Transcript 03 tengelyek
III. TENGELYEK
A TENGELYEK KIALAKÍTÁSA ÉS ÜZEMVISZONYAI
(J.6.1.)
A tengelyek általános jellemzése
A tengelyek célja
Forgó alkatrészek helyzetének rögzítése Forgatónyomaték továbbítása
A
tengelyek
fajtái
Álló tengely
Forgó tengely
Forgató (nyomatékátadó) tengely
Görbített tengely
Állandó és lépcsős tengely
Csőtengely
Bordástengely
Flexibilis tengely
A tengelyek szokásos részei és megnevezésük
Nyers rúd ledarabolása
Központfuratok elkészítése
Tengelycsap és tengelyváll kialakítása
Tengelycsap és tengelyváll kialakítása
Tengelycsap és tengelyváll kialakítása
Tengelyvég kialakítása
Tengelyvég kialakítása
Tengelynyak (nyakcsap) kialakítása
Tengelynyak (nyakcsap) kialakítása
A tengely egyéb hordozófelületeinek kialakítása
Beszúrások kialakítása
Nyomatékátvivő elemek előkészítése
Nyomatékátvivő elemek előkészítése
A kész, beszerelt tengely
Összefoglalás
Tengelyek konstrukciós szempontjai
Tengelyvégek kialakítása Hengeres Kúpos Szabványos méreteik: S.6.3. tábl. (112. o.) R/M TB 11-1 Szabványos méreteik: S.6.4. tábl. (113. o.) R/M Tb 11-2
Tengelyvégek kialakítása
Ajánlott kialakítás feszültségcsúcs elkerülésére
Szabad tengelyvállak kialakítása
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Támasztó tengelyvállak kialakítása
[S.6.9-11. (114. o.), R/M TB 11-1., (104. o.), TB 11-4 (108.o.)]
Központfuratok [S.6.5-8. (114.o.)]
Védősűllyesztés nélküli Védősűllyesztéses Íves felületű
Éltompítások [S.6.12. (115.o.)]
Beszúrások kialakítása
Beszúrások kialakítása
Beszúrások kialakítása
Beszúrások kialakítása
Beszúrások kialakítása
A beszúrás kedvezőtlenül befolyásolja az erővonalakat (feszültséggyűjtő helyet alakít ki)
Kedvezőbb kialakítású beszúrások
Beszúrások kialakítása
A kiegészítő beszúrások egyenletesebbé teszik a feszültségeloszlást
Beszúrások kialakítása
Beszúrást lehetőleg csak a tengely terheletlen részére (végére) kell tenni
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Beszúrások kiváltása távtartó gyűrűkkel
Tengelyek ajánlott anyagválasztéka Szokásos igénybevételekhez
(R/F TB 1-1.a) Alárendeltebb helyeken: S235 (A38), S275 (A44) Szokásos tengelyacél: E295 (A50) Nagyobb palástnyomásra: E335 (A60)
Nagyobb igénybevételekhez
(R/F TB 1-1.c) Járművekhez, motorokhoz: 25 CrMo 4 (CMo 1) 28 Mn 6 (Mn 1)
Kopásnak kitett tengelyekhez
(R/F TB 1-1.d) Nemesíthető acélok: C15, 17 CrNiMo 6 (NCMo 6)
TENGELYEK MÉRETEZÉSE
(R/M TB 11-3 (105.o.), R/M TB 11-6 [106-107. o.]
