersámgépe aár érus értée is elérhető, példaét említhető a erestestergálás, vagy a maximálisál agyobb sebessége is ialaulhata agyobb átmérőél, vagy pl. be em terveett, magasabb gadaságos forgácsoló sebességű sersámoál. A sabályohatóság ige eltérő lehet még aoos géptípusoál is. Egyetemes sersámgépeél soásos értéei 80 50 öött található. A legisebb és legagyobb fordulatsámo öötti tartomáyba a fordulato fooatosa vagy fooat élül állítható be. A főhajtásál alalmaott asiro motoro miatt elősör a mechaius fooatos és mechaius fooatélüli főhajtóműve terjedte el. A villamos motoro fooatélüli fordulatsám váltotatásáa ülöböő megoldásai veette el a fooatélüli eletromechaius főhajtóműve és villamos főhajtáso sélesörű alalmaásáho. Fooatos főhajtóműve fordulatsámsorai Geometriai sorét ialaított fordulatsámsoro A mechaius fooatos főhajtóműve fordulatsámsorait geometriai sorét épei. Ee előye a, hogy a egymás melletti fordulatsámo sáaléos fordulatsám esésée mértée álladó, amelyet a behajtó fordulatsám váltoása sem módosít. Célserűsége techológiailag idoolt és aal függ össe, hogy ülöböő sersámoál a sersám élé csa egy meghatároott, a továbbiaba v -vel jelölt, gadaságos vágósebességtől való v sáaléos sebességcsöeést egede meg. A v függetle attól milye átmérő, milye sersámmal, milye forgácsoló sebességgel dolgou. A fooatos főhajtóműve fordulatsám sorait
úgy tervei meg, hogy ugyaao átmérőél ét egymás melletti fordulatál a x magasabb fordulatról a x- alacsoyabb fordulatra apcsolva a v sáaléos sebesség csöeés álljo elő és fordítva. E egybe at is jeleti, hogy a forgácsoló sebesség a v magasabb értéről a v alacsoyabb, de még megegedett értére váltoi. A fooatos fordulatsámsor,,,... álladó értéű tagjai geometriai sort alota. A egyes fordulatsámoat a alábbi módo épeü:, ϕ, ϕ ϕ,... ϕ. () mi max A () egyeletebe a geometriai sor sorótéyeőjét, a ϕ-t fooati téyeőe evei, a fordulatfooato sáma. A a legisebb a a legagyobb fordulatsám. A új jelöléseel a sabályohatóság ifejehető a fooatsámmal és a fooati téyeővel: S max ϕ. (5) mi ϕ lgs Átalaítással apju, hogy: ϕ S, +. () lgϕ v x ϕ x... ϕ áll. álladó v max v áll. v d.π. 000 c.d... v v mi x álladó v d.π. x 000 c x.d d (mm). ábra: A v-d diagram A fooatsám meghatároott sabályohatóságál a ϕ fooati téyeő értéétől függ. A leírtaat a v-d diagram (. ábra) semlélteti. Mivel egy beállított x fordulatsám álladó, a megmuált átmérő csöeésével (például hossestergálásál újabb és újabb fogásvételeel) a forgácsolási sebesség is csöe. Elérve a megegedett v alsó határértéet v sáaléos sebesség- 5
csöeés áll elő. Eor a fordulatsámot eggyel magasabb fooatra, x ϕ -re apcsolva ismét a v gadaságos forgácsoló sebességgel dolgou. Látható, hogy isebb átmérő felé haladva a fordulatsám fooatos övelésével a gadaságos vágósebesség adott határo belül tartható. A sáaléos sebességcsöeés: v v xϕ x v(%) 00% 00% ( )00%, illetve (7) v ϕ ϕ x 00 ϕ. (8) 00 v Még semléletesebb a logaritmius v-d diagram (. ábra), amelyet sersámgépee hasála a beállítadó fordulatsám gyors meghatároásra. A ábra a gépee gyara a óramutató járásával egyeő iráyba 5 -al elforgatott helyetű. A ábrá a x helyébe a továbbiaba hasált jel erült, ami a fooatos hajtómű fooatsámára utal. Megjegyeü, hogy más sersámayag eseté a v-d diagramba más és más a v és a értée, de. és. ábrá látható fűrésdiagram jelleg váltoatla. v lgv lgv max ϕ - lgs... lgs v lgv lgϕ lgv lgv mi lgvlgd+lgc... lgvlgd+lgc lgd mi lgs d lgd max lgd. ábra: Logaritmius v-d diagram A ϕ fooati téyeőet és a sabváyos fordulatsámoat a Reard sor alapjá határotá meg és sabváyosítottá (MSZ 5, vagy DIN 80 és DIN ). A Reard soro decimál geometriai soro is egybe, mivel a 0 ülöböő hatváyait
is tartalmaá és amelye sorásával a Reard sor tetsőlegese bővíthető. A soro épésée alapja a, hogy a és 0 öötti sámoat 0 vagy attól evesebb (0, 5,,...) tagú geometriai sorra botju. A 0 tagú sor fooati téyeője és a sáaléos fordulatsámesés: R 0 /, ϕ 0 0,, v 0%. A sabváyos fordulatsámo ereített értée:...00,, 5, 0, 0, 80, 00,, 55, 80, 5, 55, 00, 50, 500, 50, 0, 70, 800, 900, (000),... Hasolóéppe állítható elő a agyobb fooati téyeőjű, ritább soro: R 0 /, 0 ϕ 0,,, v 0%...., 0, 80,, 80, 55, 50, 50, 70, 900, (0)..., 0 R 0 /, ϕ 0,,, v 0%...,,,,,,5, 5,, 90, (5)..., 0 R 0 /, ϕ 0,58,, v 0%,..., 80,80, 50,70, (000)..., 0 R 0/, ϕ 0, v 50%...,,,, 5, (90)... Látható, hogy a fooati téyeő a ϕ, hatváyai, a alacsoyabb tagsámú, ritább soro tagjai a 0 tagú sorból iválastható, vagy épehető. A ϕ fooati téyeőet a sabváy ereítve hasálja (ϕ sabv,;,5;,;,; ) és a sabváyos, évleges fordulatsámoat is e alapjá adja meg. Eért a fordulatsámsoro a geometriai sorho épes émi eltéréssel redelee. A évleges értéetől való eltérést végül a téyleges fogsám visoyo és motorfordulatsám adja. A motor fordulatsáma terheléstől függőe váltoi. Terveési paraméterét a motor évleges yomatéát és ahho tartoó évleges fordulatsámot teiti. A. tábláatba a fordulatsámsoro úgy válastéolta, hogy a motoro évleges fordulatsámai is bee legyee a motor b. %-os slipjéél. E lehet pl. a 70 és a 55 f/perc. A téyleges fordulato a magyar gyaorlat serit ± %-al térhete el a tábláatba megadott évleges értéetől. Miél fiomabb felbotású fordulatsámsort válastu, aál iább bitosítható a optimális vágósebesség. Sélső esetbe a fordulatsámo fooat élül 7
