Szerviztechnika és Üzemfenntartás előadás GÖRDÜLŐCSAPÁGYAK ÜZEMELTETÉSE ÉS SZERELÉSE

Szerviztechnika és Üzemfenntartás előadás GÖRDÜLŐCSAPÁGYAK ÜZEMELTETÉSE ÉS SZERELÉSE Dr. Szabó József Zoltán Egyetemi docens Mechatronika és Autótechnika Intézet

A csapágyaknak tekintélyes erőket kell felvenniük, ezek az erők származhatnak a forgó alkatrész súlyából, a kiegyensúlyozatlanságból származó forgó és alternáló tömegerőkből, a gép működése folyamán fellépő más hatásokból (rezgés, közegek nyomása, elektromágneses erők, forgácsoló-gépeknél a szerszámtól származó erők stb.) Az erők a csapágyat terhelhetik sugárirányban vagy/és tengelyirányban. A mechanikai igénybevételeken kívül el kell viselnie a súrlódásból származó hőterhelést is, a futásjellemzők jelentős romlása nélkül. A járművek futóműcsapágyainak igénybevétele például nagyon összetett: a jármű súlya, a gyorsításból, hajtásból és a fékezésből származó tömegerők, a kanyarokban a pályagörbéből és sebességből származő centripetális erő, a forgó kerekek elfordításából származó erő (pörgettyű) és a pálya (út) egyenetlenségeiből származó dinamikus erők terhelik, ráadásul ezeket az igénybevételeket igen széles hőmérséklet-tartományban kell elviselnie, Télen -15 C gyakori induláskor, nyáron pedig 50-60 C az üzemi hőmérséklet. GÖRDÜLŐ- CSAPÁGYAK A csapágyak gépelemek, amelyek tengelyek, forgó alkatrészek alátámasztásául szolgálnak, úgy hogy a forgó mozgást minél kisebb ellenállás mellett, minél pontosabb vezetéssel biztosítsák. A tengelynek az a része, mely a csapágyba illeszkedik a tengelycsap.

GÖRDÜLŐCSAPÁGYAK JELLEMZŐI A gördülőcsapágyak olyan egyszabadságfokú gépelemek, amelyek többnyire tengelyek vagy forgó alkatrészek olyan megtámasztására szolgálnak, hogy lehetővé teszik a tengely vagy a forgó gépalkatrész elfordulását, illetve körülfordulását. A gördülőcsapágyak alkalmazásának célja tehát kettős: egyrészt rögzítés (támasztás), másrészt az elmozdulás (elfordulás) biztosítása. A gördülőcsapágyak egy állórészből, egy forgórészből, és ezen gyűrűk között elhelyezkedő gördülőelemekből, valamint a gördülőelemek egymáshoz viszonyított helyzetét állandósító kosárszerkezetből állnak. A gördülőcsapágyak teljesítőképességét nagy mértékben az alkalmazott alapanyagok befolyásolják

Már az ókori népek a környezetépítő tevékenységük során szembetalálták magukat a nehéz tárgyak továbbításának a problémájával. A továbbítás egyik hangsúlyos tényezője a súrlódás. Napjainkban talán nehéz elképzelni, hogy a városépítéseknél használt hatalmas kőtömböknek a továbbítása milyen nehézségbe került, százak, ezrek emberi ereje volt szükséges hozzá. Az első ismert golyóscsapágyat az 1930-as években találták meg Róma mellett, egy a Lago Nemi-ből kiemelt római kori hajón. Ez a hajó az i.sz. 50-ből való, Caligula császár flottájából. A fedélzeten egy nagyméretű szobor volt, mely forgathatóan volt kialakítva. A forgathatóságát egy talpcsapággyal oldották meg. Az első személy, akiről konkrétan tudjuk, hogy foglalkozott e témával, az Leonardo da Vinci volt, aki behatóan foglalkozott a súrlódás fogalmának tanulmányozásával és aki nemcsak a csúszó súrlódást, hanem a forgó (csap) súrlódást is vizsgálat tárgyává tette. Hasonló gondolatokról vagy megoldásokról egészen 1556-ig nem hallunk semmit. Ekkor lát napvilágot Agricola munkája, melyben a szerző az antifrikciós csapágyazás egy alkalmazásáról is beszél, 1802-ben, ami bizonyos Cardinet nevéhez fűződik. E csapágy a népies mulatságokból jól ismert körhinta csapágyazására szolgált, 1858-ból való Brousseut mérnök görgős csapágyszerkezete, amelynél az egyes görgők kosarát végnélküli bőrbör vagy guttaperchából való szíjak alkották Sven Wingquist 1907-ben a beálló golyóscsapágy, 1911- ben pedig a beálló görgőscsapágy megtervezésével írta be nevét a híres feltalálók könyvébe. Magyarországon az első SKF lerakat 1917-ben kezdte Gördülő-csapágy történelem

