Mechanical engineering | Higher education » Lászlóné-Tóth - Gépszerkezettan II, Gépelemek

Lászlóné Pozsgai Anna – Tóth József GÉPSZERKEZETTAN II. Gépelemek Készült a HEFOP 3.31-P-2004-09-0102/10 pályázat támogatásával Szerző: Lászlóné Pozsgai Anna egyetemi adjunktus dr. Tóth József főiskolai docens Lektor: dr. Tiba Zsolt főiskolai tanár Szerzők, 2006 Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom A dokumentum használata Vissza ◄ 3 ► A dokumentum használata Mozgás a dokumentumban A dokumentumban való mozgáshoz a Windows és az Adobe Reader megszokott elemeit és módszereit használhatjuk. Minden lap tetején és alján egy navigációs sor található, itt a megfelelő hivatkozásra kattintva ugorhatunk a használati útmutatóra, a tartalomjegyzékre, valamint a tárgymutatóra. A ◄ és a ► nyilakkal az előző és a következő oldalra léphetünk át, míg a Vissza mező az utoljára megnézett oldalra visz vissza bennünket. Pozícionálás a könyvjelzőablak segítségével A bal

oldali könyvjelző ablakban tartalomjegyzékfa található, amelynek bejegyzéseire kattintva az adott fejezet/alfejezet első oldalára jutunk. Az aktuális pozíciónkat a tartalomjegyzékfában kiemelt bejegyzés mutatja. A tartalomjegyzék használata Ugrás megadott helyre a tartalomjegyzék segítségével Kattintsunk a tartalomjegyzék megfelelő pontjára, ezzel az adott fejezet első oldalára jutunk. Keresés a szövegben A dokumentumban való kereséshez használjuk megszokott módon a Szerkesztés menü Keresés parancsát. Az Adobe Reader az adott pozíciótól kezdve keres a szövegben A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 3 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tartalomjegyzék Vissza ◄ 4 ► Tartalomjegyzék 1. A gépelemek méretezésének alapelvei 6 1.1 Méretezési alapelvek 6 1.2 A megengedhető feszültségek 7 1.3 Nyugvó terhelés 8 1.4 Időben változó terhelés 9 1.5 A

kifáradási határt befolyásoló tényezők 11 1.6 Kifáradási biztonsági területek 13 1.7 Méretezés egyszerű ismétlődő igénybevételre 15 1.8 Biztonsági tényező számszerű értéke 16 1.9 Ellenőrző kérdések 17 1.10 Példák 17 2. Kötések 19 2.1 Oldható kötések 19 2.2 Nem oldható kötések 66 3. Tengelyek 122 3.1 Tengelyek kialakítása és anyagai122 3.2 Hajlékony tengelyek123 3.3 A tengelyek méretezése123 3.4 A tengelyek kialakításának szempontjai 134 3.5 Ellenőrző kérdések 135 3.6 Példák 135 4. Gördülőcsapágyak138 4.1 A gördülőcsapágy feladata és tulajdonságai 138 4.2 Gördülőcsapágyak típusai138 4.3 A gördülőcsapágyak jelölési rendszere144 4.4 A gördülőcsapágyak illesztése, futáspontossága146 4.5 A gördülőcsapágyak kifáradásos terhelhetősége, élettartama 146 4.6 Gördülőcsapágyak statikus alapterhelhetősége152 4.7 Gördülőcsapágyak kenése152 4.8 Csapágyak tömítése157 4.9

Gördülőcsapágyak beépítési megoldásai 159 4.10 Gördülőcsapágyak szerelése162 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 4 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tartalomjegyzék Vissza ◄ 5 ► 4.11 Csapágyazási példák169 4.12 Ellenőrző kérdések 176 5. Siklócsapágyak 178 5.1 A siklócsapágyak feladata és tulajdonságai178 5.2 A siklócsapágyak üzemelési tulajdonságai 179 5.3 A hidrodinamikus kenésállapot és jellemzői 182 5.4 Kenőanyagok183 5.5 Siklócsapágyak méretezése 183 5.6 A siklócsapágyak persely és bélésanyagi 185 5.7 A csapágyak kialakítása186 5.8 Csapágyszerkezetek 189 5.9 Egyenesvezeték 193 5.10 Számítási példák 194 5.11 Ellenőrző kérdések 195 6. Tömítések197 6.1 A tömítések célja és fajtái197 6.2 Érintkező tömítések 198 6.3 Nem érintkező tömítések 213 6.4 Ellenőrző kérdések 217 7. Rugók 218 7.1 A rugók szerepe a

gépszerkezetekben 218 7.2 Húzó- ill nyomó igénybevételű rugók223 7.3 Hajlító igénybevételű rugók224 7.4 Csavaró igénybevételű rugók229 7.5 Gumirugók232 7.6 Ellenőrző kérdések 234 7.7 Példák 234 8. Csővezetékek és tartályok 236 8.1 Alapfogalmak236 8.2 A csövek237 8.3 Tároló- és nyomástartó tartályok243 8.4 Ellenőrző kérdések 249 8.5 Példák 250 Irodalom.251 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 5 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 6 ► 1. A gépelemek méretezésének alapelvei 1.1 Méretezési alapelvek A mérnöki tevékenység egyik leglényegesebb feladata a meglévő berendezések üzemeltetése, karbantartása, valamint új gépek, szerkezetek megtervezése és kivitelezése. Valamely gép megbízhatóságát szerelési egységeinek és elemeinek üzemképessége, a tervezett élettartamra eső

hibátlan, illetve hibás működése határozza meg. A gépelemek tönkremenetelének főbb okai: • • • • • • fáradt törés rideg tőrés képlékeny alakváltozás tartós folyás kopás korrózió A gépelemek méretezésének célja: a gépelemek méreteinek kiszámítása a terhelések, igénybevételek és egyéb üzemi feltételek (hőmérséklet, sebesség, életveszélyes üzem stb.) A méretezés fordított művelete: meglévő gépelemek méreteinek ellenőrzése. Minden sikeres mérnöki alkotásnak, legyen az gép, vagy valamilyen szerkezet főleg három követelménynek kell megfelelni: • teljesíteni kell tervezett üzemi feladatot • megfelelő élettartammal rendelkezzen • a gyártása gazdaságos, elfogadható költségű legyen. A gépalkatrészeket leggyakrabban szilárdsági alapon, a megengedhető feszültségek, vagy a megengedhető alakváltozás függvényében méretezzük. Szükség esetén ellenőrizzük kifáradásra (élettartamra),

esetleg ridegtörésre. A szilárdsági méretezéséhez első lépésként mindig mechanikai modellt kell készíteni. A gépalkatrészek valódi terhelését mindig kénytelenek vagyunk valamilyen terhelési modellel (koncentrált erő, megoszló terhelés stb.) helyettesíteni, magáról a szerkezetről pedig geometriai modellt kell készíteni (kéttámaszú tartó, keretszerkezet stb.) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 6 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 7 ► A megengedhető feszültségen alapuló méretezéshez szükséges az igénybevétel meghatározása (mind statikai, mind szilárdságtani értelemben) és a felhasználandó szerkezeti anyag szilárdsági tulajdonságainak ismerete. A valóságos feszültséget – a feladat természetétől és a felhasznált számítási vagy kísérleti eljárástól függően – csak

többé-kevésbé korlátozott pontossággal határozhatjuk meg és legtöbbször az anyag szilárdsági jellemzőit sem pontosan az adott feladatnak megfelelő módon ismerjük. Az így adódó bizonytalanságot a megengedett feszültség óvatos megválasztásával igyekszünk ellensúlyozni, ami jelentős túlméretezéshez vezethet. Ha a méretezendő alkatrészt az átlagos igénybevételen felül lökésszerű terhelések is érik, ezeket az átlagos igénybevételnek a dinamikai tényezővel való szorzással szokás figyelembe venni. A dinamikai tényezőt több körülmény befolyásolja, amelyeket táblázatok tartalmaznak 1.2 A megengedhető feszültségek A megengedhető feszültségen alapuló méretezéssel el kívánjuk érni, hogy a ténylegesen kialakuló feszültségek a megengedettet minél jobban megközelítsék, de ne lépjék túl. A terhelés meghatározásának és az anyag szerkezetének bizonytalanságait és egyéb körülményeket biztonsági tényezővel

kell figyelembe venni. A méretezés során meghatározott névleges feszültséget össze kell hasonlítani, az anyagra, kialakításra, terhelésfajtára megengedett feszültséggel. A megengedett feszültség azt jelenti, hogy a választott határfeszültségnek hányad részét engedjük meg (a biztonsági tényező függvényében) a keresztmetszetben maximálisan fellépni. σ meg = határfesz. σ hat = bizt . tény n A határfeszültség az anyagtól és igénybevételtől függően többféle lehet: • • • • szakítószilárdság: Rm folyáshatár: ReH kihajlási törőfeszültség: σt kifáradási határ: σD A fenti anyagjellemzőket szabványok tartalmazzák. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 7 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 8 ► 1.3 Nyugvó terhelés A kisebb pontosságot igénylő számításoknál közvetlenül

az anyagvizsgálatok által szolgáltatott adatokkal számolunk. Így a határfeszültség lehet: • szakítószilárdság: Rm • folyáshatár: ReH, ha nincs kifejezett folyáshatár, akkor Rp0,2 Acél, acélöntvény, alumínium, alumíniumötvözetek, réz, általában a könynyűfémek és ötvözeteik esetében a megengedhető feszültség: σ meg = ReH n (a biztonsági tényező szokásos értéke: n = 1,5–2) Rideg anyagok esetében (pl.: öntöttvas, temperöntvény, műanyagok, kerámia) esetén, ahol folyási jelenség nincs, a megengedhető feszültség: σ meg = Rm (n=1,5–3) n Öntöttvas és temperöntvény esetén nyomásra: σ nymeg = Rm A fentiekben meghatározott megengedhető feszültségből számítható a megengedhető csúsztatófeszültség; a következő módokon: • acél, acélöntvény, réz, bronz anyagoknál: τ meg = 0,65 ⋅ σ meg • alumínium és ötvözetei esetén: τ meg = 0,7 ⋅ σ meg • öntöttvas és temperöntvény esetén: τ

meg = σ meg A biztonsági tényező pontosabb meghatározásához gyakorlati tapasztalatok alapján összeállított táblázatok nyújtanak segítséget. Ebben megtalálhatók a biztonsági tényezők különféle szempontokhoz tartozó részértékei, amelyeket össze kell szorozni. A tapasztalat szerint a biztonsági tényezők értéke 1,76 lehet. Ha a gépalkatrész olyan nagy hőhatásnak van kitéve, amely már befolyásolja a folyáshatárt is illetve, amelyen már tartósfolyás is fellép, akkor a határfeszültség a meleg folyáshatár. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 8 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 9 ► A tengelyek méretezéséhez szükséges σmeg értéke is gyakran közelítő számítással történik, statikus terhelést tételezünk fel, de valójában fárasztó terhelés van. Néhány példa: 1. Ha a tengely áll,

