BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar Jármű- és hajtáselemek II. (KOJHA 157) Tervezési feladat Jármű- és hajtáselemek II. BSc. tervezési feladat (2015 tavasz) Járműelemek és Járműszerkezetanalízis Tanszék A hallgató neve: Kódja: Feladat száma: Feladat: Készítse el a megadott paramétereknek megfelelő fogaskerekes hajtás műszaki dokumentációját. A típus: fordulatszám felező hajtómű. Kapcsolható, állapotok: normál vagy felezett kimeneti fordulatszám. B típus: irányváltó hajtómű. Kapcsolható, állapotok: azonos vagy ellentétes kimeneti forgásirány, vagy 0 kimeneti fordulatszám. C típus: teljesítmény osztó hajtómű. Kapcsolható, állapotok: 0 vagy az áttételnek megfelelő kapcsolt kimeneti fordulatszám Adatkészlet: Sorszám Megnevezés Érték 1 Típus 2 Névleges nyomaték[nm] 3 Cp üzemtényező [-] 4 Névleges nyomatékhoz tartozó fordulatszám [1/min] 5 Tengelyek állása: vízszintes / függőleges 6 Ház anyaga: alumínium öntvény / acéllemez 7 Fogazat ferdesége [ ] 8 Élettartam [üzemóra] 9 Második kimenő tengely áttétele (csak C feladathoz) 1
1. A tervezendő hajtómű kialakítása Elhelyezés, csatlakozás A hajtómű jármű hajtásláncában önálló egységként foglal helyet. Behajtása és kihajtása(i) kardántengelyeken keresztül történnek. Ennek megfelelően a tengelyvégeken ki kell alakítani a szabványos fogadó csatlakozó peremeket. A hajtómű gumiágyazáson (silentblock) van rögzítve. Lehet alulról megtámasztott, vagy függesztett kialakítású. Hajtóműház kialakítása A hajtóműház lehet öntött alumínium, vagy hegesztett acéllemez kialakítású. A ház 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. A belső tengelyek legyenek vízszintes vagy függőleges síkban elhelyezve. A behajtó és (fő) kihajtó tengelyvégek legyenek egytengelyűek. Ágyazások, tömítések A tengelyeket gördülőcsapágyakkal kell megtámasztani. A tengelyeken szabadon forgó fogaskerekeket megfelelő ágyazással kell megtámasztani. A tengelyek házból kivezetését karmantyús tömítőgyűrűvel (szimmering) kell tömíteni. Kenési rendszer A hajtómű kenése szórt olajozású.. A kenőolaj elvezetése (furatok, felfogó és elosztó zsebek, vályúk) kialakítandó. A kenőolaj beöntése, leeresztése, nívó mérése megoldandó. A hajtóműház szellőzése megoldandó. Kapcsolhatóság A hajtómű kapcsolását homlokkörmös tengelykapcsolóval kell megoldani. A kapcsolás a hajtómű házán kívül található kar elfordításával történjen. A kapcsoló szerkezetet a különböző állásokban reteszelni kell. Számítás A hajtómű egyes részegységeinek számítását (fogaskerék, tengely, csapágyazás, stb), amennyiben lehetséges, a tanszék által rendelkezésre bocsátott szoftverrel kell végezni. A szoftverrel végzett számításokat az eredménylapok kinyomtatásával kell dokumentálni. Azok 2
a számítások, amelyek nem a szoftverrel készültek, a hagyományos módon dokumentálandóak. A számítási dokumentációt a számításhoz felhasznált paraméterek táblázatos bemutatásával kell kezdeni. Ha az adott értéket a hallgató választotta ki, rövid szöveges indoklást kell az adott értékhez mellékelni. 2. A feladat megoldásának javasolt lépései A rendelkezésre álló tervezési segédletek segítségével a kiindulási adatok ismeretében a modul és a fogszámok meghatározása. Elrendezési vázlat készítése, a csapágyak, fogaskerekek, tengelyek alakadása. Tengelyek alakadása az alábbi szempontok szerint: - hajlításra egyenszilárdságú keresztmetszet közelítése, - külön tengelyátmérők kialakítása a csapágyak, fogaskerekek, tömítések, csatlakozó elemek számára. - az átmérő lépcsők szabványos értékűek legyenek. Fogaskerekek alakadása az alábbi szempontok szerint: - kis méretű fogaskerekeket célszerű a tengely anyagából kialakítani, - nagy méretű, tengelyhez rögzített fogaskerekeket szilárd illesztéssel vagy bordás kötéssel kell rögzíteni. - a szabadon futó fogaskerekek axiális elmozdulása pontosan behatárolt legyen. Csapágyazás kialakítása az alábbi szempontok szerint: - minden tervezett terhelés felvétele radiális és axiális irányban - szükséges szögmerevség vagy lehajlás biztosítása, - szükséges hőtágulás biztosítása, - axiális elmozdulás pontosan behatárolt legyen. Kapcsoló mechanizmus kialakítása az alábbiak szerint: - kapcsolás kapcsolóhüvellyel, a fogaskerekek nem mozdulnak el axiális irányban, - a kapcsolóhüvelyt villa tolja axiálisan, - a körmök ellenőrzése nyírásra és felületi nyomásra. A méretező szoftver segítségével, több lépcsős iterációval: - anyagok kiválasztása, 3