váltotatható, ami a CNC sersámgépere jellemő. Eor a optimális, gadaságos vágósebesség folyamatosa bitosítható és a sersám élettartam jól tervehető és övethető. A feti fooati téyeőel épett paramétersoroat a műsai élet más területei is alalmaá. Sabváyos fordulatsámo. tábláat Névleges fordulatsámo (f/perc) Alapsor R0 R0/...70 R0/...70 R0/ 70 (55) R0/ 70 φ, φ,5 φ, φ, φ 00 000,, 5 5 0 0 00 0 00 0 80 80 80 80 80 00 000,, 50 50 80 80 800 80 800 5,5 55 55 55 55 55 00 000 50 50 5 50 5 500 500 50 50 500 50 500 0 70 70 70 70 70 800 8000 900 900 90 900 90 000 000 A hajtóműve fordulatsámsorai többségébe simmetriusa, ihagyás élülie. Asimmetrius fordulatsámsorral ialaított hajtóműveet aor építee, ha a megmuálás gyaorisága a fordulatsám tartomáy valamely résé redserese agyobb, mit ao ívül. Eor a is fooati téyeőjű sorból, a ritábba hasálatos fordulatsám tartomáyba, egyes tagoat (például mide másodiat) elhagya és ostruciósa sem valósítaa meg. Példa a revolverestergá öréből hoható. Sámtai sorét ialaított fordulatsámsoro A somsédos fordulatsámo ülöbsége, a d álladó, amelye meghatároása: 8
, d, + d d, + ( ) d, aa + +. d A sámtai sor serit ialaított fordulatsámsor hátráya, hogy a egyi fooatról a másira átapcsolva a sáaléos fordulatsámesés mértée váltoó, eért hajtóművebe em alalmaá i i 00 % álladó. i További hátráy hogy váltoó behajtó fordulatsámál a fordulatsám ülöbség is váltoi. A fetieből adódóa a optimális vágósebességtől való eltérés agy átmérőél túl agy, is átmérőél pedig süségteleül icsi. 9
A fooatos hajtóműve iematiai elemei A öveteőbe a fooatos főhajtóműve megismeréséhe csa a miimálisa süséges ismeretayagot teitjü át. Sámos résletet és további megoldásoat a hivatoott irodalma tartalmaa.. Fogaserees hajtóműegysége, iematiai válato, fordulatsámábrá A fogaserees elemi hajtóműve, a hajtóműegysége a fooatos és fooatélüli sersámgép főhajtóműve építő moduljai, amelyeet össeapcsolva össetett hajtóművehe jutu. A elemi hajtóműve ét tegelyét, a behajtó és egy ihajtó tegelyt midig egy pár fogaseré (vagy síjhajtás) apcsolja össe. A visgálato sorá a hajtóművere jellemő öveteő ábráat hasálju. A iematiai válat egyserűsített, síba terített voalas válat, amellyel emcsa a elemi hajtóműve, haem a egés hajtómű, vagy aár a egés sersámgép iematiája-, em léptéhelyese-, semléltethető. A alalmaott simbólumo sabváyosa (MSZ 0). A fordulatsámábra a hajtómű iematiai eleméséhe süséges. Ao a egyes fogaserépáro hajtóvisoyai, a egyes tegelye absolút fordulatsámai, a sabályohatóságo egyserűe átteithető, elemehető és süség eseté módosítható. A hálóati ábra simmetrius, amelyél a bemeő fordulat a legisebb és a legagyobb imeő fordulat öött helyeedi el. Alajából megállapítható, hogy milye jellegű a hajtómű (öyű, gyorsfordulatú vagy ehé, lassú fordulatú, stb.). Nem ad iformációt a téyleges fordulatsámoról és hajtóvisoyoról. Egy hálóati ábráho több fordulatsám ábra seresthető, de ee alapjá épített hajtóműve ialaítása alapvetőe em ülöböi. A hálóati ábrá léyegébe simmetrius fordulatsámábrá, amelye balra tolásával épehető a ülöböő fordulatsámábrá illetve hajtóműve... Álladó áttételű és csereerees hajtóműegysége A 5.a,b,c ábra a legegyserűbb álladó áttételű és tegelytávolságú, fogaserees, alaáró hajtásapcsolat iematiai válatát, fordulatsám ábráját és iráyítástechiai jelölését mutatja. Más megoldásba a álladó áttétel, vagy cserélhető áttétel megvalósítható ala- vagy erőáró síjhajtással is. A megoldás alalmaható: 0
csereerees hajtásét, ha a gépe beállított fordulatsám hossabb ideig süséges (célgépe, automatá, fogaó gépe, stb.), fix áttételét a főhajtómű sereeti ialaítás javítása, a főorsóra törtéő ferdefogaatú fogaseré áthajtás (a főorsóra csa egy fogaseré ül fel), végfooati lassítás vagy a motor utái lassítás céljából, amelye egybe a fordulatsám tartomáy ijelölését, valamit a motor megfelelő elhelyeését is céloá. I. I. i ω ω II. II. ω ω i a., b., c., 5. ábra: Álladó áttételű hajtómű egység A fogsámú fogaseré hajtja a fogsámú fogasereet. A apcsolódásra jellemő i módosítás, illetve hajtóvisoy össefüggéseet a 5. ábra mellett adtu meg. A motor és/vagy hajtómű utá ige gyara ésíj, Poly-V síj, fogaott síj, vagy lapos síj hajtás található a motor edveő elhelyeése céljából is, ami álladó áttételű hajtás. Eor a módosítás illetve a hajtóvisoy mértée a átmérő háyadosából sámítható, ahol a D a hajtó, D a hajtott tárcsa átmérője: D D i, D D. További visgálatoba a hajtóvisoyt hasálju, mivel a hajtó és a hajtott fogaseree fogsámaia aráyaival a imeő fordulato övetleül ifejehető. Főhajtóművebe a egy fogaserépárra megegedett legisebb és legagyobb hajtóvisoyt célserű orlátoi, mivel agyobb lassításo edveőtle sereeti méretehe, agyobb gyorsításo egyeetle hajtásho veete: mi, max. (9)
A lassításo serepe a főhajtóműbe iemeledi, mivel a yomatéo övelése leggadaságosabba ma is fogaseréhajtással bitosítható. A imeő II. tegely fordulatsáma: K. (0) A 5.b ábra a fordulatsám váltoását mutatja. A 5.c ábra serit a fogaserépár iráyítástechiai sempotból olya aráyos tag, amelye álladósult állapotbeli átviteli (erősítési) téyeője K, és megegyei a hajtóvisoyal. Et a godolatot alalmau a hajtómű egységeél és a össetett hajtóműveél is, amior a ülöböő fordulatsámoa ülöböő fogaseré apcsolato, mogásapcsolato (átviteli, vagy erősítési téyeő) felele meg álladósult állapotba. Eor a átviteli téyeő oslopmátrixsal adható meg []. Két csereerépárral (.a,b,c ábra) agyobb eredő hajtóvisoy valósítható meg. Alalmaása csa is teljesítméyű és yomatéú főhajtóművebe, leggyarabba melléhajtóművebe található. A imeő II. tegely fordulatsáma: be be be bek. () be I. bei. be II. II. a., b., c.,. ábra: Két csereerépárral épített hajtómű
