dr. Lovas László FOGASSZÍJHAJTÁS KISFELADAT Segédlet a Járműelemek II. tantárgyhoz Kézirat 5 /
BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM Közlekedésmérnöki és Járműmérnöki Kar JÁRMŰELEMEK II. (KOJHA 73) Fogasszíjhajtás kisfeladat Járműelemek és Járműszerkezetanalízis Tanszék Ssz.: Név:. Neptun-kód:... Adat Ellenőrzés Nyomatékmódosítási tényező c Üzemidő tényező c Terhelési tényező c 3 Átviendő teljesítmény P [kw] Méretezési teljesítmény P [kw] Hajtó tárcsa fogszáma z Hajtott tárcsa fogszáma z Hajtó szíjtárcsa osztókör átmérő d [mm] Adott áttétel i Tényleges áttétel i Relatív áttételi hiba i % A választott szíjprofil A szíj osztása t [mm] Fajlagosan átvihető teljesítmény P f [W/cm] Szíjsebesség v szíj [m/s] Adott tengelytáv a [mm] Tényleges tengelytáv a [mm] Számított szíjhossz L [mm] Választott szíjhossz L [mm] Átfogási szög a kis szíjtárcsán β k [ ] Számított szíjszélesség b [mm] Választott szíjszélesség b [mm] Szíjfeszítő erő F f [N] Statikus szíjerő F stat [N] Budapest, 6.. Aláírás:... /
Adatválaszték Ssz. Hajtó gép Hajtott gép P [kw] Napi üzemidő [h] n [/min] n [/min] d max [mm] a [mm] Dízelmotor, 4 hengeres Dugattyús komresszor. 3 5 Benzinmotor, hengeres Generátor 3.5 4 34 44 6 4 Benzinmotor, hengeres Centrifugál szivattyú 3.5 4 34 6 9 3 Benzinmotor, hengeres Axiál ventilátor 3.5 4 3 6 4 Benzinmotor, hengeres Dugattyús komresszor 3.5 4 34 5 6 45 5 Dízelmotor, hengeres Generátor 5. 44 6 Dízelmotor, hengeres Centrifugál szivattyú 5. 7 Dízelmotor, hengeres Axiál ventilátor. 8 Dízelmotor, hengeres Dugattyús komresszor 5. 5 8 9 Dízelmotor, hengeres Csavar-komresszor 5. 5 35 Dízelmotor, 4 hengeres Csavar-komresszor 8. 45 Dízelmotor, 4 hengeres Generátor. 44 35 Dízelmotor, 4 hengeres Centrifugál szivattyú. 8 4 3 Dízelmotor, 4 hengeres Axiál ventilátor 7. 4 Dízelmotor, 4 hengeres Dugattyús komresszor 9. 5 35 5 Villanymotor, normál indítónyomaték Centrifugál szivattyú 4. 8 4 6 6 4 6 Villanymotor, normál indítónyomaték Axiál ventilátor 4. 8 4 8 6 7 Villanymotor, normál indítónyomaték Dugattyús komresszor 5. 8 4 6 45 8 Villanymotor, normál indítónyomaték Csavar-komresszor 5. 8 6 6 9 Villanymotor, kis indítónyomaték Légelszívó 3. 4 8 3 7 Villanymotor, kis indítónyomaték Centrifugál szivattyú 3. 4 8 5 5 Villanymotor, kis indítónyomaték Axiál ventilátor 3. 4 8 6 4 Villanymotor, kis indítónyomaték Dugattyús komresszor 3. 4 8 3 Villanymotor, kis indítónyomaték Csavar-komresszor 3. 4 8 5 9 4 Benzinmotor, hengeres Generátor. 4 36 44 6 8 5 Benzinmotor, hengeres Centrifugál szivattyú. 4 36 6 6 65 6 Villanymotor, normál indítónyomaték Axiál ventilátor. 4 36 8 6 5 7 Villanymotor, normál indítónyomaték Dugattyús komresszor. 4 36 5 6 9 8 Dízelmotor, hengeres Generátor 9. 44 35 9 Dízelmotor, hengeres Centrifugál szivattyú. 