Értesítés, hogy le ne maradj semmiről! Iratkozz fel és értesülj azonnal a legfrisebb tartalmakról! Nálunk te döntöd el, miről kérsz értesítést! Feliratkozok Többet szeretnék megtudni

Blogok

Mechatronika 3. Tétel - Hajtások és a hozzájuk tartozó tengelykapcsolók

Blog
0 0

Energiaközlő berendezések a mozgásokat átalakító különféle hajtóművek is. A hajtások olyan kapcsolatot létesítenek két mozgó elem között, amely az összekapcsolt elemek mozgásában különbséget hoz létre. Ez a különbség lehet helyzet vagy irányeltérés, a mozgésjellenzők eltérése, a mozhásfajták (haladó - forgó) megváltoztatása vagy az előbbiek tetszőleges kombinációja.

Több fajta forgó mozgást elvégző eszköz és segégeszköz létezik.

Fogaskerék

A fogaskerék egy tengellyel rendelkező kerék, fogakkal a kerülete mentén. Feladata, hogy egy másik alkalmasan elkészített alkatrészhez csatlakoztatva forgatónyomatékot tudjon átadni egy másik tengelynek, megváltoztatva a mozgás jellemzőit: irányát, szögsebességét, nyomatékát, mozgás jellegét.

Egymáshoz szorított fogazás nélküli kerekek is képesek a súrlódás segítségével nyomatékot átvinni, azonban terhelés esetén csúsznak, ezért kopnak és melegednek. A fogaskerekek csúszásmentesen tudják ugyanezt a feladatot megoldani, nagyobb nyomatékok esetében is.

A fogak geometriai kialakítása igen sokféle lehet, azonban egy feltételt minden fogaskerékhajtásnak teljesítenie kell, nevezetesen, hogy ha a hajtó kerék állandó szögsebességgel forog, akkor a hajtott keréknek is állandó szögsebességgel kell forognia.

Fogazott hajtások típusai:

  • Homlokfogaskerék (Hengeres fogaskerék palástján kialakítva a fogak.)
  • Fogasléc (Végtelen nagy átmérőjű fogaskerék)
  • Kúpkerék (Csonka kúp alakú kerék, melynek a palástján vannak a fogak.)
  • Csavarkerékpár (Hengeres ferde fogú kerekek, kitérő tengellyel.)
  • Hipoid kerékpár (Kúpkerekek csavarvonal vezetésű fogakkal.)
  • Csigahajtás (Csiga és csigakerék kitérő tengelyek közötti hajtást valósít meg.)

Fogaskerék profilok:

  • Ciklois profil: Egyenes fogazású homlokfogaskerekek tengelye párhuzamos, fogaik alkotóirányúak. A hajtó kerék fordulatszáma esetén a hajtott kerék fordulatszáma is állandó. Előnyük, hogy kis fogszámmal is gyárthatók, így kis helyen nagy áttétel valósítható meg. Hátránya, hogy gyártása drága.
  • Evolvens profil: Nagyobb terhelésnek és gyors forgásnak kitehető. Előnyök: Tengelytávolságok tartására nem érzékeny, könnyen szabványosítható és olcsó a gyártása. Az evolvens fogazathoz illeszkedő fogasléc fogai egyenesekkel határoltak (trapéz alakúak).

Ferdefogú fogaskerék: Előnyök: Simább kapcsolódás, nyugodtabb járás, szilárdsági előny. Hátrány: A ferde fogak miatt a hajtásból nemcsak sugárirányú erő terheli a csapágyakat, hanem tengelyirányú erő is. Tengelye általában párhuzamos, de van, ahol a tengelyek szöget zárnak be.

Nyíl fogazás: Egy fogaskerék hengerpalástjába egymással szemben két ferde fogazatot munkálnak. Előny: nem keletkeznek tengelyirányú erők. Hátrány: Előállítása jelentősen drága.

Kúpfogaskerekek: Kúpkerekekkel mindig egy síkban levő, de szöget bezáró tengelyek között létesítenek kapcsolatot.

Fogaskerék részei: Fejkör (df), Osztókör (do), Lábkör (dl) (Egyéb: z=fogszám, i=áttétel, x=tengelytávolság)

Fogmagasság: m + 7/6m

do = m*z, df = m*(z + 2), dl = m*(z-7/6*2), i=z1/z2, x= (do1 + do2)/2

Szíjhajtás

A szíjhajtás a forgó tengelyek közötti energiaátvitel egy módja. A forgó mozgást és a nyomatékot a szíj általában súrlódás segítségével viszi át. A szíjhajtásoknál mindig fellép kisméretű látszólagos csúszás (szlip), mely átvitt nyomatékkal nő.

