Mezőgazdaságban használatos gépelemek
Gépelemek csoportosítása 1. Kötőgépelemek oldható kötések, nem oldható kötések. 2. Forgást közvetítő gépelemek Tengelyek, csapok forgó tengelyek, álló tengelyek. Csapágyak, csapágyazások siklócsapágyak, gördülőcsapágyak Tengelykapcsolók merev, mozgékony, rugalmas, hajlékony, oldható. 2
3. Rugók csavarrugók, lemezrugók, spirálrugók, torziós rugók. 4. Mozgást átalakító gépelemek mechanizmusok, szakaszos mozgatók, szakaszos gátlók. 5. Hajtások szíjhajtások, fogaskerékhajtás, lánchajtás, csigahajtás. 3
6. Fékek szalagfék, dobfék, tárcsafék. 7. Folyadékok és gázok tárolását, szállítását végző gépelemek csövek, csőkötések, csőszerelvények. Tömítések záró fedelek tömítései, mozgó alkatrészek tömítései. 4
szivattyú elektromotor Gépcsoport 5 5
tömítés tengely csapágy tengelykapcsoló csőkötés kötés MÁMI_06 gépállvány 6 6
Kötőgépelemek A kötés létrehozható: Anyagzáró kötéssel, amikor az alkatrészeket oldhatatlan módon egymáshoz rögzítve építjük össze (hegesztés, forrasztás, ragasztás). Erőzáró kötéssel, amikor az egymással összeépített elemek között létrejövő súrlódó erők teszik lehetővé az oldható kapcsolatot (kúpos kötés, ékkötés, szilárd illesztésű kötések, stb.). Alakzáró kötéssel, amikor az elemek közötti terhelés átadást és a kötést az elemek alakja teszi lehetővé (reteszkötés, csapszegkötés, bordás kötés, rögzítő gyűrűs kötés, stb.). 7
Oldható kötések Roncsolás nélkül tudjuk szétválasztani az elemeket, szerelés után azok újra felhasználhatóak. Típusai: csavarkötés, ék-, retesz- és bordástengely kötés, szeg és csapszeg kötés, kúpos kötés. 8
Oldható kötések - Csavarkötés Csavarmenetek fajtái: élesmenet, (kötőcsavaroknál) métermenet (milliméterben vannak megadva a méretei) Whitworth-menet (angol hüvelykben adják meg a méreteit, 1" = 25,4 mm), leginkább a csőmeneteknél használatos trapézmenet, (mozgásátvitelre) fűrészmenet, (mozgásátvitelre nagy erők esetén) zsinórmenet. (korrózióveszélyes helyeken) 9
10
11
Alátétek: A csavaranya egyenletes felfekvését biztosítja, a szorítóerőt egyenletesen elosztja, védi a felületet a sérüléstől esetenként a csavarbiztosítással együtt. 12
Csavarbiztosítási módok (a - lemezes, b - huzalos, c - csavaranya műanyag gyűrű betéttel) 13
Balmenetes csavarokat viszonylag ritkán használunk, de előfordulnak a mezőgazdasági munkák során is. Feszítőcsavaroknál az egyik anyának és orsónak balmenetűnek kell lennie. A balmenet rajzi jelölése az alábbiak szerint történik: M10 LH (Left Hand) (normál menetemelkedésű) M24 x 1,5 LH (finom menetemelkedésű) A csavarfejen és a csavaranyán hornyokat alakítanak ki, ezzel figyelmeztetve a balmenetre. 14
Oldható kötések - Tengelykötések A tengelyen elhelyezkedő gépelemek (ékszíj, tárcsa, fogaskerék stb.) rögzítésére alkalmazzák. Reteszkötés: Alakzáró kötés, a tengely körüli elfordulást megakadályozza, de tengelyirányú elmozdulás ellen az alkatrészt egyéb módon biztosítani kell. 15
Ékkötések: Különbség az ék és a retesz között: ékkötésnél a kötőelem felülete lejtős, így a kötéskor sugárirányú erőhatás ébred. Az ékfelület lejtése: 1-2%. Az ékkötés előnye, hogy egyszerűen bontható és az ék feszítőereje nem csak az elfordulás ellen biztosít, hanem megakadályozza a tengelyirányú elmozdulást is. Hátránya, hogy a fellépő feszítőerők hatására eltorzul az egytengelyűség és excentrikus futás keletkezik a tengely és a rajta elhelyezett tárcsa között. Az ékek méretei valamint a hornyok méretei is szabványosítva vannak 16