3 Dízelmotor, hengeres Axiál ventilátor. 3 Dízelmotor, hengeres Dugattyús komresszor. 5 8 3 Dízelmotor, hengeres Csavar-komresszor. 5 35 33 Dízelmotor, 4 hengeres Csavar-komresszor 7. 5 34 Dízelmotor, 4 hengeres Generátor. 44 35 35 Dízelmotor, 4 hengeres Centrifugál szivattyú. 8 45 36 Dízelmotor, 4 hengeres Axiál ventilátor 7. 37 Dízelmotor, 4 hengeres Dugattyús komresszor 9. 5 35 38 Villanymotor, normál indítónyomaték Centrifugál szivattyú 4. 8 4 6 6 4 39 Villanymotor, normál indítónyomaték Axiál ventilátor 4. 8 4 8 6 4 Villanymotor, normál indítónyomaték Dugattyús komresszor 4. 8 4 6 45 3/
Táblázatok a számításhoz A táblázatok a feladat megoldásához szükséges adatokat tartalmazzák a MEGADYN cég katalógusából. Szíj Szíjszélesség b [mm] AT5 6 8 6 5 AT 6 5 3 5 75. táblázat Standard szíjszélességek Szíj Szíjhosszúság L [mm] AT5 545 6 6 66 7 7 75 78 85 AT 5 56 6 6 66 7 73 78 8 84 88 89 9 96 98 5. táblázat: Standard szíjhossz választék a feladathoz z n 34 36 38 4 4 64,4 68, 7, 75,8 79,6 4 73,3 77,6 8,9 86, 9,5 98,4 4,, 5,8,6 8 9,5 37, 44,8 5,4 6, 3 37, 45, 53, 6, 69, 34 5,5 6,4 69,3 78, 87, 36 58,6 67,9 77,3 88,6 95,9 3. táblázat: AT5 fajlagos szíjteljesítmény választék P f [W/cm] n 6 7 8 9 9 3 3 3 33 35 36 37 38 39 8,8 6, 33,6 4, 48,5 5,3,7 3, 37,6 45, 59,8 67, 74,7 8, 69,5 4 34,4 4,8 5, 59,6 68, 43,5 5,9 6,3 68,7 7, 93,9 3,3 3,7 39, 37,5 78, 89,,3,4,5 3,7 333,8 344,9 356, 367, 389,4 4,6 4,7 4,8 434, 8 3,9 45,3 59,7 74, 88,6 48,5 43,9 447,3 46,7 476, 55, 59,5 533,9 56,8 577, 3 43,3 58,5 73,7 88,9 34, 44, 456, 47,4 486,7 5,9 53,3 547,5 56,7 577,9 593, 34 67,5 84, 3,9 37,6 334,3 484,8 5,5 58, 534,9 55,7 585, 6,8 68,5 635, 65, 36 79, 96,6 34, 33,5 349, 56, 53,5 54,9 558,4 575,8 6,7 68, 645,6 663, 68,5 szíj élettartam csökkenés várható 4. táblázat: AT fajlagos szíjteljesítmény választék P f [W/cm] 4/
FOGASSZÍJHAJTÁS MINTAFELADAT Az alábbiakban ismertetjük a BME Járműelemek és Jármű Szerkezetanalízis Tanszék Járműelemek II. tantárgy Fogasszíjhajtás kisfeladatának megoldási menetét.. Kiindulási adatok A kiindulási adatokat az 5. táblázat tartalmazza: Hajtó gép 4 hengeres dieselmotor Hajtott gép Dugattyús kompresszor Teljesítmény P [kw] Üzemidő [h/nap] Hajtó fordulatszám n [/min] 3 Hajtott fordulatszám n [/min] 5 Hajtó szíjtárcsa legnagyobb osztókör átmérője d max [mm] Tengelytáv a [mm] 5. táblázat: Kiindulási adatok. Az áttétel számítása A kiindulási adatok alapján a hajtás áttétele az alábbi képlettel számítható: i n n 5 3 Az áttétel egynél kisebb, tehát a hajtás lassító. Mivel a teljesítmény mindkét tengelyen azonos, a hajtott tengelyre jutó nyomaték nagyobb lesz, mint a hajtó tengelyen levő nyomaték. Az áttételhez hasonló módon meghatározható a nyomatékmódosítás: k M M i n n 3. A méretezési teljesítmény meghatározása A szíjhajtás méretezéséhez szükséges teljesítményt a hajtó és hajtott gépek üzemi jellemzőinek figyelembevételével állapíthatjuk meg. A kiinduló adatok alapján a 6. táblázatból kiválasztható a hajtó gép típusa. 5/