Előnyük:

  • Túlterhelés esetén megcsúsznak és ezzel a kapcsolódó gépeket védik törés ellen
  • Igénytelen üzemű, könnyen gyártható és szerelhető energiaátvitelt nyújtanak
  • Rezgéscsökkentő hatásuk is van, karbantartásuk egyszerű, kenést nem igényelnek
  • Üzeme csendes, nyugodt, jó hatásfokkal dolgozik (90-98%)

Szíjhajtás fajtái:

  • Lapos szíj: Könnyen megvalósítható az áttétel változtatása és a fokozatmentes hajtás. Anyaga műszállal vagy acélhuzallal erősített gumi. A cél az, hogy a súrlódási erő minél nagyobb legyen a tárcsa és a szíj között, tömege pedig minél kisebb legyen. Sokszor szíjfeszítő görgőket is alkalmazni kell, mivel jelentős erővel meg kell feszíteni ahhoz, hogy elegendő súrlódás ébredjen a kívánt nyomaték átviteléhez.
  • Hengeres szíj: Kis nyomatékok átvitelére használják
  • Ékszíj: Textilerősítésű gumiból szabványos hosszúságra végtelenített alakba vulkanizálva készülnek. Normális erő mellett sem nő nagyon a tengelyt terhelő erő. A súrlódási erő a szokásos érték háromszorosára növekszik az ékszíj alkalmazásával.
  • Bordásszíj: Fogazott a szelvénye, több, egymással párhuzamos ékszíjként működik.
  • Fogas szíj: Belső égésű motorok szelepeit működtető vezérműtengelyek hajtásához használják. Pontos szinkronhajtást tesznek lehetővé, megtartva az ékszíjhajtás számos előnyét. Kenőolajjal szemben ellenálló kell, legyen. Hátránya a költséges előállítás és az, hogy fogazott tárcsákat kell hozzájuk beépíteni, viszont ezek nem védenek túlterhelés ellen.

Lánchajtás

A lánchajtás két párhuzamos tengely közötti energiaátvitelt teszi lehetővé. A két tengelyre lánckerék van szerelve, melyeknek fogaiba alkalmasan készített lánc illeszkedik, a nyomatékátvitel a lánc segítségével történik.

Fajtáik: csapos, hüvelyes, görgős, szemes

A szemeslánc hajtóláncként való használata megoldható, de zajossága, egyenlőtlen üzeme és bonyolult gyárthatósága miatt ritkán alkalmazzák. A láncot általában terhek felemelésére használják vagy egyszerű, korlátozott távolságokra való mozgatásra. Vannak, olyan lánckerekek melyekben teljesítményátadás nem történik, csak a lánc feszesen tartása céljából építik be a rendszerbe (láncfeszítő görgők). Ha a hajtó és hajtott kerék fogszáma eltérő, a lánckerekek szögsebessége és fordulatszáma a fogszámokkal fordítva arányos. A lánchajtással forgómozgást lehet átvinni, nagy áttétellel és csúszásmentesen. A hatásfok megfelelő kenés esetén 97-98%, hüvelyes láncoknál 94-96%. A lánc hosszú élettartamú, üzembiztos hajtást valósít meg.

Előny: Melegre, nedvességre érzéketlen. Nem csúszik, tehát nincs szlip. Kis előfeszítés szükséges. Olcsó, karbantartása egyszerű.

Hátrány: kis fogszámú hajtókeréknél a láncsebesség nem egyenletes, emiatt dinamikus hatások érik a hajtó és a hajtott gépet.

Dörzshajtás

Kisebb teljesítmények egyik forgó tengelyről a másikra való átvitelére szolgál a dörzshajtás. Két tengelyre egy-egy hengeres tárcsát erősítenek, majd palástjukat egymáshoz szorítva a súrlódás segítségével a forgó mozgás és a nyomaték átvihető a másik tengelyre. Dörzshajtással könnyű fokozatnélküli hajtóműveket készíteni. A dörzstárcsákat azért készítik nagy keménységű anyagokból, mert a megvalósított kivitelű hajtóművek dörzstárcsái csak egy meghatározott sugáron gördülnek le csúszásmentesen, azonban mindig van olyan részük, ahol folyamatos csúszás lép fel.

Hátránya, hogy kisebb a hatásfoka, mint egy hasonló célokra készített fogaskerekes hajtóművek, illetve nem használható kinematikai hajtásoknál (pl: óraszerkezeteknél).

A hatásfok az alkalmazott anyagoktól is függ:

  • Sima tárcsás dörzshajtómű: 90-93%
  • Ékhornyos kivitel: 88-90%

Csigahajtás

A csigahajtás az egymásra merőleges két tengely közötti fogazott hajtás egyik fajtája.