és rajta forog a tengely (pl gépjármű első tengely), feltételezve a terhelés 0 és egy maximum közötti ingadozását, a megengedett feszültséget a lüktetőszilárdságból számítjuk n = 35 biztonsági tényezővel. Például S275 anyagnál a lüktetőszilárdság: σ0D = 370,0 MPa, így σ meg = 370 ≅ 123,5.75,0MPa 3.5 2. Ha a tengely tárcával együtt forog, akkor minden szélső szál ± hajlítást szenved, tehát a megengedett feszültséget a lengőszilárdságból számítjuk n = 46 biztonsági tényezővel. S275 anyagnál a lengőszilárdság: σ-1D = 240 MPa, így σ meg = 240 ≅ 60,0.40,0MPa 4.6 A csavarásra megengedett feszültséget a tengelyeknél leginkább szokásos igénybevételi fajtának megfelelően a lüktetőszilárdságból számítjuk n=46 biztonsági tényezővel. S275 anyagnál a lüktetőszilárdság: τ0D=190MPa, így 190 τ meg = ≅ 47,5.32,0 MPa 4.6 A biztonsági tényező előbbi értékei magukba foglalják a szerkezeti

kialakítás feszültséggyűjtő hatását, a felületi érdesség befolyását stb., vagyis mindazokat, amiket a pontos számításnál külön-külön szoktunk figyelembe venni. Ezért ilyen nagy aránylag a biztonsági tényező értéke 1.4 Időben változó terhelés Az időben állandóan változó feszültség hatására a gépalkatrész kifárad és eltörik olyan feszültségértéken is, amelyet nyugvóterhelés esetén minden baj nélkül kibírna. A fáradásos törés úgy jön létre, a legnagyobb feszültség helyén (ami általában valamilyen feszültséggyűjtő hely) repedés keletkezik. Ez a repedés kezdetben csak nagyon kicsi, de az ismétlődő igénybevétel hatására lassan A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 9 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 10 ► terjed, a keresztmetszet hasznos része csökken. Végül az

összefüggő keresztmetszet már olyan kicsi lesz, hogy a terhelést már statikusan sem bírja el, eltörik. A fáradt törés egy bizonyos terhelési szám után, észrevehető alakváltozás nélkül, hirtelen jön létre. A változó terhelés lefolyása lehet: • ciklikus (harmonikus) • periodikus (összetettebb lefolyás periodikus ismétlődése) • rendszertelen (stacioner – nem stacioner) A bonyolultan változó terhelésre még nincs kidolgozva általánosan használható eljárás. Ezért ma még kénytelenek vagyunk egyszerűsített feszültségváltozást figyelembe venni, amelyet szinuszosnak tételezünk fel A jelenségekkel először Wöhler foglalkozott alaposabban, elsősorban anyagvizsgálati szempontból. A terhelés időbeli változása szerint az igénybevételeket Wöhler és Bach szerint a következő terhelési csoportokba soroljuk: I. Nyugvó terhelés, ha a terhelés nem, vagy csak ritkán és jelentéktelen mértékben változik. II. Lüktető

terhelés, ha a terhelés alsó és felső határok között változik, de mindig azonos előjelű. III. Lengő terhelés, ha közben a terhelés (feszültség) előjele is megváltozik A változó terhelést gyakran közelítjük ciklikus lefolyással, amelyeknek módjai az 1.1 ábrán láthatók 1.1 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 10 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 11 ► Az 1.1 ábrában a 2-at és a 6-at tiszta lüktető, a 4-et tiszta lengő feszültségnek nevezzük 1.5 A kifáradási határt befolyásoló tényezők A kifáradási határfeszültséget általában 7,512 mm közötti átmérőjű, hengeres, sima, polírozott felületű próbatesteken, kísérleti úton határozzák meg, ezért ezt az értéket a gyakorlati feltételek (alak, méret, profil, terhelés) eltérése miatt korrigálni kell. A fő problémát az

okozza, hogy az összetett igénybevételek miatt feszültségtorlódások jönnek létre, ami többtengelyű feszültségi állapotot eredményez. Feszültségtorlódást okozó tényezők lehetnek: • geometriai jellegűek (bemetszések, peremek, hornyok, furatok), • az alkatrésszel érintkező más elem hatása által (illesztés, sajtolás) kiváltott, erőhatás által (Hertz-feszültség, felületi érintkező erő) létrejövők. Az egyik fő probléma, hogy a feszültségtorlódás helyén többtengelyű feszültségi állapot jön létre. Egyszerűbb követelmények esetén a feszültségtorlódás és hatása a kifáradási határra az elméleti feszültségtorlódási tényezővel, a Kt alaktényezővel vehető figyelembe Az alaktényező a bemetszés okozta legnagyobb helyi feszültség és az átlagos, úgynevezett névleges feszültség hányadosa: K tσ = τ max σ max , illetve K tτ = τ névl σ névl A névleges feszültség az a feszültség, mely az elemi

szilárdságtani méretezés módszerével számítható ki. A kísérletek és a tapasztalat azonban azt igazolta, hogy a sima próbatesten mért σD és a bemetszett próbatesten mért σD’ kifáradási határ viszonya csak kivételes esetben egyenlő az alaktényezővel., ezért be kell vezetni a kifáradási határt csökkentő tényezőt, a gátlástényezőt Az előbbi korrigálásokkal a simára polírozott és a halmozott feszültséggel terhelt próbatestek kifáradási határának arányából nyerhető: K fσ = τD σD , illetve K fτ = σD τD A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 11 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 12 ► A Kf tényező nemcsak a geometriától, hanem az anyag sajátosságaitól is függ, ezért csak kísérlettel határozható meg. Mindenfajta bemetszésre és anyagra a Kf tényező meghatározása óriási

feladat. A rendkívül költséges kísérletek arra késztették a kutatókat, hogy olyan anyagjellemzőket keressenek, amely a Kf tényezőt közvetett módon határozzák meg. A Kf és a Kt tényező közötti összefüggés a feszültségekre vonatkoztatott érzékenységi tényező segítségével adható meg: q= K fσ − 1 K tσ − 1 , illetve q = K fτ − 1 K tτ − 1 amiből Az érzékenységi tényező jellemző értékei: • ötvözetlen acél: q = 0,5–0,8 • ausztenites acél: q = 0,1–0,3 • rugóacél: q = 0,95–1,0 A kísérletek azt bizonyították, hogy a méretek növekedésével a kifáradási határ csökken (a hajlító, és a csavaró igénybevételek esetében egyaránt) ezt a csökkenést a Kd mérettényezővel kell a számítások során figyelembe venni (1.2 ábra) Ez a tényező tulajdonképpen ismétlődő hajlító igénybevételű, kör keresztmetszetű acélalkatrészekre érvényes, azonban más egyéb esetekben is mértékadó. 1.2

ábra A Kd mérettényező változása a méret növekedésével A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 12 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom A gépelemek méretezésének alapelvei Vissza ◄ 13 ► A méretnövekedéssel közel azonos mértékben csökkenti az alkatrészek kifáradási határát a felületi érdesség is. A többi módosító tényező hatása nagyon változatos (ezért számszerűleg nem adható meg) pl.: • felületi kezelések (felületi edzés +, nitridálás +, sörétezés +, galvanizálás −) • hidegalakítás (nyomó jellegű +, húzó jellegű −) • hőmérséklet Az ábra egyes görbéinek jelentése: szénacél feszültséggyűjtő hely nélkül (1) ötvözött acél feszültséggyűjtő hely nélkül és szénacél enyhe feszültséggyűjtéssel (2) ötvözött acél mérsékelt feszültséggyűjtéssel (3) ötvözött acél nagyfokú feszültséggyűjtéssel

(4). Az ábrából szembetűnő az ötvözött acélok nagy érzékenysége, ami leronthatja egyéb előnyeiket. Ezért is igen körültekintően kell a szerkezeti anyagot megválasztani. Hozzávetőlegesen a méretnövekedéssel megegyező mértékben csökkenti az alkatrészek kifáradási határát a felületi érdesség növekedése, a szintén érdességet okozó korrózió pedig ennél is erősebben. 1.6 Kifáradási biztonsági területek Wöhler vizsgálatai kimutatták, hogy a fáradt törést okozó feszültség és az ismétlődések száma között igen határozott összefüggés van. Ez az összefüggés Wöhler-görbe segítségével szemléltethető A Wöhler-görbéket σ – N, σ – lg N vagy lg σ – lg N formában ábrázolják, ahol σ az igénybevételből származó maximális fezsültséget, N a terhelésismétlődések számát (a ciklusszámot) jelöli. Acél anyagoknál N0=2 106 ciklusszám fölötti igénybevétel esetén kifáradásra méretezünk. A

görbének ez a szakasza a kifáradási határvonal (amelynek nagyságát σD-vel jelöljük) N = 104 és N0 = 2. 106 ciklusszám között történő igénybevételnél élettartamra méretezünk, ekkor ugyanis a kifáradási határfeszültségnél nagyobb feszültséget engedhetünk meg, N=104 ciklusszám alatt a statikus méretezés szokásos módszereit alkalmazzuk. Azt a terhelésismétlődési számot, amelynél gazdaságossági okokból a Wöhler-görbe felvételét abbahagyjuk NB bázisciklusszámnak nevezzük Ez acélra 5·106107, könnyűfémre 3·1075·107 A Wöhler-görbék nem csupán anyagminőség, hanem aszimmetria tényező függvényében is változnak. Így a különböző lehetséges eseteknek megfelelően igen nagyszámú görbét kellene felvenni és használni. Ezért A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 13 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom

Vissza ◄ 14 ► került sor a sok információt tartalmazó diagramok megalkotására. A gépszerkesztéshez leggyakrabban a Smidt-féle biztonsági területet használják, ahol az ismétlődő igénybevételekhez tartozó középfeszültség függvényében a kifáradást okozó határfeszültségeket tűntetjük fel. Mivel a gyakorlatban a folyáshatárt meghaladó feszültséget nem engedünk meg a felső határgörbének ReH feletti szakaszát nem vesszük figyelembe, a megmaradó szakaszt pedig egyenessel helyettesítjük. A terhelési ciklus aszimmetriájának hatását a kifáradási határra többféle diagramm is kifejezi. Az 13 ábrán a Smith diagram szerkesztése, az 14 ábrán a Smith diagram kifáradási biztonsági területei láthatóak. 1.3 ábra 1.4 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 14 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom

Vissza ◄ 15 ► A Smidt-diagramot acélokra igen jó közelítéssel megszerkeszthetjük két adat: a folyáshatár és a szimmetrikus lengő igénybevételhez tartozó kifáradási határfeszültség birtokában, ui. a tapasztalat szerint a felső határgörbe kezdeti szakasza és az abszcisszatengely hajlásszöge kb. 0,7 rad 1.7 Méretezés egyszerű ismétlődő igénybevételre A váltakozó terhelésű gépalkatrészek méreteinek megállapítására általában csak az ellenőrző méretezési módszer használható. Ehhez előzetesen – rendszerint a statikus a statikus igénybevétel esetére érvényes számítással – közelítő számítást végzünk, majd megtervezzük az alkatrészt. Az alkatrész alakjának ismeretében figyelembe vehetjük a fezsültség torlódásokat és kiszámíthatjuk a tényleges feszültség maximumokat, majd a biztonsági területet is felhasználva meghatározhatjuk a biztonsági tényezőt. Ha ennek mértéke a megkívánttól

lényegesen eltér, az alkatrészt módosítjuk, és az eljárást megismételjük. Aszimmetrikus igénybevételek esetén a biztonsági tényező különbözőképen, többféle feltételezés alapulvételével határozható meg. Az irodalomból ismert eljárások nagy része a Sodeberg-féle elvet használja fel. Egy ezen alapuló egyszerű módszer a következő: A módszer első lépése, hogy a Smidt-diagram biztonsági területét csökkentjük a mérettényező (Kd) és a felületi érdességi tényező (KRa) értékével, azaz a diagram határgörbéihez tartozó amplitúdók szorzásával és az 1.5 ábrán szaggatott vonallal jelölt biztonsági területet kapjuk Második lépésként bejelöljük a diagramba a kifáradási határt csökkentő tényező (Kfσ) figyelembevételével meghatározott valóságos igénybevételt ábrázoló pontpárt (N, N’) úgy, hogy a névleges középfeszültséget és feszültségamplitúdót is szorozzuk Kfσ-val. Leggyakrabban a

terhelésnövekedés a középfeszültség és amplitúdó aránytartó növekedésével történik és a P pontban éri el a módosított határgörbét, így a biztonsági tényező: n= OP K d ⋅ K Ra ⋅ σ Da = K fσ ⋅ σ a ON ahol: σDa = a kifáradási határfeszültség amplitúdója σa = az igénybevételi feszültség amplitúdója A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 15 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 16 ► Ha a terhelés növekedésekor σa vagy σm állandó marad, akkor a pontpár ennek megfelelően a koordinátatengelyek szögfelezőjével, vagy az ordináta tengellyel párhuzamosan mozdul el és a biztonsági tényezőt eszerint kell meghatározni. 1.5 ábra 1.8 Biztonsági tényező számszerű értéke A kifáradásra való méretezés célja a biztonsági tényező meghatározása, de hogy a géprész megfelel-e az

igénybevételnek, csak akkor tudjuk eldönteni, ha értékét összevetjük a szükséges biztonsági tényező értékével. A biztonsági tényező nagysága függ az alkatrész maximális üzemi terhelésének gyakoriságától, az igénybevétel jellegétől és a megkövetelt élettartamtól. Az 16 ábra a legkisebb biztonsági tényező értékeit mutatja a feszültségváltozás függvényében, ha a terhelés gyakorisága 100%. Kivételes esetben, ha minden befolyásoló tényezőt teljes pontossággal ismerünk, akkor a megadott értéknél lejjebb is mehetünk (szaggatott vonal). A biztonsági tényező a folyáshatárra vonatkozik A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 16 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 17 ► 1.6 ábra 1.9 Ellenőrző kérdések 01. A gépalkatrészek méretezésének legfontosabb alapelvei 02. A megengedhető

feszültségek 03. A szerkezetek határfeszültségei 04. A nyugvó terhelés megengedhető feszültségei és biztonsági tényezői 05. Az alkatrészek fáradási jelensége 06. Terhelési csoportok jellemzése 07. Kifáradási határt befolyásoló tényezők 08. Kt; Kf; q összefüggései 09. Smith-diagramm (14 ábra) 10. Biztonsági tényező meghatározása Smith-diagramm alapján (15 ábra) 11. A biztonsági tényező számszerű értékei (16 ábra) 1.10 Példák 1. példa Számítsa ki egy csapszeg biztonsági tényezőjét kifáradásra, ha • a kifáradási határt csökkentő tényező: 1 • a mérettényező: Kd = 0,85 • a felületi érdességi tényező: KRa = 0,95 σmax=126 N/mm2 σmin= −31 N/mm2 σDa=230 N/mm2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 17 ► Gépszerkezettan II. A gépelemek méretezésének alapelvei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 18 ► ◄ 18 ► A megoldás: K d

⋅ K Ra ⋅ σ Da 0,85 ⋅ 0,95 ⋅ 260 = 2,67 ahol = 1 ⋅ 78,5 K fσ ⋅ σ a n= σa = σ max − σ min 2 = 126 − (−31) = 78,5 N / mm 2 2 2. példa Ellenőrizze a tengelycsonkot kifáradásra, ha • • • • • • • a tengely átmérője: 55 mm a terhelő legkisebb nyomaték: 668 Nm a terhelő legnagyobb nyomaték: 1474 Nm a kifáradási határt csökkentő tényező: 1,5 a mérettényező: 0,8 a felületi érdességi tényező: 0,92 a kifáradásnál szükséges biztonsági tényező: 5 τDa=135N/mm2 A megoldás: n= K d ⋅ K Ra ⋅ τ Da 0,8 ⋅ 0,92 ⋅ 135 = 6,38 = 1,5 ⋅ 10,374 K fτ ⋅ τ a ahol τ max = Tmax 16 ⋅ Tmax 16 ⋅ 1474 = 3 = = 45,121N / mm 2 Kp d ⋅π 553 ⋅ π τ min = Tmin 16 ⋅ Tmin 16 ⋅ 668 = 3 = 3 = 20,748 N / mm 2 Kp d ⋅π 55 ⋅ π τa = τ max − τ min 2 = 45,121 − 20,748 = 10,374 N / mm 2 2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza Gépszerkezettan II. A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 19 ► 2. Kötések Kötőelemekkel két vagy több géprészt egyetlen egésszé lehet összekacsolni. A kötések csoportosítása: Kötés kialakításának szempontjából megkülönböztetünk: • anyaggal záró • alakkal záró • erővel záró kötéseket. Az anyaggal záró kötésben az összekötendő alkatrészek között anyag létesít kapcsolatot. Ez a kapcsolat a legtöbb esetben nem bontható szét roncsolás nélkül. Idetartoznak a különféle hegesztések, forrasztások, ragasztások Az alakkal záró kötéseknél a terhelés átadását a kapcsolódó elemek geometriai alakja biztosítja. Ilyenek például a nyírásra igénybevett csavarkötés, nyírószegecs kötések, reteszkötések, bordáskötések Általában oldható kivitelűek Ha a kötés létrehozásához erőhatást kell kifejteni és befeszítésre, rugalmas szorításra jön létre a kapcsolat, akkor erővel záró kötésről

beszélünk. Ide tartozik az ékkötés, a zsugorkötés és a csavarkötés Ezek részint oldhatók, részint nem, vagy csak néhányszor oldható kötések. Ezekben a kapcsolatokban fontos szerepe van a befeszítésnek és a súrlódásnak. Funkcionális szempontból csoportosítva a kötések lehetnek: • teherviselő (erőt v. nyomatékot közvetítő) • rögzítő (összekapcsolás mellett kisebb terhelés átadására is alkalmas) • fűző (csak összekapcsoló, teherátadásra nem alkalmas) Szerelés szempontjából csoportosítva pedig lehetnek: • oldhatók • nem oldhatók 2.1 Oldható kötések 2.11 Csavarkötések, csavarmenetek A csavarkötések alapvető elemeit alkotják a külső menetes orsók (csavarorsók) és a belső menetes hüvelyek (csavaranyák). A csavarmozgás egyidejű forgó és haladó mozgással származtatható és ezeknek az aránya állandó. A csavarvonal térgörbe, amely egy hengerpalást A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalom Vissza ◄ 19 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 20 ► vagy kúppalást felületén helyezkedik el. Az y irányú elmozdulás arányos az ε szögelfordulással. A teljes körülforduláshoz tartozó P elmozdulást menetemelkedésnek nevezzük Ha a csavarvonalat tartalmazó hengerpalástot síkba fektetjük, szög alatt hajló ferde egyenest kapunk (AC). A lefejtett csavarvonal által meghatározható ψ szöget menetemelkedési szögnek nevezzük. 2.1 a) ábra 2.2 b) ábra tgψ = P y = 2 ⋅ r ⋅π r ⋅ ε A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 20 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 21 ► A csavarmenetprofil minden egyes pontja csavarvonalat ír le, vagyis a P menetemelkedéshez az átmérők szerint különböző menetemelkedési szögeket kapunk: tgψ 1 = P P P ; tgψ 2 = ; tgψ

3 = d1 ⋅ π d 2⋅ ⋅ π d3⋅ ⋅ π A csavarokkal kapcsolatban, ha más nincs megadva, a menetemelkedési szög (ψ) mindig a d2 közepes átmérőhöz tartozó menetemelkedési szöget jelenti és a (P) menetemelkedés midig ehhez a szöghöz tartozik. Attól függően, hogy milyen irányban csavarjuk fel a vonalat, kétféle csavarvonalat kapunk. Ha az y tengely helyzetéhez képest a vonal balról jobbra emelkedik, akkor jobb emelkedésű a csavarvonal (jobb menetű csavar) (2.3 ábra) Ellenkező esetben bal emelkedésű a csavar (bal menetű csavar) (2.4 ábra) A csavarkapcsolatoknál nem vonal alkotja a kötést létrehozó párokat, hanem különböző csavarmenet profilok (metrikus, trapéz, fűrész, zsinór stb.) érintkeznek egymással A különböző csavarmenet profilokat szabványok tartalmazzák A menetkialakítás egyik különleges esete az, amikor több menetet csavarunk fel egy hengerfelületre úgy, hogy azok egymás mellett haladnak. Ezeknek az ún.