Hajtó gép Hajtó gép jellege típusa A Villanymotor alacsony indítónyomatékkal (legfeljebb,5 * névleges nyomaték), víz- és gőzturbinák, legalább 8 hengeres belsőégésű motor B Villanymotor átlagos indítónyomatékkal (,5-,5 * névleges nyomaték), 4-6 hengeres belsőégésű motor C Villanymotor magas indító és fékező nyomatékkal (,5 * névleges nyomaték felett), legfeljebb 3 hengeres belsőégésű motor 6. táblázat: Hajtó gépek típusai A hajtó gép típusa tehát B. A 7. táblázatból megállapítható a hajtott gép terhelési tényezője. Hajtó gép típusa Hajtott gép A B C Irodai gépek Írógépek,,, Számítógépek, nyomtatók,,,3 Távnyomtatók, fénymásolók,,,3 Filmvetítők, fényképező gépek,,, Háztartási gépek Centrifugák,,, Konyhai gépek, szeletelő gépek,,,3 Varrógépek Háztartási varrógépek,,,3 Ipari varrógépek,,3,4 Mosodai gépek Szárítógépek,,4,6 Mosógépek,4,6,8 Sütőipari gépek, tésztakeverő gépek,,4,6 Szállítószalagok Kis terhelésű szíjas szállítószalagok,,,3 Érc-, szén- és homokszállító szalagok,,4,6 Nagy terhelésű szállítószalagok,4,6,8 Emelőgépek, csavarorsós szállítógépek,4,6,8 Kanalas emelőgépek,4,6,8 Keverőgépek Folyadékkeverők,,4,6 Félig folyós anyagot keverők,3,5,7 Szerszámgépek Esztergák,,4,6 Fúrók, köszörűk,3,5,7 Marók, síkköszörűk,3,5,7 Faipari gépek Esztergák és szalagfűrészek,,3,5 Marók, tárcsafűrészek,,4,6 Fűrészmalmi gépek,4,6,8 Téglaipari gépek 6/
Keverők,4,6,8 Agyagmalmok,6,8, Textilipari gépek Orsózó és nyüstölő gépek,,4,6 Fonó és sodrógépek,3,5,7 Papíripari gépek Rázók, kalanderek, szárítók,,4,6 Szivattyúk, ütőgépek, zúzógépek,4,6,8 Nyomdaipari gépek Linotype gépek, vágók, összeállító gépek,,4,6 Rotációs prések,3,5,7 Rosták Dobrosták,,4,6 Rezgő rosták,3,5,7 Fúvók, ventilátorok Szellőzők, radiális fúvók,4,6,8 Bányaventilátorok, axiális fúvók,6,8, Kompresszorok Csavarkompresszorok,4,5,6 Dugattyús kompresszorok,6,8, Szivattyúk Centrifugál és fogaskerék szivattyúk,,4,6 Alternáló mozgású szivattyúk,7,9, Generátorok és gerjesztőgépek,4,6,8 Felvonók és daruk,4,6,8 Centrifugák,5,7,9 Gumiipari gépek,5,7,9 Malmok Kalapácsos malmok,5,7,9 Golyós, görgős és sóderes malmok,7,9, 7. táblázat: Terhelési tényezők - c 3 A 7. táblázat alapján a hajtás terhelési tényezője: c 3,8. A következő táblázatból megállapítható a hajtás üzemidő tényezője. Üzemidő Üzemidő tényező c 8 h 6 h +, 6 4 h +, Szakaszos üzem -, Időszakos működés -, 8. táblázat: Üzemidő tényezők - c A 8. táblázat alapján a hajtás üzemidő tényezője: c,. Az 9. táblázatból megállapítható a hajtás nyomatékmódosítási tényezője. 7/
