KURZUS: Gépelemek

MODUL: VIII. modul: Dörzs- és végtelenített (vonóelemes) hajtások (szíjhajtás, lánchajtás). Elemeik, hajtásáttétel, méretezési eljárások, meghibásodásuk

22. lecke: Szíjfajták. Ékszíjprofil kiválasztása szabvány alapján. Az ékszíjhajtás tervezésének menete. Szabványos tárcsaátmérők és szíjhossz kiválasztása. Fogasszíj hajtások alkalmazásai

| Tevékenység
Olvassa el a Gépszerkezettan III. jegyzet 147-152 oldalain (a 3. fejezet 3.3., 3.4. és 3.5. (3.3. ábráig) alfejezetben) valamint a jegyzet 157-163 oldalain (a 3. fejezet 3.7., 3.8. és 3.9. alfejezetben) található tananyagát! Nézze át az alábbi, a követelmények után található összefoglalást és kidolgozott mintapéldákat! Tanulmányozza át a minimum rajzos kérdések részben található ábrákat! Tanulmányozza át a Gépszerkezettan II-III segédlet 145-152 oldalain (10. és 10.1. fejezeteiben) lévő kidolgozott feladatait!
A tananyag tanulmányozása közben az alábbiakra figyeljen:
Tanulmányozza a 3.1. ábrát és az alapján jegyezze meg az aszinkron és szinkron szíjhajtás közötti különbséget! Hasonlítsa össze a szíjhajtások előnyeit és hátrányait! Jegyezze meg a szíjak fajtáit (laposszíj, ékszíj, fogasszíj) és anyagait! Sorolja fel a szíjhajtások alkalmazási területeit, valamint a hajtások elrendezéseit! Tanulmányozza a 3.2 ábrát és az alapján jegyezze meg az ott alkalmazott jelöléseket és azok értelmezését! Jegyezze meg az átfogási szög ( β) kiszámítási módját! Elemezze a szíjhosszúság (L) meghatározásának módját és alkalmazni tudja a megadott közelítő összefüggést! Tanulja meg alkalmazni a szabványos ékszíjhosszúság és tárcsa átmérők alapján számítható valós tengelytávolság összefüggését! Tanulja meg alkalmazni a kerületi sebességre (v), az áttételre (i) és a kerületi erőre (F k) vonatkozó összefüggéseket! Jegyezze meg a szlip (s) fogalmát valamint annak kiszámítási módjait! Tanulmányozza a 3.5.a ábrát és annak segítségével tanulja meg a látszólagos súrlódási tényező ( μ ′ ) fogalmát és kiszámítási módját! Értelmezze a szükséges szíjhurkok számát meghatározó összefüggést! Tanulja meg használni segédletben ehhez tartozó táblázatokat! Tanulja meg alkalmazni a szükséges szíjfeszítő erő számítására vonatkozó összefüggést! Jegyezze meg az ékszíj kiválasztásának fő szempontjait, valamint a méretezés fő lépéseinek sorrendjét! Tanulja meg a témakörben használt összefüggések paramétereinek jelentését és párosítsa azok mértékegységeit is! Tanulja meg kívülről az összefoglalóban kiemelt betűvel jelölt összefüggéseket, valamint a többi képlet használatát példákon keresztül! Többször rajzolja le szabadkézzel papírra a minimum rajzos részben található ábrákat! Majd ellenőrizze azok helyességét!
Követelmények
A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön
Felsorolás alapján el tudja dönteni, hogy az aszinkron ill. a szinkron szíjhajtásra vonatkozó állítások igazak vagy hamisak. Listából ki tudja választani a szíjhajtások előnyeit és hátrányait. Laposszíjakra, ékszíjakra és fogasszíjakra vonatkozó állítások közül el tudja dönteni, hogy melyik igaz, melyik hamis. Ábra alapján azonosítani tudja a szíjhajtások elrendezésének elnevezéseit és nyitott szíjhajtás esetén a főbb jelöléseket. Ábra alapján ki tudja választani a különböző szíjtípusokat. Szíjhajtásoknál meg tudja határozni az átfogási szöget ( β), a közelítő szíjhosszúságot (L), a kerületi sebességet (v), az áttételt (i) vagy tárcsaátmérőket (d 1, d 2) és a kerületi erőt (F k). Alkalmazni tudja a szabványos ékszíjhosszúság és tárcsa átmérők alapján számítható valós tengelytávolság összefüggését. Adott szlip (s) esetén ki tudja számolni a hajtott kerék kerületi sebességét (v 2) és a hajtás valóságos áttételét (i éval). Ékszíjhajtásnál meg tudja határozni a látszólagos súrlódási tényező ( μ ′ ) értékét. Meg tudja határozni a szükséges szíjhurkok számát. Tudja használni a segédletben ehhez tartozó táblázatokat. Alkalmazni tudja a szükséges szíjfeszítő erő számítására vonatkozó összefüggést. Sorrendbe tudja állítani az ékszíjhajtás méretezés főbb lépéseit. A témakörben használt összefüggések paramétereinek jelentését ismeri, és mértékegységeit is párosítani tudja. Listából ki tudja választani az összefoglalóban felsorolt helyes számítási összefüggéseket. Önállóan le tudja rajzolni a minimum rajzos részben található ábrákat.
