MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR TUDOMÁNYOS DIÁKKÖRI DOLGOZAT Ellenőrző készülékek tervezése sebességváltó szereléséhez Soltész Gábor IV. éves gépészmérnök hallgató Konzulens: Dr. Deszpoth István Mérnök tanár Gépgyártástechnológia Tanszék Miskolc, 20
Tartalomjegyzék. Készülék tervezési feladat leírása...3 2. Sebességváltó bemutatása...4 3. Méretlánc számítás...6 4. Készüléktervezés...9 4.. Helyzetvizsgáló készülék...9 4.2. Seeger gyűrű vastagságmérő készülék... 4.3. Visszaellenőrző készülék...4 5. Végszó...7 6. Felhasznált irodalom...8 7. Mellékletek...9 2
. Készülék tervezési feladat leírása A dolgozatom témája a ZF Hungária Kft.- nél gyártott, szerelt 6S- 420 típusba tartozó mechanikus kapcsolású sebességváltónál használatos tűgörgős csapágy beszerelés utáni helyzetének ellenőrzése, az ehhez szükséges készülékek tervezése. A vállalatnál a váltó szerelése közben hibák léptek fel, ezek vetették fel az ötletet ezen alkatrész ellenőrzését megvalósító készülékek tervezésére. A vizsgálathoz három készüléket terveztem, amelyek használatával teljes mértékben kizárható a hibás szerelés. Az első készülékkel megmérjük a felsajtolt csapágy és seeger gyűrű horony közötti távolságot, ezzel kapunk egy méretet, amely segítségével ki lehet választani a megfelelő vastagságú seeger gyűrűt. A második készülékkel leellenőrizzük a vastagságot, az egyéb hibák kiszűrése végett. A biztosítógyűrű felsajtolása után a harmadik készülékkel pedig visszaellenőrizzük a sajtolási művelet megfelelősségét, illetve egy újbóli ellenőrzést végzünk a gyűrűre vonatkozólag. Az ellenőrzésre azért van szükség, mivel a csapágy rossz felsajtolása esetén a seeger gyűrűt nem lehet már a helyére sajtolni, ezáltal nem valósul meg a csapágy rögzítése. Ez ugyanúgy megtörténhet abban az esetben, amikor a seeger gyűrű vastagsága nem egyezik meg a szükséges, mért értékkel. Ha a csapágy nincs rögzítve, akkor használat közben mozoghat, rezeghet, ami akár a nyelestengely rossz kapcsolódását okozhatja, illetve kimozdulhat a helyzetéből, ami beláthatatlan következményeket okozhat használat közben. TDK dolgozatomat a TÁMOP-4.2..B-0/2/KONV-200-000 jelű projekt "Befejező precíziós megmunkálások kutatása" elnevezésű részprojekt támogatta. 3
2. Sebességváltó bemutatása A 6S- 420 típusú sebességváltók (. ábra) a ZF Hungária Kft. legújabb és legmodernebb szerelősorán az SV szerelősoron szerelik össze. Ezt a sort folyamatosan fejlesztik újabb és újabb szerelőgépekkel, készülékkel, hogy a szerelés jó minőségét biztosítani tudják. Ez a típusú sebességváltó kisteherautókba, kis haszongépjárművekbe kerül beépítésre. Nyelestengely Főtengely Kardánperem Előtéttengely. ábra - 6S-420 sebességváltó metszeti rajza A következő ábrán (2. ábra) a tűgörgős csapágy látható a főtengelyen a beépítési rajz részeként, amelyet egy biztosítógyűrű rögzít. Erre a csapágyra kerül rá a nyelestengely, amely a motorból kijövő nyomatékot tovább vezeti. A 3. ábrán pedig a főtengely vége látható azokkal az elemekkel, méretekkel, amelyeket az ellenőrzés során vizsgálni fogunk. 4
Nyelestengely Tűgörgős csapágy Főtengely 2. ábra - Tűgörgős csapágy elhelyezkedése 3. ábra - Vizsgálandó főtengely vége 5
3. Méretlánc számítás A készülék tervezése előtt szükség van méretlánc számításra, abban a stádiumban, mikor a csapágyat már felsajtolták a főtengelyre. A kereset méret (L ) ez esetben, a csapágy homlokfelületétől a seeger gyűrű hornyának a végéig tart (4. ábra), ez az a távolság, amit az első készülékkel mérni szeretnénk. Mérés után össze kell hasonlítani a mért és számolt értéket, ezáltal megkapjuk, hogy a csapágy helyzete megfelelő e. 4. ábra - Méretlánc számítás. A zárótag névleges mérete: m n L =Σ Li, növ Σ L = 22,2 2=,2 mm m+ i, csökk 6
