Transcript Mechatro_szerk_prez5_100310

Mechatronika MSc szak
Esti tagozat
2009-2010 tavaszi félév
Óbudai Egyetem,
Bánki Donát Gépész- és
Biztonságtechnikai Mérnöki Kar
MECHATRONIKAI SZERKEZETEK
5. ELŐADÁS
FÉKEK
Czifra Árpád
FÉKEK FELADATA, CSOPORTOSÍTÁSA
A fékek olyan gépelemek, melyek feladata gépek, gépszerkezetek
nyugalmi állapotának fenntartása, mozgásának lassítása, vagy mozgási
sebességének állandó értéken tartása.
Működtetés alapján lehet:
- mechanikus
- hidraulikus
- pneumatikus
- elektromágneses
Felépítés alapján lehet:
- szalag fékek
- pofás fékek
• külső pofás
• belső pofás (dob)
- tárcsa jellegű fékek
• tárcsa fék
• kúpos fék
• lemezes fék
Állapot alapján lehet:
- nyitott (külső hatásra zár)
- zárt (külső hatásra nyit)
Funkció alapján lehet:
- üzemi fék
- tartós fék
• motorfék
• retarder:
 hidrodinamikus
 örvényáramú
- rögzítő fék
SZALAGFÉKEK I.
Alapelv a kötélsúrlódás: F t1
m ×a
F t2 ×e
F t2 ×e
A szalagerők különbsége a súrlódó erő:
Fs
A fékező nyomaték:
F t1 - F t2
D
Mfmax = Fs ×
2
®
Fs =
2 ×Mfmax
D
1. ábra. Szalagfék elve
Jellemzői:
- általában rögzítőfékként használják
- bolygóművek, differenciálművek elemeinek fékezése
- egyszerű konstrukció
- könnyen blokkol
- egyes esetekben önzárás veszélye
SZALAGFÉKEK II.
, akkor a fék önzáró az adott
Egyszerű szalagfék
forgásirány mellett.
-------------------Nincs önzárás
Ff =
2 ×Mfmax
D
×
1
×
a
e -1 b
Differenciál szalagfék
- - - - - - - - - - - - - - - - - -2.-ábra. Egyszerű szalagfék
- --a- e<0,
- - -akkor
- - - -önzáró
------------------Ha- a
2 1
SM ( A) = 0
Ff =
Ff =
Ff ×b + Ft1 ×a1 - Ft2 ×a2 = 0
Ft2 ×a2 - Ft1 ×a1
b
2 ×Mfmax
D
×
1
e -1
=
Ft2 ×a2 - Ft2 ×e ×a1
b
(× a2 - a1 ×e )
b
3. ábra. Differenciál szalagfék
SZALAGFÉKEK III.
Összeg szalagfék
Ha a2=a1, akkor a fékerő független a
forgásiránytól.
Szalagfék felületi nyomása
4. ábra. Összeg szalagfék
Szalagfék hőterhelése
A
fékszalagra
egységnyi
megengedett hő katalógusadat
felületére
5. ábra. Felületi nyomás
SZALAGFÉKEK IV.
Fékszalag méretezése
6. ábra. Fékszalag
kialakítása
SZALAGFÉKEK V.
7. ábra. Lánckerekes traktor differenciálműves
kormányszerkezete szalagfékkel
8. ábra. Rögzítő szalagfék
SZALAGFÉKEK VI.
9. ábra. Zárt, pneumatikusan nyitó szalagfék
POFÁS FÉKEK I.
Egypofás fék
Kis fékezőnyomaték (tengely hajlítása)
Ha a<µc, akkor önzáró (ellentétes forgásiránynál)
10. ábra.
Egypofás fék
Felületi terhelésre ellenőrzés:
-----------------------Ps
---------------------------Hőterhelés:
Ps
z×a1 ×b1
z
=
z×m ×Fn×v
z×a1 ×b1
: pofák száma.
= m × p ×v £
(m ×p ×v)meg
z×m ×Fn×v
=
= m ×p ×v £ (m ×p ×v)m
×a1 ×b1Fékpofa
z×a1 ×bfelületi
11. zábra.
terhelése
1
z
: pofák száma.
Ps
: súrlódási teljesítmény.
Fn
: egy pofára jutó normálerõ.
v
: kerületi sebesség.
POFÁS FÉKEK II.
Kétpofás fék
Tengely hajlítása elkerülhető
„A” és „B” megfelelő elhelyezésével önzárás kizárható
12. ábra. Kétpofás fék elvi felépítése
13. ábra. Elektromágneses kétpofás fék
POFÁS FÉKEK III.
Dobfék :
Sok helyen alkalmazott (autóipar)
14. ábra. Hidraulikus
működtetésű dobfék felépítése
15. ábra. Dobfék szerkezete
Dobfékek típusai:
- Simplex: egy munkahenger két dugattyúval
- Duplex: két mh. egy-egy dugattyúval
- Duo duplex: két mh. két-két dugattyúval
POFÁS FÉKEK IV.
Dobfék előnyei:
- zárt térben kevés szennyeződés
- kis kopás, hosszabb élettartam
- szervóhatás:
a
súrlódó
erő
nyomatéka erősíti a fékhatást, segíti az
elemelést
Dobfék hátrányai:
- zárt tér miatt melegedés, ezért
kevésbé terhelhető
- kúposan tágul: fékhatás csökken
- karbantartás,
betétcsere
munkaigényes
- bonyolult kialakítás, sok alkatrész
16. ábra. Dobfék metszete
Anyaguk:
- fékdob öntve: gömbgrafitos öntöttvas, temperöntvény, vagy Al ötvözet
- fékpofa: sajtolt, vagy hegesztett acéllemez, vagy Al-ötvözet öntvény
- súrlódóbetét: műanyag, acél-sárgaréz fémszálak, grafit cellulóz rögzítés
szegecseléssel
POFÁS FÉKEK V.