.. Tolóerees hajtóműegysége A fooatos elemi hajtóműve, ritábba fooatúa. A égyfooatú elemi hajtómű tolóerees megoldásba + építésű, alalmaására is fooatsámú hajtóművebe (pl. gyalugépe, fúrógépe), olyor a hoáapcsolódó elemi hajtóművel öös erees megoldásba erül sor. Sersámgép hajtóművebe legiább a tolóerees megoldáso terjedte el, amelye axiális iráyú fogaseré mogatással hoható üres, vagy a ívát apcsolási helyetbe. A elemi hajtómű egysége redserit serelt tolótömbös ivitelűe. A tolóerees megoldás előyei: jó hatásfo, csa a yomatéölésbe réstvevő fogaserépáro apcsolóda, a tolótömb mid a hajtó, mid a hajtott tegelye elhelyehető, is fordulatsámoál agy yomatéo vihető át, a is sereeti méretű hajtómű terveése sempotjából edveő. Hátráyét említhető a, hogy a apcsolás csa a hajtómű yugalmi állapotába végehető, ami a melléidőet öveli. A apcsolási idő csöetésére alaulta i a fordulatsám előválastós megoldáso, amelyeél a előre beállított fordulatsámo sorba, automatiusa, váltható, pl. hidrauliusa. lg be be be I. be II. lg lg lgϕ lgs a., b., c., d., 7. ábra: Kétfooatú hajtómű egység A 7.a,b,c,d és a 8.a,b,c,d ábrá a ét- és háromfooatú hajtóműegysége iematiai válatát, egy lehetséges fordulatsámábráját, hálóati ábráját, valamit iráyítástechiai jelölését semlélteti. A egyees fogaatú fogaseree fució-össevoással megoldjá a fogaserees apcsolatot és tegelyapcsolóét is solgála. Egyserű, üembitos, jó hatásfoú, agy teljesítméy átvitelére alalmas sereete. A átapcsolásho a tegely-agy ötés silóreteses, bordás, vagy polygo, a foga oldalt legömbölyítette. A átapcsolás törtéhet éel, vagy automatiusa
hidraulius hegerrel, ami a orserű CNC sersámgépél is alalmaott megoldás. A átapcsolás sorá midig csa egy fogaserépár apcsolódhat. A hajtóműegysége belül a fogaseree m modulja és fogsámössege ( + + 5 + ) aoos, ebből adódóa a tegelytávolság álladó. A egymással apcsolódó fogaserépáro a -, -, 5 -. 5 lg be be be I. be II. lg lg lgϕ lg lgs a., b., c., d., 8. ábra: Háromfooatú hajtómű egység A fordulatsámábrá serestése: A hajtómű tegelyeie megfelelő sámú vísites, párhuamos egyeest húu aoos távolságora. A fordulatsáma megfelelőe függőleges, párhuamos egyeeseet húu a első és utolsó tegely öött, lgϕ távolságora. A háló jobb felső metséspotját a be bemeő fordulat sámára jelöljü i, amely a ulla fordulattól lg be távolságra va. A hajtó és hajtott tegelypároat a fogaseré áttételee megfelelő, a hajtóvisoyora jellemő egyeeseel ötjü össe. Lassításor a hajtott tegely fordulatsáma a behajtó fordulatsám potjáho épest balra, gyorsításor jobbra, /-él pedig függőleges egyeesre esi. Megjegyeü, hogy egyetemes sersámgépeél ameyibe mód va rá a jó hatásfoú / hajtóvisoyt illetve lassításoat alalmaá. Követetetése: A imeő tegely fordulatsámai egymástól lgϕ távolságra helyeede el a geometriai sor övetetébe.
A fordulatsámo lg lg távolságra vaa a ulla fordulattól. A sélső, - fordulatsámértée öötti távolság a sabályohatóság logaritmusa: lgslg -lg. Későbbiebe a lg i oordiátáat már em tütetjü fel. A hálóati ábráat a 7.c és 8.c ábráo rajoltu fel. A elemi hajtóműve mogásapcsolatát leíró függvéye: be be.. Tegelyapcsolós hajtóműegysége,. () be A étfooatú elemi hajtóműveet tegelyapcsolós megoldásba a 9.a,b ábrá semlélteti. Hasolóa alaítható i a háromfooatú elemi hajtóműve tegelyapcsolós váltoatai. A és fogaseree a II. tegelye sabado foroghata. Attól függőe, hogy a T. tegelyapcsoló a vagy a fogasereet apcsolja a II. tegelyhe, ét ülöböő imeő fordulatsámot apu. be I. be I. T. T. T. II. II. a., b., A tegelyapcsoló lehet: 9. ábra: Kétfooatú tegelyapcsolós hajtómű egysége alaáró, örmös (9.a), vagy erőáró, súrlódó lemees, eletromágeses, hidraulius műödtetéssel (9.b). A alaáró örmös apcsoló csa álló (esetleg alacsoy fordulatú) tegelyeél apcsolható, példá elsősorba a agyobb teljesítméyű főhajtóműveél található. Súrlódó lemees, erőáró tegelyapcsoló előye, hogy a forgás öbei automatius fordulatsámváltás végehető, a apcsolási idő rövide. E 5
megoldáso hátráya a álladó fogaseré apcsolat, mide fogaserépárho egy tegelyapcsoló süséges, agy a súrlódási vesteség és opás, eletromágeses t.-ál a járuléos hőtermelés. A hajtómű sereeti méretei a tolóerees megoldásho épest őe, elsősorba axiális iráyba, a hajtómű drágább. A tegelyapcsolóat a magasabb fordulatú (isebb yomatéú) tegelye helyei el, sereetépítési ooból erülhete át a hajtott tegelyre. A súrlódó lemees tegelyapcsoló felhasálható féeésre is iematiai rövidár létrehoásával... Előtéttegelyes hajtóműegysége Feladatu a agy lassításo megegedett határo belüli megostása, agy sabályohatóság megvalósítása. be T. II. ( be ) II. be I. E E E II. a., b., c., 0. ábra: Egyserű előtét egység iematiai válata és fordulatsámábrája be I. II. 5 5 ( be ) II. T. E E 5 5 a., b.,. ábra: Kettős előtét egység iematiai válata és fordulatsámábrája
A egyserű és ettős előtét egysége iematiai válatai (0.a és.a ábrá) jól látható, hogy a étfooatú és háromfooatú elemi hajtóművet helyettesíti. A egyserű és ettős előtét hajtómű egysége imeő fordulatsámait a 0.b és.b ábrá mutatjá. A fordulatsámábra lehetséges másfajta ábráolását a 0.c ábra semlélteti. A imeő tegely fordulatsámai egyserű és ettős előtétél a () egyeletehe hasolóa írható föl. 5 Össetett hajtóműve 5. Sabályos hajtóműve A hagyomáyos sersámgépe főhajtóművei sofooatúa. A össetett hajtóműveet a ét tegelyes elemi hajtóműve sorba apcsolásával apju, amelye törvéyserűségeit Tajafői, J. mutatta i []. Sabályos össetett hajtóművet, aa ihagyás élüli geometriai fordulatsámsort apu, ha a sorba apcsolt elemi hajtóműveél feáll, hogy: a egymás utá öveteő réshajtóműve fooati téyeője aoos a előő réshajtómű fooati téyeőjée ayiadi hatváyával, ameyi aa tagsáma. E továbbá at is jeleti, hogy egy réshajtómű fooati téyeője aoos a legisebb fooati téyeőjű hajtómű egység fooati téyeőjée-, ami egybe a teljes fordulatsámsor fooati téyeője is-, ayiadi hatváyával, ameyi a előő hajtóműegysége tagsámaia sorata. A. ábrá három hajtóműegységet (A, I, II) sorba apcsolu össe.... x A x... y I y x... II s xy s. ábra: Hajtómű egysége sorba apcsolása A egyes egysége tagsáma (fooatsáma) redre x, y, s és a úgyeveett redűségei, x, xy. A sabályos hajtómű egyeletébe a egyes sorótéyeő: 7