- tengelyek ellenőrzése statikus biztonságra és élettartamra, - tengelyek erő és nyomatéki diagramjainak elkészítése, - csapágyak kiválasztása a megfelelő terhelésre, - tengely-agy kötések ellenőrzése, - fogaskerekek ellenőrzése fogtőszilárdságra. Az egyes számítások jelentés lapjai (report) legyenek benne a számítási dokumentációban. 3. Irányelvek a tervezéshez - Tengelyek kialakítása Egy tengely elemi hengerekből áll össze. A tengely elemi hengereit lépcsőknek nevezzük. A tengely annyi lépcsőből áll össze, amennyi funkcióra szükség van. Külön lépcsőn kapcsolódik a tengelyvéghez a hajtó elem (ékszíjtárcsa, kardántengely, stb.), külön lépcsője van minden csapágynak és tömítésnek. Külön lépcsőn helyezkedik el a fogaskerék, és külön lépcsőn annak esetleges axiális rögzítése. A lépcsők átmérője a tengely szélétől a tengely közepe felé nő. Mivel a funkciók száma nem feltétlen azonos a tengely két oldalán, ezért a lépcsők száma sem feltétlen azonos. Ha a tengelyt pl. két gördülőcsapággyal szeretnének megtámasztani, akkor lehet, hogy azok belső átmérője különböző lesz a tengely két oldalán. Ha ugyanolyan csapágyat szeretnénk használni, akkor lehet, hogy funkció nélküli lépcsők alkalmazásával kell fokozatosan lecsökkenteni az átmérőt egy hasznos lépcsőtől a szükséges csapágy belső átmérőig. - Öntvény ház kialakítása Öntvény ház kialakításakor ügyeljünk az egyenletes falvastagságra. Minimálisan 4-5 mm falvastagság elegendő lehet alumínium esetén. A csapágyak beépítésénél, 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. Sebességváltó és motorblokk öntvényeken gyakran találunk derékszögű négyszög szemű bordahálózatot. 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 illesztőperselyek is alkalmazhatóak. Az öntvényház tetejéhez közel szellőző elemet helyezünk el. A szellőző elem kompenzálja a ház és a belső elemek hőmérséklet változása 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 a leeresztő csavar. A leeresztő csavar szolgál a kenőolaj töltet leeresztésére. A 4
leeresztő csavar végébe gyakran mágnes van ragasztva. A mágnes szerepe, hogy a kenőolajból kivegye a nagyobb mágnesezhető fém részecskéket, kopadékot. 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 kenőolajat be kell juttatni. Beönteni vagy a szellőző csavar furatán, vagy a szintellenőrző csavar furatán lehet, vagy esetleg a nívópálca helyén. - Hegesztett ház kialakítása Hegesztett hajtóműházat síklemez elemek, illetve forgácsolt részek összehegesztésével készítünk. Napjainkban a síklemezek vágására olcsó és pontos módszerek vannak. Ilyen például a lézeres vágás, amellyel szinte bármilyen forma kivágható, minimális hőbevitel és deformáció mellett. A lemezek összehegesztésére szintén léteznek pontos, rendkívül kis hőbevitellel járó módszerek, például néhány védőgázas, illetve lézeres hegesztési technológia. Hegesztett háznál a ház fala lehet síklemez, például 3-4 mm vastag. Osztott háznál a peremek, illetve a csapágyak fogadó gyűrűje lehet vastagabb lemez, illetve forgácsolt anyag, körülbelül kétszeres falvastagsággal. Lemez szerkezetnél ügyelni kell az erő bevezetésére, a keresztmetszetek folyamatos, viszonylag kis lépcsőkkel történő átmenetére. A nagy sík felületeket, a hirtelen vastagság változást, illetve a sarkokat bordalemezekkel merevítjük. A bordalemezeknél figyeljünk arra, hogy kettőnél több varrat lehetőleg ne találkozzon. Figyeljünk arra, hogy a ház biztosan hegeszthető legyen, mindig hozzá lehessen férni az összeállításkor a soron következő varrathoz. A házfelek összeillesztésére, a ház szellőzésére, a kenőolaj beöntésére és leeresztésére, a szint ellenőrzésére vonatkozó információk megegyeznek az öntött háznál leírtakkal. 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. Kapcsolható szerkezeti részek esetén a fő rajz az alkatrészeket alapállapotban vagy üres állásban mutatja. A rajzlapon külön résznézet mutatja a kapcsolható részek és a kapcsolószerkezet különböző helyzetét különböző kapcsolt állásokban, az állás szöveges feltüntetésével a résznézet mellett. A rajz tartalmaz tételszámokat és tételjegyzéket. 5
5. Félévközi beadáskor beadandó - A hajtómű kialakításának kidolgozását dokumentáló kézi vázlatok, - A hajtómű összeállítási rajza (tengelyek, csatlakozó elemek, csapágyak, fogaskerekek, kapcsolószerkezet) a hajtóműház nélkül, legfeljebb 2 db A2 méretű lapon, - A hajtómű számítási dokumentációja kézi számításokkal és a szoftverből nyomtatott számítások (report) lapjaival. A számítási dokumentáció formai követelményeit a tanszéki általános követelmények tartalmazzák. 6. Félév végi beadáskor beadandó - A félévközi beadáskor beadott elemek, - A teljes hajtómű összeállítási rajza legfeljebb 2 db A2 méretű lapon, - Egy a gyakorlatvezető által előzetesen kijelölt tengely műhelyrajza, - Egy a gyakorlatvezető által előzetesen kijelölt fogaskerék műhelyrajza. 6