GEG II. 4. konzultáció Siklócsapágyak
Csapágyak meghatározása A csapágyak olyan gépelemek, melyeket egymáshoz képest elforduló alkatrészek közé építünk be úgy, hogy a forgás minél kisebb ellenállásba ütközzön. Feladatai: 1. Az alkatrészek relatív helyzetének biztosítása kis súrlódási ellenállás fellépése mellett 2. Terhek közvetítése 3. Szerelhetőség, javíthatóság
Csapágyak csoportosítása a súrlódás csökkentésének módja szerint Az álló és forgó felületek elválasztása történhet: 1. siklócsapágy: kenőanyaggal 2. gördülőcsapágynál: gördülő elemmel 3. mágnes csapágy: lebegtetéssel Gördülőcsapágyak Siklócsapágyak Mágnes csapágy
Siklócsapágyak súrlódási körülményei A súrlódást úgy csökkentjük, hogy a tengely és a gép váza közé perselyt építünk be, amely: speciális anyagú, finom felületi megmunkálású, általában kent. Az üzemi állapot súrlódási jellege szerint a siklócsapágyak lehetnek: Hidrosztatikus (külső erő) Hidrodinamikus (folyadéksúrlódású) Vegyes súrlódású Szárazon futó 1.Tengely 2. Persely 3. Axiális csapágy gyűrű 4. Futó gyűrű radiális axiális
Siklócsapágyak siklási körülményei p külső Hidro /aerosztatikus (külső energiaforrás bevonása) V=0 Hidrodinamikus Kialakulás feltételei: 1. Sebesség különbség 2. Viszkózus folyadék a hézagban 3. Tapadás a felületek és a kenőanyag között 4. Mozgás irányába szűkülő rés
Hidrodinamikus siklócsapágy működésének vizsgálata A tengely hozzáér a perselyhez n=0
v Száraz súrlódás: nincs kenés, a felületek szárazon érnek össze mozgás közben S μ N μ 0,14 (acél acél) v F v Fs Vegyes súrlódás: kenőanyag van, de a sebesség viszonylag kicsi. Az érdesség csúcsok időnként összeérnek. A felületeket kenőanyag választja el. A súrlódási erő függ a felületi nyomástól és a csúszás sebességétől. 0,14...0,01 μ 0,01...0,001
Stribeck diagram és a siklócsapágy működésének kapcsolata Száraz súrlódás Vegyes súrlódás Folyadék súrlódás A tengely középvonala által leírt vonal, amit a perselyben való mozgása közben leír (n=0 tól n üzemi -ig) n A Stribeck diagram megmutatja kenőanyag alkalmazása esetén hogyan függ a súrlódási tényező a sebességtől (fordulatszámtól) és a felületi nyomástól.
Stribeck kísérlete t h dv dy dinamikai viszkozitás [Ns/m 2 ]
Terhelés szerinti csapágy kialakítások F ax F ax F rad
Hidrodinamikai kenéselmélet: nyomáseloszlás a keresztmetszetben Hossz mentén Keresztmetszetben 1. Állógyűrű 2. futógyűrű 3. csapágyrés Szűkülő rés irányába eltolódó nyomás görbe F pda A
Hidrodinamikai kenéselmélet: nyomás eloszlás a hossz mentén b/d függvényében p meg F bd dinamikai viszkozitás szögsebesség h 2 p meg Relatív játék Csapágy jellemző szám
Hidrodinamikai kenéselmélet: nyomás eloszlás a hossz mentén h 0 résméret függvényében
Nyomás eloszlás a tengely, perselyben történő elhelyezkedése ( a tengely deformációja)szerint
Tengely deformációt kompenzáló persely kialakítások
Nyomás eloszlás a perselyben kialakított horony szerint Terhelés irányába eső horony kialakítása helytelen
Hidrodinamikus csapágy jellemzői 0. b/d viszonyszám 1. játék(j) 2. relatív játék 3. excentricitás (e) 4. relatív excentricitás 5. opt. résméret (h0) 6. átlagos nyomás (p) 7. körülfogás 8. dimenzió nélküli csapágyjellemző számok,c, I
Sommerfeld - féle csapágyjellemző szám Javasolható tartomány p h 2 A tengely a résben lengésre hajlamos A csapágy terhelhetőségét mutatja Javasolható tartomány a relatív excentricitás nagyobb mint 0,6 és a Sommerfeld szám 1-10- ig terjedő területe Az alatta levő területen a tengely a résben lengésre hajlamos
Súrlódási szám C Javasolható tartomány Javasolható tartomány a relatív excentricitás nagyobb mint 0,6 és a súrlódási szám kisebb mint 25 területen A kis relatív excentricitás nem csak a bizonytalan működést segíti elő, hanem a súrlódási szám növekedését!