Bordás tengelykötés Nagy nyomatékok átvitelére tengelyirányú elmozdulás lehetősége mellett. Jellemző méretek: D, d, b, z (bordaszám) Bordás tengely profilja 17
Oldható kötések - Szeg- és csapszeg kötés Gépalkatrészek relatív helyzetének biztosítására alkalmasak. Szerepük szerint lehetnek: csapszegek (hengeresek), helyzetbiztosító szegek (hengeres és kúpos), hasított helyzetbiztosító szegek (hengeres és kúpos). 18
Csapszegek a - sima hengeres, b - menetes, c kisfejű, d fejes (Pl.: munkagépek csatlakoztatása az erőgéphez) 19
Csapszegkötés 20
Hasított helyzetbiztosító szegek A hasított szegeket rögzítésre és illesztésre is használhatjuk. A szegen sajtolással 120º-os eltolással három hornyot alakítunk ki. Sajtoláskor az anyag kidudorodik, ez biztosítja majd a kötést. Előnye, hogy biztos kötést ad, mindig a furat középpontjában helyezkedik el, többször felhasználható. 21
Kúpos kötés: az erőzáró tengelykötések közé tartozik. A felfekvő felületeken a rászorító erő hatására nyomás keletkezik, amely súrlódást hoz létre és megakadályozza az alkatrészek tengelyirányú elmozdulását, ill. elfordulását. (Pl. kerékpár) 22
Nem oldható kötések Az oldás csak roncsolással valósítható meg, és a kötőelem újbóli felhasználásra nem alkalmas. Ilyen kötések: szegecskötés, ragasztott kötés, forrasztott kötés, hegesztett kötés. 23
Nem oldható kötések Szegecskötés - szegecselés A kötés előállítási módjától függően erőzáró vagy alakzáró kötés alakítható ki. Erőzáró kötés alakítható ki meleg szegecseléssel, amelyet kazánok, hidak, acélszerkezetek gyártásánál alkalmaznak. Hidegen történő szegecselésnél alakzáró kötés alakul ki, hasonlóan mint a csapszeg vagy szegkötésnél. A hegesztés térhódításával egyre inkább háttérbe szorulnak. Szegecskötéssel leggyakrabban lemeztárgyakat vagy idomacélokat kötünk össze. Ott alkalmazzuk, ahol hegesztési munka nem végezhető, vagy nem célszerű azt a kötést használni. 24
25
26
Egy- és kétsoros átlapolt szegecskötés 27
28
Nem oldható kötések Ragasztott kötés - ragasztás A ragasztás előnye, hogy különböző anyagok ragaszthatók össze. A ragasztás egyszerű kivitelezhetősége és gazdaságossága révén az élet szinte minden területén tért hódit és egyre népszerűbb. A felületek közé vékony ragasztóréteget viszünk, amely adhéziós kötést biztosít. 29
Nem oldható kötések Forrasztott kötések - forrasztás A forrasztott kötéseket fémből készült alkatrészek kötésére használjuk. A szilárd alkatrészeket egy alacsonyabb olvadáspontú másik fémmel kötjük össze. A kötés lehet diffúziós és adhéziós. A forrasz anyagától és olvadási hőmérsékletétől függően két fő csoportot különböztetünk meg: Keményforrasz: T > 450 Cº, forrasz anyaga réz alapú ötvözet vagy ezüst, folyasztószer legtöbbször bórax alapú. (Más néven nátrium-borát, nátrium-tetraborát, vagy E285, a bórsav nátriummal alkotott sója.) Lágyforrasz: T < 450 Cº, forrasz anyaga ón tartalmú ötvözet, folyasztószer gyanta alapú. 30