CSAPÁGYTÍPUSOK

CSAPÁGYAK KIVÁLASZTÁSÁNAK SZEMPONTJAI A rendelkezésre álló hely A terhelés nagysága, iránya, fajtája Az elvárt élettartam A pontosság Zajszint Rezgésszint Merevség Egytengelyűségi követelmények Tengelyirányú eltolhatóság Illesztési hézag Üzemi fordulatszám Hőmérséklet Karbantartás, kenés Szerelhetőség Szabványok

GÖRDÜLŐCSPÁGYAK SZABVÁNYOS JELÖLÉSEI

CSAPÁGYHÉZAG Csapágyhézagnak a csapágyban fellelhető hézagok közül azokat a hézagokat nevezzük, amelyek lehetővé teszik a csapágygyűrűk egy-máshoz viszonyított bizonyos mértékű sugárirányú vagy tengelyirányú elmozdulását. Attól függően, hogy a hézag milyen irányú gyűrűelmozdulást tesz lehetővé, beszélünk sugárirányú, tengelyirányú, illetve szöghézagról.

CSAPÁGYHÉZAG A csapágy állapotától függően háromféle sugárirányú csapágyhézagot különböztetünk meg: a H gyártási csapágyhézagot; a Hb a csapágy beszerelés utáni hézaga, amely mindig kisebb mint H; és a Hü beépített és üzemelő csapágy hézaga, amely a Hb függvénye. Az eredeti csapágyhézagok értékeit (H) a DIN 620 szabvány szabályozza, melyre azért volt szükség, hogy ezáltal: biztosítsák a csapágyra ható terhelés megfelelő eloszlását a gördülőelemek között; korlátozzák a csapágy rezgéseit; korlátozzák a tengely, illetve a ház radiális és axiális irányú elmozdulását; csökkentsék a csapágy üzemi zajszintjét.

CSAPÁGYHÉZAG A csapágyakban lévő gyártási hézag a szerelés után kialakult szerelési hézag, illetve az üzem közben kialakult csapágyhézag nagy mértékben befolyásolja a csapágy élettartamát. Ez azzal magyarázható, hogy hézaggal működő csapágyban a terhelés megoszlás nem egyenletes a gördülőelemek között. A hézag nélküli csapágyban több számú gördülőelem vesz részt a terhelés átadásában, ezért az egy golyóra eső fajlagos terhelés kisebb. Azonos csapágyterhelés esetén tehát kedvezőbb a gördülőelemek és a golyók fajlagos terhelése a hézag nélküli csapágyakban. A hézaggal rendelkező csapágyak várható élettartama az alsó gördülőelemek és azokkal ugyancsak alul érintkező futópályák helyi túlterhelése miatt kisebb mint a hézag nélküli esetben. Ha a hézag értékét nulla alá csökkentik, tehát negatív hézagot valósítanak meg, akkor előfeszítésről beszélünk, amely szintén befolyásolja a csapágy élettartamát az előfeszítésből adódó túlterhelések miatt.