Zárótag legnagyobb mérete: m n max max min L =Σ Li növ Σ Li csökk = (22,2+ 0,2) (2 0,2) =,52mm, m+, Zárótag legkisebb mérete: m n min min max L = Σ L Σ L = 22,2 2=,2 mm i, növ m+ i, csökk Tehát a méret: L =, 0,32 2 0 0,32,2 0 mm lett a hézag távolsága, ahová a biztosító gyűrűt sajtolnánk. A biztosítógyűrű mérete,2± 0. 05 (MSZ 232-68 alapján), így még egy méretlánc számításra van szükség, amelyben az előbbinél kiszámolt értéket és a beszerelendő biztosítógyűrű vastagságát használjuk fel (5. ábra). A számítás alapján fog kiderülni, hogy a második készülékre miért is van szükség. 5. ábra - Méretlánc számítás 2. 7
A zárótag névleges mérete: m n L 2 = Σ Li, növ Σ Li, csökk =,2,2 = 0 mm m+ Zárótag legnagyobb mérete: m n max max min L 2 = Σ Li, növ Σ Li, csökk = (,2 + 0,32) (,2 0,05) = 0,37 mm m+ Zárótag legkisebb mérete: m n min min max L 2 = Σ Li, növ Σ Li, csökk =,2,25= 0,05 mm m+ Tehát a méret: 0,37 L 2 = 0 0,05 Tehát az eredmény 0,37 0 0,05 mm, ezzel igazolhatjuk, hogy szükség van a második készülékre, mivel a negatív tűrés azt mutatja, hogy a biztosítógyűrű nem lesz a helyén, így az ilyen méretű rögzítő elemekre kell legfőképp odafigyelni. 8
4. Készüléktervezés 4.. Helyzetvizsgáló készülék Egy helyzetvizsgáló készüléket (6. ábra) terveztem, amely a szerelt csapágy helyzetét vizsgálja a tengelyen, úgy hogy megméri a távolságot a biztosítógyűrű hornyának végétől a csapágy homlokfelületéig (7. ábra). A készülék kommunikál a számítógéppel, amely a mért értéket megvizsgálja, eltárolja, és a későbbi adatokkal összeveti. (A készülék rajzai az. számú mellékletben találhatóak.) 4. 4. Mitutoyo Digitális óra Mitutoyo óra. Készülék alaptest 5. Mitutoyo óra érzékelője 2. Beállító tárcsa 6. Állító csap 3. Alaplap 7. Tapintó 8. Rugó 6. ábra - Helyzetvizsgáló készülék 9
Leírása A készüléket az alaplapon (6. ábra, 3.) tároljuk használaton kívül, amelyen egy mélyebb horony található. Az alaplapra rá van fogatva a beállító tárcsa (6. ábra, 2.), amelyre helyezzük a hézagmérőt. Ennek azért van fontos szerepe, mert etalonként funkciónál. A tapintó a beállító tárcsa felületére ütközik fel, ahol nullázzuk az órát. Ez lesz a kiinduló pont, a mérési bázis. A mérés azért lesz pontos, mert a beállító tárcsánál nullázzuk a készüléket, mérés előtt közvetlenül, mikor a tapintó a csapágy homlokfelületére ütközik, ekkor már a tapintó vastagsága meg is jelenik a kijelzőn. A készüléket az alaplappal úgy kell elhelyezni, hogy a dolgozót ne zavarja a munkájába, de lehetőleg ne legyen túl távol tőle, hogy a munkafolyamatot ne lassítsa. Még az alaplapon található két furat, amellyel az állványra lehet rögzíteni, azért hogy a készülék használatakor ne mozduljon el a helyéről, ezzel elkerülve a személyi, valamint az alkatrész sérülését. (2. számú melléklet- Seeger gyűrű vastagságmérő készülék Alaptest) Használata (7. ábra) A készüléktestet (6. ábra,.) ráhelyezzük a tengely végére úgy, hogy a tűgörgős csapágy belsőgyűrűjének a homlokfelületére felfeküdjön. Ekkor a tapintót (6. ábra, 7.) a csap (6. ábra, 6.) segítségével elmozdítjuk a helyéről addig, amíg a csapágyon fel nem ütközik. Ezután betoljuk a készüléket a tengely irányába, hogy a készüléktest a tengellyel érintkezzen. Ezek után már a csapot el lehet engedni, és ekkor a tapintó rúgó (6. ábra, 8.) segítségével felütközik a horony szélére. A tapintó homlok felületére illeszkedik a digitális Mitutoyo óra érzékelője (6. ábra, 5.), és így a tapintó elmozdulása következtében az óra elkezd mérni, amely értéket a számítógépnek közöl, majd tárolja az adatot. 0
