Dr. Lovas Lászl SIKLÓCSAPÁGY KISFELADAT Segédlet a Jármű- és hajtáselemek II. tantárgyhoz Kézirat 2012
SIKLÓCSAPÁGY KISFELADAT 1. Adatválaszték pk [MPa] d [mm] b/d [-] n [1/min] ház anyaga 1 4 50 1 1440 öv 2 4 55 1 1440 öv 3 4 60 1 1440 öv 4 4 50 1 2880 öv 5 4 55 1 2880 öv 6 4 60 1 2880 öv 7 2 50 1 2880 Al 8 2 55 1 2880 Al 9 2 60 1 2880 Al 10 2 50 1 1440 Al 11 2 55 1 1440 Al 12 2 60 1 1440 Al 13 4 90 1,25 1440 öv 14 4 95 1,25 1440 öv 15 4 100 1,25 1440 öv 16 4 105 1,25 2880 öv 17 4 110 1,25 2880 öv 18 4 115 1,25 2880 öv 19 2 90 1,25 2880 Al 20 2 95 1,25 2880 Al 21 2 100 1,25 2880 Al 22 2 105 1,25 1440 Al 23 2 110 1,25 1440 Al 24 2 115 1,25 1440 Al 25 3 220 1,5 1440 öv 26 3 230 1,5 1440 öv 27 3 240 1,5 1440 öv 28 3 250 1,5 2880 öv 29 3 260 1,5 2880 öv 30 3 270 1,5 2880 öv 31 2 220 1,5 2880 Al 32 2 230 1,5 2880 Al 33 2 240 1,5 2880 Al 34 2 250 1,5 1440 Al 35 2 260 1,5 1440 Al 36 2 270 1,5 1440 Al 37 1 200 1,75 2880 öv 38 1 220 1,75 2880 öv 39 1 240 1,75 2880 öv 40 1 260 1,75 2880 öv 1/9
2. A siklcsapágy kisfeladat eredményei Név:.. Neptun kd:. Eredmények táblázata Feladat sorszáma v [m/s] ψ [ ] h 0 [µm] ε η [Pa s] Q [cm 3 /s] µ ΔT [ C] ψ 0 [ ] Választott illesztés Csap tűrésmező határok [µm/ µm] Furat tűrésmező határok [µm/ µm] h 0 vals [µm] ΔT vals [ C] n lim [1/min] 2/9
SIKLÓCSAPÁGY MINTAFELADAT Az alábbiakban ismertetjük a BME Járműelemek és Hajtások Tanszék Jármű-és Hajtáselemek II. tantárgy Siklcsapágy kisfeladatának megoldási menetét. 1. Kiindulási adatok A kiindulási adatokat az 1. táblázat tartalmazza: Csapnyomás p k [MPa] 4 Csapátmérő d [mm] 45 Csapszélesség/átmérő arány b/d 1 Üzemi fordulatszám n [1/min] 1440 Csap anyaga Csapágyház anyaga acél öntöttvas 1. táblázat: Kiindulási adatok A kiindulási adatok alapján a csapszélesség az alábbi képlettel számíthat: 2. A csap deformácijának számítása A csapot támaszközben terhelt kéttámaszú tart végcsapjának tételezzük fel. A terhelés miatt a tart meggörbül. A végcsap hajlít és nyír igénybevételt szenved, amelyek deformácit okoznak. A hajlítás okozta lehajlás: A nyírásbl származ lehajlás 3. További jellemzők számítása A csap kerületi sebessége 3/9
A csap szögsebessége: A csapágy relatív játékát az alábbi tapasztalati képletből kapjuk meg: Ennek alapján a csapágy szükséges üzemi játéka üzemmelegen: Tegyük fel, hogy a csap és a furat átlagos érdessége egyformán R a = 0,8 μm. A csap és a furat legnagyobb érdességei az alábbiak: A csapágy működéséhez szükséges legkisebb résméret: ahol az x tényező értéke d<80 mm esetén: x=1,5..3, d 80 mm esetén: x=2..4. Legyen a tényező értéke az intervallum als széle, most 1,5: A fentiek alapján ki tudjuk számolni a csapágy relatív excentricitását: A relatív excentricitás és a b/d viszony alapján diagrambl ki tudjuk keresni a Φ csapágyjellemző számot (1. ábra). Esetünkben Φ = 0,672. 4. Kenéssel kapcsolatos számítások Így már ki tudjuk számolni a csapágy kenőolajának szükséges dinamikai viszkozitását: A csapágy olajszükségleti számának tapasztalati képlete az alábbi: ha Φ < 1: ha Φ > 1: Esetünkben: 4/9
1. ábra: Sommerfeld szám 360 -os csapágyperselyre 5/9
Ebből a csapágy vals olajszükséglete: 2. ábra: Súrldási szám 360 -os csapágyperselyre 6/9
