KURZUS: Műszaki ábrázolás 2.

MODUL: III. modul: Gépelemek ábrázolása II.

7. lecke: Tengelyek és tengelykötések

| Aktivitás: Olvassa el a 7. lecke anyagát! A feldolgozás során a következőkre figyeljen:
Sorolja fel a tengelyek csoportosítási lehetőségeit. Jellemezze az egyes csoportokba tartozó tengelyeket. Ismertesse a tengelyanyagokat. Tengelyt ábrázoló rajzon ismerje fel annak jellemző részeit. Az egyes tengelyrészekhez párosítsa azok feladatát. Ismerje fel a tengelyek tipikus részleteit.
Követelmény: A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön:
Listából ki tudja választani a tengelyek csoportosítási szempontjait. Felsorolásból ki tudja választani az egyes csoportokba tartozó tengelyeket. Ábra alapján felismeri a különböző kialakítású tengelyeket. Felsorolásból ki tudja választani a tengelyanyagokat. Listából ki tudja választani a tengelyek fő részeit. Tengely ábrája alapján az egyes részekhez hozzá tudja rendelni azok megnevezését. Tengely adott részéhez hozzá tudja rendelni annak feladatát. Ábra alapján felismeri a tengelyek tipikus részleteit.
Kulcsszavak: álló tengely, forgó tengely, egyenes tengely, alakos tengely, tömör tengely, üreges tengely, merev, csuklós és hajlékony tengely, végcsap, nyakcsap, közvetítő rész, központfurat, beszúrás, tengelyváll, horony.
A tengely egyike azoknak a gépészeti elemeknek, amelyet szinte minden mozgó berendezésben megtalálunk.
A tengelyek forgó mozgást végző gépelemeket hordoznak és/vagy részt vesznek a forgatónyomaték átvitelében. Kialakításuk igen sokféle lehet, de vannak olyan részleteik, amelyek a legtöbb tengelyen megtalálhatók. Ezeket szabványosították, így pontos formájuk, ill. méreteik szabványokból vagy tervezési segédletekből meghatározható.
7.1. A tengelyek osztályozása
A tengelyeket több szempont szerint is csoportosíthatjuk:
1. | Üzemük szerint:
| a) | A tengely áll, a rászerelt gépelemek végzik a forgó mozgást. A tengely és a rászerelt gépelemek közötti kapcsolat laza (7.1. a) ábra): gépkocsi.
| b) | A tengely forog és vele együtt forog a rászerelt alkatrész is. Kapcsolatuk szoros, a tengely nyomatékot visz át. Ez az eset a leggyakoribb a gépészeti gyakorlatban (7.1. b) ábra): belső égésű motorok főtengelye, szerszámgépek hajtóműtengelye.
| c) | A tengely forog, de nyomatékot nem visz át. Ilyenkor a tengely és a rászerelt forgó gépelem szintén szoros kapcsolatban van (7.1.c) ábra): vasúti kocsik tengelye.
7.1. ábra
2. | Igénybevételük szerint
| a) | Hajlításra igénybe vett,
| b) | Csavarásra igénybe vett,
| c) | Hajlításra és csavarásra együttesen igénybe vett.
3. | Alakjuk szerint
| a) | Egyenes középvonalú (7.2. ábra),
| b) | Alakos tengelyek - nem egyenes középvonalú tengelyek (7.3. ábra).
7.2. ábra
7.3. ábra
4. | Keresztmetszetük szerint
| a) | Tömör (7.4. ábra),
| b) | Üreges tengelyek (7.5. ábra).
7.4. ábra
7.5. ábra
5. | Működésük szerint
| a) | Merev tengelyek, melyek működés közben sem hossz, sem keresztirányban nem térhetnek el (7.9. ábra),
| b) | Csuklós tengelyek, melyek kapcsolatot létesítenek két, nem egy egyenesbe eső tengely között (7.6. ábra),
| c) | Hajlékony vagy flexibilis tengelyek, melyek működés közben hajlíthatók.