több-bekezdésű meneteknek az előnye, hogy egy teljes körülfordulással nagyobb tengelyirányú elmozdulást tudunk elérni, a hátrány viszont az, hogy a gyártásuk elég sok nehézséget jelent. Ezért legfeljebb három bekezdésű menetet szokás készíteni A kötőcsavarok egybekezdésűek. Menetemelkedési irányok: 2.3 ábra Jobb menet 2.4 ábra Bal menet Ha más utasítás nincs, akkor a P menetemelkedés a d2 középátmérőhöz tartozik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 21 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 22 ► A csavarmeneteken keletkező erőhatások A csavarmeneteken keletkező erőhatások legegyszerűbben lapos menetű (derékszögű négyszög alakú menet szelvényű) csavarokon tanulmányozhatók. (ezek nem szabványosak) A 2.5 ábrán lapos menetű csavarorsó egy szakasza, látható a vele kapcsolódó anya egy kis darabjával Az anyára

ható külső erőhatásokat ide koncentrálva az F és Ft erőket kapjuk. Az utóbbi a kerületi erő, melyet azért fejtünk ki, hogy az anyát vagy orsót az F terhelés ellenében elmozdítsuk. Ez megfelel a kötőcsavar meghúzásának vagy a csavarral való teheremelésnek Ha a középátmérőhöz tartozó csavarvonalat síkba terítjük, az erők egyensúlyát a lejtőre érvényes törvények alapján vizsgálhatjuk 2.6 ábra szerint. Itt a külső erőkön kívül a lejtőn elhelyezett testre ható reakcióerő két komponense: az FN összeszorító erő és az FS súrlódó erő is látható. 2.5 ábra Csavarmenetre ható erők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 22 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 23 ► 2.6 ábra Csavar meghúzás, lazítás erővektor ábrái A test elmozdulásának határesetében fellépő, legnagyobb súrlódási erő nagysága: FS = µ

⋅ FN A súrlódási tényező pedig a súrlódási szöggel kifejezve: µ = tg ρ A meghúzáshoz szükséges Ft kerületi erő (2.6 a ábra) az egyensúlyi vektorábrából: Ft = F ⋅ tg (ψ + ρ ) A lazításhoz szükséges Ft kerületi erő (2.6 b és c ábra) abszolút értéke mindkét esetben az egyensúlyi vektorábrákból: Ft = F ⋅ tg(ψ − ρ ) Gyakorlatilag tehát a b esetben erőt kell kifejtenünk a testnek F erő hatására történő lecsúszásának megakadályozására, a c esetben pedig csak külön erő kifejtésekor csúszik le, azaz önzárás áll fenn. A csavaroktól majdnem mindig önzárást kívánunk meg, hogy a csavarkötések önmaguktól ne A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 23 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 24 ► lazuljanak meg és a mozgatócsavarok ne jöjjenek mozgásba pusztán a terhelésük hatására. Az önzárás

határán ψ = ρ Az anya vagy orsó forgatásához (meghúzásához, lazításához) szükséges nyomaték: T1, 2 = F d2 tg(ψ ∓ ρ ) 2 Az F tengelyirányú terhelő erő csak lapos menet esetén érvényes, így egyéb menetszelvény profilok esetén F erővel kell számolni (2.7 ábra) A gyakorlatban előforduló menetszelvények legtöbbször háromszög, ill. trapéz alakúak Az ábrán pl trapéz szelvényű menet részlete látható az α profilszög feltűntetésével. Ilyenkor az F erőnek az orsó felületre merőleges összetevője F’ Tehát megnő az anya meneteit összeszorító erő és vele a súrlódó erő is. A hatás olyan, mintha változatlan összenyomó erő, de nagyobb súrlódási tényező érvényesülne. 2.7 ábra Általános menetre ható terhelő erő F= F cos α 2 Az előbbi összefüggés alapján a látszólagos súrlódási tényező: µ = µ cos α 2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 24 ►

Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 25 ► amihez ρ látszólagos súrlódási szög tartozik: ρ = ar ctg µ Az előbbi változtatásokkal korrigálva a forgatáshoz szükséges erő, illetve a csavarkulcson kifejtendő nyomaték: Ft = F ⋅ tg(ψ ± ρ ) T1, 2 = F ⋅ d2 tg(ψ ± ρ , ) 2 A csavarok meghúzásakor nemcsak a meneteken fellépő, hanem az anya vagy csavarfej felfekvési felületén keletkező nyomatékot is le kell győzni. Az anya és csavar felfekvésénél ébredő súrlódásból adódó nyomaték: Ta = µ a ⋅ F ⋅ ra A teljes nyomaték, amit a csavarkulcson ki kell fejteni: ⎤ ⎡d T1, 2 = F ⎢ 2 tg(ψ ∓ ρ ) + ra ⋅ µ a ⎥ ⎦ ⎣2 ahol: • µa súrlódási tényező a felfekvő felületek között • ra a súrlódási erő karja A felfekvő felületen keletkező súrlódási erő karját pontosabb számítással, az elemi megoszló erők integrálásával is

meghatározhatjuk, eszerint: 1 Dk − Db ra = 3 Dk 2 − Db 2 3 3 ahol: Dk a felfekvő felület külső, Db pedig a belső átmérője. Általában elegendő azonban azt a közelítést használni, hogy ra = d3, vagyis a közepes sugár a magátmérő nagyságával vehető egyenlőnek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 25 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 26 ► Ha a kötés meghúzásához szükséges nyomatékot a d névleges átmérőjére vonatkoztatjuk, és az itt nem közölt átalakítások elvégzése után az M4-M24 csavarokra az alábbi közelítőleg érvényes összefüggést kapjuk: Tk ≅ 0,022 + 0,525µ + 0,645µ a Fe ⋅ d aminek értéke a súrlódási tényezőtől függően a következők szerint változik: • minimális értékek (galvanikus horganyozás vagy kadmiumozás, jó kenés): µ = 0,1; µa = 0,1 Tk ≅ 0,14 Fe ⋅ d • szokásos

átlagértékek (fényes – vagy foszfátozott felület, olajkenés): µ = 0,16; µa = 0,12 Tk ≅ 0,185 Fe ⋅ d • különlegesen nagy értékek (fényes, foszfátozott, foszfátozott és feketített, kenés nélkül) µ = 0,4; µa = 0, 2 Tk ≅ 0,36 Fe ⋅ d A fentiekből levonható az a kővetkeztetés, hogy ugyanolyan nagyságú kulcson kifejtett nyomaték a súrlódási tényezőtől függően lényegesen eltérő előfeszítést hoz létre. , A szakirodalom általában a két súrlódási tényezőt (µ és µa) azonos értékűnek veszi, ezt a valóságos értékek jelentős szórása indokolja. Így a szokásos kenőolajakkal kent csavarok esetén – a csavarok nagyságától függetlenül – 0, 130, 25 súrlódási tényezővel számolnak. Vizsgálatok szerint a meghúzási nyomaték megoszlása a különböző helyekre: • menetsúrlódásra: 4067% • felfekvő felületek súrlódására: 1650% • előfeszítésre: 1017% A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalom Vissza ◄ 26 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 27 ► Az értékek a kenési állapottól függenek. A kötőcsavarokban létrehozott szorítóerőt különböző behatások megváltoztatják. Ilyenek: • • • • hőmérséklet rezgések korrózió megereszkedési jelenség stb. A megereszkedési jelenség azt jelenti, hogy a kötésben a rugalmasság miatt az előfeszítő erő végleges értéke csak egy bizonyos idő múlva áll be, egy bizonyos része elveszik. A menetszelvény megválasztásakor a csavar rendeltetése a legfőbb szempont. Kötőcsavarok esetében a lehető legnagyobb súrlódásra törekszünk, hogy ezzel is akadályozzuk a kötés meglazulását Mozgatócsavaroknak lehetőleg nagyhatásfokú egyszerű gépként kell működniük, itt tehát kisebb súrlódásra törekszünk (az önzárás fenntartásával). Mivel a profilszög növelésével nő a látszólagos

súrlódási tényező, kötőcsavarokhoz a nagy profilszögű háromszög alakú menetszelvény (métermenet) célszerű. A normál métermenet emelkedésének és külső átmérőjének aránya az átmérőtől függ, értéke átlagosan kb 0,15 Ha fontos a csavar szilárdságának növelése, akkor hatékonyan csökkenthetjük a menet gyengítő hatását emelkedésének csökkentésével, tehát magátmérőjének növelésével. Ilyenkor a finom métermenet használható, melynek emelkedése átlagosan csak kb 0, 10-e a külső átmérőnek Mozgatócsavarokhoz kis profilszögű, kisebb súrlódású menetszelvények célszerűek, tehát általában a 30°-os profilszögű trapézmenetet használnak. Különleges esetekben használható még kötőcsavarokhoz a zsinórmenet, mozgató csavarokhoz pedig a fűrészmenet. Csavarkötések méretezése húzásra nyugvó terhelés esetén A kötőcsavarok leggyakoribb igénybevétele húzás, esetleg nyomás. Ritkábban nyírás A

húzáshoz bizonyos körülmények között jelentős csavarás is társulhat. A csavarkötések méretezésekor különösen nagy nehézséget okoz a terhelő erő nagyságának és jellegének megállapítása. A terhelőerőtől, a meghúzástól függően többféle esetet különböztetünk meg. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 27 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 28 ► a) A legegyszerűbb esetben a csavarkötés terhelés nélküli létrehozása után jön létre az orsóirányú terhelés. (pl a daruhorog) Ilyenkor a méretezés tiszta húzásra történik A méretezési keresztmetszet a magkeresztmetszet: σh = F 4F = 2 ≤ σ meg A d3 ⋅ π a megengedett feszültség a folyáshatárból számítható n = 1,52,5 biztonsági tényezővel. Pontos számításnál nem helyes a magkeresztmetszetet venni, mert a csavarvonal miatt a tengelyre merőleges metszet nem

