KURZUS: Gépelemek

MODUL: IV. modul: Csapágyak feladata, fajtái. Siklócsapágyak szerkezete, méretezése. Gördülőcsapágyak típusai, ellenőrzése élettartamra

10. lecke: Csapágyak feladata, fajtái. A csapágyak kenőanyagai. Siklócsapágyak szerkezete, méretezése

| Tevékenység
Olvassa el a Gépszerkezettan II. jegyzet 173-192. oldalain (az 5. fejezet 5.1., 5.2., 5.3., 5.4., 5.5., 5.6., 5.7., 5.8., és 5.9. alfejezet) található tananyagot! Nézze át az alábbi, a követelmények után található összefoglalást és kidolgozott mintapéldákat! Tanulmányozza át a minimum rajzos kérdések részben található ábrákat!
A tananyag tanulmányozása közben az alábbiakra figyeljen:
Fogalmazza meg, mi a siklócsapágy feladata! Mikor üzemeltethető tartósan, jól egy siklócsapágyazású tengely? Sorolja fel a siklócsapágyazás előnyös és hátrányos tulajdonságait! A siklócsapágyazás elemeit ismerje fel! Fogalmazza meg a hidrodinamikus és hidrosztatikus kenés lényegét! Magyarázza el az olajhártya szerepét a kedvező üzemelésnél! Milyen súrlódási viszonyok lépnek fel siklócsapágyazásnál? Magyarázza el a Stribeck-diagram alapján a súrlódás, fordulatszám, fajlagos csapágyterhelés kapcsolatát és a persely-csap helyzetváltozásait! Melyek a hidrodinamikai erők keletkezésének feltételei? Figyelje meg a sebesség- és nyomáseloszlásokat! Milyen fajta kenőanyagok alkalmazhatók siklócsapágyaknál? A kenőolajok melyik tulajdonságai fontosak a kedvező üzemeltetéshez? Tanulja meg az ébredő palástnyomás meghatározását! Hogyan számítjuk ki a radiális és az axiális siklócsapágyak terhelt felületeit? Értelmezze a tananyagban található képleteket! Tanulmányozza a siklócsapágyak méretezési összefüggéseit! Ismertesse a csapágyperselyek fajtáit! Ismertesse a terhelés és fordulatszám függvényében a béléses és bélés nélküli csapágyperselyek anyagait! Tanulja meg a persely- és bélésanyagok tulajdonságait! Sorolja fel a különféle perselyanyagokat! Elemezze a csapágyak és perselyek különféle kiviteleit! A különféle csapágyszerkezetek ábráit a műszaki rajzi ismeretei segítségével alaposan tanulmányozza! Elemezze, hogy a szerkezetek hány és milyen alkatrészből állnak! Figyeljen a perselyek kivitelére, a kenőanyag be- és elvezető kialakítására, összeépítő elemekre! 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
Listából ki tudja választani a csapágyazás feladatait. Listából ki tudja választani a csapágyazott tengely tartós, jó üzemelésének feltételeit. Felsorolásból ki tudja választani a siklócsapágyazás tulajdonságait. Ábrához párosítani tudja a siklócsapágyazás elemeinek megnevezését. Értelmezni tudja a kenőolajhártya szerepét. A Stribeck-diagram egyes szakaszaihoz párosítani tudja a jellemző súrlódási állapotokat. Listából ki tudja választani a hidrodinamikai erők keletkezésének feltételeit. Ismeri a hidrodinamikus kenési állapot jellemzőit. Ábrán felismeri a különféle felületek közötti sebesség-nyomás eloszlásokat. Fel tudja sorolni, vagy listából ki tudja választani a siklócsapágyak kenőanyagait. Ismertetni tudja a kenőolaj fontos jellemzőit. Ki tudja választani a helyes palástnyomás-összefüggést és mértékegységét. Listából ki tudja választani a radiális, vagy axiális siklócsapágyak méretezési összefüggéseit. Párosítani tudja a képletekben használt betűket és jelentésüket. Meg tudja határozni a radiális és axiális siklócsapágyak méretezési összefüggései alapján a szükséges palástnyomás, tengelycsap átmérő, csapágyhossz és terhelőerő értékét. Ki tudja választani a csapágyperselyek kivitelére vonatkozó helyes állításokat. Ismeri a persely- és bélésanyagokkal szemben támasztott követelményeket. Fel tudja sorolni a siklócsapágy anyagokat. Ki tudja választani ábrákról a különféle siklócsapágyakat, perselyeket. Ábráról el tudja dönteni a szerkezet típusát, kivitelét és felismeri a beépített egyes elemeket. A szerkezet kenési módját felismeri. 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 csapágyak feladata, fajtái
A forgó tengelyek és csapok megtámasztására, vezetésére szolgáló szerkezeti egységet csapágyazásnak nevezzük, melynek főrésze a csapágy. Fajtái:
hordozó (radiális terhelést felvevő), támasztó (axiális terhelést felvevő).