Fogalmak Diffúzió: ha egy oldatban nem egyenletes a koncentráció, akkor az oldott anyag eljut a nagyobb koncentrációjú helyekről a kisebb koncentrációjú helyek felé, miközben a különbség az egész oldatban kiegyenlítődik (diffundál). A ~ azt jelenti, hogy valamely anyag részecskéi a hőmozgás következtében egy másik anyag részecskéivel elkeverednek, vagy egy másik anyag részecskéi között valamilyen hajtóerő (pl. koncentráció- vagy feszültségkülönbség) hatására áthaladnak. Adhézió: felületek közötti tapadó képesség. Az adhézió az érintkezésbe hozott felületek anyagi részecskéi (ionok, molekulák, atomok) közti vonzóerővel magyarázható. Az adhézió teszi lehetővé a ragasztást, az írást, erősen összeszorított felületek összetapadását, por, szennyeződés megtapadását felületeken. 31
Folyasztószer: forrasztáskor a folyasztószerek feladata kettős. Egyrészt megtisztítják a felületet a szennyezőktől, másrészt megvédik a forrasztás helyét a forrasztási hőmérsékleten bekövetkező oxidációtól. A folyasztószerek használata nem helyettesíti a felületek gondos tisztítását. A folyasztószerek kiválasztásakor lényeges szempont, hogy lágy- vagy keményforrasztáshoz kell-e őket alkalmazni. A folyasztószerekkel szemben támasztott követelmények közül az a legfontosabb, hogy kisebb olvadáspontúak legyenek, mint a forraszanyagok. 32
A forrasztás eszközei: forrasztólámpa forrasztópáka hegesztőkészülék 33
Csak tiszta felületek forraszthatók mechanikus és vegyi tisztítás 34
Nem oldható kötések Hegesztett kötések - hegesztés A kötés helyén az alapanyagot hevítjük majd sajtolással vagy az anyag megömlesztésével egyesítjük. Hegesztés meghatározása: munkadarabok egyesítése hővel, nyomással vagy mindkettővel, amelynek során az anyagok természetének megfelelő fémes kapcsolata jön létre, (kohéziós kötés) illetve a termikus vágás és darabolás. Hegeszthetőség: a hegeszthetőség olyan komplex tulajdonság, amely a hegesztési technológiától függő alkalmasságot mutatja fémes kötés létesítésére. A különféle anyagok hegesztése ma már lehetséges megfelelő feltételek betartásával. 35
A hegesztési eljárások csoportosítása technológia szerint: Ívhegesztések Bevont elektródás Fogyóelektródás, semleges védőgázos (AFI - hegesztés Argon védőgázas Fogyóelektródás Ívhegesztés, a hegesztő pálca a hozaganyag) Fogyóelektródás, aktív védőgázos (CO - hegesztés, védőgázként széndioxidot használnak, amely hegesztési hőmérsékleten felbomlik szénmonoxidra és oxigénre) Wolframelektródás, semleges védőgázos (AWI- hegesztés Argon védőgázas Wolfram elektródás Ívhegesztés, az ív a wolfram elektróda és a tárgy között keletkezik, a pálcát az ívbe tartva olvasztjuk meg) 36
Gázhegesztés Egyéb ömlesztő hegesztések Fedett ívű Plazmaív hegesztés Elektronsugaras Lézer hegesztés Ellenállás hegesztő eljárások Egyéb sajtoló hegesztő eljárások 37
Kötőhegesztési eljárások: Ömlesztő hegesztés: az alapanyagot megolvasztva hozaganyaggal (hegesztőpálca, elektróda) egyesítjük az alkatrészeket. A hőenergia hatására az alapanyag, ill. a hozaganyag megömlik és dermedés után varratot képez. A hőenergia forrása: elektromos energia (ív), termokémiai energia (pl. gázhegesztésnél), sugárenergia (elektron-, lézersugár). Sajtolóhegesztés: a hegesztett kötést erőhatás hozza létre (hidegsajtolás), de egyes eljárások során a munkadarabok egy kis anyagtérfogata is felhevül ( a meleg alakítás tartományába), ill. meg is olvadhat. A hőenergia forrása: mechanikai energia (pl. súrlódás), elektromos energia (ellenálláshő). Ömlesztve sajtoló hegesztés: az előző kettő kombinációja. 38
