BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Jármű- és hajtáselemek III. (KOJHA 158) 1. tervezési feladat Járműelemek és Járműszerkezetanalízis Tanszék Jármű- és hajtáselemek III. BSc. 1. tervezési feladat (2015 ősz) A hallgató neve: Kódja: Feladat száma: A hallgató neve: A hallgató neve: Kódja: Kódja: Feladat: Készítsék el a megadott paramétereknek megfelelő, 700-2200 1/min fordulatszám tartományban üzemelő dugattyús kompresszor műszaki dokumentációját. Az elkészült feladatot 15 perces prezentáció keretében mutassák be. Adatkészlet: Sorszám Megnevezés Érték 1 Hengerek száma 2 Összlökettérfogat [cm 3 ] 3 Henger elrendezés 4 Névleges nyomás [bar] 5 Csapágyazás 6 Rögzítés 7 Hűtés 8 Kompresszió 1
1. A tervezendő dugattyús kompresszor kialakítása Elhelyezés, csatlakozás A kompresszor a járműben önálló egységként foglal helyet. A hajtónyomatékot szabványos kúpos tengelyvégen keresztül kapja. A kompresszor vagy peremes, vagy talpas rögzítéssel, mereven kapcsolódik a járműhöz. A kompresszor kialakítása A kompresszor forgattyú háza és hengerfeje öntött alumínium. Az öntvények alakja a lehetőségek szerint kövesse a beltartalom alakját. A ház kialakítása tegye lehetővé a reakciónyomaték felvételét a rögzítési pontokon. A szerelhetőség érdekében a ház lehet síkban egyszer osztott, vagy bújtatva szerelhető kialakítású. Levegőáramlás szabályozása A kompresszor a levegőt külső szűrőből szívja. A hengerfejen a szűrővel összekötő cső csőcsonkja található. A levegő áramlását a hengerfejben hörgőszelepek vezérlik. A kompresszor a levegőt egy tartályba szállítja. A hengerfejen a tartályba vezető cső csőcsonkja található. A dugattyú és a hengerfal között a forgattyú házba lejutó levegő szellőzőn tudjon eltávozni, olaj elhordás nélkül. Ágyazások, tömítések A kompresszorban az előírt ágyazásokat kell használni. A forgattyús tengely házból kivezetését karmantyús tömítőgyűrűvel (szimmering) kell tömíteni. Kenési rendszer A hajtómű kenése a csapágyazás kialakításától függ. Sikló csapágyazás esetén a kívülről kapja a megfelelő nyomású és mennyiségű kenőolajat. A kenőolaj elvezetése (furatok, felfogó és elosztó zsebek, vályúk) kialakítandó. A kenőolajat a gravitáció juttassa ki a kompresszorból. Gördülő csapágyazás esetén az olajtöltet állandó. A kenőolaj beöntése, leeresztése, nívó mérése megoldandó. A hajtóműház szellőzése megoldandó. 2
Számítás A kompresszor egyes részegységeinek ellenőrző számítását (forgattyús tengely, dugattyú, hajtórúd, csapágyazás, stb.) a szakirodalom segítségével kell végezni. A számítások a hagyományos módon (magyarázó ábra, képlet, behelyettesítés, eredmény, magyarázó szöveg) dokumentálandóak. 2. A feladat megoldásának javasolt lépései A rendelkezésre álló szakirodalom segítségével a kiindulási adatok ismeretében a furat és a löket meghatározása. Elrendezési vázlat készítése, a csapágyak, a forgattyús hajtómű elemeinek alakadása. Forgattyús tengely alakadása az alábbi szempontok szerint: - kifáradásnak ellenálló keresztmetszet közelítése, - a forgattyús tengelyen kialakított ellensúlyok, - külön tengelyátmérők kialakítása a csapágyak, fogaskerekek, tömítések, csatlakozó elemek számára. - az átmérő lépcsők szabványos értékűek legyenek. Dugattyú alakadása az alábbi szempontok szerint: - öntött kialakítás, - hőtágulásnak megfelelő alak, - átmeneti illesztéssel rögzített csapszeg, - megfelelő számú és szerepű gyűrű. Henger alakadása: - öntött kialakítás, - léghűtés esetén bordázattal egybeöntve, - vízhűtés esetén nem kell hűtőtér, - megfelelő rögzítés a forgattyú házhoz Hengerfej alakadása: - öntött kialakítás, - léghűtés esetén megfelelő bordázat, - vízhűtés esetén megfelelő víztér, - megfelelő tér a hörgőszelepek elhelyezéséhez. 3
Csapágyazás kialakítása az alábbi szempontok szerint: - minden tervezett terhelés felvétele radiális és axiális irányban - szükséges szögmerevség vagy lehajlás biztosítása, - szükséges hőtágulás biztosítása, - szerelhetőség biztosítása, - axiális elmozdulás pontosan behatárolt legyen. Méretezés az alábbi iterációval: - az előzetes vázlatok alapján kompresszor p-v diagram kiszámítása - a forgattyús hajtóműre ható terhelések kiszámítása, - a csapágyakra ható terhelések kiszámítása, - csapágyak kiválasztása a megfelelő terhelésre, - hörgőszelepek ellenőrzése, - henger és hengerfej szilárdsági ellenőrzése. Az egyes számítások legyenek benne a számítási dokumentációban. Prezentáció készítése: -.ppt vagy.pptx formátum - legfeljebb 15 dia - főként statikus képek, ábrák, kevés szöveg és videó - bevezetés, tárgyalás, befejezés, megfelelő tagolás. - minden prezentáció után 5 percig a közönség kérdezhet, arra válaszolni kell. 3. Irányelvek a tervezéshez - Forgattyús tengely kialakítása A forgattyús tengely öntött vagy kovácsolt kialakítású. Magába foglalja a tömegerőket kiegyenlítő ellensúlyokat. Soros kéthengeres kompresszor esetén az ellensúlytól eltekinthetünk. Az ágyazások felületei és a kúpos tengelyvég megmunkált felületek, a többi nyersen marad. Siklócsapágyazás esetén a forgattyús tengely olajozó furatokat tartalmaz. Külön tengelylépcsője van minden ágyazásnak, tömítésnek és rögzítő elemnek. A tengely radiálisan és axiálisan is rögzített. 4