Nyomatékmódosítás Nyomatékmódosítási tényező c,,4,5,74,,75,49,,5 3,49,3 3,5 felett,4 9. táblázat Nyomatékmódosítási tényezők - c Az 9. táblázat alapján a nyomatékmódosítási tényező: c,. A fentiek alapján a hajtás összegzett üzemtényezője: c c + c + c 3, +, +,8, A teljesítmény tehát, amire a hajtást méretezni kell: 4. A szíjprofil kiválasztása P c P, 4 W Az alkalmas szíjprofilt a méretezési teljesítmény és a kis tárcsa fordulatszáma függvényében határozhatjuk meg az. ábra alapján. ábra Szíjprofil kiválasztás 8/
Az egyes szíjprofilok további jellemzőit a. táblázatban találjuk: Szíjprofil Osztás t [mm] Legnagyobb átvihető teljesítmény P max [kw] Legnagyobb szíjsebesség v max [m/s] Legkisebb tárcsa osztókör átmérő d min [mm] Fogszámhatárok z min, z max AT5 5 8 75 8,5 < z < 3 AT 7 6 45,9 5 < z < 4. táblázat: Szíjprofilok fő jellemzői A P 4 kw méretezési teljesítményhez és az n 3 min - fordulatszámhoz az AT szíjprofil alkalmas az. ábra alapján. (A lassító áttétel miatt a hajtó tárcsa lesz a kisebb.) A hajtó szíjtárcsa fogszámát az alábbi képlet adja meg: A hajtott szíjtárcsa fogszáma: dmax π π z int int int t ( 3,4) 3 z round(k z ) round( 3) 6 A. táblázatból ellenőrizhető, milyen fogszámú tárcsákat lehet beszerezni az AT szíjprofilhoz. Mivel mindkét fogszám a z min 5 és a z max 4 határok közé esik, ezért a választott fogszámú tárcsák beszerezhetőek. A fogszámok megfelelését az eredményeket összesítő táblázat Ellenőrzés oszlopában + jellel tüntetjük fel. Hasonlóképpen járunk el a további számítások során is, amennyiben a kapott eredmény ellenőrzést igényel. Ellenőrzésképpen számítsuk ki a fogszámból adódó valós áttétel névleges áttételhez viszonyított eltérését a névlegestől: i i i i z i z 3 6 % Ha számítás alapján az áttétel relatív eltérése kisebb, mint 4 %, akkor a fogszámok megfelelőek. Amennyiben az eltérés nagyobb, a fogszámokon változtatni kell, hogy a hiba a megengedett határon belül maradjon. A szíjtárcsák fogszámának ismeretében meghatározható a tárcsák osztókörének átmérője: z t 3 d 98, 67mm π π z t 6 d 97, 35mm π π Mivel a hajtó tárcsa osztókör átmérője kisebb, mint a megengedett maximális átmérő (d < d max ), a tárcsák megfelelőek. 9/
5. A szíjsebesség ellenőrzése A szíjsebességet a következő összefüggés segítségével határozhatjuk meg: t z n 3 3 m v 5, 5 3 3 6 6 s A sebesség kisebb, mint a megengedett v max 6 m/s legnagyobb szíjsebesség, tehát a hajtás ebből a szempontból megfelelő. 6. A szükséges szíjhossz meghatározása Az adott tengelytávhoz és a választott szíjtárcsákhoz szükséges elméleti szíjhossz: L L a +,57 ( d + d ) + ( d d ) 4a ( 97,35 98,67) +,57( 98,67 + 97,35) + 4 95,83 Az L elméleti szíjhossznál nagyobb kapható szíjhossz a. táblázat alapján L 9 mm. Ebből visszaszámolhatjuk a tényleges tengelytávot: a 4 a 4 9 t L t t π ( z + z ) + L ( z + z ) ( z z ) ( 3+ 6) + 9 ( 3+ 6) ( 6 3) 5, 8 π Amennyiben az a - a eltérés abszolút értéke meghaladja a 5 mm-t, akkor a fogszámok változtatásával elérhető a tűréshatáron belül maradni a tengelytávval. 