a) radiális csapágy, b) axiális csapágy, c) a két csapágy együttesen alkalmazva
Siklócsapágyazásnál a csap és a csapágy érintkező felületei forgás közben - kenőanyag közbeiktatásával - elcsúsznak egymáson. Gördülő csapágyazásnál a csap és a csapágy elmozduló részei közé gördülő elemeket helyezünk.
A siklócsapágyaknak feladata az előzőek szerint, tehát a forgó tengelyek megtámasztása és vezetése, a tengely és a persely közötti súrlódás csökkentése.
A jó üzemelés alapvető feltétele a folyadéksúrlódás biztosítása, a szűkülő rés és a kenőolaj segítségével.
Az alábbi lapozós könyv egy támasztó (sugárirányú terhelést felvenni képes) csapágyazás egy lehetséges kialakítását mutatja be.
Siklócsapágyazás alkatrészei
| 1/2
A siklócsapágyak osztottan (két darabból) is készíthetők, így bármilyen alakú tengely csapágyazására felhasználhatók. A siklócsapágyazás esetén a csapágypersely és a tengely közötti súrlódás csökkentése érdekében az elmozduló felületek közé kenőanyagot juttatnak. A jegyzetben említett olajok közül a gépolaj és a szerszámgépolaj használatos csapágykenési célokra.
Figyelje meg a rajzot a kenőanyag bevezető helynél! A vékony vonal csavarmenetre utal. A csatlakozó menetes alkatrész nem szerepel az ábrán.
Siklócsapágyazásnál a kenőolajnak fontos szerepe van a csapágyterhelésre.
A csap és persely közötti súrlódási körülményeket a lenti ábrán látható Stribeck-diagram szemlélteti.
Az ábrán látható körök a tengely és a persely kontúrvonalát szemléltetik, erősen eltúlozva a két gépelem átmérője közti különbséget. Figyelje meg az ábrán, ahogy közeledünk a két felület érintkezési pontja felé, úgy csökken a felületek közötti rés nagysága! Amikor a tengely elkezd forogni (a vegyes súrlódás esetén), "felkapaszkodik" a perselyen. Ha a tengely fordulatszáma végtelen nagy lenne, akkor a persely és a tengely középpontja egybeesne.
A tengely(csap) álló helyzetében száraz súrlódás lép fel a csap és persely között.
Amikor a tengely forogni kezd, a felületére tapadó kenőolaj bejut a lazán illesztett felületek közé. Minél nagyobb a tengely fordulatszáma, annál több olajat ragad magával, így a felületek közötti súrlódási tényező fokozatosan lecsökken. Ez a vegyes súrlódás esete. Egy adott fordulatszám után a fémes felületek elválnak egymástól és kialakul a tiszta folyadéksúrlódás.
A folyadéksúrlódás létrejöttéhez tehát megfelelő tapadó képességű kenőanyag, mozgás irány felé szűkülő rés és a felületek közötti sebességkülönbség szükséges.
A súrlódási viszonyokat a lenti ábra mutatja:
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.
Radiális siklócsapágyak palástnyomása | p k ö z = F r b⋅d ≤ p m e g
A tengelycsap átmérő meghatározása | d min⁡ = F r b d ⋅ p m e g
A csapágyhossz meghatározása | b=( b d )⋅d
Az axiális siklócsapágyat (talpcsapágyat) terhelő erő meghatározása a felületi nyomásból | F≤ ( d 1 2 − d 0 2 )⋅π 4 p m e g
Kiegészítés és kidolgozott mintapéldák a 10. lecke tananyagához
1. Radiális siklócsapágy méretezése
Egy radiális siklócsapágynál határozza meg a tengelycsap átmérőjét és a csapágy hosszát, ha p meg= 6 N/mm2, b/d=0,8 és a radiális terhelés értéke 17000 N! Az átmérőt kerekítse a következő egész számra!