7.6. ábra
A hajlékony tengelyek főleg olyan szerkezetek összekötésére használatosak, melyek viszonylagos helyzete nem állandó (kisebb kéziszerszámok, műszerek hajtására). A hajlékony tengely lényegében acélhuzalból készült többrétegű sodrat, rétegenként ellentétes sodrásiránnyal. Ezt a sodratot többrétegű hajlékony védőtömlőben helyezik el, ami megakadályozza a szennyeződések bejutását és lehetővé teszi a tengely és a külső burkolat közötti rész kenőzsírral való feltöltését.
7.2. A tengelyek kialakítása
Az egyszerűbb tengelyeket végig egyforma átmérőjűre készítik, csak a végein a csapágyak felfekvésére munkálják kisebb átmérőre. Általában azonban a gépek tengelyei a különböző rájuk szerelt és velük kapcsolódó alkatrészek miatt lépcsős, változó keresztmetszetűek. A 7.7. ábrán egy tengely kialakítását mutatjuk be, megnevezve a tengely fő részeit. Így a tengely végén elhelyezkedő csapágyban fekvő rész az ún. végcsap. A tengely közbenső részén szerelt csapágyba a nyakcsap fekszik bele. A hajtáshoz kapcsolódó vége a csatlakozó csap, míg a két vagy több csapágy közötti rész a közvetítő szakasz. (Erre a részre rögzítik pl. a fogaskereket, csigakereket, tárcsát.)
7.7. ábra
Az álló tengelyek keresztmetszete csak a forgó alkatrész helyén kell, hogy kör keresztmetszetű legyen, különben tetszőleges kialakítású. A tengelycsapok alakja lehet hengeres, kúpos vagy gömb, mint az a 7.8. ábrán látható.
7.8. ábra
A csapokat a súrlódás csökkentése céljából általában köszörülik (Ra = 0,8...1,6 μm ), felületüket pedig edzik, hogy kopásállók legyenek. A tengelycsapok átmérője nem lehet tetszőleges, gyártástechnológiai és méréstechnikai okokból csak a szabványban előírt átmérők alkalmazhatók.
A 7.9. ábrán egy szerelt tengely látható. A közvetítő részen ábrázoltuk a reteszt is, amivel a csigakereket erősítették a tengelyre.
7.9. ábra
7.3. A tengelyek tipikus részletei
A gyártás során a tengelyek megtámasztásához és befogási (tájolási) bázisfelületként központfuratokat alkalmaznak.
A központfuratoknak három szabványos típusa van (7.10. ábra):
7.10. ábra
A rajzon ezeket többnyire nem szükséges valósághűen kirajzolni, hanem egyszerűsített méretmegadással jelölhetők.
Pl. egy "A" típusú, d1 = 2 mm méretű központfurat jelölése a következő:
7.11. ábra
Gyakran alkalmazott rögzítőelem tengelyeken a rögzítőgyűrű, melynek elhelyezéséhez szabványos méretű beszúrást kell készíteni (7.12. ábra).
7.12. ábra
A forgatónyomatékot átvivő elemeket többnyire ék- vagy reteszkötéssel rögzítik a tengelyeken. Az ehhez szükséges hornyokat ujj- vagy tárcsamaróval készítik. A hornyok méretei és tűrései a tengelyátmérő függvényében szabványból vagy műszaki táblázatokból határozhatók meg.
A tengelyek tipikus részletei a szerszámkifutások számára készített hornyok és beszúrások is. Ezek pontos alakja kinagyított részlet készítésével mutatható meg. Elkerülhető a részletes ábrázolás és méretmegadás a szerszámkifutás szabványára történő hivatkozással.
Pl.: a menet mögötti horony pontos alakját és méreteit az MSZ 224 tartalmazza (7.13. ábra):
1.13. ábra
A tengelyvállaknál alkalmazható lekerekítések, beszúrások és éltompítások kialakítására az MSZ 14452 szabvány ad részletes eligazítást.