- Dugattyú és gyűrűk kialakítása A dugattyú öntött kivitelű. Teteje vastag, alul boltozatos kialakítású, ez vezeti az erőt a csapszeghez. Palástja vékonyabb kialakítású, ez adja át a hajtórúd oldalirányú erejét a hengerfalnak. A dugattyú feletti és alatti teret a dugattyúgyűrűk választják el egymástól. A gyűrűk a dugattyúban kialakított hornyokban kerülnek elhelyezésre. A szerelhetőség érdekében a gyűrűk felhasítottak. Működés közben a gyűrűk lassan körbeforognak a hornyokban. - Öntvény ház kialakítása Öntvény ház kialakításakor ügyeljünk az egyenletes falvastagságra. Minimálisan 2-3 mm falvastagság elegendő lehet alumínium esetén. Az ágyazásoknál, illetve az osztósíkoknál a peremek lényegesen vastagabbak, elérik a névleges vastagság kétszeresét. Az állandó falvastagságú vékonyfalú ház valószínűleg nem elég merev hajlításra és/vagy csavarásra, ezért bordázattal célszerű merevíteni. A bordák vastagsága általában arányos a falvastagságnak, magassága megegyezik vele. Osztósíkkal rendelkező ház esetén a síkban kettő illesztőcsap található. Az illesztőcsapok biztosítják a két fél pontos térbeli helyzetét egymáshoz képest. Illesztőcsapok helyett a csavarfuratok körül illesztő perselyek is alkalmazhatóak. Az öntvényház tetejéhez közel szellőző elemet helyezünk el. A szellőző elem kompenzálja a ház és a belső elemek hőmérséklet változása, illetve a dugattyú mellett lefújó levegő okozta nyomásváltozást. A levegőáramlást (nyomás kiegyenlítődést) úgy kell megvalósítani, hogy kenőanyag gőz és cseppek ne áramoljanak ki, illetve a külvilágból a por és más szennyeződés ne jusson be a házba. A jelenlegi környezetvédelmi előírások alapján a környezet nem terhelhető semmilyen a járműből származó szerves anyag gőzével, így a szellőzést egy csövön keresztül a jármű levegőszűrő házába, a szívó oldalra célszerű bekötni. A szellőző elemnek tehát olyan végződéssel kell rendelkeznie, amelyhez rugalmas műanyag cső csatlakoztatható. Az öntvényház belsejének alját lehetőség szerint lejtősre készítjük. A legalsó ponthoz csatlakozik állandó töltet esetén a leeresztő csavar, sikló ágyazás esetén az olaj elvezető csonk. Állandó töltet esetén a házban az olajszintet időről időre ellenőrizni kell. Az ellenőrzésre szolgálhat átlátszó ablak, amelyen egyértelműen látszik az olajszint. Lehet ellenőrző furat, amelyből ki kell csavarni a csavart. A szint akkor jó, ha a furatból épp csak csöppen az olaj. A legelegánsabb módszer a nívópálca alkalmazása. Ekkor egy kihúzható fémpálcát helyezünk az olajtérbe, amelyen feltüntetjük a minimum és maximum szintet. A pálcát kihúzva leolvasható róla az aktuális olajszint. A házba a kenőolaj töltetet be kell juttatni. Beönteni vagy a szellőző csavar furatán, vagy a szintellenőrző csavar furatán lehet, vagy esetleg a nívópálca helyén. 4. Irányelvek az összeállítási rajz készítéséhez Az összeállítási rajzon a szerkezet minden alkatrésze egyértelműen meghatározható. A rajz tartalmazza a tűrt és illesztett méreteket. A rajz tartalmazza azokat a méreteket, amelyek a szerkezet csomagolásához, beépítéséhez, és más géphez csatlakoztatásához szükségesek. A kenőolaj szint be van jelölve. 5
A rajz tartalmaz tételszámokat és tételjegyzéket. 5. Beadáskor beadandó - A kompresszor kialakításának kidolgozását dokumentáló kézi vázlatok, - A kompresszor összeállítási rajza (forgattyús hajtómű, csapágyak, henger, hengerfej, szelepek) megfelelő számú kiemelt részlettel, legfeljebb 2 db A2 méretű lapon, - A kompresszor robbantott ábrája és alkatrészjegyzéke. - A hajtómű számítási dokumentációja a számításokkal. A számítási dokumentáció formai követelményeit a tanszéki általános követelmények tartalmazzák. - A hajtórúd műhelyrajza, - A dugattyú műhelyrajza, - A forgattyús tengely műhelyrajza, - A papíron beadott szövegek fájljai, a számítógéppel tervezett 2D rajzok és 3D modellek fájljai elektronikus adathordozón. 6