CSAPÁGYHÉZAG

Csapágyhézag a gyakorlatban

GÖRDÜLŐCSAPÁGYAK ILLESZTÉSE A radiális gördülőcsapágyak illesztésének célja a gyűrűk káros elmozdulásának megakadályozása a tengelyen illetve a fészekben. A tengelyirányú rögzítés nem illesztési feladat, e célra csapágyfedelek, rögzítőgyűrűk, csapágyanyák használatosak. A gyűrűs gördülőcsapágyak beépítésekor a belső gyűrűt alaplyukrendszer szerint tengelyre, a külső gyűrűt pedig a fészekbe alapcsaprendszer szerint illesztik. A gördülőcsapágyak geometriai méreteit nemzetközi szabványok szabályozzák

Az illesztés kiválasztásának főbb szempontjai: a csapágy hézaga az illesztés következtében ne csökkenjen az optimális üzem és élettartamhoz szükséges érték alá; a választott illesztés mivel értéke függ a terheléstől a legnagyobb terhelésen is feleljen meg a követelményeknek; a szükséges illesztési fokozat mindig a csapágy méretének függvénye; tekintettel arra, hogy a csapágy belső vagy külső gyűrűjének hőmérséklet-változása módosítja az illesztést, ezért az illesztési fokozatot úgy kell választani, hogy a megváltozott hőmérsékleten is kielégítő legyen; a csapágyazott tengely üzeme során felmelegedhet, hossza változik, ezért az egyik csapágyat úgy kell illeszteni és beépíteni, hogy a tengely a csapággyal együtt axiális irányban el tudjon mozdulni; a csapágyak eredeti hézagának kiválasztását befolyásolja az illesztési fokozat, ezért azt úgy kell kiválasztani, hogy a futáspontosság a követelményeknek megfeleljen; az illesztési fokozat kiválasztásakor, illetve megállapításakor arra is gondolni kell, hogy a szilárd illesztések szerelési

Az illesztési hézagot befolyásoló tényezők

A terhelések jellege és az illesztések összefüggése

KERÉKCSAPÁGYAZÁSOK A gépjármű hajtott kerekei, a kerékagyon keresztül a hajtó tengelyhez csatlakoznak. A kerékagy rögzítését a tengelyen ékkel vagy íves retesszel és koronásanyával vagy, ha a tengelyen csatlakozó tárcsát készítenek, csavarkötéssel oldják meg. Ebben az esetben a tengelyt csapágyazzák a tengelytokban. A kerékcsapágyak megfelelő elhelyezésével a hajtótengely terhelését, jelentős mértékben befolyásolni lehet.

Hajtott kerekek csapágyazása: A hajtott kerekek csapágyazási megoldásait a hajtó féltengely igénybevétele alapján osztályozzuk. Amennyiben a féltengely csak csavaró igénybevételnek van kitéve, akkor teljesen tehermen-tesített féltengelyről beszélünk. Abban az esetben ha azt kismértékű hajlítónyomaték is terheli, akkor részben tehermentesített, ha a teljes hajlítónyomaték, akkor tehermentesítés nélküli féltengelynek nevezzük. Különbséget kell tenni továbbá kormányzott és nem kormányzott hajtott kerekek között. Kormányzott kerekek féltengelyei ugyanis a kerék elfordításának biztosítása érdekében az un. Kormánycsap tengelyvonalában meg vannak törve. A két tengelydarab közötti kapcsolatot szinkron kardáncsukló biztosítja, mely hajlítónyomatékot nem továbbíthat.

Hajtott hátsó kerék teljesen tehermentesített csapágyazása Tehergépkocsiknál előszeretettel alkalmazzák az általában ferde hatásvonalú csapágyak belső gyűrűje nem a tengelyre, hanem a tengelytokra támaszkodik, a külső gyűrűk pedig a kerékagyban, szoros illesztéssel helyezkednek el. A hajlítónyomatékot a két kúpgörgős csapágyon keresztül a hátsó híd merev csőtoldata teljes egészében felveszi, a tengelyt így csak a hajlítónyomatékból származó csavaró fesz ültség terheli.