azonos a magkeresztmetszettel, hanem ennél valamelyest nagyobb. Továbbá a csavarmenet merevítő hatása is érvényesül Ezért van olyan számítási mód, amikor egy feszültségi keresztmetszetet (egyenértékű keresztmetszetnek is nevezhetjük) szokás felvenni: ⎛ d + d3 ⎞ π As = ⎜ 2 ⎟ ⋅ ⎝ 2 ⎠ 4 2 b) Ha a csavarkötést az orsót terhelő hosszirányú erőhatás működése alatt kell meghúzni, akkor a húzó igénybevételen kívül csavaró igénybevételt is figyelembe kell venni A csavaró nyomatékot a már ismert összefüggésből határozhatjuk meg: T = Fe d2 tg(ψ + ρ ) 2 Ekkor az orsót összetett igénybevételre kell méretezni, ezért ki kell számítani a σh húzó és a τcs csavaró feszültséget és ezekből a redukált feszültséget: σ red = σ h2 + 3τ cs2 ≤ σ meg Ha a csavar menetemelkedési szöge ψ < 6°, akkor nem szükséges a fenti számítást elvégezni, hanem elég csak egy átlagos értékkel számolni. Itt nem

részletezett számítás szerint, a csavarokra a következő egyszerűsítés érvényes: σ red ≅ 1,32σ h A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 28 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 29 ► Átlagos esetben tehát a csavarás hatására az orsóban a feszültség 32%kal növekszik meg. Ezt az összefüggést úgy használhatjuk fel, hogy az orsót tiszta húzásra méretezzük, de a terhelő erőt 32%-kal növeljük. σh = 1,32 F ≤ σ meg A c) Ha a csavarkötést előfeszítjük, azaz szorosan meghúzzuk, akkor a külső terhelés okozta igénybevételt növeli az előfeszítés. A meghúzási nyomaték, valamint a meneteken és felfekvő felületeken fellépő súrlódás általában nem ismert, így nem ismert az orsóban fellépő előfeszítés sem Ezért az előfeszítést a méretezésnél úgy vesszük figyelembe, hogy az üzemi terhelés alapján

meghatározott magátmérőt megnöveljük a saját méretétől függően. A csavarkötés teherbírása a csavar gyártási minőségétől is függ. Ezt a csavar ún. ϕ jósági tényezőjével vesszük számításba (ϕ értéke 0,51,0) Végeredményben a külső terhelés felvételéhez szükséges magátmérő: d 03 = 4F ϕ ⋅ π ⋅ σ meg Az előfeszítés miatt megnövelt magátmérő (tapasztalati képlet): d3 = d 03 + 6 1,1 Mint látható, d03 = 60 mm estén e számítás már nem ad magátmérő növekedést. Ennek oka, hogy az ilyen átmérőjű csavarok igénybevételét az előfeszítés már nem növeli meg számottevően Fentiekből következik, hogy a szilárdsági igénybevételnek kitett csavarokat M10-nél nagyobbra kell venni, valamint a csavarkötéseket célszerűbb kevesebb nagyméretű, mint több kisméretű csavarral kivitelezni. d) A csavarkötést ismert meghúzó nyomatékkal előfeszítik és ezután lép fel az állandó nagyságú Fü üzemi

erő. Erre példa lehet a karimás csőkötés csavarja ahol két lemezt egy átmenő kötőcsavar vesz közre A csavar meghúzásakor mindkét lemez összenyomódik, a csavar pedig megnyúlik. (28 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 29 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 30 ► 2.8 ábra Erő és alakváltozás meghúzáskor Figyelembe véve, hogy a rugalmassági határon belül a terhelés és a deformáció arányos egymással, valamint, hogy az orsót terhelő húzás és a lemezeket terhelő nyomás egymás reakciója, ezért egyenlő nagyságú. Megszerkeszthető tehát a csavarkötés erőhatás ábrája, amely az erőhatásokat a deformáció függvényében ábrázolja. (29 ábra) 2.9 ábra Csavar terhelése az alakváltozás függvényében (erőhatás ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 30 ► Gépszerkezettan

II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 31 ► Az erőhatás ábra tulajdonképpen két diagramm (egyik az orsóra, a másik az összefogott lemezekre vonatkozik), melyeket közös ábrán tűntettünk fel úgy, hogy az Fe előfeszítő erőhöz tartozó pontok egybeessenek. Az ábrán ∆lc az orsónak ∆lš pedig az összefogott lemezeknek a deformációját jelenti. A diagramm megszerkesztéséhez ismerni kell φ és ψ hajlásszögeket Az ábra alapján: Fe = sc ∆l c Fe = ső tg ψ = ∆l ő F ⋅l ∆l = A⋅ E tg ϕ = és figyelembe véve a szilárdságtanból ismert formulát: A fenti összefüggésben sc a csavarszár, sö pedig az összefogott részek rugómerevsége. A csavarszár rugómerevsége: sc = Ac ⋅ Ec l Változó keresztmetszet esetén az eredő rugómerevség kiszámítása bonyolultabb. Ha pl a csavar szára tagolt, az egyes szakaszok megnyúlása összegeződik Mivel pedig a rugómerevség fordítottan

arányos a nyúlással az eredő rugómerevséget a szakaszok rugómerevségének reciprok összegezésével kapjuk, tehát: 1 1 1 1 = + + . + sc s1 s2 sn Az összeszorított lemezek rugómerevségének meghatározásakor abból indulunk ki, hogy a rugalmas összenyomódás 90° kúpszögű kúpfelületen belüli anyaghányadra terjed ki. A kúpfelületet olyan hengerrel helyettesítjük, amelynek dk átmérőjét az ábrán látható metszet területének kiegyenlítésével kapjuk Az ábra jelöléseivel: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 31 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom sö = Aö = Vissza Aö ⋅ Eö h1 + h2 π 4 ( ⋅ dk − d0 2 2 ◄ 32 ► ) h1 + h2 2 D1 ≈ 0,95 ⋅ s d k = D1 + Terhelje a továbbiakban a csavarkötést valamely külső Fü üzemi erő, mely a lemezeket el akarja távolítani egymástól, ennek hatására a csavar szára tovább nyúlik ∆lc

értékkel, miközben az összenyomott részek összenyomódása ugyanennyivel csökken. Nyilvánvaló, hogy a csavarra ható erő nagysága csak Fcs = Fü + Fe Az ábrából közvetlenül megállapítható, hogy a csavar terhelésének Ft megváltozása lényegesen kisebb az Fu külső terhelésnél. A csavar terhelésnövekedése: Ft = ∆lc ⋅ tg ϕ = ∆lc ⋅ sc Az üzemi erő: Fü = ∆l c ⋅(tg ϕ + tgψ ) ebből ∆l c = Fü Fü = tg ϕ + tgψ s c + sü A csavart közvetlenül terhelő erő: Ft = Fü ⋅ 1 1 sc = Fü ⋅ = Fü ⋅ s 1+ γ sc + sö 1+ ö sc ahol γ= sü tgψ az alakváltozási arány = sc tg ϕ A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 32 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 33 ► A közvetlen szemlélet és a fenti képlet egyaránt mutatja, hogy a külső terhelés annál kevésbé növeli a csavar igénybevételét, mennél kisebb sc (tgϕ),

ill. mennél nagyobb sö (tg ψ) Tehát a csavar merevsége lehetőleg kicsi, az összefogott részeké pedig nagy legyen. Mivel a külső terhelés csökkenti az összefogott részeket összeszorító erőt, létezik akkora Fe = FKr előfeszítő erő, amelynél a külső terhelés hatására éppen megszűnik az összeszorító erő. Mivel ebben az esetben: Fe = 0 és Fe = Fü − Ft A biztonságos összeszorításhoz szükséges minimális, vagy kritikus erő: FKr = Fü − Ft = Fü − Fü sc sö γ = Fü = Fü 1+ γ sc + sö sc + sö A méretezéskor szükséges, tényleges előfeszítés: Fe = 1,2 ⋅ FKr legyen. Csavarkötések méretezése húzásra, változó terhelés esetén A változó terhelésnek kitett kötések előfeszített kötések, tehát méretezésükkor mindig az erőhatásábrából kell kiindulni. Ilyen esetben a lehető legpontosabb számításokat kell végezni. A méretezéshez a konstrukció elemzése és megfelelően megalkotott modellek

segítségével – a lehető legpontosabban – meg kell határozni a rugómerevséget, illetve az előfeszítő erőt, vagyis az erőhatásábra megszerkesztéséhez szükséges összes adatot. Ha az üzemi terhelés pl. nulla és egy adott érték között változik (tiszta lüktető igénybevétel), akkor a csavarorsót terhelő erőhatások a következők: a maximális erő Fmax = Fe + Ft = Fe + Fü 1 1+ γ a minimális erő Fmin = Fe A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 33 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 34 ► a közepes erő Fm = Fmax + Fmin 1 = Fe + Fü 2 2(1 + γ ) a terhelés amplitúdója Fa = Ft 1 = Fü 2 2(1 + γ ) Az erők ismeretében fárasztóterhelésre ellenőrizhetjük a csavart. A csavarok fárasztóterhelésében döntő jelentőségű a σa = Ft ≤ σ Da 2 As A σa sokszor hatásosan csökkenthető az Ft többletterhelés

csökkentésével, amelynek értéke a csavarkötés rugóállandóitól függ. Az Ft többletterhelés csökkentésének módszerei: • (2.10 a) ábra) az összeszorított lemezek sö rugóállandójának növelése (ψ2> ψ1). A rugóállandó növelése az összeszorított hossz csökkentését jelenti, aminek legtöbbször korlátot szab a szerkezeti kialakítás. Az összeszorított elemek rugalmassági modulusának növelése is megoldást eredményez, pl. lágy tömítő réteg helyett keményebb tömítő réteg használata. • (2.10 b) ábra) a konstrukciós szempontból is jól követhető megoldás a csavar sc rugóállandójának csökkentése (ϕ2 < ϕ1). Ez a csavarszár magkeresztmetszetének csökkentésével (magra gyengített csavarok), illetve a csavarszár hosszának növelésével (nagy nyúlóképességű csavar) érhető el. A kötőcsavarok kifáradási biztonsági területét szabványok határozzák meg. Növekvő előfeszítés hatására a