A x x y xy s -alapsor, I -első sorósor, II -másodi sorósor, ahol lábidexbe a tagsámo, felső idexbe a redűsége serepele. A alapsor iemelt, mivel redűsége. A eredméysor lábidexe mutatja, hogy a eredő E xys fordulatsámsor tagsáma a egyes hajtóműve tagsámaia sorata. A felső idex serit a eredméysor redűsége, aa a fordulatsámsor ihagyás élüli, ϕ sorótéyeőjű geometriai sor. A leírt törvéyserűségeet a () hajtómű egyelet foglalja össe: A I II E. () x x y xy s xys A fooati téyeőre feáll, hogy: ϕ A ϕ ϕ - a alapsor fooati téyeője (itt a első hajtómű egység), ϕ I ϕ x - a első sorósor fooati téyeője (másodi hajtómű egység), ϕ II ϕ y I ϕ xy - a másodi sorósor fooati téyeője (harmadi hajtómű egység). Hajtómű váltoato Aoos eredméysor többféle geometriai sor sorásával is előállítható. A váltoatoat a tagsám és redűség váltoatoból épeü permutáció sámítással: a tagsámváltoato sáma: p!/q!, a redűségváltoato sáma: p!, a össes váltoat sáma: (p!) /q!. A sorba apcsolt hajtómű egysége sáma p, a aoos tagsámú hajtómű egysége sáma q. A fooatsámú hajtómű fordulatsámait -vel jelöljü. A leírta bemutatására és megértésére a xx fooatú, sabályos hajtóművet vessü alapul, ahol p!! és q!!. A lehetséges három (p!/q!/) tagsámváltoat:. A I II,. A I II,. A I II. () E E E A tagsámváltoato midegyiéhe hat (p!!) redűségváltoat tartoi, így a össes váltoat sáma: 8. Visgálju meg a xx tagsámváltoatho tartoó redűségváltoatoat (5), amihe hasolóa írható fel a további tagsámváltoato és ao redűségváltoatai is... A I II,.. I II A, E II I E A II E E A I E I A E.. A,.5. II, (5).. I,.. II. 8
A.. váltoat iematiai válatát a. ábra mutatja, amelye megrajoltu a I. tegely ésíjhajtását is. 5 be 7 9 I. II. III. M 8 0 IV.. ábra: fooatú hajtómű iematiai válata mh m mh m be be A I II 5 7 lgs II lgs I lgs A lgs a., b., c.,. ábra: fooatú hajtómű hálóati- és fordulatsámábrái 9
A.. váltoat hálóati és ét ülöböő fordulatsám ábráját a.a,b,c ábrá semlélteti. A.a hálóati ábra jellege öyű és gyorsjáratú hajtóműre utal. A.. váltoat hálóati és egy fordulatsám ábrája a 5.a,b ábráo látható. A 5.a hálóati ábra jellege ehé, lassújáratú hajtóműre utal. A motor utá elhelyeedő első réshajtómű séles terpestése utal a fellépő agy yomatéora. A.b fordulatsámábrá a. ábra seriti fogaseré apcsolódásoa megfelelő - - hajtóvisoyoat saggatott voallal jelöltü. A hajtóvisoyo a és a.b ábrá jelölései alapjá a fogsámoal ifejeve redre: 5 7 9,,,, 5,, 7. 8 0 A tegelypáro öötti hajtóvisoy értée a hajtóműegyelet tagsáma és redűségei alapjá határoható meg. A.. váltoatál a A réshajtómű egységbe három fordulatsám apcsolható. A egymás melletti magasabb és alacsoyabb fordulato háyadosa ϕ ϕ, ami a.b ábrába a lgϕ távolságba mutatoi meg. A / áttétel, vagy lassítás eseté a egyes hajtóvisoyo: A I,,. 0 ϕϕ ϕ ϕ ϕ ϕ hajtóműegységbe ét fordulatsám apcsolható, amelye lgϕ.lgϕ távolságra helyeede el, a II hajtóműegységbe ugyacsa ét fordulatsám apcsolható, amelye távolsága lgϕ.lgϕ (.b ábra). A egyes hajtóvisoyo:, 5,, 0 7, 0 ϕ ϕ ϕ ϕ A hajtómű fordulatsámai a behajtó fordulatsám és a hajtóvisoyo sorataival:,, stb. be be A.b ábrá bejelöltü a egyes réshajtóműve és a össetett hajtómű sabályohatóságát, amelye öötti össefüggése: lgs A + lgs I lgs II, aa S S AS IS II lg S + S be A, be 5 S I, 7 S II., ahol A réshajtóműve sabályohatóságát a hajtóvisoyo legagyobb és legisebb értéeie háyadosa adja. A.b,c fordulatsámábrá elejére a motor és a hajtómű öötti álladó áttételt is megrajoltu, amelye hajtóvisoya: mh. 0
A optimális hajtómű A ét váltoat (.. és..) alapjá belátható, hogy a ülöböő tagsám és redűség váltoato eltérő iematiai felépítésű hajtóműveet eredméyee. Ee öül a műsai és gadasági övetelméyee legjobba megfelelő-, a optimális-, megoldást ell iválastai. A optimális hajtóművet miimális sámú sereeti elem, ugyaaál a teljesítméyél a lehető legisebb sereeti mérete és jó hatásfo jellemi. Eee a feltételee a a hajtómű tes eleget, amelyél: a behajtó tegelytől sámítva a egymás utá öveteő hajtómű egysége tagsáma csöeő redűségü övevő, a legmagasabb fordulatsám mide tegelye aoos, ics gyorsítás, a egyes tegelyee megvalósított fordulatsámo a alapsor fooati téyeőjével öveti egymást, aa ihagyás élülie. A leírta serit a.a,b ábrá a optimális hajtóműre, a 5.a,b ábrá pedig a evésbé megfelelő megoldásra jellemő. A fogaseree méreteit-, adott teljesítméyél és fogaseré ayagál-, alapvetőe ét örülméy befolyásolja: a yomatéo és a hajtóvisoyo agysága. A hajtóvisoyo értéét elsősorba aért orlátotu mi /, max értébe a főhajtóműveél, hogy e legyee túlotta agy fogaseré mérete. (Melléhajtóművebe a is teljesítméye és yomatéo miatt a hajtóvisoyo értéei isebbe illetve agyobba is lehete.) be 5 7 a., b., 5. ábra: fooatú hajtómű hálóati és fordulatsám ábrái A is terhelő yomatéo érdeébe a tegelyeet a lehető legagyobb fordulatsámmal ell járati, amelye felső határát a fogaseré potossági
ostálya és élettartama alapjá megegedett legagyobb erületi sebesség határoa meg. A tegelye aoos, maximális fordulatsáma aáltal bitosítható, hogy mide hajtómű egységbe va / hajtóvisoyú fogaseré apcsolat és ics gyorsítás. A főhajtóművebe gyara alalmaott egyetle végfooati (agy) lassítás egyi célja éppe a, hogy a előtte lévő tegelye magas fordulatsámmal forogjaa. A megoldás-, amit már só volt róla-, a fordulatsám tartomáy ijelölésére alalmas, továbbá ferde fogaatú hajtásapcsolat megvalósítására ad lehetőséget. A ma épített fooatos főhajtóműveél a magas fordulatsámo megvalósítása gyara süségessé tesi a gyorsító áttétele beépítését is. A sabályos hajtóművel elérhető legagyobb sabályohatóság A ülöböő hajtóművere a feti mi, max határértée figyelembevételével a legagyobb sabályohatóság meghatároható [5.]. A hajtómű legagyobb sabályohatóságát a utolsó hajtómű egység rés-sabályohatósága sabja meg. Felírva pl. a három hajtómű egység sorba apcsolásával felépített teljes hajtómű és a utolsó hajtómű (réshajtómű) egység sabályohatóságát jutu eredméyre. A S ( ) ϕ (5) és a (s ) (s ) xy(s ) s ϕii ϕ ϕ () S II S r egyelete logaritmusát véve, átalaításo utá apju, hogy a teljes sabályohatóság: s s S II S. (7) ϕ A s a legmagasabb redű sor tagsáma, a S II pedig aa sabályohatósága. Sabályos hajtóműveel visoylag is sabályohatóság érhető el, ahogy et a alábbi példa is bioyítja. A agyobb sabályohatóság érdeébe utolsó hajtómű egységét étfooatút (s) ell válastai, amit a a (7) össefüggésből látsi. A gyorsítás élüli és a gyorsításos esetbe a sabályohatóságo: mi, mi, max -él a S II Sr, meg, max -él a S II Sr, meg 8, S, illetve S ϕ max, (8) S, illetve S max. ϕ A S r,meg a réshajtóműre (itt a S II -re) megegedett legagyobb sabályohatóságot jeleti. Miél isebb a φ, aál agyobb a S értée. Sélső