A palástnyomás összefüggéséből b/d arány bevezetésével az átmérő kifejezhető:
p k ö z = F r b⋅d ≤ p m e g ⇒ d= F r b d ⋅ p m e g = 17000 0,8⋅6 =59,51≈60 m m
A csapágy hossza:
b=( b d )d=0,8⋅60=48 m m
2. Axiális siklócsapágy (talpcsapágy) méretezése:
Az ábrán látható axiális siklócsapágy (talpcsapágy) csapátmérője d 0= 40 mm. A csapágyat terhelő erő nagysága 8000 N. Számítsa ki a d 1 külső átmérő értékét, ha a megengedett felületi nyomás értéke 8 N/mm2! (Kerekítse az átmérőt a következő egész számra!)
Az ismert terhelő erőre vonatkozó összefüggésből kiindulva:
F≤ ( d 1 2 − d 0 2 )⋅π 4 p m e g ⇒ d 1 = 4⋅F p m e g ⋅π + d 0 2 = 4⋅8000 8⋅π + 40 2 =53,6 m m≅54 m m
Minimum rajzos kérdések
A csapágyak fajtái
A siklócsapágy fő részei
Súrlódási viszonyok a siklócsapágyakban
A súrlódási tényező változása a fordulatszám függvényében (Stribeck-diagram)
Osztott persely
Öntött házzal készült talpcsapágy
Szemléltető ábrák
A csapágy palástfelületének vetülete
Öntött pajzscsapágy
Hegesztett bakcsapágy
Öntött osztatlan csapágyszerkezet
Öntött osztott szemcsapágy
Csapágyperselyek típusai:
a) sima hengeres | b) peremes
c) beálló | d) utánállítható

| 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. Válassza ki az alábbiak közül a siklócsapágyak feladatának legpontosabb megfogalmazását!
| A csapágyak a forgó tengelyeknél súrlódást növelnek.
| A csapágyak a forgó tengelyt megtámasztják és vezetik.
| A csapágyak álló tengelyt támasztanak meg.
2. Jelölje meg azokat az állításokat, melyek a csapágyazott tengely tartós, jó üzemelésénél nélkülözhetetlenek!
| Kapcsolódó elemek közötti nagy súrlódás.
| Kapcsolódó elemek között ne legyen kenőanyag.
| A persely és a tengely közötti súrlódás megfelelő szintre lecsökkentett legyen.
| Kapcsolódó elemek közé kenőolaj bejuttatása szükséges.
3. Válassza ki a siklócsapágyazások tulajdonságait!
| A súrlódási viszonyuk nem függ a fordulatszámtól, terheléstől, kenőanyagtól.
| Csak kis mértékben szabványosítottak, főleg egyedi tervezésűek.
| Kenőanyagra, kenési módra érzékenyek.
| Dinamikus hatásokra nagyon érzékenyek.
| Osztott kivitelben is elkészíthetők, gyárthatók.
| Csak nagy méretekben előnyös használni.
| Csendes, rezgésmentes üzeműek.
| Szilárd szennyeződésekre nagyon érzékenyek.
| A siklócsapágyazásnál (tengely-csap között) nem szükséges "csapágyhézag".
4. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd a tételszámokhoz párosítsa a megnevezéseket! Használja a számbillentyűket! tengely kenőanyag bevezetőhely persely házfedél tengelycsap
5. Válassza ki a helyes meghatározást!
| A kenőolajhártya nyomása nincs kapcsolatban a terhelőerővel.
| A kenőolajhártya nyomása és a terhelőerő egyensúlyban van.
6. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd írja be az ábrán látható számokat a megfelelő helyre! (A háromból kettőt kell beírni!) A folyadéksúrlódás esetét a(z) számú nyíl mutatja. A vegyes súrlódás esetét a(z) számú nyíl mutatja.
7. Jelölje meg a hidrodinamikai erők keletkezésének feltételei közül melyek az igazak!
| Alacsony súrlódási tényező léte.
| Az elmozdulás irányába kialakuló szűkülő rés.
| Csapágyrésben viszkózus folyadék jelenléte.
| Finom felületi érdességű csap alkalmazása.
| A súrlódó felületek közötti relatív sebesség megléte.