.. Tengelyre helyezz 2. Csappal a tapintót ütközésig lefelé nyom 3. Készüléket tengely irányába tol 4. Csapot elengedni, a tapintó felütközik a horony szélhez 2. 4. 3. 7. ábra - Helyzetvizsgáló mérés közben 4.2. Seeger gyűrű vastagságmérő készülék A második készülék (8. ábra), a már kimért biztosítógyűrű horonyba kerülő gyűrű vastagságát méri meg. Ez a készülék szintén a számítógéppel kommunikál. A már előző részben ismertetett hézagmérő készülékkel kimért horonyba, megfelelő vastagságú biztosítógyűrűt választunk, amit ezzel a készülékkel mérünk meg. A számítógép tárolta a horony szélességét és összeveti a vastagságmérő készülék mért eredményével. Ha nincs benne a tűrésben, azaz nem megfelelő, akkor hiba üzenetet fog adni a dolgozónak, így egy másik seeger gyűrűt kell választania. (A készülék rajzai a 2. számú mellékletben találhatóak.)
2. Mitutoyo óra. Alaptest 3. Mitutoyo óra érzékelője 4. Tűgörgők 8. ábra - Seeger gyűrű vastagság ellenőrző készülék metszeti rajza Leírás A készülék úgy van tervezve, hogy csak egy bizonyos átmérőjű intervallumon belül tud mérni, ami éppen szükséges a sebességváltó főtengely szerelésénél. Ez az intervallum 20-35 mm, tehát ilyen átmérőjű tengelyekhez használható csak. Ha az intervallumba nem tartozó méretű gyűrű ellenőrzésére van szükség, akkor ahhoz külön kell tervezni egy másik készüléket. Az óratartó az alaptestre (8. ábra,.) van felszerelve csavar kötéssel (9. ábra), tehát ez így egy egységet alkot. Az alaptesten szintén van két furat, mint a helyzetvizsgáló készüléknél, amely az állványhoz való rögzítést szolgálja. 2
Használata Először a Mitutoyo mérőórát (8. ábra, 2.) az alaptesten lenullázzuk, ami a bázis felület lesz. A biztosítógyűrűt ezután az alaptestre ráhelyezzük, majd addig csúsztatjuk, míg az óratartó alsó elemén fel nem ütközik. Mikor ez megtörtént a mérőóra érzékelőjét (8. ábra, 3.) a gyűrű homlokfelületére illesztjük, ezáltal megméri a vastagságot. Az alaptestbe tűgörgők (8. ábra, 4.; 9. ábra) vannak besajtolva, ezekkel biztosítható a gyűrűk tájolása mérés közben. A 9. ábrán bemutatom a legkisebb (20 mm) (fekete színű) és a legnagyobb (35 mm) (szürke színű) átmérőjű tengelyhez használatos mérendő biztosítógyűrű mérését. A 20 mm- nél az érzékelő és a gyűrű széle között 0.7 mm távolság van, ami elég ahhoz, hogy a mérést pontosan véghez tudjuk vinni. A 35 mm- nél pedig a gyűrű mérendő felületének szinte közepéhez esik. Tehát megállapítható, hogy az ütköző pozíciója megfelelő helyen van. 3
Tűgörgők 9. ábra - Biztosítógyűrű vastagság ellenőrző készülék felülnézeti metszeti rajza mérés közben 4.3. Visszaellenőrző készülék Ezzel a harmadik készülékkel (0. ábra) a már felsajtolt biztosítógyűrű sajtolási műveletét ellenőrizzük vissza, illetve megmérjük a gyűrű vastagságát újból. Ha a seeger gyűrűt a présgép nem sajtolná fel, akkor a vizsgálatnál ez kiderülne a mért érték nagyságából. Valamint az előző mérésben a seeger gyűrű vastagságmérő készülékkel csak egy ponton mértük meg a vastagságot, és ebben a műveletben ezzel a készülékkel a gyűrűt ismét megmérjük, leellenőrizhetjük. Ez a harmadik készülék is a számítógépre van kötve, mely kapott eredményeket közli a számítógépnek. A visszaellenőrző az utolsó egység a csapágy helyzetének és a rögzítéshez szolgáló biztosítógyűrű ellenőrzéséhez. Így ez a három 4