A tananyag összefoglalása, további információk a tananyaghoz
A lenti ábrán a vonóelemes hajtások csoportosítását láthatjuk, amelyek erőzáró vagy alakzáró nyomatékátvitelt biztosítanak rugalmas vagy csuklós vonóelem segítségével két vagy több tengely között.
A lenti ábra belsőégésű motorokban használt aszinkron és szinkron szíjhajtásra mutat példát.
A használt számítási összefüggések
A táblázatban azon összefüggések szerepelnek, amelyeket a számítások megoldása során használunk. A kiemelt betűkkel írt megnevezések az úgynevezett minimum képletek, amit fejből tudniuk kell! A nem kiemelt összefüggéseket képletjegyzék formájában a vizsgán felhasználhatják. A választásos feladatokban a helyes a minimum képleteket (a kiemelt összefüggések) kell megjelölni a megadott lehetőségek közül.
Az áttétel | i= d 2 d 1 = n 1 n 2 = T 2 T 1
A valóságos áttétel | i= d w 2 d w 1 , szabványos tárcsaátmérőkkel
A kerületi sebesség | v= d 1 ⋅π⋅ n 1 = d 2 ⋅π⋅ n 2
A kerületi erő | F k = T r = P 2⋅π⋅n⋅r = P v
A rugalmas csúszás vagy szlip | s= v 1 − v 2 v 1 = Δ l l
A hajtott kerék valós kerületi sebessége (szlippel) | v 2 = v 1 ⋅(1−s)
A hatásfok | η= P 2 P 1 = v 2 v 1 =1−s
A valóságos áttétel (szlippel) | i é v a l = d 2 d 1 (1−s).
A látszólagos súrlódási tényező | μ ' = μ sin⁡α/2
A közelítő szíjhosszúság meghatározása az előzetes tengelytávolsággal | L w ' =2⋅ a ' + π 2 ( d w 2 + d w 1 )+ ( d w 2 − d w 1 ) 2 4⋅ a '
A végleges tengelytávolság | a= 1 4 ⋅p+ 1 4 ⋅ p 2 −q , ahol p= L w − d w 2 + d w 1 2 ⋅π és q=2⋅ ( d w 2 − d w 1 ) 2
Az átfogási szög | cos⁡ β 2 = d w 2 − d w 1 2⋅a ⇒ β=2⋅arccos⁡( d w 2 − d w 1 2⋅a )
A szükséges szíjhurkok száma | z= c 2 ⋅P P n ⋅ c 1 ⋅ c 3
A szükséges feszítőerő | F h =( k 1 ⋅ F k +2⋅ k 2 ⋅ v 2 ⋅z)⋅sin⁡ β 2
Kiegészítés és kidolgozott mintapéldák a 22. lecke tananyagához
1. Szíjhajtás méretezése
Tervezze meg egy dugattyús kompresszor ékszíjhajtását! A villanymotor teljesítménye 22 kW, fordulatszáma n 1= 985 1/perc és a géprendszer üzemi dinamikus tényezője 1,6. A kompresszor fordulatszáma n 2= 500 1/perc, az előzetes tengelytávolság 500 mm. A választott szíj típusa SPA, kerületi sebessége körülbelül 10 m/s. Az átfogási szögtől függő tényező 0,94, a szíj jellemző hosszától függő tényező 0,96 és az egy ékszíjjal átvihető teljesítmény 6,94 kW. Válassza ki a szabványos tárcsaátmérőket és szíjhosszúságot (a számítotthoz legközelebbit)! Számítsa ki a valóságos kerületi sebességeket, ha a szlip 2% valamint a végleges tengelytávolságot, átfogási szöget és a szíjhurkok számát is! Mekkora szíjhúzó erőt kell alkalmazni, ha F h= 2,5 F k?