8. Jelölje meg a siklócsapágyazásnál leggyakrabban használt kenőanyagfajtá(ka)t!
| zsír
| víz
| levegő
| ásványolaj
9. Válassza ki a siklócsapágyazásnál használt kenőolaj jellemzőit!
| Megfelelő viszkozitású
| Hőre érzéketlen
| Nyomásérzékeny
| Adalékkal beállított sűrűségű és dermedésű
| Vízmentes
10. Párosítsa az axiális siklócsapágy méretezésénél használt fogalmakat és betűjeleket! a) d0, b) d1, c) F, d) pmeg, e) b Axiális terhelőerő Csapágyszélesség Csap átmérő Megengedett felületi nyomás Külső átmérő
11. Jelölje meg, az alábbi csapágyperselyekkel kapcsolatos állítások közül az igazakat!
| Csapágypersely csak béléses kivitelben készül.
| Csapágypersely béléses és bélés nélküli kivitelben is készül.
| Kis terheléshez a bélés nélküli persely anyaga öntöttvas.
| Nagy terheléshez nem alkalmazható bronzpersely.
12. Válassza ki a persely- és bélésanyaggal támasztott követelményeket!
| Jó siklási tulajdonság
| Kellő ridegség
| Korrodálhatóság
| Közepes hővezetőképesség
| Jó alakíthatóság
| Kellő szilárdság
13. Válassza ki a rézalapú siklócsapágy-anyagokat!
| Fehérfém
| Vörösötvözet
| Öntöttvas
| Foszforbronz
| Könnyűfém
| Ónötvözet
14. Válassza ki és jelölje meg a felsorolásnál az ábrán látható alkatrész helyes megnevezését!
| Citromcsapágy
| Négy hordozófelületű siklócsapágy
| Osztott siklócsapágy persely
| Osztott, béléses siklócsapágy persely
15. Jelölje a felsorolásnál az alábbi ábrán látható siklócsapágy helyes megnevezését!
| Citromcsapágy.
| Négy hordozófelületű siklócsapágy.
| Szemcsapágy.
16. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd válaszoljon a kérdésre! Az alábbi felsorolásban jelölje az igaz állításokat!
| Talpas szemcsapágy.
| Osztott kivitelű csapágy.
| Olajbevezető hornyos a csapágy.
| Lemezre szerelt szemcsapágy.
| Az ábrán három alkatrész látható.
17. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd válaszoljon a kérdésre! Az alábbi felsorolásban jelölje az igaz állításokat!
| Bélés nélküli, osztatlan perselyes.
| A kenőolaj elvezetésére hornyok láthatók.
| Osztott házas kivitelű.
| A csapágytalp lerögzítéséhez 4 db csavar kell.
| Béléses, osztott perselyes.
18. Radiális siklócsapágy mekkora erővel terhelhető, ha a tengelycsap átmérője d= 45 mm a megengedett palástnyomás p meg= 7 N/mm2, b/d=1,1? Milyen nagyságúra kell választani a csapágy hosszát? F r= N b= mm
19. Axiális siklócsapágy megfelelő-e felületi nyomás szempontjából, ha a külső átmérő 60 mm és a csapátmérője 44 mm nagyságú? A csapágyat terhelő erő nagysága 12 kN és a megengedett felületi nyomás értéke 8,5 N/mm2!
19/a. Mekkora a felületi nyomás értéke? p= N/mm2
19/b. A megadott terhelést felületi nyomás szempontjából kibírja?
| igen
| nem
20. Válassza ki a palástnyomás meghatározására vonatkozó helyes számítási összefüggést!
| p k ö z = F r b⋅d ≤ p m e g
| p k ö z = F r l⋅d ≤ p m e g
| p k ö z = 4⋅ F r d 2 ⋅π ≤ p m e g
| p k ö z = 2⋅ F r d 2 ⋅π ≤ p m e g
| p k ö z = 2⋅ F r b⋅d ≤ p m e g
21. Válassza ki a radiális siklócsapágy csapjának átmérőjét meghatározó helyes számítási összefüggést!
| d min⁡ = F r l d ⋅ p m e g
| d min⁡ = 4⋅ F r b d ⋅ p m e g
| d min⁡ = F r b d ⋅ p m e g
| d min⁡ = 2⋅ F r b d ⋅ p m e g
| d min⁡ = F r b⋅ p m e g