érté (S max ) a φ-él adódi, ami már a fooatélüli hajtóművel ombiált hajtómű esete. A leírta a.b fordulatsámábra alapjá is belátható. Ha gyorsítást em egedü meg ( max :, mi /) a utolsó réshajtómű S r,meg megegedett legagyobb sabályohatósága (lásd a (8) össefüggést). A utolsó réshajtómű előtt lévő hajtóműrése együttes sabályohatósága maximálisa csa /ϕ lehet, mivel eor apu sabályos ihagyás és túlfedés élüli fordulatsámsort. Hasoló godolatmeettel max / gyorsításál és mi / lassításál a utolsó réshajtómű legagyobb sabályohatósága 8 (lásd a (8) össefüggést), a előtte lévő hajtóműréseé pedig 8/ϕ. A előőeet sámserűe is ifejeve: 8 S, S 8. ϕ ϕ ϕ ϕ 5. Túlfedett hajtóműve Túlfedett hajtóműve alalmaása a öveteő előyöel jár: Túlfedett hajtóműveel ige agy sabályohatóság érhető el. A megegedettél agyobb mértéű lassításo elerülését tesi lehetővé. Techológiailag edveő lehet a fordulattartomáyo átfedése. A túlfedett hajtóműve fordulatfooataia sáma midig alacsoyabb, mit a sorba apcsolt hajtómű egysége fooataia (tagsámaia) sorata. Túlfedett hajtóműél em övetjü a sabályos hajtómű ialaítás sabályait és megegedjü, hogy bioyos fordulatsámo ét ülöböő iematiai láco erestül is előállítható legyee. Így a hajtóvisoyo sorataiba ét vagy több helye aoos érté adódi. A túlfedett hajtómű általáos egyelete: A x I II E, ahol t a túlfedése sáma (9) x y xy t s xys t A már példaét bemutatott fooatú hajtóműél ét fordulatsámot ét-ét hajtóvisoy sorattal előállítva eredméyül 0 fooatú hajtóművet apu. A hajtómű iematiai válata aoos a. ábra seritivel (a ábrá a hajtóvisoyo em léptéhelyese rajolta), eért újra em rajolju fel. A.a,b hálóati és fordulatsám ábrá a leírta jól övethető, a hajtómű egyelete: A I II E. A. ábra jelölései: S a túlfedett hajtómű sabályohatósága,
S A a A hajtómű egység sabályohatósága, S I a I hajtómű egység sabályohatósága, S II a utolsó (túlfedett), II hajtómű egység sabályohatósága, S A, I S A S I a utolsó hajtómű egység előtti hajtómű sabályohatósága. A túlfedett 5 és fordulatsámo ét-ét ülöböő hajtási láco erestül valósítható meg. Látsólag idoolatlaa tűi több fogaserépár alalmaása evesebb fordulatsámho, aoba eel érhető el a fejeet elejé említett előyö. A túlfedett hajtóművel elérhető legagyobb sabályohatóság Túlfedett hajtóművel ige agy sabályohatóság érhető el [], amit a S r,meg egy étfooatú réshajtómű megegedett legagyobb sabályohatóságával ifejeve: S t S A,I S II S ϕ y y I S II S ϕ r,meg. (0) lgs I lgs A m be A I II - lgs 0 II lgs A, I lgs a., b.,. ábra: 0 fooatú, túlfedett hajtómű hálóati és fordulatsám ábrája A teljes sabályohatóság:
mi, max -él a S r, meg, mi, max -él a S r, meg 8, S t, illetve S t, max, () ϕ S 5 t, illetve S t, max 5. ϕ A leírta a. ábra alapjá is belátható. Itt egy sabályos hajtómű és egy túlfedett réshajtómű egység össeapcsolásáról va só. Ha gyorsítást em egedü meg ( max, mi /), aor a utolsó réshajtómű S r,meg megegedett legagyobb sabályohatósága, míg a előtte lévő hajtóműréseé a sabályos hajtóművee megfelelőe /ϕ. A teljes sabályohatóság: S t. ϕ ϕ Hasoló godolatmeettel max / gyorsításál és mi / lassításál a utolsó réshajtómű S r,meg megegedett legagyobb sabályohatósága 8, a előtte lévő hajtóműréseé pedig a sabályos hajtóművee megfelelőe /ϕ. A teljes sabályohatóság: S t 8 ϕ 5. ϕ 5. Előtéttegelyes hajtóműve A előtéttegelyes hajtóműve előyei: Nagy fordulatsám sabályohatóság. Elerülhető a megegedettél agyobb mértéű lassításo. A sabályos hajtómű végére a feladattól függőe a 0. ábra seriti egyserű, vagy a. ábra seriti ettős előtét hajtóműegység erül, amelye a elemi étfooatú és háromfooatú hajtóműveet helyettesíti. A. ábra seriti hajtómű utolsó, étfooatú egységét helyettesítsü a 0. ábra seriti egyserű előtéttel. A megoldás iematiai válata és fordulatsámábrája a 7.a,b ábráo látható. A előtéttegelyes hajtóművel elérhető legagyobb sabályohatóság A előtéttegelyes hajtóművel ugyacsa agy sabályohatóság érhető el. A 0. és a. ábrá serit a előtéttegelyes hajtómű egységbe /-/ legisebb lassító hajtóvisoyo apcsolható sorba, így a S r,meg megegedett legagyobb sabályohatóság: S e lehet. A hajtómű teljes sabályohatósága-, ami a 5
sabályos hajtóművehe hasolóa sámítható-, egyserű (s) és ettős (s) előtétél []: s s S S e, ϕ S 5, illetve ϕ S. () ϕ 5 M be 7 9 be 8 0 5 7 a., b., 7. ábra: fooatú, előtétes hajtómű iematiai válata és fordulatsámábrája 5. Pólusváltós motoro alalmaása A össetett hajtóműve valamely hajtómű egysége helyettesíthető ét, ritábba három fordulatú pólusváltós (Dahlader) asiro motorral. Eáltal a hajtómű mérete, a fogaseree sáma csöethető. A motoro elméleti siro fordulatsáma pl. 000/500, 500/750, 000/500/750 f/perc lehet. A helyettesíthetőség feltétele, hogy a hajtóműegység fooati téyeője legye, mivel a motor fordulatsámo is ϕ m fooati téyeővel öveti egymást. Csa olya hajtóműegységet lehet helyettesítei, ahol a alapsor fooati téyeőjét a hajtómű egység redűségére (r) hatváyova -t apu: r r ϕ, vagy ϕ.