GÁZHEGESZTÉS ELVE: A láng magas hőfoka megolvasztja az alapanyagot és a pálcát. A kötés minőségét nagymértékben befolyásolja a hegesztőpálca anyaga. 39
Gázhegesztő berendezés felépítése 40
ÍVHEGESZTÉS Az olvasztáshoz szükséges hőt elektromos ívvel hozzák létre. Az ív létesítéséhez kis feszültség, 20-30V és nagy áramerősség, 70-400 A szükséges. Az áramforrás: - hegesztőtranszformátor, vagy - hegesztődinamó. ÍVHEGESZTÉS ELVE: 41
Cseppátmenet a bevont elektródás ívhegesztésnél 42
Bevont elektródás ívhegesztés eszközei: Hegesztő áramforrás Transzformátor, Hegesztő generátor, Egyenirányítós gép, Inverteres hegesztőgép. Hegesztőkábelek: Áramforrás-elektróda között Áramforrás-munkadarab között Elektróda fogó Rögzítő eszközök a hegesztendő lemezek helyzetben tartására 43
Hegesztő áramforrás felépítése 44
45
Fogyóelektródás, védőgázos ívhegesztés vázlata 46
AWI hegesztés vázlata (nem olvadó wolfram elektróda) 47
Forgást közvetítő gépelemek Az egyes alkatrészek (pl. fogaskerekek, lánckerekek stb.) forgó mozgását teszik lehetővé. Ezek: tengelyek, csapok csapágyak TENGELYEK, CSAPOK: általában energiaközlő funkciót látnak el. Tengelyek feladata: forgó gépalkatrészek hordozása gépelemeken ébredő terhelések felvétele és átadása nyomatékátvitel 48
Tengelyek fajtái: Forgó tengely (csapágyakban forog a szerelt elemekkel együtt) Álló tengely (a tengelyeken csapágyazott gépelemek forognak, a tengely áll) Merev tengely Rugalmas tengely (beépített csúszóvezetékkel összekötött két tengelyfél, a tengelyvégek távolságának változását is lehetővé teszi Hajlékony tengely (köznyelvben spirálnak nevezik) Csapszeg (a rövid tengelyeket csapszegeknek nevezzük) 49
Forgó tengely 50
Álló tengely 51
Hajlékony (flexibilis) tengely: acél huzalokból áll, több rétegben 52
Bordástengely 53
54
Tengelyek részei: Csapok: a tengely azon részei, amelyeken a tengely meg van támasztva - általában csapágyakkal -, vagy valamely más, nem a tengellyel együtt forgó gépalkatrésszel kapcsolódik. Végcsap (csap a tengely végén) Nyakcsap (csap a tengelyre felszerelt más gépelemen belül) Munkacsap (excenterek, ferde csapok, bütykök) Hordozófelületek (a tengelyre szerelt alkatrészek rögzítésére szolgáló felületek, nyomaték-átadó elemmel, vagy anélkül) 55
Különleges kialakítású tengelyek Kardántengely: valójában több tengely, kardáncsuklókkal összekötve, melyek lehetővé teszik a nyomatékátvitelt akkor is,ha az egyes tengelyek egymással szöget zárnak be. Megvalósítható vele az egyszerű szögeltérés, párhuzamos de nem egytengelyű hajtások összekötése, és a kitérő tengelyek közötti nyomatékátvitel is. 56
57
A csuklók és a csuklós tengelyek hajlása 58
Forgattyústengely: segítségükkel egyenes vonalú mozgás forgó mozgássá - vagy fordítva alakítható. tengelycsap tengelycsap könyök 59
Tengelykapcsolók A tengelykapcsoló két tengely, forgórész vagy más gépelem: lendkerék, fogaskerék, szíjtárcsa ideiglenes vagy tartós összekapcsolására szolgáló gépelem. A tengelykapcsoló a hajtáslánc egyik fontos eleme, a gépalkatrészek együtt-forgását és a forgatónyomaték átvitelét szolgálják. Több kapcsoló összeépítése is szokásos. 60
