Aszinkron villanymotor kiválasztása és biztonsági tengelykapcsoló tervezési feladat A feladat egy aszinkron villanymotor tengelyére egy adott biztonsági tengelykapcsoló típust szerelni. A kiinduló adatok (P m, n m, c d és a biztonsági tengelykapcsoló típusa (Kasi, Hilliard, Flender, Ortlinghaus). 1. Az aszinkron villanymotor kiválasztása A feladatot ceruzával szerkesztve kell elkészíteni, de a következő féléves tárgyban (Számítógépes modellezés és tervezés) felhasználjuk a mostani tervezést, ezért nem a Gépszerkezettan II-III segédletben található háromfázisú aszinkronmotor táblázatokban a megadott teljesítmény (P m ) és fordulatszám (n m ) alapján választjuk ki a motor típusát. Ha majd 3D-be szeretnénk beépíteni a motort, akkor mindenképpen a www.wattdrive.com internetes oldalról választjuk ki illetve töltjük le a motort, hogy az összeállítási modellbe be tudjuk illeszteni majd. A mostani feladatunknál a biztonsági tengelykapcsolóval történő összeépítés szempontjából fontos adat a motor tengelyvég átmérője (d) és hossza is (l). Az internetről a következő a kiválasztás menete: Az internetes oldalra történő bejelentkezés után a 1. ábrán megjelenő képet látjuk. Itt a menüsorból az E-CATALOG Cat4CAD-et választjuk, ahol a CAT4CAT ONLINE-t jelöljük ki. 1. ábra Ezután a 2. ábrán látható oldalt látjuk, ahol a Language-re kattintva a használt nyelvet (magyar) tudjuk kiválasztani (Hungarian) a 3. ábra szerint.
2. ábra 3. ábra A magyar feliratok megjelenése után a Termék kiválasztásra megyünk (4. ábra).
4. ábra Az Előválasztás táblázatból a WATT-EUSAS rendszermotort jelöljük be (5. ábra). 5. ábra A Tovább gombbal megyünk a következő oldalra (6. ábra).
6. ábra A Motor keresés táblázatban (7. ábra) tudjuk beírni a kódban megadott teljesítmény értéket. Az ábra szerint 11 kw. A motor csatlakozást IEC standard motorra kell állítani! 7. ábra Ezután a lap alján található Keresés indítása gombbal megyünk a következő oldalra (8. ábra).
8. ábra A keresés eredményét a 9. ábrán láthatjuk. Megfigyelhetjük, hogyha a 8. ábra szerint írjuk be a teljesítményt, akkor a 11 KW és annál nagyobb teljesítményű motorok jelennek meg. Mert a második téglalapba nem írtunk semmit. Ha oda is beírjuk a 11 Kw-t, akkor csak az ekkora teljesítmények jelennek meg. Azt is láthatjuk, hogy a fordulatszámnál (Kimeneti sebesség) csak 1000, 1500 és 3000 1/min névleges fordulatszám körüli értékek közül tudunk választani. Jelen esetben 970 1/min. A Tovább gombbal mehetünk a következő lapra. 9. ábra
A 10. ábrán jelennek meg a motor adatai. A legfontosabbak a teljesítmény, fordulatszám, névleges nyomaték és a kihajtótengely mérete, tűrése. 10. ábra 11. ábra Az oldal alján lévő (11. ábra) 3D/2D rajz gombbal tudjuk a motor 3D modelljének előnézetét behívni (12. ábra). A jobb oldalon látható Válassz egy formátumot felíratnál tudjuk a letöltendő file formátumát kiválasztani (12. ábra).
12. ábra Javasolt a STEP formátum kiválasztása a 13. ábra szerint. A lap alján található Export gombbal nyithatjuk meg illetve menthetjük el file-t. (A 3D modellt csak a következő félévben használjuk!)