A szabványos tárcsaátmérők választéka: 125, 140, 160, 180, 200, 224, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500 mm.
A szabványos szíjhosszúságok választéka: 1900, 1907, 1932, 1957, 1982, 2000, 2032, 2057 mm.
A szíjtárcsa átmérők meghatározásához a kerületi sebesség megadott értékéből indulunk ki:
v 1 = d 1 ⋅π⋅ n 1 ⇒ d 1 = v π⋅ n 1 = 10⋅60 π⋅985 =0,1938 m=193,8 m m
Szabványos átmérőt választva: d w1=200 mm
Az áttétel értéke:
i= n 1 n 2 = 985 500 =1,97= d 2 d 1 ⇒ d 2 = d w 1 ⋅i=200⋅1,97=394 m m
Szabványos átmérőt választva: d w2=400 mm (Így a valóságos áttétel i=2 lesz.)
A valóságos kerületi sebesség a kis- és a nagykeréken felírható (a 2-es keréken figyelembe vettük a szlipet is):
v 1 = d w 1 ⋅π⋅ n 1 =0,2⋅π⋅ 985 60 =10,314 m/s
v 2 = v 1 (1−s)=10,314(1−0,02)=10,107 m/s
Az előzetes szíjhosszúság számítása az előzetes tengelytávolság alapján:
L w ' =2⋅ a ' + π 2 ( d w 1 + d w 2 )+ ( d w 2 − d w 1 ) 2 4⋅a = 2⋅500+ π 2 (200+400)+ ( 400−200 ) 2 4⋅500 =1962,47 m m
Szabványos ékszíjhosszt választva: L w=1957 mm
A valóságos tengelytávolság a választott szíjhosszúság alapján a következőképpen határozható meg:
a= 1 4 p+ 1 4 p 2 −q ,
ahol p= L w − ( d w 1 + d w 2 ) 2 π=1957− (200+400) 2 π=1014,522 m m
q=2 ( d w 2 − d w 1 ) 2 =2 ( 400−200 ) 2 =80000 m m 2
Így:
a= 1 4 p+ 1 4 p 2 −q = 1 4 ⋅1014,522+ 1 4 1014,52 2 −80000 =497,20 m m
Az átfogási szög a valóságos tengelytávolság alapján:
β=2⋅arccos⁡( d w 2 − d w 1 2⋅a )=2⋅arccos⁡( 400−200 2⋅497,2 )= 156,794 o
Az átfogási szögtől függő tényező táblázatból c 1=0,94 és az ékszíj hosszától függő tényező c 3=0,96.
Ezeket figyelembe véve a szíjhurkok száma (P n az egy ékszíjjal átvihető teljesítményt jelenti):
z= c 2 ⋅P P n ⋅ c 1 ⋅ c 3 = 1,6⋅22 6,94⋅0,94⋅0.96 =5,62→ , tehát 6 db ékszíjat kell alkalmazni.
A szíjhúzó erő meghatározása (közelítő összefüggéssel):
F h =2,5⋅ F k F k = P v 1 = 22000 10,314 =2133,02 N F h =2,5⋅ F k =2,5⋅2133,02=5332,55 N
Minimum rajzos kérdések
Egyenes szíjhajtás elrendezési vázlata
Ékszíj szelvénye
Az ékszíjtárcsa fő méretei
Fogasszíj fogárokprofil
Szemléltető ábrák
Egy ékszíjtárcsa 3D modellje
Nyitott elrendezésű szíjhajtás modellje
Nyitott elrendezésű szíjhajtás fényképe
Félig keresztezett elrendezésű szíjhajtás modellje
Keresztezett elrendezésű szíjhajtás modellje
Keresztezett elrendezésű szíjhajtás fényképe
Terelőgörgős, (-tárcsás) elrendezésű szíjhajtás modellje
Terelőgörgős elrendezésű szíjhajtás fényképe
Laposszíjhajtás fényképe
Ékszíjhajtás elemei
Ékszíjhajtás fényképe
Fogasszíjtárcsa 3D modell
Fogasszíjhajtás elrendezése
Trapézprofilú fogasszíjhajtás fényképe
HTD (High Torque Drive~nagy nyomatékú hajtás, körív profilú) fogasszíjhajtás fényképe
Szíjhurok feszítése feszítőgörgő, (-tárcsa) alkalmazásával
Gyakorlati példa szíjhurok feszítésére, a feszítőgörgő a szíj aktív oldalán van
Gyakorlati példa szíjhurok feszítésére, a feszítőgörgő a szíj passzív oldalán van
Szíjhurok feszítése a tengelyek egymáshoz képesti széthúzásával
Gyakorlati példa a szíjhurok feszítésére a tengelyek egymáshoz képesti széthúzásával

| Ellenőrző kérdések
A leckék végén található feladatoknál választásos feladatoknál, párosításos feladatoknál, igaz-hamis eldöntésénél és számítási feladatoknál is csak a teljesen jó megoldást fogadjuk el! (Modulzáró feladatoknál adunk meg pontszámokat a feladatokhoz, amiből már lehet látni a feladatok erősségét! Egyedül a számítási feladatoknál használunk részpontozást!) Felhívjuk figyelmét, hogy a számítási feladatoknál a részeredményeket ne kerekítse, hanem a további számításokhoz a pontos értéket (a számológépen megjelenő összes tizedest) vegye figyelembe! Az eredményeket mindig csak két tizedesjegy pontossággal írja be! (Egész szám és tizedes esetén sem kell kiírni a szám végén található nullákat!)