Például ϕ-él a redűség, ϕ,-él a redűség, ϕ, eseté a redűség, stb. ell, hogy legye. A fooatú hajtómű () egyeleteiből a. hajtóműegyeletet elemeve megállapíthatju, hogy a I. hajtómű egységet ϕ, eseté helyettesítheti étfordulatú, pólusváltós asiromotor (M). m be m be a., b., 8. ábra: Kétfordulatú motorral ombiált hajtómű hálóati- és fordulatsám ábrája A hajtóműegyelet: A helyett I A II M A II, () I II E E amelyhe tartoó hálóati és fordulatsám ábráat a 8.a,b ábrá semlélteti. A II. hajtóműegységet ϕ,-él helyettesítheti étfordulatú pólusváltós motor. 5.5 Köös fogaserees hajtóműve A hajtómű sereeti méretée csöetésére alalmaá a öös fogaserees hajtást, amelyél a öös eré egyi fuciójába hajtó, másiba hajtott serepet tölt be []. Alapvető feltétel, hogy a réshajtóművebe egyforma modulú fogaseree legyee. Visgálju meg a x fooatú hajtómű öös eré élüli, egy- és ét öös erees megoldásait, amelye iematiai válatait a 9.a,b,c ábra semlélteti. A egy öös erees megoldásba a hajtómű sélességi mérete egy fogaseré sélességgel, ét öös eréél ettővel csöe. Megemlítjü, hogy a öös erees hajtásál a megoldásváltoato sáma övesi attól függőe, hogy melyi ét fogasereet voju össe. A 9.a ábra seriti hajtómű hajtóvisoyai: 7
,, 5, 7. () 8 7 5 7 5 5 7 8 8 8 a., b., c., 9. ábra: Egy- és ét öös fogaserees hajtóműve A egyes egységee belüli fogsám össege öveteőéppe írható fel: + +, (5) + +. () 5 7 8 Egy öös erees megoldás Ha a és a 5 öös eré, aor: 5. (7) A (5) és a () egyelete alapjá felírható össefüggés: 5 + + ( + ). (8) ( + ) Egy öös eréél a másodi hajtómű egység fogsám össegét tehát a első hajtómű egység felvett fogsám össege ( + + ) és a öös fogaseréel létrehoott hajtóvisoyo ( és ) határoá meg. Két öös erees megoldás Két öös eréél írható, hogy: 8
, és. (9) 5 7 A (8) egyelethe hasolóa írható a mási öös erére: 7 + + 8 ( + ). (0) ( + ) Végül a (), (8) és (0) serit: ( + + ) +. () ( + ) A égyfooatú hajtómű A I fordulatsám ábra alapjá írható: E egyelete, illetve a sereeti, vagy ϕ, ϕ. () A () és () egyeleteből adódi, hogy ét öös eré alalmaásaor csa egy hajtóvisoy vehető fel sabado a többi hajtóvisoy a feltétele által meghatároott. Célserű pl. a terveést a legisebb fordulatsámot meghatároó eredő hajtóvisoy felvételével idítai. 5. Fogaseree fogsámáa meghatároása A fogaseree fogsámáa meghatároása a fordulatsámábra alapjá végehető el. A sámításoho figyelembe veedő sempoto: A hajtómű egysége belüli tegelytávolság álladó, a fogaseree modulja aoos. A fogsámoat orlátou, értéü mi 8, max 80 00. A sabváyos fordulatsámotól való eltérése miimálisa legyee. A sámításoat példaét a. ábra seriti fooatú hajtómű első hajtómű egységére mutatju be. A.b fordulatsámábra serit: + +. + 5 A hajtóműegység hajtóvisoyai ϕ, fooati téyeőél: 0,, ϕ,,58 +, 0,79, ϕ, 5 + 5 9, 9
5, +. ϕ 0 A,, hajtóvisoyoat olya egés sámo háyadosaét ell megadi, amelye a legisebb öös többsörös egés sámú sorásával határoható meg. A fogsámoat úgy ell megválastai, hogy a fogsámoból vissasámítható vissasámolható hajtóvisoyo a lehető legisebb mértébe térjee el a elméleti hajtóvisoyo értéeitől. A legisebb öös többsörös, a étseresét véve megfelelő fogsámoho juthatu: 8L L LL 5 L L 0LL. A fordulatsámhiba meghatároása a., A isámított fogsámo alapjá elleőrihető, hogy a téyleges hajtóvisoyo milye mértébe tére el a elméleti értéetől és, hogy a egyes fordulatsámoál e milye mértéű fordulatsám eltérést oo. A végső fordulatsám eltérése a össes réshajtóműre elvégett sámításo alapjá állapítható meg! 8 0,, ismértéű egatív iráyú a eltérés,,57 v 0,8, ismértéű egatív iráyú a eltérés, 0,5 v 5, aa ics eltérés, mivel v. v A H sáaléos fordulatsámhiba agysága a eredő e elméleti és a v valóságos fordulatsámo ismeretébe sámítható, egatív a eltérés, ha a valós fordulatsám a elméletitől isebb: H e v e v 00% 00%. e e Elméleti fordulatsámoa a. tábláatba megadott sabváyos, évleges fordulatsámo teithető. A gyaorlat sámára elegedő, ha a hibasámításál eeel a értéeel sámolu. Elfogadható ha a H fordulatsámhiba agysága a megegedett ± %-o belül va: H ±%. 0
A e a elméleti és a v fordulatsámoat a motor évleges fordulatsámáa és egyes fordulatsámoat létrehoó iematiai lác elméleti és valóságos hajtóvisoyaia soratából is megaphatju. (Megjegyés: a asiromotoro évleges fordulatsáma ülöböő évleges teljesítméyeél más és más érté adott siro fordulatsámú motorál.) E at is jeleti, hogy a hibasámításho elegedő csa a egyes fordulatsámoho tartoó iematiai láco eredő e elméleti és v valós hajtóvisoyaival sámoli. Eor a sabváyos fordulatra ereítés hibáit iüsöböljü. A. ábra seriti példába: e m, v m v v v,.., e m 5 7 v m v v5 b., Háromfooatú tolóerees egysége fogsámaia meghatároása utá elleőrii ell, hogy a tolótömb apcsolható-e, aa a fogaseree fejörei em ütöe-e? E a probléma is fooati téyeőél, aa is fogsám ülöbségeél lép fel és at a említett példáál a és hajtóvisoyo és fogasereeiél ell elleőrii. Határesetbe: m( + ) m( + ) m(5 + ) +, aa 5. A fogsám ülöbség csa aor egedhető meg, ha a fejöröet legyegítjü, más esetbe a 5 a előirt fogsám ülöbség. Példába: 5, tehát a adott fogsámoál a fejörö legyegítése, vagy a fogsámo ismértéű övelése a járható út. Ha a fogsám ülöbség elérése agy fogsám össegehe veete, aor más fordulatsámábrát, más tagsám sorredet válasthatu, vagy a fooatú egységet yújtott ivitellel ésítjü, esetleg + egységre botju. A főhajtómű sereeti ialaításáa éháy sempotja A / / hajtóvisoy értéeet túllépi a már leírt oo miatt em ajálatos, a értée miél iább öelítse -he. A össetett, sotegelyes hajtóművet a optimális hajtóműtörvéy serit ialaítva a adódi, hogy a első réshajtóműve fooatsámai a magasabba és a hajtóvisoyo -he a lehető legöelebb eső értée. Követeéséppe a behajtás oldali rés tegelyeie fordulatsámai magasa, a forgatóyomatéo (fogerő) és a fogaseree méretei, a tegelytávolságo icsi, és miimális fogsámo és modulo válastható. Ugyaolya terhelőyomatéál a fogerő és a csapágyterhelése v7.