biztonsági területből kivehető fezsültség amplitúdó egyáltalán nem, vagy csak kis mértékben csökken, tehát a csavarkapcsolatot nagy előfeszítéssel lehet létrehozni. Az előfeszítésből adódó feszültség 0,7 ReH értéket is elérhet. A biztonsági területet jelentősen befolyásolja a csavar gyártástechnológiája, utókezelése. A mángorolt csavarok kifáradási határa jelentősen nagyobb, mint a forgácsolt csavaroké A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 34 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 35 ► 2.10 ábra Az Ft többletterhelés csökkentése Nyíró igénybevétellel terhelt csavarkötés A csavarkötést – az előfeszítésen kívül – nyíró igénybevétel is terheli, ha az összeszorított részek eltolódását kell megakadályoznia, vagyis a terhelő erő a csavar tengelyére merőleges. Ez az igénybevétel az orsó szempontjából

kedvezőtlen, tehát a szerkezetekben igyekszünk ezt elkerülni. Ha a csavart tengelyére merőleges erő is terhel, akkor sem szabad a csavarmenetes részét nyíró igénybevételnek kitenni., a nyíróerő csak a sima szárat terhelheti Célszerű ilyenkor a csavar szárát a menetes rész után megnövelni, és a tűrésezett furatba illesztve szerelni. Az illesztett szár (általában H7/k6 illesztés) egyben központosít is (2.11 ábra) 2.11 ábra Csavarkötés nyíró igénybevétellel A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 35 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 36 ► A szárban ébredő maximális nyírófeszültség: τ max = 1,4 ⋅ 4⋅ F ≤ τ meg D2 ⋅ π Nagyobb terhelés esetén célszerű a csavarszár felületét palástnyomásra ellenőrizni: p= F ≤ pmeg D ⋅l Mivel az illesztett csavarszár készítése költséges, ezért ha lehetséges

célszerű elkerülni. Ennek egyik módja, hogy megfelelően méretezett csavarok meghúzásával olyan nagy Fe összeszorító erőt létesítünk, amely az F nyíróerő fellépéséhez elegendő Fs súrlódó erőt ébreszt. F ≤ Fs = Fe ⋅ µ A csavar nyíró igénybevétel alóli mentesítésének másik módja, ha a nyíró igénybevételt más szerkezeti elemmel vesszük fel. Ez megoldható kúpos szeg, hengeres szeg, illetve feszítőcsap beszerelésével, tehermentesítő nyíróhüvely (2.12 ábra) alkalmazásával 2.12 ábra Tehermentesítő nyíróhüvely alkalmazása A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 36 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 37 ► A csavarkötés elemeiben kialakuló feszültségeloszlások és az elemek szerkezeti kialakításai A csavarkötés elemeinek helyes kialakítása érdekében ismerni kell a kritikus helyeket,

feszültségtorlódásokat. • Hagyományos csavarkötés esetén kialakuló valós terheléseloszlás (2.13 ábra) 2.13 ábra • A menetek terheléseloszlását lényegesen egyenletesebbé tehetjük az anya merevségének csökkentésével Nagyobb méretű anyáknál használatos terheléseloszlást javító beszúrás (2.14 ábra) 2.14 ábra • Tökéletes terheléseloszlást biztosító anya kialakítása (2.15 ábra) A menetes rész húzott, továbbá az anya külső átmérője az első teherhordó menetnél a legkisebb, ezáltal itt alakul ki a legnagyobb nyúlás. A fel- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 37 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 38 ► fekvő felületen az anya központosított. A kivitel hátránya a nagyobb gyártási költség és a nagy helyszükséglet. 2.15 ábra • Az első teherhordó meneten kívül a csavarorsón más helyen is

található feszültség- torlódás. Ilyen feszültséggyűjtő hely a fej átmenete, vagy a menetes rész és a szár átmenete. A 2.16 ábra egy helyesen kialakított nagy nyúlóképességű, magra gyengített, változó keresztmetszetű csavart mutat A menet a magra gyengített szárig végig van vágva, a keresztmetszetek gondosan lekerekítettek. 2.16 ábra • Fej és szár átmeneténél levő feszültségtorlódás csökkentése gömbfelülettel, ill. két köríves átmenettel (217 ábra) 2.17 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 38 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 39 ► • Feszültségtorlódás csökkentése a fejbe bevitt átmeneti lekerekítéssel (2.18 ábra) Az ábrán az illesztő öv az orsó központosítására szolgál 2.18 ábra Lágy anyagban tartós anyamenetet ún. anyabetétekkel lehet készíteni • Egyik ilyen jól bevált

anyabetét a 2.19 ábrán látható ENSAT-betét Acélból vagy rézből készül. Külső és belső palástja is menetes Az alsó vége kúpos és hasítékok vannak rajta, amelyek mint vágó élek működnek. A perselyt megfelelő szerszámmal sajtolt vagy lyukasztott furatba behajtjuk, maga vágja a menetet. Ezzel lágy anyagban is gyakran bontható kötést kapunk 2.19 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 39 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 40 ► • Másik megoldás a 2.20 ábrán bemutatott Heli-Coil betét Itt a persely elmarad, csak a menetbetét van meg. A lágy anyagba becsavart kopásálló, nagy szilárdságú acélbetét a profilszög és a menetemelkedés hibáit is kiegyenlíti. A menet legbelső menete radiális nyúlványban végződik a behajtó szerszám részére, amely a rajta levő becsípés miatt a becsavarás végén letörik. 2.20 ábra

Differenciálmenet A menetes szerkezeteknek egy különleges kialakítása a differenciálmenet. A differenciálmenet lényegében két különböző menetemelkedésű, de rendszerint egyirányú, egyetlen alkatrészen kialakított menet. Az összekapcsolt alkatrészek egy körülfordulásra a menetemelkedések különbségével mozdulnak el egymáshoz képest. Finom mozgásokat létrehozó mozgatószerkezetként is használják (pl mikrométer) Példákat mutat a kialakításra a 2.21 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 40 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 41 ► 2.21 ábra Differenciálmenet Mozgatóorsó A mozgatóorsókkal orsóirányú nyomó- vagy húzóerőt vihetünk át, miközben az orsót kézzel vagy géppel forgatjuk. A mozgatócsavarok méretezése eléggé összetett feladat, melynek három fő szempontja van: a csavarorsók kellő szilárdsága, a

menetek berágódásának elkerülése és a csavar mozgathatóságának a biztosítása. Méretezéskor első lépés az orsó átmérőjének meghatározása a 2,4/b részben leírtaknak megfelelően. A menetek berágódását az érintkező meneteken a palástnyomás (p) korlátozásával előzhetjük meg: p= F F = 2 z⋅A ⎛ d ⋅ π D12 ⋅ π z ⎜⎜ − 4 ⎝ 4 ⎞ ⎟⎟ ⎠ ≤ pmeg ahol A egy érintkező gyűrűfelület. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 41 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 42 ► Mivel nagy számú menet esetén a leggondosabb megmunkálással sem lehet elérni az egyenletes terheléseloszlást, így az anyát legfeljebb 10 menettel készíthetjük. Az anya hosszúságát (m) a menetek száma (z) és emelkedése (P) egyértelműen meghatározza: m=z p i ahol „ i ” a menetbekezdések száma. Ha a csavar mozgatása kézzel

történik, akkor az ember által kifejthető erő nagyságából kell kiindulni. Ez nagymértékben függ pl az erőkifejtés időtartamától is, ezért pontosan nem vehető számításba, célszerűnek látszik azonban, hogy kb. 200 N erővel számoljunk Kisebb erővel azért nem ajánlatos méretezni, mert így nagy erőtartalék maradna fenn, amely esetleg a szerkezet veszélyes túlterheléséhez vezetne. Példák 1. példa Számítsa ki az M16×1,5 méretű csavar meghúzásához és lazításához szükséges, a kulcson kifejtendő nyomatékot A csavarkötés adatai: Előfeszítő erő: 50 KN D2 = d2 = 15,026 mm µ = 0,15 D1 = d1 = 14,376 mm µa = 0,2 d3 = 14,16 mm Megoldás: ⎞ ⎛d T1, 2 = Fe ⎜ 2 tg(ψ + ρ ) + ra ⋅ µ a ⎟ ⎠ ⎝ 2 ⎞ ⎛ 15,026 T1 = 5 ⋅ 10 4 ⎜ tg11,7426 + 2,832 ⎟ = 219,98 Nm ⎠ ⎝ 2 ahol ϕ = ar ctg P 1,5 = = 1,82 d 2 ⋅ π 15,026 ⋅ π A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 42 ► Gépszerkezettan

II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom µ ρ = ar ctg cos α = ar ctg Vissza ◄ 43 ► 0,15 = 9,826 cos 30 2 ra ⋅ µ a = d 3 ⋅ µ a = 14,16 ⋅ 0,2 = 2,832 ⎞ ⎛d T2 = F ⎜ 2 tg(ψ − ρ ) + ra ⋅ µ a ⎟ ⎠ ⎝ 2 ⎞ ⎛ 15,026 T2 = 5 ⋅ 104 ⎜ tg 8,006 + 2,832 ⎟ = 194,4 Nm ⎠ ⎝ 2 2. példa Egy szorosan meghúzott csavarkötést 20 kN erő terhel Megfelelő-e az M22 csavar, ha a csavar anyagminőségi jele: 46(σmeg=100 N/mm2). A jósági tényező: 1 (jól megmunkált csavar). Az M22 csavar adatai: D2= d2 =20,5 mm D1= 19,5 mm d3 =18,6 mm Megoldás: A tiszta húzásnak megfelelő átmérő σ meg = d 03 = 4F F ⇒ d 03 = ϕ ⋅ π ⋅ σ meg A03 4 ⋅ 20000 = 15,96mm 1 ⋅ π ⋅ 100 a szoros meghúzást (előfeszítést) is figyelembe vevő szükséges átmérő: d3 = d 03 + 6 = 19,96mm 1,1 tehát nem felel meg >18,6 3. példa Egy TR 32x6 mozgatóorsót 35 kN erő terhel Az anya bronz, amelyre a megengedett

felületi nyomás 13 N/mm2. Ellenőrizze a menetek számát, ha menet adatai: D2= d2 =32 mm A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 43 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 44 ► D1 = 26 mm d3 =25 mm Megoldás: p= F F = 2 A ⎛ d ⋅ π D12 ⋅ π − z ⎜⎜ 4 ⎝ 4 z= ⎞ ⎟⎟ ⎠ ≤ pmeg ⇒ z = 4F pmeg (d 2 − D12 )π 4 ⋅ 35000 = 9,8 13(322 − 262 )π tehát megfelel, mert z<10 (az anyát legfeljebb 10 menettel készíthetjük) 4. példa Ellenőrizendő a 29 ábrán feltűntetett csavarkötés, amely egy nyomástartó edény 580 mm átmérőjű fedelét szorítja le. A zárt hengeres edényben p=1,3 MPa nyomású közeget tárolnak. 16 db M27-es csavar szorítja le a fedelet. A csavar anyagminőségi jele: 4.6 (σmeg=120N/mm2, ReH=200N/mm2, Ec= 2,1 ·105 N/mm2) Az összefogott részek anyaga: Öv (Eö =1·105 N/mm2) A csavarokat 23 kN erővel húzzuk meg.