5. Melegedés számítása A relatív excentricitás és a b/d viszony alapján diagrambl ki tudjuk keresni a C súrldási számot (2. ábra). Esetünkben C = 5,37. Ebből a csapágy súrldása: A fentiek ismeretében kiszámíthat a csapágy súrldási teljesítménye: Esetünkben a csapágyház tartalmazza a kenéshez szükséges olajmennyiséget. Külön olajszivattyú nincs, a veszteséghőt a kenőolaj viszi el a csapágybl, A hő a csapágyház falán keresztül távozik. A csapágyház hővezetési tényezőjének tapasztalati képlete az alábbi: A csapágyház becsült sugárz felületének közelítő képlete, hengeres alak feltételezésével: Feltételezzük, hogy a súrldási teljesítmény hővé alakul, és felmelegíti a csapágyazást és az olajat. A hőmérséklet emelkedés: A csapágy becsült üzemi hőmérséklete az alábbi lesz: á Anyag Hőtágulási együtthat [1/ C] acél 1,17 10-6 öntöttvas 1,05 10-6 alumínium 2,38 10-6 2. táblázat: Lineáris hőtágulási együtthatk A csapágy ezen a hőmérsékleten működik. A csapágy gyártása és a méretek mérése azonban T 0 hőmérsékleten történnek. Szükséges tehát a csapágyjáték átszámítása T 0 hőmérsékletre. A relatív játék változása a melegedés hatására: á 7/9
A csap és a ház hőtágulási együtthati a 2. táblázatban találhatak. Láthat, hogy öntöttvas furat esetén a gyártási hézag nagyobb, mint az üzemi hézag, ezért üzemmeleg állapotban kell a csapágyat ellenőrizni. Alumínium furat esetén a hézag gyártáskor kisebb, mint üzemmelegen, ezért a csapágyat gyártáskori állapotra kell ellenőrizni. A relatív játék értéke T 0 hőmérsékleten: Ennek alapján a csapágy szükséges üzemi játéka T 0 hőmérsékleten: Ehhez a játékhoz választunk illesztést a csap és a furat számára. 6. Illesztés kiválasztása Az egyszerűbb gyárthatság érdekében alaplyuk rendszerben választunk illesztést a rendelkezésre áll táblázatokbl. Legyen a választott illesztés az alábbi: A tűrésmező határai a furatra: +25/-0 μm. A tűrésmező határai a csapra: -50/-89 μm. A fentiek alapján az illesztés legkisebb játéka: ø45 H7/e8 Ez a játék nagyobb, mint a csapágy működéséhez szükséges játék, ezért az illesztés öntöttvas furat esetén megfelelő lesz. 7. Ellenőrző számítások a választott illesztés alapján A tűrésmezők által meghatározott legnagyobb átlagos felületi érdesség értékeket táblázatok tartalmazzák a csapra és a furatra. A pontos működés és a megfelelő minimális határfordulatszám érdekében válasszunk ennél kisebb érdesség értékeket. A gyártás feltételeinek megfelelően legyen a furat átlagos érdessége egy fokozattal nagyobb a csap érdességénél: Vals legnagyobb érdesség a csapra és a furatra: A vals csapágy működéséhez szükséges legkisebb résméret: 8/9
Számoljuk ki a csapágy relatív excentricitását legkisebb játék esetén: 8. Ellenőrzés melegedésre A relatív excentricitás és a b/d viszony alapján táblázatbl ki tudjuk keresni a C súrldási számot (2. ábra). Esetünkben C = 3,86. Ebből a csapágy súrldása: A fentiek ismeretében kiszámíthat a csapágy súrldási teljesítménye: Feltételezzük, hogy a súrldási teljesítmény hővé alakul, és felmelegíti a csapágyazást és az olajat. A hőmérséklet emelkedés: A csapágy vals üzemi hőmérséklete az alábbi lesz: á Ez kis mértékben eltér az előzetesen becsült értéktől. Az eltérés T becsült +3 C alatt van, a csapágy melegedés szempontjábl megfelelő. 9. Ellenőrzés határfordulatszámra Most számítsuk ki a csapágy határfordulatszámát. Ez az a fordulatszám, amely felett a súrldás tisztán hidraulikus lesz. A vals legkisebb relatív excentricitás és a b/d viszony alapján táblázatbl ki tudjuk keresni a Φ csapágyjellemző számot (1. ábra). Esetünkben Φ = 1,072. Ebből a határ szögsebesség: Ebből a határfordulatszám: Ez kisebb, mint a névleges fordulatszám, tehát a csapágy megfelelő. 9/9