A méretezés folyamatának lépései
1. A tevezett konstrukció felvázolása 2. Terhelési ábra megrajzolása 3. Igénybevételi ábrák szerkesztése 4. Kritikus (veszélyes) keresztmetszetek kijelölése a. maximális igénybevételű helyek b. igénybevételi ugrások helye c. egyéb fontos helyek (ahol ismerni kell az átmérőt) 5. Átmérők meghatározása a kritikus helyeken 6. Tengelykonstrukció kialakítása méretekkel 7. Veszélyes keresztmetszetek ellenőrzése 8. Alakváltozások ellenőrzése 9. Ellenőrzés kritikus fordulatszámra 10. Műhelyrajz készítése
A tengelyek főbb igénybevételei és feszültségei
Szerkezeti ábra
Terhelési ábra
Nyíróerő ábra
Hajlító nyomatéki ábra
Csavaró nyomatéki ábra
Az igénybevételi ábrák összefoglalása
Előkészített nyomatéki ábrák
(R/M TB 11-6 (106. o.)
Hajlítófeszültség
Hajlítófeszültség
Hajlítófeszültség
Hajlítófeszültség
hj K
M hj d K
3
32
hj
32
M hj d
3
Hajlítófeszültség csőtengely esetén
hj K
M hj
1
K k
4
d k
3
32
k
d d k b
hj
( 1
32
M hj k
4 )
d k
3
Csavarófeszültség
Csavarófeszültség
Csavarófeszültség
Csavarófeszültség
cs
M cs K p K p
d
3
16
cs
16
d M cs
3
Csavarófeszültség csőtengelyek esetén
cs
M cs K p K p
1
k
4
d k
3
16
k
d d k b
cs
( 1
16
M cs k
4 )
d k
3
Bonyolultabb kersztmetszetek K és K p tényezői R/M TB-11-3 (105. o.)
A csavarónyomaték meghatározása Motorteljesítmény
P
2
N
M cs M cs
2
P
N
Összetett igénybevétel
red hj
M hj K
2
3
2
K cs p
M cs K p
2
K
→
red
1
K M hj
2
3
M cs
2 4
↓
red
M red K M red
M hj
2
3
M cs
2 4
A megengedett feszültség meghatározása
Anyagjellemzők Szabványos folyáshatár
(
R
eH ) S.1.2., S.1.5., S.1.6., S.1.8. (8-16.o.) R/F TB 1-1 (1-4. o)
Folyáshatár hajlító igénybevétel esetén
( F,hj ) F,hj
( 1
1 , 2 )
R
eH (R/M 3 14. ábra)
Folyáshatár csavaró igénybevétel esetén
( F,cs ) F, cs
( 1
1 , 2 )
R
eH
3
(R/M TB 3-2 a)
Smith diagram
S.2.1 7. ábra, R/M TB 3-1
Statikus és dinamikus anyagjellemzők
Feszültségmódosító tényezők Alaktényező (
a
k
)
S.2.10-17. (27-28.o.), R/M TB 3-6 (42-44.o.) Mérettényező (b
1
)
S.2.1. (31.o.), R/M TB 3-11 (48.o.) Felületi érdességi tényező (b
2
)
S.2.2. (31.o.), R/M TB 3-11 (48.o.)
Érzékenységi tényező (
h
k )
S.2.3. (31.o.)
Gátlástényező (
b
k
)
b
k
=1+ h
k
( a
k
-1) (vagy J.2.37., 2.38., S.2.18. ábra)
Dinamikus igénybevételi tényező (
d
)
J. 2.3. (20.o.), R/M T 3-5 (42.o.)
Biztonsági tényezők I.
J.2.2. (18.o.), R/M TB 3-14 (51.o.)
n=n
1
n
2
n
3
n
4
n
5
Biztonsági tényezők II.
A megengedett feszültségek
Álló tengelyek esetén Forgó tengelyek esetén
meg
b
k b
1
b
2
d
n
F
,
hj
meg
b
k b
1
b
2
d
n
v
,
hj
meg
b
k b
1
b
2
d
n
F
,
cs
meg
b
k b
1
b
2
d
n
v
,
cs
Tengelyméretezés
(J.6.2., J.6.3., J.6.4.)