7. A szükséges szíjszélesség meghatározása A fogas szíj szélességét egyrészt az egységnyi széles szíj által átvihető teljesítmény, másrészt pedig az határozza meg, hogy hány fogon adódik át a szükséges teljesítmény. Ehhez a kisebb tárcsát kell alapul vegyük a kisebb átfogási szög miatt. A kis szíjtárcsán a szíj átfogási szöge fokban: β k d d β k arccos a 97,35 98,67 arccos 54, 76 A kapcsolódó fogak száma a kis szíjtárcsán a működő fogszám: /
z m βk 54.68 int zk 3 3; 36 36 ahol z min( z, z k ). Mivel a fogak nem egyformán vesznek részt a teljesítmény átvitelben, ezért a működő fogszám legfeljebb 5 lehet. Az P f fajlagos teljesítményt, azaz fogon cm széles szíjprofillal átvihető teljesítményt a 4. táblázat adja meg a hajtó tárcsa fogszáma és fordulatszáma függvényében. Ennek alapján az egy fogon centiméterenként átvihető (fajlagos) teljesítmény: P f 47,4 W/cm. Az átviendő teljesítményhez szükséges szíjszélesség: b P P z 4 cm m 47,4 3 68,53mm A választott kapható szíjszélesség a. táblázat szerint b 75 mm. A fajlagos szíjteljesítményt megadó táblázatból látható, hogy az AT profilnál előfordulhat a szíj élettartam csökkenése. A választott tárcsánk esetében nem áll fenn ez az esély, ezért az ellenőrzés rovatban egy + jelet tehetünk. Amennyiben szíj élettartam csökkenés léphet fel, akkor ezt É betűvel jelöljük az eredmények táblázatában. 8. A feszítőerő és a statikus szíjerő kiszámítása A teljesítmény átviteléhez szükséges szíjfeszítő erő: A szíjágakban ébredő statikus szíjerő: β 54,76 6 P sin 6 4 sin F f 644, N t n z, 3 3 F F β sin 643 54,76 sin f stat 354, 8 N /
9. A számított eredmények táblázatos formában Adat Ellenőrzés A feladat sorszáma Nyomatékmódosítási tényező c. Üzemidő tényező c. Terhelési tényező c 3.8 Átviendő teljesítmény P [kw]. Méretezési teljesítmény P [kw] 4. Hajtó szíjtárcsa fogszáma z 3 + Hajtott szíjtárcsa fogszáma z 6 + Hajtó szíjtárcsa osztókör átmérő d [mm] 98.68 + Adott áttétel i.5 Tényleges áttétel i.5 Relatív áttétel hiba i [%]. + A választott szíjprofil AT A szíj osztása t [mm] Fajlagosan átvihető teljesítmény P f [W/cm] 47.4 + Szíjsebesség v [m/s] 5.5 + Adott tengelytáv a [mm]. Tényleges tengelytáv a [mm] 5.8 + Számítotott szíjhossz L [mm] 95.8 Választott szíjhossz L [mm] 9 Átfogási szög a kis szíjtárcsán k [ ] 54.8 Számított szíjszélesség b [mm] 68.5 Választott szíjszélesség b [mm] 75 Szíjfeszítő erő [N] 644. Statikus szíjerő [N] 354.8 Ezzel a fogasszíj számítás kisfeladatot megoldottuk. /