Hajtott hátsó kerék félig tehermenetesített csapágyazása Ez esetben a kerékagy 1 darab önbeálló csapággyal van a tengelytokra csapágyazva, ilyenkor a második megtámasztást a féltengely belső végének a differenciálműbe való ágyazása biztosítja. A féltengelyt ilyenkor -az oldalirányú erőkből származó- csekély hajlítónyomaték is terheli, ez az igénybevétel azonban a terhelésből származó, változó irányú igénybevételhez viszonyítva lényegesen kisebb. A tengelytok felveszi a terhelésből származó nyomatékot és nyíróerőt. A hajtó nyomatékot a peremes tengely, csavarokon keresztül viszi át a kerékagyra.

Hajtott hátsó kerék tehermentesítés nélküli csapágyazása Ennél a megoldásnál a kerék közvetlenül a féltengely végére van erősítve íves retesz alkalmazásával. A kétsoros golyóscsapágy is a féltengelyen ül. A keréktárcsa sajtolása következtében, a kerék és az útfelület érintkezési pontjában ébredő FB erő hatásvonala a csapágy görgőpályáján, illetve a görgőpályák közt halad keresztül. Abban az esetben, ha ez az erő a csapágytól távolabb hatna, akkor hajlítónyomatékot ébresztene, amely minden tengelyfordulatnál változtatná az irányát és fáradásos törést okozna. Az ábra szerinti elrendezés esetén csak a nyíró igénybevétel marad meg, a hajlító igénybevétel elmarad. Az FV oldalvezető erő a kocsi kanyarodásánál az R gördülési sugáron ébresztett változó

Hajtott és kormányzott kerék tehermentesítés nélküli csapágyazása A meghajtott első kerék tengelyének csapágyazása, a rövid tengelycsonk, valamint a meghajtó kardáncsukló miatt nagyobb figyelmet igényel. Az alkalmazott kétsoros golyós csapágy külső gyűrűje az acélöntvény házban, a belső gyűrű pedig a tengelycsonkon illeszkedik. A terhelésből származó hajlító, nyíró, és az oldalvezető erő által ébresztett nyomaték közvetlenül a tengelyt veszi igénybe. Könnyű szerkezetű személygépkocsiknál elterjedten alkalmazzák ezt a megoldást.

Hajtott és kormányzott kerék teljesen tehermentesített csapágyazása A kerékagyat, tengelyirányban megnyújtották úgy, hogy arra két darab gördülő csapágyat tudjanak illeszteni. A külső csapágygyűrűk az öntvény ház csapágyfészkeiben illeszkednek. Az így csapágyazott kerékagyat, kúpos illesztéssel és ékkel, valamint koronás anyával rögzítve szerelték a tengelyre. A kerékagy és a féltengely bordás kötéssel kapcsolódik egymáshoz. A kerékre eső erőkből származó nyomatékok és nyíró erők a kerékagyat terhelik. A tengelyt csak csavaró igénybevétel terheli. Ez a megoldás biztonságos, de bonyolult és költséges, ezért főleg nagyobb kocsiknál alkalmazzák.

Szabadonfutó, kormányzott első kerék tehermentesítés nélküli csapágyazása A kerék közvetlenül a tengelycsonkra támaszkodik, a kerékagyban elhelyezett két darab ferdehatásvonalú csapágyon keresztül. A tengelycsonkot a függőleges és oldalirányú erők által minden esetben hajlítónyomaték terheli. Az alátámasztó erő hatásvonala a tengelycsonk tövénél lévő csapágy gördülő pályáján megy keresztül. Ezt a megoldást tehergépkocsiknál alkalmazzák

Korszerű személygépkocsi csapágyazás (OPEL)

Gördülőcsapágyak tönkremeneteli módjai

Gördülőcsapágyak szerelése (kiszerelés)

Hengeres furatú csapágyak kiszerelése

Hidraulikus szerelőszerszám olajbefecskendezéssel

Melegítéses eljárás hengergörgős csapágyaknál

Kúpos furatú csapágyak kiszerelése

Szerelés szorítóhüvelyes csapágyaknál

Lehúzóhüvelyes csapágyak kiszerelése

Olajnyomásos szerelési módszer

Szerelés SKF hidraulikus anyával

Gördülőcsapágyak szerelése (beszerelés)