Megoldás: A fedelet terhelő, belső túlnyomásból keletkezett erő Fü = d 2f ⋅ π 4 0,582 π ⋅p= 1,3 ⋅ 106 = 343470 N 4 egy csavart terhelő üzemi erő F1ü Fü 343470 = = 21466,8 ≅ 21500 N i 16 A csavarban keletkező feszültségek Előfeszítésből σe = Fe 4 ⋅ 23000 = = 53,85 ≅ 54 N / mm 2 2 A3 23,319 ⋅ π Üzemi erőből A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 44 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom σü = Vissza ◄ 45 ► F1ü 4 ⋅ 21500 = = 50,35 ≅ 50,5 N / mm 2 2 A3 23,319 ⋅ π Ha úgy vesszük, hogy az előfeszítő erő és az üzemi terhelés is teljes mértékben terheli a csavart, akkor a csavarban keletkező együttes feszültség σ cs = σ e + σ ü = 54 + 50,5 = 104,5 N / mm 2 A csavar valóságos terheléséhez az erőhatás ábrát (2.9 ábra) kell megszerkeszteni és vizsgálni Az ábra megszerkesztéséhez szükséges adatok: Csavar

rugómerevsége s c = tg ϕ = Ac ⋅ Ec d 2 ⋅ π ⋅ Ec 27 2 ⋅ π ⋅ 210000 = 1,717 ⋅ 106 N / mm = = 4⋅h 4 ⋅ 70 h Összefogott részek rugómerevsége sö = tgψ = Aö ⋅ Eö 3594 ⋅ 100000 = = 5,1 ⋅ 106 N / mm 70 h ahol Aö = (d k2 − d b2 ) π 4 = (742 − 302 ) π 4 = 3594mm 2 a kúpokat helyettesítő henger külső átmérője, ha az anya laptávolsága S=41 mm d k = Da + h h = 0,95S + = 0,95 ⋅ 41 + 35 = 73,95 ≅ 74mm 2 2 a kúpokat helyettesítő henger belső átmérője pedig a csavar furatátmérője db = 30 mm A deformációk értéke λ = ∆l = F ⋅h A ⋅ E felhasználásával csavarra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 45 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom ∆lc = Vissza ◄ 46 ► 4 ⋅ 23000 ⋅ 70 Fe ⋅ hc = 2 = 1,343 ⋅ 10− 2 mm Ac ⋅ Ec 27 ⋅ π ⋅ 210000 összefogott részre ∆lö = 23000 ⋅ 70 Fe ⋅ hö = = 0,49

⋅ 10− 2 mm Aö ⋅ Eö 3595 ⋅ 100000 Az erőhatás ábra tényleges megszerkesztéséhez alkalmas hossz és erőmértéket kell választani hogy a ϕ és ψ szögszerkesztés szempontjából kedvezően alakuljon. A választott mérték legyen a következő: 1 mm = 2·10-4 mm 1 mm = 333 N Az erőhatás ábrán feltűntetett szögek értéke a választott mértékkel: tg ϕ = sc 2 ⋅ 10−4 2 ⋅ 10−4 = 1,717 ⋅ 106 = 1,031 ⇒ ϕ = 46 333 333 tgψ = sö 2 ⋅ 10−4 2 ⋅ 10−4 = 5,1 ⋅ 106 = 3,063 ⇒ ψ = 72 333 333 Gyakorlatilag egyszerűbb, ha a szögek felmérése helyett az előfeszítéshez tartozó deformációk felhasználásával szerkesztjük meg az erőhatás ábrát: ∆lc mm 1,343 ⋅ 10−2 ∆lc = 67,15mm = = 2 ⋅ 10− 4 hmérték ∆lömm = 0,499 ⋅ 10−2 ∆lö = 24,95mm = 2 ⋅ 10− 4 hmérték Femm = Fe Fmérték Fü1mm = = 23000 = 69,069mm 333 21500 F1ü = = 64,56mm 333 Fmérték A csavar terhelésének növekedése: A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 46 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Ft = Fü Vissza ◄ 47 ► 1,717 sc = 106 = 5415 N sc − sö 1,717 − 5,1 Így a csavarra jutó terhelő erő az üzemi terhelés bekövetkező terhelés után: Fc max = Fe + Ft = 23000 + 5415 = 28415 N A csavarban keletkező legnagyobb feszültség: σ max = Fmax 28415 ⋅ 4 = = 66,55 N / mm 2 27 2 ⋅ π A3 ez pedig a folyáshatárra vonatkoztatva n= ReH σ max = 200 = 3,05 66,55 Hogy a biztonsági tényező értéke megfelelő-e, a körülményektől függ. Tételezzük fel, hogy esetünkben megfelel. A fenti számításban nem vettük figyelembe a feszültséggyűjtő hatásokat, mert az igénybevétel ismétlődése nem gyakori, így fárasztó hatása gyakorlatilag nincs, statikus igénybevétel esetén pedig nincs jelentősége a feszültségkoncentrációnak. A csavarokra ható külső terhelés csökkenti

a peremek összeszorítását addig, amíg az a külső terhelés nélküli előfeszítéssel lesz egyenlő. Az összeszorító erő minimális értéke (csavaronként számítva) Fe = Fmax − Fü = 28415 − 21500 = 6915 N A fedél lelazulásához tartozó kritikus előfeszítő erő FKr = Fü − Ft = Fü 5,1 sö = 21500 106 = 16085 N 1,717 + 5,1 sc − sö mivel Fe = 23000 ≥ 1,2 FKr = 1,2 ⋅ 16085 = 19302 a kötés megfelelő. Érdekes megvizsgálni az összeszorító peremek közé helyezett rugalmas tömítőanyag hatását, mely jelentősen megváltoztatja az összenyomott A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 47 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 48 ► részek eredő rugómerevségét. Tegyük fel, hogy a tömítőanyag 2mm vastag parafalemez, melynek rugalmassági tényezője Et = 100N/mm2 A tömítés rugómerevsége st = At ⋅ Et 8625 ⋅ 100 = = 0,430

⋅ 106 N / mm 2 ht ahol At a tömítés működő felülete, a kúpok legnagyobb átmérőjével számítva 2 At = (d max − d b2 ) π 4 = (1092 − 302 ) π 4 = 8625mm 2 d max = Da + h = 38,98 + 70 = 108,95mm 2 Az összenyomott részek eredő rugómerevsége 1 1 1 sö + st s ⋅s 5,1 ⋅ 0,43 6 = + = ⇒ se = ö t = 10 = 0,3656 ⋅ 106 ≅ 0,4 ⋅ 106 N / mm se sö st sö ⋅ st sö + st 5,1 + 0,43 Ezzel a rugómerevséggel számolva a csavar legnagyobb terhelése Fc max t = Fe + Fü 1,717 sc = 23000 + 21500 = 40438 N 1,717 + 0,4 sc + se A csavarban ébredő legnagyobb feszültség pedig σ max t = Fc max t 4 ⋅ 40438 = 94,7 N / mm 2 = 2 27 ⋅ π A3 ami a tömítés nélküli esethez képest 43%-os növekedést jelent. A példából látható, hogy a tömítés rugalmasságának növelése (ami a tömítés vastagításával is elérhető), fokozza az előfeszített csavarok igénybevételét, ezért fárasztó igénybevétel esetén tartózkodni kell a rugalmas

anyagból készült vastag tömítő réteg használatától. 2.12 Csapszegek, szegek, rögzítőelemek Csapszegek Géprészek egyszerű és olcsó kötőelemei a csapszegek, szegek és más hasonló alakú kötőelemek. Ezek az elemek laza és szilárd kötések megvalósí- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 48 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 49 ► tására használhatók, pl. csuklók csapjaiként, vezető- vagy központosító elemként, továbbá túlterhelés elleni biztosítóelemként. 2.22 ábra Csapszegtípusok A csapszegeket leginkább csuklós kötésekben alkalmazzák, tűrése általános esetben h11, a lazán illeszkedő alkatrész furatát pedig H8 vagy H11 tűréssel készítik. A szabványok a csapszegek anyagminőségét is a csavarokra meghatározott módon írják elő A furatból való kiesés megakadályozására csapszegalátétet, sasszeget ill

csavaralátétet, csavaranyát használnak A csapszegek igénybevétele általában főleg hajlítás és felületi terhelés, a fellépő nyíró igénybevétel általában elhanyagolható. 2.23 ábra Csapszegekre ható erők A hajlító nyomaték a csapszeg középső keresztmetszetében, ha két végén megtámasztott tartóként méretezzük, melyen l hosszúságban megoszló a terhelés: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 49 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Mh = Vissza ◄ 50 ► F ⎛ l s⎞ F l F ⋅ ⎜ + ⎟ − ⋅ = ⋅ ( l + 2 ⋅ s) 2 ⎝ 2 2⎠ 2 4 8 A felületi terhelést a hengeres felület vetületére kell számítani, és az ellenőrzést mind a középső rúdfejre, mind a két szélső rúdfejre el kell végezni. • rúdfejre: p= F < p meg l⋅d • hevederre: p= F < pmeg 2⋅d ⋅s A csapszegek kialakításakor célszerű betartani a következő

arányokat: l/d =1,51,7 valamint s/d = 0,30,5 Szegek A szegek lényegesen több változatban, illetve kialakításban készülnek, mint a csapszegek. A szegeket lényegében három fő csoportba oszthatjuk: A hengeres szegek szokásos alakjait a 2.24 ábra mutatja • a) ábra szerinti illesztőszegeket használunk levehető gép- és szerszámrészek helyzetének biztosítására. Az illesztése általában H7/m6 A furat dörzsölt, a kötéseket viszonylag ritkán oldják • b) ábra szerinti rögzítőszegeket gyakran oldható kötésekhez használják. A H8/h8 illesztés kis játékot biztosít. • c) ábra szerinti hasított, feszítő csőszeg gyorsan készíthető és gyakran oldható kötést ad. A H12 tűrésű fúrt furatba a rugóacélból készült csőszerű szeg rugalmasan befeszül(225 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 50 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza

