MISKOLCI EGYETEM GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉSI TASZÉK OKTATÁSI SEGÉDLET GÉPELEMEK c. tntárgyhoz TEGELY szilárdsági ellenőrzése Összeállított: Dr. Szente József egyetemi docens Miskolc, 010.
A feldt megfoglmzás Ebben feldtbn z SK gördülőcspágy-gyártó válllt PD típusjelű cspágyegységének tengelyét fogjuk megvizsgálni, és mrdó lkváltozás elkerülése érdekében biztonsági tényezőt meghtározni. A tengely geometrii dti A PD kétcspágys házkt eredetileg ventillátor tengelyek cspágyzásához tervezték, olyn esetekre, mikor ventillátorkerék konzolon helyezkedik el. Később megállpították, hogy más lklmzásokhoz is kiváló megoldást jelentenek, így centrifugál szivttyúkhoz, körfűrészekhez vgy köszörű orsókhoz. A feldtbn szereplő tengely legfontosbb méretei z 1. ábrán láthtók, számszerű dtokt z 1. táblázt trtlmzz. 1. ábr. A tengely méretei 1. táblázt. A tengelyek méretei Sorszám d d b d c B B b B e B 0 1. 5 19 34 91 89,5 40 96. 30 4 39 97 95,5 50 310 3. 30 4 39 101,5 100 50 340 4. 35 8 44 109,5 108 60 360 5. 35 8 44 118,5 117 60 394 6. 40 3 49 135,5 134 80 434 7. 40 3 49 140 138,5 80 491 8. 45 38 54 151,5 150 80 536 9. 50 4 59 166 164,5 110 549 10. 50 4 59 175 173,5 110 613 11. 55 48 64 175 173,5 110 591 1. 55 48 64 186,5 185 110 658 13. 60 48 69 169 167,5 110 611 14. 60 48 69 18,5 181 110 696 15. 65 55 74 191 189,5 110 78 A tengely terhelése, igénybevétele A két helyen gördülőcspágykkl megtámsztott tengelyt két végcspon r1 és r rdiális erő, bloldli tengelyvégen xiális erő, vlmint z erők között M cs csvrónyomték
terheli (. ábr). Az xiális erőt B jelű cspágy veszi fel. A terhelések számszerű ngyságát és helyét, vlmint támszok helyét. táblázt trtlmzz.. ábr. A tengely terhelése. táblázt. A tengelyek terhelési dti Sorszám M cs m r1 r A 1 E 0 E 1 E 1. 60 1800 1440 540 146,5 15,5 55,5 54. 130 1600 180 480 147,5 15 57 55,5 3. 135 300 1840 690 171,5 16,5 60 58,5 4. 35 100 1680 630 173,5 15,5 64 6,5 5. 40 800 40 840 195,5 18,5 70 68,5 6. 375 600 080 780 198,5 17 78,5 77 7. 400 3500 800 1050 55,5 1,5 78,5 77 8. 710 4600 3680 1380 79,5,5 89 87,5 9. 970 3100 480 930 58,5 0 91 89,5 10. 1010 5500 4400 1650 311,5 3,5 96,5 95 11. 1530 4100 380 130 83,5 0,5 99,5 98 1. 1580 6800 5440 040 335,5 4,5 107 105,5 13. 1880 4600 3680 1380 316,5 1 93 91,5 14. 1980 8100 6480 430 383,5 5,5 10 100,5 15. 980 9300 7440 790 40,5 7,5 108,5 107 3. ábr. Igénybevételi ábrák 3
A terhelések lpján megrjzolt igénybevételi ábrák 3. ábrán láthtók. A cspágykr htó támsztóerők: ( E + A ) r1 1 1 r ra = és A1 E ( E + A ) E r 1 r1 1 rb =. A1 A tengely igénybevétele: bloldli tengelyvégtől B cspágyig nyomás, két rdiális erő között csvrás, két rdiális erő között hjlítás. A veszélyes keresztmetszet z A vgy B cspágy ltt lesz, ttól függően, hogy hjlítónyomték hol ngyobb. A nyomófeszültség z A és B keresztmetszetben egyránt = 4. ny A csvrófeszültség z A és B keresztmetszetben zonos: A hjlítófeszültségek z A és B helyen: 3 r1 E1 =, hja 3 16 M cs =. cs 3 3 r E = hjb 3. A tengely nyg és nygjellemzői A tengely nyg C45 nemesítve. A d B 16 átmérőjű próbtesten szkítóvizsgálttl meghtározott szkítószilárdság R m = 700 /, folyáshtár R = 490 /. Az lktrész folyáshtár különbözik kísérlettel meghtározottól, h méretek eltérőek, z igénybevétel különbözik kísérlet során fellépőtől ( kísérleti dt húzásból szármzik, vlós terhelés lehet húzó, hjlító és csvró is), Az lktrész folyáshtár húzás-nyomás esetén: R, _ h, ny = K1d K hjlítás esetén: R, _ hj = K1d K csvrás esetén: = K K R / 3. 1d Az összefüggésekben K 1d mérettényező, K sttikus megtámsztási tényező. K 1d mérettényező A mérettényező zt különbséget veszi figyelembe, mi z eltérő méretű előgyártmányok szilárdsági tuljdonsági között vn. A méretek növekedésével ugynis szilárdsági jellemzők csökkennek. A próbtest d B átmérője kicsi és z előgyártmány, miből próbtest készül, d B -nél lig ngyobb méretű. Ugynkkor z lktrész vlós d mérete jelentősen eltérhet d B -től, áltlábn ngyobb. Az ehhez trtozó előgyártmány mérete közel d átmérőjű. 4
H d B méretű próbtestet ebből z előgyártmányból készítenék el, vizsgált során kisebb szilárdsági értékeket kpnánk. Ezt veszi figyelembe mérettényező. Az cél nygminőségétől és hőkezeléstől függően K 1d meghtározás eltérő. emesített célokr: K 1d = 1, h d 16 ; K 1d = 0,67, h d 300 ; d egyébként K1d = 1 0,6 lg( ). db K 1d számításkor d helyére tengely legngyobb átmérőjét, d c t kell behelyettesíteni. K sttikus megtámsztási tényező A sttikus megtámsztási tényező z igénybevételek különbözőségét veszi figyelembe. A szkítóvizsgáltnál folyáshtárt meghldó terhelés teljes keresztmetszetben mrdó lkváltozást okoz. Hjlításnál és csvrásnál legngyobb feszültség szélső szálbn ébred és semleges szál felé hldv fokoztosn csökken. Ennek megfelelően folyáshtárt elérő mximális feszültségből nem teljes keresztmetszetben, hnem csk szélső szálbn keletkezik mrdó lkváltozás, mi lehetővé teszi, hogy folyáshtárt meghldó feszültséget engedjünk meg. Mindezt sttikus megtámsztási tényezővel vesszük figyelembe, mely húzás-nyomás esetén: K = 1, hjlítás és csvrás esetén: K = 1,. A biztonsági tényező A mrdó lkváltozás megkdályozásár biztonság: S = ( ny _ ny 1 + hj _ hj ) + ( cs ). A biztonsági tényező minimális értéke S min = 1,5. Ugynkkor vlmennyi részbiztonság leglább 1, legyen. A részbiztonságok: _ ny S ny =, ny S hj _ hj =, hj S cs =. cs 5