Átáramlási szám I q v
Csapágy és tengely egymáshoz viszonyított helyzete
ház persely szoros illesztéssel Persellyel anyagával szemben támasztott követelmények: Megfelelő siklási tulajdonság Megfelelő szilárdsági tulajdonság Alakíthatóság Beágyazódási képesség (ón) Korrózióval szembeni ellenálló képesség Megfelelő hővezetési tényező
Acéltengelyhez ajánlott perselyanyagok Különféle bronzok (a bronzok réz alapú ötvözetek, réztartalom legalább 60% és a fő ötvöző nem cink). Pl.: Cu-Sn, Cu-Pb, Cu-Al (réztartalom 90% körül). Vörös ötvözet (Cu-Sn-Zn, réztartalom 90% körül). Fehérfém (Ón alapú ötvözet, 80-90% Sn, a többi Cu, Pb, Sb). Vékony rétegben a persely bélelésére használják, mert kis szilárdságú. Sárgaréz (réz alapú ötvözet, réztartalom legalább 50% és a fő ötvöző cink). Műanyagok: pl. poliamid, teflon (bélésként) Kompozitok
Csapágypersely anyagok
Csapágyház kialakítás osztott persely osztott ház acél ill., öv. támasztógyűrű öntött csapágyfém persely olajgyűjtő olajelosztó horony
Axiális, radiális terhelés felvételére alkalmas beépítés F rad Tengely Elfordulás elleni biztosítás Persely Perselytest Ház F ax
Kúpos furatú siklócsapágy Osztatlan persely menetes vállmegoldás támasztógyűrű menetes vállmegoldás
Laza kenőgyűrűs siklócsapágy
Pajzscsapágyak
Kenőanyag adagolás Osztott ház Olajelosztó horony Öntött osztott persely olajgyűjtő
Szinter fémek: különböző fémek, grafit, molibdén-diszulfid poraiból (szemnagyság 0,01-0,2 mm) keveréket készítenek. Ezt néhány ezer bar nyomással a kívánt alakra sajtolják, majd 1000 C o körüli hőmérsékleten izzítják. A lejátszódó diffúzió révén a szemcsék erősen kötődnek és egy porózus anyag alakul ki (kb 25% pórustérfogat). A csapágyat 120 C o -on olajjal átitatják. Ez a kenőanyag sokszor a teljes élettartamra elegendő.
Szinter (porfém) csapágyak Ha nincs kenési lehetőség, vagy el akarjuk kerülni a karbantartást
Tömör bronz csapágy: - széles körben használatos -nehéz üzemi körülmények között is magas követelményeknek képes megfelelni --jó korrózióálló -Anyaga: ónbronz (CuSn10P) -- alkalmazása olaj vagy zsírkenés mellett Szinterbronz : - önkenő, karbantartás mentes -nagy siklási sebesség engedélyezett Anyaga: szinterezett bronz, 28% porózusságú SINT A50-es ásványolajjal átitatva Hajlított bronz: - futófelületén gyémánt formájú kenőanyag tasakok találhatók, ennek köszönhetően érzéketlen a szennyeződésekkel szemben -- Hengeres és peremes kivitel Anyaga: CuSn8 bronz anyagbú szalagból készül, kalibrálás után hajlítják Utána készítik el a kenőanyag tasakokat, amit zsírral ill. Olajjal töltenek fel
PTFE (polytetrafluor etilén) Compozit: - kenőanyag nélküli üzem -nagy terhelés és nagy fordulatszámnál alkalmazható -Hengeres, peremes, és támasztó csapágyként is alk. -Anyaga: az acél mechanikai és a PTFE csúszófelület kis súrlódását POM (polyoximetilén) kompozit: csekély előzetes kenést igényel -Hengeres, peremes, és támasztó csapágyként is alk. Anyaga: három rétegből áll rézbevonatú acél hordozó lemez szinterezett ónbronz acélgyanta PTFE Poliamid.: hőre lágyuló poliamidból és PTFE adalék és üvegszálból készült Önkenő, száraz üzemre tervezve Teflonszálas: Száltekercselés útján üvegszál, műgyanta, PES, PTFE anyagokból készül Szárazüzeműek a különleges csúszási tulajdonságoknak megfelelően
Olajozó berendezések
Olaj hűtés
Tömítési megoldások
Axiális siklócsapágyak
Axiális terhelésű hidrosztatikus siklócsapágy
További információk: Kenőanyagok, viszkozitás, axiális csapágyak : jegyzetből 177,192,194 oldal Tömítések : jegyzetből 247-257 oldalig