A tengelyátmérő meghatározása Tiszta hajlítás esetén
hj
hj
32
M hj
d meg
3
d
3
32
M hj
meg
Tiszta csavarás esetén
cs
cs
16
d M
3
cs meg d
3 16
M cs
meg
A tengelyátmérő meghatározása
red
1
K
Összetett igénybevétel esetén
M hj
2
3 4
M cs
2
red
M red K K
d
3
32
d
3
32
meg
2
M hj
3 (
a
4
M cs
) 2
a: ismétlődő igénybevétel jellegétől függő tényező a a a =0,7 ismétlődő hajlítás, statikus csavarás =1 ismétlődő hajlítás és csavarás (szinkronban) =1,5 statikus hajlítás, ismétlődő csavarás
Átmérőmeghatározási helyek
Átmérőmeghatározási helyek
Tengely egyenszilárdságú alakja
Tengely egyenszilárdságú alakja
Tengely egyenszilárdságú alakja
Tengely egyenszilárdságú alakja
Tengely egyenszilárdságú alakja
Tengelyek szabványos átmérői
d= 3-10 mm D d= 1 mm d= 10-30 mm D d= 5 mm (2,5 mm) d= 30-110 mm D d= 5 mm d= 110-200 mm D d= 10 mm d= 200-500 mm D d= 20 mm
Ellenőrzés megengedhető alakváltozásra
Megengedhető elcsavarodás
Megengedhető elcsavarodás
Megengedhető elcsavarodás
Megengedhető elcsavarodás
Megengedhető elcsavarodás
Megengedhető elcsavarodás
Megengedhető elcsavarodás
Állandó átmérőjű tengely esetén
180
M cs G l d
4
G
=81 000 MPa Lépcsős tengely esetén
180
M cs G i m
1
l i d i
4
Megengedhető elcsavarodás
meg
meg
0 , 25
0 , 5
fok m
Megengedhető kihajlás
(R/M TB 11-6 (106. o.)
Megengedhető kihajlás
(R/M TB 11-6 (106. o.)
Megengedhető kihajlás
(R/M TB 11-6 (106. o.)
Megengedhető kihajlás
(R/M TB 11-6 (106. o.)
f
f meg f meg
l
3000
Megengedhető tengelyvég-elfordulás
[TB 11-5 (106. o.)] a a
meg
a
meg
0 , 017
0 , 05
fok
Előkészített kihajlások és tengelyvég lehajlások
(R/M TB 11-6 (106. o.)
Ellenőrzés kritikus fordulatszámra
(J.6.6.)
A kritikus fordulatszám fogalmához vezető út
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rugalmas tengely szabadrezgése
A rezgés matematikai megadása
f
f
max sin 2
T S t T S
2
m k
T S
: a tengely sajátrezgésének periódusideje
m
: a rezgő rúd tömege
k
: az egységnyi kihajláshoz szükséges erő
T S
2
k
G G f Súly
m
g m k
T S
2
f Súly g
w
S
f g Súly
f Súly
: a tengely lehajlása önsúlya alatt w S : a tengely sajátrezgésének körfrekvenciája
A rugalmas tengely gerjesztett rezgése
A gerjesztett rezgés amplitúdója
Amplitudó rezonancia esetén:
f max
=
Rezonancia feltétele: w
g =
w
s vagy
T
g =
T
s
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
Gerjesztés a tengely forgása miatt
A kritikus fordulatszám
A gerjesztő erő
F
F
max sin 2
T g t
A gerjesztés periódusideje
T g
2
n
A sajázrezgés periódusideje
T S
2
m k
A rezonancia feltétele
T g
T S
A kritikus fordulatszám
n krit
1 2
k m
Ellenőrzés kritikus fordulatszámra
1. Meghatározzuk a tengely lehajlását önsúlya hatására (Castiglianó vagy Betti tételével) 2. Kiszámítjuk a tengely rúgóállandóját
k
G f Súly
3. Meghatározzuk a kritikus fordulatszámot
n krit
1 2
k m n
4. A tengely megfelel, ha
0 , 9
0 , 95
n krit n
1 , 1
1 , 15
n krit