készülékkel kapott eredmények fogják meghatározni, hogy a szerelési folyamat tovább folytatódhat e, vagy sem. (A készülék rajzai a 3. számú mellékletben találhatóak.) 3. Mitutoyo óra. Készüléktest 4. Tapintó 2. Beállító tárcsa 5. Alaplap 0. ábra Visszaellenőrző készülék metszeti rajza Leírás A készülék alapállapotában az alaplapra (0. ábra, 5.) elhelyezett beállító tárcsán (0. ábra, 2.) van, amely mint egy etalonként funkcionál. Ez a helyzet az, amikor az órát (0. ábra, 3.) nullázzuk, ez alapján ez lesz a bázisfelület. Mérés közben a biztosítógyűrű homlokfelületére fekszik fel. A tengelyvég pedig a készüléken kialakított beszúrásba esik, tehát a készülék helyzete biztosítva van mérés közben. 5
Az alaplapon, mint az első két készülék esetében is található két furat az állványhoz való rögzítés céljából. Használata (. ábra) A készüléktestet (0. ábra,.) a biztosítógyűrű homlokfelületére helyezzük, úgy hogy a tapintó (0. ábra, 4.) a gyűrű hornyába essen. Ezáltal a tapintó vége a csapágy homlokfelületére illeszkedik. Tehát az alapállapotban a beállító tárcsán nullázva az órát, a tengelyvégen a seeger gyűrű homlokfelületétől a csapágy homlokfelülete közötti távolságot méri meg.. ábra Visszaellenőrző készülék ellenőrzés közben 6
5. Végszó A dolgozatom során a 6S- 420 típusú mechanikus kapcsolású sebességváltó szerelésével foglalkoztam, amelyet Magyarország egyik vezető vállalatánál, az egri székhelyű ZF Hungária Kft. nél gyártanak. Ezen típusú sebességváltó szerelésénél gyakori probléma volt a tűgörgős csapágy főtengelyen való helyzetének megfelelő ellenőrzése és rögzítésének vizsgálata, ami a szerelés minőségének és biztonságának romlásával járt. Ezek alapján három készüléket terveztem, egy helyzetvizsgáló, egy seeger gyűrű vastagságmérő és egy visszaellenőrző készüléket, a fent említett probléma megoldására. A készülékek megtervezése előtt, szükség volt előzetes méretlánc számításokra, amelyek a kapott értékek alapján is bizonyítják a készülékek megtervezésének és használatának szükségességét. Az első készülékkel megkapjuk arra a választ, hogy a csapágy felsajtolása rendben lezajlott e, és kapunk egy pontos értéket is arra vonatkozólag, hogy milyen vastagságú rögzítő gyűrűt válasszunk. A második készülékkel a kiválasztott biztosítógyűrű vastagságát vizsgáljuk meg. A méretlánc számításnál megállapítottuk, hogy a negatív tűrésű gyűrű elég veszélyes, mivel ez esetben a gyűrűt nem lehet felsajtolni. A harmadik készülékkel pedig a sajtolási műveleteket vizsgáljuk a csapágyra és a biztosítógyűrűre vonatkozólag, valamint a gyűrű vastagságának méretét leellenőrizzük a tengelyvégen. Az ellenőrzés számítógéppel segített, tehát csökkenthető az emberi mulasztásból adódó hibák bekövetkezésének esélye. Oly annyira szükségesek ezek a készülékek a szerelés közbeni ellenőrzésekhez, hogy már más típusú sebességváltónál használnak hasonló készülékeket. Ezek felhasználásával a szerelés minőségét javítani tudták és nagyobb biztonságot jelentett a további műveleteknél, nem beszélve a szerelés folyamatának meggyorsításáról. 7
6. Felhasznált irodalom [] Herczeg István: Szerkesztési atlasz Műszaki Könyvkiadó [2] Mitutoyo katalógus Kézi mérőeszközök és adatátviteli rendszerek katalógus 8
7. Mellékletek [] Helyzetvizsgáló készülék rajzai [2] Seeger gyűrű vastagságmérő készülék rajzai [3] Visszaellenőrző készülék rajzai 9