1. Az alábbi állítások közül döntse el, hogy melyik igaz, melyik hamis!
Aszinkron szíjhajtásoknál a tárcsa és a vonóelem között erőzáró kapcsolat van. |
Az aszinkron szíjaknál az aktív felület ékszíjaknál a fogprofil felülete. |
A szinkron szíjaknál az aktív felület a szíjprofil oldala. |
2. Jelölje meg a szíjhajtás előnyeit!
| Kenésnélküli, egyszerű karbantartás.
| Korlátozott környezeti hőmérséklet.
| Állandó áttétel.
| Rugalmas erőátvitel.
| Egyszerű, olcsó kivitelezés.
3. Az alábbi állítások közül döntse el, hogy melyik igaz, melyik hamis!
Az ékszíjhajtással - kisebb áttételek valósíthatók meg nagyobb tengelytávolságoknál, leggyakrabban használt szíjhajtás. |
A fogasszíjhajtás - állandó áttétele miatt (alakzáró kapcsolat) könnyebb hajtásoknál sokoldalúan alkalmazható. |
Lapos szíj esetén alkalmazhatjuk a kereszthajtást, ekkor a két tengely forgásértelme ellenkező. |
Az ékszíjak anyaga lehet bőr, textil (pamut, állatszőr, selyem, műselyem, nylon), gumi, műanyag, rétegezett hevederek. |
4. Válassza ki az ábrán látható jelöléseknek megfelelő megnevezések betűjelét! β: a:
5. Nevezze meg a szíjhajtásokra jellemző, ábrán látható elrendezés típusát!
| Nyitott
| Keresztezett
| Félig keresztezett
| Terelőgörgős
6. Nevezze meg az ábrán látható szíj fajtáját!
| Ékszíj
| Laposszíj
| HTD szíj
| Fogasszíj, trapéz alakú profillal
7. Egy szíjhajtás méretezéséhez a következő kiinduló adatokat ismerjük: P= 18,5 kW, n= 1460 1/perc, i= 4, d 1= 100 mm, a= 500 mm. Határozza meg a hajtott tárcsa átmérőjét (d 2), az átfogási szöget ( β), a közelítő szíjhosszúságot (L), a kerületi sebességeket (v 1, v 2) és a kerületi erőt (F k)! d 2= mm β= fok L= mm v 1= m/s v 2= m/s F k= N
8. Szíjhajtás esetén határozza meg a hajtott kerék kerületi sebességét (v 2), a hajtás elméleti (i) és valóságos áttételét (i éval), ha 1,5 % (0,015) nagyságú rugalmas csúszást (szlip) is figyelembe veszünk! Egyéb adatok: v 1= 12 m/s, d 1= 140 mm, d 2= 250 mm. v 2= m/s i= i éval=
9. Határozza meg ékszíjhajtás esetén a látszólagos súrlódási tényező ( μ ′ ) értékét, ha a szelvényszög α=38° , a súrlódási tényező μ= 0,2! μ ′ =
10. Rendezze sorrendbe az ékszíjhajtás méretezés főbb lépéseit!
1. 2. 3. 4. 5. |  |
11. Szíjhajtás esetén válassza ki az átfogási szög helyes számítási összefüggését!
| β=arccos⁡( d 2 + d 1 2⋅a )
| β=2⋅arccos⁡( d 2 + d 1 2⋅a )
| β=4⋅arccos⁡( d 2 − d 1 4⋅a )
| β=2⋅arccos⁡( d 2 − d 1 2⋅a )
| β=arccos⁡( d 2 − d 1 2⋅a )