A szabad és a támasztó tengelyvállaknál gyakori az ún. "L" alakú beszúrás (7.14. ábra):
7.14. ábra
7.4. A tengelyek anyagai
A tengelyek gyártásához rendszerint acélt, kivételes esetben, pl. bonyolult alakú tengelyekhez, nagy szilárdságú gömbgrafitos öntöttvasat is használnak. A szerkezeti acélokon kívül leggyakrabban valamilyen nemesíthető, vagy ha a nagy kopásállóság követelmény, betétben edzhető acélokat alkalmaznak.
A szerkezeti acélok közül leginkább az S 275 JR, S 275 J0 és az E 295 minőséget használják.
A nemesíthető acélok felületének kopásállóságát felületi edzéssel (lángedzéssel vagy indukciós edzéssel) lehet növelni.
A betétben edzhető acélok közül elsősorban a C10 és C15 jelű, fokozott minőségi követelmények esetén pedig különböző krómmolibdén és krómmangán acélok használhatók.
A tengelycsapok felületének keménysége, a hőkezelési eljárásokon kívül, nitridálással, keménykrómozással, felrakó hegesztéssel és fémszórással is jelentősen növelhető.

| Önellenőrző kérdések és feladatok
1. Válassza ki az alábbi szempontok közül azokat, amelyek alkalmasak a tengelyek csoportosítására!
| forgásirány,
| üzemi állapot,
| szín,
| működés,
| keresztmetszet,
| igénybevétel,
| méret,
| anyagminőség,
| alak.
2. Mely csoport szempontjából fontosak az alábbi jellemzők? Válassza ki a felsorolásból! A tengely és a hozzá kapcsolt alkatrész viszonya, mozgásuk.
| működés
| üzemi állapot
| igénybevétel
3. Mely tengelyekre jellemző, hogy nyomatékot visznek át? Jelölje be!
| az álló tengelyekre
| a forgó tengelyekre
| az álló és forgó tengelyekre egyaránt
4. Működésük alapján milyen tengelyeket ismer? Válassza ki az alábbi felsorolásból!
| álló tengelyek
| forgó és egyben nyomatékot átvivő tengelyek
| merev tengelyek
| csuklós tengelyek
| forgó, de nyomatékot nem közvetítő tengelyek
| hajlékony tengelyek
5. Párosítsa az alábbi tengely megnevezéseket azok ábrájával! forgattyús tengely lépcsős tengely kardántengely
6. Jelölje be az alábbi anyagok közül azokat, amelyekből tengelyeket is készítenek!
| ötvözött szerszámacél
| ötvözetlen szerszámacél
| ötvözött szerkezeti acél
| ötvözetlen szerkezeti acél
| műanyag
| öntöttvas
7. A képen látható tengely egyes részeit számok jelölik. Írja be ezeket a számokat a megfelelő helyre! Az ábrán a nyakcsapot a(z) számú nyíl jelzi. A közvetítő részre a(z) számú nyíl mutat. A csatlakozó csapot a(z) számú nyíl jelöli. A végcsapot a(z) számú nyíl jelzi.
8. Mi a tengely csatlakozó csapjának feladata? Jelölje a helyes választ!
| A tengely megtámasztását szolgálja.
| Ezen keresztül kapja a tengely a hajtást.
| Ehhez kapcsolódik az az alkatrész, amelyen keresztül a tengely átviszi a hajtást.
9. Jelölje meg az alábbi állítások közül azokat, amelyek a hajlékony tengelyekre igazak!
| A hajlékony tengely acélszalagból készül.
| A sodratok sodrásiránya rétegenként ellentétes.
| A hajlékony tengelyek teljesítményt nem visznek át.
| Forgásirányuk tetszőleges lehet.
| A hajlékony tengelyek általában hordozó tengelyek.
10. Mely tengelyrész különböző kialakításait szemlélteti az alábbi ábra? Jelölje a helyes választ!
| tengelyvégződés
| rögzítőgyűrű helye
| központfurat