eor visoylag agyra adóda. A is értéű hajtóvisoyal (a agy fordulatsám csöetéssel) redeleő, is fooatsámú ( fooat) réshajtóműe a hajtómű végfooatába való elhelyeésével a végfooatba lépe fel a agy yomatéo és itt adóda agyra a fogaseré mérete, ami a hajtómű sereeti ialaítása sempotjából edveő megoldás. A alámetsése elerülése végett a miimális fogsám (0º-os apcsolósögél és evolves fogaásál) 7 illetve -től isebb érté lehetőleg e legye. A silárdságilag süséges és elégséges mudulál agyobb érté válastása öveli a fogaseré átmérőet és a hajtómű sereeti méreteit. A silárdságilag helyese ialaított tegelye hajlító és csavaró igéybevételéből adódó alaváltoásaia a fogaat apcsolódásra és eáltal a teherbírásra gyaorolt hatását is visgáli célserű. A tegelyre épített fogaseré furata és foglába öötti ayagvastagság miimálisa a modul háromsorosa (m), vagy aál agyobb legye. Ha e em oldható meg, aor a fogaseré és a tegely egy ayagból ésül. 5.7 Fooatos főhajtóműve teljesítméy- és yomatévisoyai A egyetemes sersámgépe forgácsolási teljesítméyét a sámított legagyobb forgácsoló yomaté és a u. r ritius fordulatsám (méreteési fordulatsám) határoa meg, amelyet a fordulatsám tartomáyból ell iválastai. A méreteési r ritius fordulatsám megválastását a ülöféle muadarab- és sersámayago, illetve a techológia befolyásolja. Belátható, hogy a legisebb fordulatsámoat a alacsoy vágósebességű sersámo (gyorsacél), vagy techológiá (meetvágás agy átmérő) igéyli. A maximális yomatéot a agyoló megmuálás techológiájáa figyelembevételével határoá meg, amit agy forgácserestmetset, forgácsoló erő és megmuálási átmérő jelleme. A legagyobb M cmax forgácsoló yomatéot a legisebb fordulatál is bitosítai ell. Jobb miőségű sersámoal (pl. eméyfém) törtéő agyolásál-, ahol magasabb a forgácsoló sebesség-, a maximális forgácsoló yomatéra ugyacsa süség va. A méreteés fordulatsámát tehát em a ritá előforduló esetre (agyolás M cmax yomatéal a legisebb fordulato), haem a fetie figyelembevételével ell meghatároi. A forgácsolási teljesítméyt eért a legisebb fordulatál magasabb r fordulatsámmal ( r > ) határoá meg. A méreteés fordulatsáma a ialault gyaorlat serit a () össefüggéssel sámítható: S, () r ahol a S a fooatos főhajtómű sabályohatósága, amelye értéét a legagyobb és a legisebb fordulatsámo háyadosa adja. A ritius fordulatsám öelítőe úgy is meghatároható, mit a legisebb fordulatsámtól sámított
( + ). fordulatsám. Például egy fooatú hajtóműél r, aa a legisebbtől sámított egyedi fordulattal méreteü. A ritius fordulatsám solgál alapul a hajtómű silárdsági méreteéséhe is. A hajtómű imeő tegelyé, a főorsó süséges teljesítméy a () serit: P c max π M c max r M c maxωr M c max r. () 0 9,55 A süséges motorteljesítméyt a () egyelet alapjá határou meg és a isámított értéhe legöelebbi, agyobb teljesítméyű motort válastju: P P c max m Pcs, ηmech ahol a mechaiai hatásfo η mech 0,75-0,8 értére vehető fel. A fooatos hajtómű teljesítméy- és yomaté határdiagramjai a fordulatsámo függvéyébe a 0. ábrá látható. A forgácsolásor fellépő értée ee határgörbé alatt, a mideori muapotba helyeede el. A diagram ét résre botható aserit, hogy a yomaté, vagy a teljesítméy álladó: I. II. M c, max álladó, P c C, r, Pc, max álladó, M c C (hiperbola), r. M c (Nm) P c (W) P cmax P c () M cmax M c () M cmi P cmi r I. II. (mi - ) 0. ábra: A fooatos főhajtómű teljesítméy- és yomaté határdiagramjai
A I. tartomáy maximális yomatéára méretei a hajtóművet. Megjegyeü, hogy a motor évleges teljesítméye ettől agyobb yomatéo elérését is lehetővé tesi a I. tartomáyba. A sereet túlterhelésből adódó töremeetelée elerülése pl. erőáró síjhajtás, vagy yomatéhatároló tegelyapcsoló beépítésével oldható meg. Fooatos főhajtómű terveése (Példa) Késítse el egy sersámgép fooatos főhajtóművée iematiai terveését a alábbiaba megadott adato alapjá: Átmérőtartomáy: d mi d max 7 8 mm Sebességtartomáy: v mi v max m/mi Fooati téyeő: ϕ, Motortípus: ormál asiro Határoa meg a hajtómű iematiai jellemőit! Visgálja meg, hogy a ismert iematiai orláto mi/ és max/ figyelembevételével a feladat sabályos hajtóművel (gyorsítás élül, vagy gyorsítással), túlfedéses, vagy előtétes hajtóművel oldható meg. Válassa i a megfelelő megoldást és: írja fel a váltoat hajtómű egyeletét, rajolja meg a iematiai válatát és fordulatsám ábráját, rajolja meg a hajtómű teljesítméy- és yomaté határdiagramjait.. A főhajtómű sabályohatóságáa meghatároása A főhajtómű S sabályohatósága étféle módo is meghatároható. A () össefüggéseből a legisebb és a legagyobb fordulatsám: 000 v 000 mi mi 8, mi, d maxπ 8 π max 000 v max 00 mi. d mi π 000 7 π A () össefüggéseből a sabályohatóságo: 8 S d, S v, 7. 7