13. ábra 2. A biztonsági tengelykapcsoló kiválasztása 8.5. Tengelykapcsoló tervezési feladat (Gépszerkezettan II-III segédlet) és a függelékben található rajzok, táblázatok alapján. A megadott adatok, kódok alapján kiválasztjuk az aszinkronmotort a wattdrive oldalról az előzőekben leírtak szerint. Az itt található névleges sebességgel (aszinkron) fordulatszámmal végezzük a számításokat. Fontos adat a motor tengelyvég átmérője és hossza is (d és l). A biztonsági tengelykapcsoló hajtóoldali agyrészét erre a tengelyvégre szereljük majd. Az alkalmazott biztonsági tengelykapcsoló típusok: o KASI (K) o Hilliard (H) o Flender (F) o Ortlinghaus (O) A tengelykapcsoló kiválasztásának egyik legfontosabb paramétere a mértékadó nyomaték (katalógusból ez alapján tudjuk kikeresni a megfelelőt). A mértékadó nyomatékot súrlódó tárcsás, ill. lemezes tengelykapcsolónál a következőképpen határozzuk meg:
A mértékadó nyomaték meghatározásához ismerni kell még a c v, c m és c i tényezőket is. A c d, c v, c m tényezőket a Gépszerkezettan III jegyzet diagramjai alapján, az üzemi jellemzőket figyelembe véve, választhatjuk ki (lásd 14. ábra!). 14. ábra - a c v tényező a relatív sebességtől függő tényező, amit a fenti diagramból választunk ki., ahol d köz a súrlódó felület(ek) középátmérője, amit itt még nem ismerünk. Azt javasolom, hogy először számítsuk ki a mértékadó nyomatékot e nélkül a tényező nélkül majd a függelékben található tengelykapcsoló típus táblázatából keressük ki a megfelelő sorszámú tengelykapcsolót! Pl. Flender 4. A megfelelő sorból leolvassuk a D átmérő értékét D= 195 mm. A d köz = 0,6-0,65xD értékre választhatjuk körülbelül. Így már kiszámíthatjuk v rel -t és a diagramból leolvashatjuk c v -t! c m =1 lehet. c i = 1,09-0,03i, ahol i a súrlódó felületek száma. i= 1-3-nál c i =1, i=4-nél c i = 0,97, i=10-nél c i = 0,79.
Ezután meghatározzuk a mértékadó nyomaték értékét (Tm=154,5 Nm), amit nem kerekítünk (vagy csak a következő egészre), hanem a számított értékkel végezzük a további tervezést! A mértékadó nyomaték és a motor tengelyvég méretét figyelembe véve kiválasztjuk a megfelelő sorszámú tengelykapcsolót. (Flender 4. T=180 Nm) Felhívom a figyelmet, hogy nem ezzel a táblázatos értékkel számolunk, hanem az előzőleg meghatározott Tm-el! Általában a számított nyomaték értékhez felülről a legközelebb eső nyomatékkal rendelkező sorszámút választjuk ki a megfelelő tengelykapcsolóhoz tartozó táblázatból. (Lehetséges olyan eset, hogyha néhány Nm-el van a számított érték a táblázatos érték felett, akkor a kisebb sorszámú tengelykapcsolót vesszük fel.) A továbbiakban az így kiválasztott tengelykapcsoló adataival dolgozunk tovább. Figyeljünk oda, hogy a felvett tengelykapcsoló a motor tengelyvégére szerelhető legyen! Ha a kapcsoló agyátmérőjére megadott tartományba nem esik bele a motor tengelyvég mérete, akkor válasszunk eggyel nagyobb tengelykapcsolót! Ha szükséges, akkor a meghajtó rész agyhosszúságát igazítsuk a motor tengelyvég hosszához! A táblázatból kikeressük a tengelykapcsoló fő méreteit, amibe nekünk kell beletervezni a súrlódótárcsa, rugó, csavar aktuális méreteit, amelyek a Tm terhelést elviselik. A d köz = 0,55-0,7xD tartományban változhat a tengelykapcsoló típusától függően! A KASI-nál például a D 2 méret megadja a súrlódó tárcsa külső átmérőjét. Minden esetben ellenőrizzék le, hogy a számított d köz értéknek megfelelően készüljön el az összeállítási rajz! A d köz számítási