Dobfék méretezése
17. ábra. Dobfék erőhatásai
TÁRCSAFÉKEK I.
Napjaink legtöbb helyen használt féktípusa
18. ábra. Tárcsafékek típusai, érőviszonyaik
TÁRCSAFÉKEK II.
Tárcsafék előnyei:
- hosszú ideig terhelhető (800 °C-os
tárcsahőmérsékleten is van fékhatás)
- jó hűtés
- öntisztulás
- stabil működés
- gyors fékezés (rövid dugattyúút)
- egyszerű szerkezet
- egyszerű karbantartás
Tárcsafék hátrányai:
- rövidebb élettartam
- drágább betétanyag
- lustább oldás
- szervóigény
- rögzítőfékként körülményes alkalmazni
19. ábra. Tárcsafék felépítése
TÁRCSAFÉKEK III.
20. ábra.
Tárcsafék felépítése
21. ábra. Fixnyerges és
úszónyerges sík tárcsafékek
TÁRCSAFÉKEK IV.
1 Féknyereg;
2 Féktartó;
3 Féktárcsa;
4 Fékbetét;
5 Nyereg-csapágyazás;
6 Emelőkar;
7 Híd;
8 Automatikus utánállító;
9 Menetes orsó, nyomótaggal;
10 Lánc;
11 Menesztő csap;
12 Utánállító működtető csap;
13 Utánállító működtető hüvely;
14 Golyó;
15 Rugó;
16 Fékkamra
22. ábra. Sűrített levegővel
működtetett tárcsafék
TARTÓS FÉKEK
Feladatuk: hosszú lejtőkön a járművek (busz, teherautó) sebességét
állandó értéken tartani a kerék-fékrendszertől függetlenül.
Típusai:
- motorfék
- retarder:
• hidraulikus fék
• örvényáramú fék
23. ábra.
Tartós fékek
felosztása
HIDRAULIKUS FÉK
Hidrodinamikus működési elv:
Egybeépített szivattyú és turbina.
Folyamatos folyadékáram a turbina és a
szivattyú között. Ha különbség van a
fordulatszámban, akkor nyomaték adódik
át egyik félről a másikra. A forgó kerék
áramoltatja a folyadékot, az álló így felveszi
a nyomatékot.
A fékenergia a folyadékot melegíti.
24. ábra.
Hidrodinamikus fék elve
25. ábra.
Hidraulikus retarder
ÖRVÉNYÁRAMÚ FÉK
26. ábra. Örvényáramú fék működési elve
Működési elv:
Forgórész az álló tekercselt vasmagok
körül forog.
A tekercseken átfolyatott áram mágneses
tere
a
forgórészben
zárul,
és
örvényáramokat gerjeszt.
Ezek mágneses tere a forgó mozgást
fékezi, és a tárcsákban az energia hővé
alakul.
27. ábra. Örvényáramú retarder
BLOKKOLÁSGÁTLÓ FÉKRENDSZER I.
(Anti-lock Braking System)
Elv: tapadási súrlódási tényező nagyobb, mint a csúszási, ezért
nem szabad megengedni a csúszást.
Működése: A rendszer érzékelőből, szelepekből, visszatöltő
pumpákból és a vezérlésből áll. A szenzorok a kerekek sebességét
mérik. A szelepek felelősek a féknyomás csökkentéséért, a hozzájuk
kapcsolódó pumpák a csökkentett féknyomás visszatöltéséért.
Túlzott mértékű lassulás esetén a szelepeken keresztül csökken a
féknyomást, mindaddig míg újra gyorsulást nem érzékel, ekkor a
visszatöltő pumpa lép működésbe, egészen addig, amíg a kerék
lassulása túl nem lépi az autó lassulását. Ezt a kört egyes ABS-ek
másodpercenként akár 15-20-szor is képesek megtenni.
Fajtái:
- 1 vagy 2 csatornás, 2 kerékre ható
- 2 csatornás, 4 kerékre ható, kereszt elrendezésű
- 3 csatornás, 4 kerékre ható
- 4 csatornás, 4 kerékre ható
BLOKKOLÁSGÁTLÓ FÉKRENDSZER II.
Előnyei:
- csökkenti a fékutat (általában)
- megmarad
a
jármű
irányíthatósága
28. ábra. ABS
fékrendszer
Hátrányai:
- kockaköves úton nő a fékút
- friss hó esetén nőhet a fékút
- sáros, iszapos, kavicsos úton
megzavarodhat a fékrendszer
FELHASZNÁLT IRODALOM
[1]
http://www.freeweb.hu/pistok/fekek.doc
[2]
http://www.gemcodirect.com/products/brakes/drum/cb-tm/p1.htm
[3]
http://www.knorr-bremse.hu/
[4]
Emőd István: Tartós
Elektronikus oktatási anyag
fékek,
BME,
Gépjárművek
tanszék,
[5]
Veszprémi Egyetem, Gépszerkezettan tanszék, elektronikus
előadás vázlat; http://www.freeweb.hu/mechanix/gepszerk/Fek1.ppt