S max 00,7, vagy S S ds v,7, 8. 8, mi. A fooatsám A () össefüggéseből meghatároható a fooatsám: lgs lg,8 + + 8,8, felfelé ereítéssel 9. lgϕ lg, A sabváyos fordulatsámo A isámolt sélső fordulatsám értée alapjá a sabváyos fordulatsámo felírható:, 90, 5, 80, 50, 55, 500, 70, 000. A sabváy seriti fordulatsámoból sámítható sabályohatóság: 000 S 5,87, ami agyobb, mit a iiduló adato alapjá sámított érté (,8).. Hajtóműegyelete A 9 fooatú hajtómű ét darab fooatú elemi hajtómű sorba apcsolásával építhető meg, aa: 9x. A hajtóműre midösse egy tagsám váltoat és aa ét redűség váltoata írható fel, amelyere jellemő hajtóműegyelete:. A I,. I A. E 9 E 9 A optimális hajtómű törvéyei alapjá a. váltoatot válastju i megvalósításra.. Sereeti- és fordulatsámábrá, iematiai válat A hajtómű sereeti és ét ülöböő fordulatsám ábráját a. ábra semlélteti A.b fordulatsám ábrá látható, hogy sabályos, gyorsítás élüli hajtómű alalmaása eseté a hajtóvisoy apcsolásáál a megegedettél agyobb mértéű lassítás lépe fel: mi. ϕ, 8 5
Gyorsító hajtóvisoy alalmaása A agymértéű lassítás elerülésére legegyserűbb megoldás a gyorsító hajtóvisoy beépítése ( max ). A meghatároott fordulatsámsor elérésére, a gyorsításo ellesúlyoására a motor és hajtómű öé, a ét elemi hajtómű egység öé, vagy a hajtómű végére lassító hajtóvisoyt építee be. A másodi és harmadi esetbe a motor és hajtómű öött gyara ésíjhajtás is található. E megoldáso jellemőe például a oslopos fúrógépe főhajtóműveire. A hajtómű elejére beépített álladó értéű mh lassító hajtóvisoy esté a hajtómű sereeti elemeit agyobb yomatéra ell méretei, míg a hajtómű végére építéssel e elerülhető. A másodi esetbe a hajtómű magasabb fordulato járatható. Mivel a motor fordulatsáma a terheléstől függ, eért csa évleges terhelésél (yomatéál) érhető el a leírt fordulatsámo. m be / /ϕ / / /ϕ /, 5 / /ϕ 0 7 / 8 /ϕ /8 5 9 / 0 /ϕ /,8 / /ϕ 0 9 mh m / h be /ϕ / /ϕ /, /ϕ 0 /ϕ / 5 /ϕ /, ϕ 9 a., b., c.,. ábra: A 9 fooatú hajtómű sereeti- és fordulatsám ábrái A.c fordulatsám ábrá a hajtóvisoyo a megegedett értéeet em lépi túl. A másodi réshajtóműbe a ϕ gyorsítás alalmaásával a /ϕ / megegedett lassításho jutu. A süséges álladó értéű mh lassítást a hajtómű elejére helyetü. A.c fordulatsám ábráa megfelelő hajtómű iematiai válatát a. ábra semlélteti. Megjegyés: A. ábrá a főhajtómű hááa örvoalraja em öveti a már említett oslopos fúrógépe főhajtóművée ialaítását, amelye a vísites síba (a tegelyere merőlegese) ostotta.
8 0 i 7 9 h 5 m M. ábra: 9 fooatú hajtómű iematiai válata.5 A fogsámo meghatároása A 7. fejeete megfelelőe határou meg a.c ábra seriti főhajtómű fogasereeie fogsámát és a H sáaléos fordulatsámhibá értéeit. A első réshajtómű fogasereeie fogsáma és a valós hajtóvisoyo A fogsámo. fejeetbeli példáho hasolóa sámítható: 0,500, ϕ, +, 5 0,707, ϕ, 5 +, 5, ϕ +. 0 A legisebb öös többsörös, ami fogsám össege evés, eért vegyü ee étseresét, ami 7. A fogsám össeg, 7 alapjá a fogaseree fogsámai: 5, L L 0, LL, 8, L L, LL. 7
A első réshajtómű valós hajtóvisoyai: 0,500, 8 v 0 0,7,, v 5. v A másodi réshajtómű fogasereeie fogsáma és a valós hajtóvisoyo A fogsámo: 7 0,50, 8 ϕ, + 5, 9 5 0,707, 0 ϕ, 5 5 + 5 0, ϕ, +. 5 A legisebb öös többsörös 0. Legye a fogsám össeg 90, mivel a étseres érté, a 0 már túl agy fogsám össeget ada. A fogsámo: 8, L L 9 7, LL 7 0, 7, L L 5, LL 0. 8 0 Látható, hogy a 5 hajtóvisoyt megvalósító fogaseree fogsámaiál ereítéseet ellett alalmai a legisebb öös többsörös,5-el való sorása miatt. Ameyibe a fordulatsámo hibája a megegedett határo öött marad, úgy e em jelet problémát. A másodi réshajtómű valós hajtóvisoyai: 7 8 0,5, 7 v 8 9 7 0,98, 5, v 5 0 8
0. 0 v A válastott asiromotor évleges fordulatsáma legye: 0 mi -. A mh álladó hajtóvisoy értée és at megvalósító fogaseree fogsámai meghatároható, figyelembe véve a ϕ gyorsítás ellesúlyoását, a hajtómű legagyobb (000 mi - ) és a motor évleges (0 mi - ) fordulatsámát: 000 000 0 0,7, ϕ 0, 0,88 9 mh m 0 0,8, ( m 0, h 58). 58 v,mh h. A fordulatsámhibá sámítása A valós hajtóvisoyo alapjá isámítható a téyleges fordulatsámo. A sabváyos évleges (elméleti) és a valós fordulatsámoból meghatároható a sáaléos fordulatsámhibá. A sámítást csa a legisebb fordulatsámál mutatju be, a többi értéet csa ööljü. v m vmh v v 0 0, 8 0, 5 0, 5, mi -, v, H - e 00% 00% 0,57 %. e v 89,5 mi -, H -0, %, v 5,8 mi -, H +0, %, v 7,89 mi -, H -,8 %, v5 9,7 mi -, H 5-0, %, v 9,78 mi -, H -,7 %, v7 50, mi -, H 7 +0, %, v8 75, mi -, H 8 +0,79 %, v9 00, mi -, H 9 +0, %. A valós fordulatsámoa a elméleti fordulatsám értéetől való sáaléos eltérése a megegedett ± %-os tűréshatáro belül va, eért a isámított fogaseré fogsámo megfelele. 9