összefüggésében a súrlódó anyagpárra jellemző adatokat (súrlódási tényező, megengedett felületi nyomás) és c geometriai arányt úgy vesszük fel (lásd 15. ábra), hogy az előzőekben említett méretet kapjuk a súrlódó felület közepes átmérőjére! Anyagpárosítás Súrlódási tényező Megengedett Megengedett száraz felület kent felület hőmérséklet felületi nyomás ºC MPa öntöttvas 0,15..0,25 0,02..0,1 300 1,5..2,0 öntöttvas öntöttvas acél 0,15..0,2 0,03..0,06 260 0,8..1,4 edzett acél edzett acél edzett acél szinterfém - *0,06..0,11 **0,03..0,06 0,15..0,25 *0,06..0,11 **0,03..0,06 *100 **120 *180 **180 *0,5..2,0 **0,5..2,0 *0,5..2,0 **0,5..2,0 acél, öntöttvas - 0,2..0,4 0,1..0,15 250..500 0,05..8,0 azbesztszövet műgyantával acél, öntöttvas 0,45..0,65 0,1..0,2 200..300 0,05..6,0 szintetikus gumi fémszövettel acél grafit 0,25 0,05..0,1 300..500 0,05..2,0 acél, öntöttvas parafa 0,3..0,5 0,15..0,25 100 0,05..0,15 15. ábra Ellenőrizzék le a minimális agyvastagság értékét is! Ha nem megfelelő az érték, akkor elképzelhető, hogy eggyel nagyobb sorszámú tengelykapcsolót kell választani! Indokolatlanul viszont ne vegyenek fel jóval nagyobb tengelykapcsoló méreteket, mert úgy a szerkezet túlméretezett lesz!
A tárcsás tengelykapcsolóknál nem szükséges a súrlódó felületek számának meghatározása. KASI-nál i=1, a HILLIARD-nál i=2 vagy 4, vagy 6, a FLENDER-nél i=2 vagy 4, vagy 6. Az Ortlinghaus tengelykapcsoló típusoknál az i értékét ki kell számolni úgy, hogy a d köz értékét felvesszük a kiválasztott sorszámú tgk. méretének megfelelően! Mivel biztonsági tengelykapcsolóról van szó ezért a T k kapcsolási nyomaték megegyezik a T m méretezési nyomatékkal! Ha ez nem teljesül, akkor valószínűleg számítási hibát vétettek. Rugó méreteit szabványból válassza ki, természetesen úgy hogy a felvett rugószám a beépítés lyukkörén elférjen! A rugószám meghatározásánál n=1,25-1,3 biztonsági tényezőt vegyen fel a megadott F n terhelésre, hogy a rugó menetek ne feküdjenek fel egymáson! (F nmeg = F n /n és z=f a /F nmeg ) A csavarokat amennyiben csak rögzítő funkciót látnak el, vegye fel a szerkezet méretéhez arányosan! Amennyiben szorosan meghúzott kötésről van szó, úgy méretezze őket szilárdságilag is! Felhívom a figyelmüket, hogy a törzsrajzon a főbb számítási méreteket (pl. d köz ), befoglaló méreteket, a tűrésezett, illesztett (pl. agy-tengely kapcsolat) méreteket is fel kell tüntetni! A darabjegyzéket részletesen ki kell tölteni! Például az anyagminőségeket is meg kell adni! A műhelyrajzokon az összes gyártáshoz szükséges méretnek, tűrésnek, érdességnek szerepelnie kell! 3. Eredmények Az eredményeket táblázatos formában is kérjük összefoglalni! Adják meg a következő jellemzőket: Motor: teljesítmény (P m ), fordulatszám (n m ) típus, a motor tengelyvég átmérője (d) és hossza is (l). Biztonsági tengelykapcsoló: T m mértékadó nyomaték, típus, átvihető nyomaték, agyátmérők, agyhosszak. A lenti táblázat formátumát használhatják az eredmények megadásához, amit a jegyzőkönyvhöz csatoljanak! Motor teljesítmény P fordulatszám típus a tengelyvég átmérője d a tengelyvég hossza l Biztonsági mértékadó nyomaték tengelykapcsoló típus átvihető nyomaték T k agyátmérők agyhosszak Elkészítendő a biztonsági tengelykapcsoló törzsrajza darabjegyzékkel, tételszámozással a főés befoglaló- valamint az illesztett méretek feltüntetésével! A tengelykapcsoló agyrészét úgy alakítsa ki, hogy a motor tengelyvégére szerelhető legyen! n m T m