Fajtái:

  • Konvolut csiga: homlokmetszete hurkolt evolvens
  • Arkhimédészi csiga: hegyes evolvens

A csigahajtást általában nagy áttételek esetén használják. Gyakran építenek fogaskerék előtét-hajtással egybeépített csigahajtásokat is. A csigahajtóművek nagy terhelésre is viszonylag kis méreteket tesznek lehetővé. A csigahajtás sok esetben önzáró.

Önzáró: Ha a hajtómotor leáll és a tengely terhelés alatt marad, a hajtott tengely a súrlódási viszonyok miatt nem tud visszafelé hajtani. A csigahajtóművek terhelhetőségét a folyamatos üzemben általában nem a szilárdsági, hanem a melegedési viszonyok korlátozzák. Mivel a csiga és a csigakerék között folyamatos csúszás lép fel, a két felület közötti súrlódás jelentős veszteséget okoz.

A csigahajtóművek hatásfoka függ:

  • az áttételtől
  • a csiga és a csigakerék fogazatának geometriai kialakításától
  • a súrlódó felületeknél alkalmazott anyagminőségektől
  • az érintkező felületek érdességétől
  • a kenés módjától

Tengelykapcsolók

Az erőátviteli és mozgás átalakító rendszerek kinematikai láncolatában a forgatónyomaték továbbítására alkalmas szerkezeteket tengelykapcsolóknak nevezzük. A tengelykapcsolók feladata a forgó- vagy lengőmozgást végző tengelyek összekapcsolása nyomaték átvitele céljából. A tengelykapcsolók segítségével általában erőgépekről (motorokról) munkagépekre (pl. szivattyúra, szerszámgépre) visznek át forgatónyomatékot.

Mechanikus tengelykapcsolók

  • Nem oldható tengelykapcsolók: merev, mozgó, hajlékony, rugalmas.
  • Oldható tengelykapcsolók: alakzáró, erőzáró.

Különleges tengelykapcsolók

  • biztonsági,
  • folyadéknyomásos
  • elektromágneses

Csoportosítása:

  • merev tengelykapcsolók: héjas, karimás, tárcsás
  • kiegyenlítő tengelykapcsolók: rugalmatlan, rugalmas
  • oldható tengelykapcsolók csoportosítása:
  1. működtetés szerint (külső, fordulatszám, nyomaték)
  2. összezárás szerint (alakkal záró, erővel záró)
  3. kapcsolóerő szerint (mechanikus, hidraulikus, pneumatikos, elektromágneses)
  4. tárcsák száma szerint (egy, többtárcsás)
  • biztonsági és csúszó tengelykapcsolók
  • különleges tengelykapcsolók

Oldható tengelykapcsolók: Segítségükkel a tengelyek közötti kapcsolat létrehozható illetve megszüntethető. Belsőégésű motorok üzemi tulajdonsága, hogy terhelés alatt nem indíthatók, ezért indítás alatt a motort le kell kapcsolni a hajtásláncról. Ezek a motorok csak viszonylag kis fordulatszám tartományban működnek kifogástalanul és gazdaságosan, ezért sebességváltót alkalmaznak, a sebességváltás közben szintén szükség van a tengelyek szétválasztására.

Körmös: üzem közben a tengelyek kapcsolata megszakítható, de a bekapcsolást csak álló helyzetben lehet elvégezni.

Hidrodinamikus: lökésmentes, sima gyorsítást biztosít. Ezen típusú tengelykapcsolók legfőbb feladata a lágyindítás biztosítása.

  • Csökkenti a működés közbeni lökésszerű terheléseket és a vibrációt.
  • Csökkenti a villanymotor indítóáramát.
  • A behajtó és kihajtó nyomaték nagysága egyforma.

Tisztán hidrodinamikus erőátvitel, tehát mechanikus érintkezés nincs az egység hajtó és hajtott oldala között.

Gépszerkesztésnél, az alkalmazott tengelykapcsoló kiválasztásánál figyelembe veendő fizikai adatok:

  • Átvihető forgatónyomaték
  • Maximális fordulatszám
  • Szlip (csúszás) a hajtó és hajtott oldali fordulatszám különbség és ennek nyomaték és fordulatszámfüggése
  • Átvitel homokineticitása (szöghelyzettől függő szögsebesség-átviteli karakterisztika)
  • Egytengelyűség és szöghiba tűrés
  • Csavaró lengés- és rezgésátviteli jellemzők
bykewix profilképe
Polgár Zoltán @bykewix .NetDEV, PHP Engineer, Designer.
Hozzászólások -
Vendég profilképe Vendég
{{comment.dateWrite}} Válasz
Válasz {{answer.dateWrite}}