A tengelykapcsolók felosztása Nyomatékátvitel módja szerint: Mechanikus Erővel záró Alakkal záró Hidrodinamikus Mágneses Elektrodinamikus Átviteli jellemzők szerint: Merev tengelykapcsolók: két tengely merev összekapcsolására szolgál. A tengelyek között sem szögelfordulást, sem elmozdulást nem enged meg. Ezek a legegyszerűbb kivitelű tengelykapcsolók. 61
(előző folytatása) Mozgékony tengelykapcsolók: olyan kialakításúak, hogy üzem közben is lehetővé teszik a két tengely tengelyirányú elmozdulását (például hőtágulását) vagy sugárirányú elmozdulását. Hajlékony tengelykapcsolók: egymást állandó vagy változó szögben metsző tengelyek összekötésére építik be. A tengelyek szögsebessége nem marad állandó, csavaró-lengéseket léphetnek fel. Rugalmas tengelykapcsolók: akkor építik be, ha a tengelyközépvonalak kismértékű radiális, tengelyirányú eltérésével vagy szögeltérésével kell számolni. Oldható tengelykapcsolók: segítségükkel a tengelyek közötti kapcsolat létrehozható illetve megszüntethető. Biztonsági kapcsolók: nyomatékhatárolók. A munkagépet vagy a motort védik túlterhelés ellen. 62
Merev tengelykapcsoló Tárcsás Héjas 63
Mozgékony tengelykapcsoló Oldham - elven működő tengelykapcsoló Kismértékű radiális eltéréssel rendelkező tengelyek összekapcsolására alkalmas. Két kapcsolófélből és egy kiegyenlítő elemből áll. A kapcsolófél bolygómozgást végez és működése közben centrifugális erőt ébreszt. 64
65
Hajlékony tengelykapcsoló (Hardy-tárcsa) 66
Rugalmas tengelykapcsoló Gumirugós Acélrugós 67
Oldható tengelykapcsoló 68
69
Körmös oldható tengelykapcsoló 70
Biztonsági tengelykapcsoló 71
Csapágyak A csapágyak 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. A csapágyaknak esetenként tekintélyes erőket kell felvenniük, ezek az erők származhatnak a forgó alkatrész súlyából, a kiegyensúlyozatlanságból származó forgó és alternáló tömegerőkből, és 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. 72
A csapágyak felosztása Működési elv szerint: Siklócsapágy: a tengelycsap a csapágy felületén kialakult kenőanyag filmen fut. Gördülőcsapágy: a csap és a csapágy között gördülő elemek (golyók vagy görgők) gördülő súrlódása csökkenti a forgatáshoz szükséges nyomatékot. Golyóscsapágy Görgőscsapágy Hengergörgős csapágy Tűgörgős csapágy Hordógörgős csapágy 73
(előző folytatása) Mágneses elven működő csapágy: vezérelt elektromágnes biztosítja, hogy a csap és csapágy között rés legyen. Drágakő csapágy: pontosan csiszolt drágakő (rubin) felületén csúszik az acél csap. Rugalmas csapágy: kis szögelfordulást rugalmas elem közbeiktatásával lehet igen kis ellenállással megoldani (Forgó mozgáshoz nem alkalmas) 74
75
A csapágyak felosztása Terhelés iránya szerint: Radiális csapágy (sugárirányú terhelésre) Axiális csapágy (támcsapágy, tengelyirányú terhelésre) egyirányú kétirányú Radiax csapágy (radiális és axiális) 76
A siklócsapágy felépítése 77
Többalkotós csapágyak 78
Radiális csapágyak 79
Axiális, vagy támcsapágy 80
Szemcsapágy 81
Osztott állócsapágy 82
Állítható siklócsapágy 83
A gördülőcsapágy felépítése 84
Gördülőtestek 85
86