◄ 51 ► 2.24 ábra A szegek általános alakjai 2.25 ábra Hasított csőszeg használata A kúposszegek szokásosabb típusait a 2.26 ábra szemlélteti Ezeket gyűrűk, tárcsák, kerékagyak tengelyre való rögzítésére, valamint géprészek helyzetének biztosítására használják. Az 1:50 kúposság miatt nagy pontosságot biztosítanak a géprészek gyakori újraszerelésekor is Mivel a kúpos szeg alakzáró és erőzáró is, ezért biztos kötést ad lökésszerű terheléssel és rázkódással szemben is. A kúpos furat előállítása munkaigényesebb, mint a hengeres furaté, ezért ez a kötés költségesebb • • • • a) ábrán az általános illesztési célra szolgáló b) ábrán a menetes c) ábrán a belső menetes d) ábrán pedig az erős rázkódás esetén is jól használható biztosító menettel is ellátott kúpos szeg látható. A hasított szegek alkalmazása egyszerűbb és olcsóbb, mint a hengeres és kúpos szegeké. A hasított

szegeken három hosszirányú hasíték van, ame- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 51 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 52 ► lyeket behengerelnek, vagy beütnek. Az alkatrészeket szereléskor együtt fúrják ki és a nyers fúrt lyukba ütik be a hasított szeget. A 2.27 ábrán a hasított szegek főbb fajtáit láthatjuk: • • • • • a) ábrán a hasított szeg b) és d) ábrán a hasított csapszeg c) ábrán a hasított illesztőszeg d) ábrán a hasított kétcsapos szeg e) ábrán pedig a hasított félgömbfejű szeget láthatjuk. A hasított szegek felhasználására mutat néhány példát a 2.28 ábra 2.26 ábra Kúpos szegek fontosabb típusai 2.27 ábra Hasított szegek típusai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 52 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalom Vissza ◄ 53 ► 2.28 ábra Hasított szegek gyakoribb alkalmazásai A különböző kivitelű szegek leginkább központosítást, helyzetbiztosítást valósítanak meg. Terhelésük általában, kicsi ezért nem is szokták méretezni, hanem az összekötendő alkatrészek nagyságához igazodva tapasztalatból veszik fel az átmérőjét szabványok alapján Csak nagyobb igénybevétel esetén szokás a kötést ellenőrizni. Az ellenőrzés attól függ, hogy a szeget hogyan szerelik be az összekötendő alkatrészekbe, és az erőhatás milyen igénybevételt ébreszt a szegben. A tengelyre merőlegesen elhelyezett keresztszeget, amely csavaró nyomatékot visz át, felületi terhelésre, és ritkábban nyírásra kell ellenőrizni. 2.29 ábra Keresztszegre ható erők A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 53 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 54 ► •

az agyban keletkező felületi nyomás: pa = F T = ≤ p meg A (d t + s ) ⋅ d ⋅ s ahol: A = d·s a terhelést felvevő felület vetülete • a tengelyfurat felületi terhelése, ha a terhelést lineárisan megoszlónak tételezzük fel, és a terhelt felület d·dt/2 pt = 6 ⋅T ≤ p meg d ⋅ d t2 Végül a nyírófeszültség, ha a nyíróerő: T/dt τ ny = 4T ≤ τ meg dt d 2π Tervezéskor az alábbi tapasztalati értékek szolgálhatnak kiindulásul: d = (0,20.,3) dt D= (1,52) dt Ha a tengely és a rászerelt agy közé a biztosítószeget a tengellyel párhuzamosan szereljük be, akkor a szeg nyíró igénybevételt szenved (2.30 ábra) 2.30 ábra Biztosítószegre ható erők Ha a szeg hossza l, akkor a T nyomaték: T = pmeg ⋅ d d ⋅l ⋅ t 2 2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 54 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 55 ► ebből a szükséges

szegátmérő: d= 4T pmeg ⋅ l ⋅ d t A nyírófeszültség a szeg téglalap alakú keresztmetszetében: τ= 2T ≤ τ meg dt ⋅ d Rögzítőelemek Axiális rögzítőgyűrűk (helyzetbiztosító gyűrűk) Csapszegeket, vagy tengelyre fűzött alkatrészeket (pl. gördülőcsapágyakat) horonyba helyezett rugalmas, egy helyen felhasított gyűrűkkel biztosíthatunk axiális elmozdulás ellen. Ugyanúgy a furatokba helyezett rögzítőgyűrűvel biztosíthatók a furatban ülő alkatrészek (dugattyúcsapszeg, gördülőcsapágyak stb.) A 2.31 ábrán normál kivitelű axiális rögzítőgyűrű látható, míg a 232 ábrán furathoz. Ezek a gyűrűk szabványosak, méreteiket és beszerelési előírásukat azok határozzák meg. Az ismertetet rögzítőgyűrűkön kívül a műszaki gyakorlatban még számos, más kialakítású rögzítőgyűrűt, gyorsrögzítőket (klipsz) fejlesztettek ki. Ezek az egyszerű, praktikus és olcsó elemek a korszerű konstrukcióknál jól

használható és a szerelési technológiát egyszerűsítik, megkönnyítik. A kötések kialakításai, egyéb ismertetői termékkatalógusokban találhatók. A rögzítőgyűrűket nem méretezzük csak szabványból, termékkatalógusból kiválasztjuk a szükséges méretnek megfelelően. 2.31 ábra Normál kivitelű axiális rögzítőgyűrű tengelyhez A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 55 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 56 ► 2.32 ábra Normál kivitelű axiális rögzítőgyűrű furathoz Példák 1. példa Ellenőrizzük a 223 ábra szerinti , az alábbi adatokkal rendelkező csapszeges kötést: Az átmérő d = 50mm A kötést terhelő erő: 60kN A kötés mérete: l =75mm s =30mm A csapszeg anyagminőségi jele: 5.6 (σmeg=100MPa, τmeg=50MPa, pmeg=40MPa) Megoldás. A hajlító nyomaték a csapszeg középső keresztmetszetében M= σh = 60 ⋅ 103 F

(l + 2s ) = (75 + 2 ⋅ 30) = 1012,5 Nmm 8 8 M 32M 32 ⋅ 1012,5 = = = 82,4 N / mm 2 ≤ σ meg = 100 N / mm 2 503 ⋅ π K d 3 ⋅π tehát megfelelő A felületi nyomás a rúdfejre 60 ⋅ 103 F = 16 N / mm 2 ≤ pmeg = 40 N / mm 2 p= = l ⋅ d 75 ⋅ 50 tehát megfelelő A felületi nyomás a hevederre p= 60 ⋅ 103 F = 20 N / mm 2 ≤ pmeg = 40 N / mm 2 = 2 s ⋅ d 2 ⋅ 30 ⋅ 50 tehát megfelelő A nyírófeszültség 2 nyírt keresztmetszettel számolva τ= 4F F = 2 = 15,28 N / mm 2 ≤ τ meg = 50 N / mm 2 2 A 2d ⋅ π tehát megfelelő. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 56 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 57 ► 2. példa Ellenőrizzük a 229 ábra szerinti beépítésű keresztszeges kötést Átviendő nyomaték: 50·103 Nm A kötés adatai: D = 90 mm , dt=30 mm A rögzítő szeg anyagminőségi jele:6.8 (τmeg=70N/mm2), átmérője 6mm pmeg=20N/mm2 az

agyban és pmeg=60N/mm2 a tengelyben. Megoldás: A nyírófeszültség 2 nyírt keresztmetszettel számolva τ= F T 4T 4 ⋅ 50 ⋅ 103 = = = = 58,98 N / mm 2 ≤ τ meg = 70 N / mm 2 A d t d 2 ⋅ π d t ⋅ d ⋅ π 30 ⋅ 62 ⋅ π ⋅2 2 4 Felületi terhelés az agyban p= F T 50 ⋅ 103 = = = 12,35 N / mm 2 ≤ pmeg = 20 N / mm 2 A (dt + s ) ⋅ d ⋅ s (30 + 15) ⋅ 6 ⋅ 15 Felületi terhelés a tengelyben p= 6T 6 ⋅ 503 = 55,6 N / mm 2 ≤ pmeg = 60 N / mm 2 = 2 2 6 ⋅ 30 d ⋅ dt tehát megfelelő. 2.13 Ék- és reteszkötések A különféle ék- és reteszkötésekkel tengelyek vagy rudak és kapcsolódó agyak között létesíthetünk oldható kapcsolatot. Az ékek lejtős (1:100) kialakítású gépelemek, melyek beszorítása után nagy súrlódási erő biztosítja az összekötött alkatrészek szilárd kapcsolatát. Az ék szabványos kötőelem. Mivel az ék beverésének hatására a tengely és az agy között excentricitás keletkezik, pontos futást

igénylő alkatrészekhez (pl. fogaskerekekhez) nem használható A kötés előnyös tulajdonsága azonban az, hogy tengelyirányban is rögzít, ezért pontos futást nem kívánó alkatrészekhez (pl. szíjtárcsákhoz) gyakran használják Az ékekről a 2.33 ábra ékkötésekről pedig a 234 ábra ad áttekintést Ékkötések A tengelyhorony kialakítására hornyos ékhez tárcsamarót, fészkes ékhez ujjmarót használnak. A horony feszültséghatása tárcsamaró esetén kisebb Orros ék akkor szükséges, ha a kötés csak egyik oldalon hozzáférhető. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 57 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 58 ► Ilyenkor az ék kiszereléséhez speciális, az ék orrába kapaszkodó szerszámot kell használni. 2.33 ábra Ékek típusai • • • • 1. alak – orros 2. alak – fészkes 3. alak – hornyos 4. alak – félhornyos ék A

szerelés megkönnyítésére az ék szélességére általában h9, az ékhorony szélességére pedig D10 tűrést írunk elő. Mivel a tengelyátmérőnek megfelelő ék méreteit szabvány határozza meg, szilárdsági méretezésre a gyakorlatban nincs szükség. Az ékkötés méretezésén lényegében a szükséges ékhossz megállapítását értjük. Mivel az ékbefeszítő erőt vagy tárcsa felszorításához szükséges A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 58 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 59 ► erőt nem ismerjük, az agy hosszúságát (amely egyben az ék hosszúsága is) és az agy külső átmérőjét tapasztalati adatok alapján vehetjük fel. Öntöttvas agy esetén: l = 1,5 dt2,0 dt D = 2,0 dt2,2 dt Acélöntvény vagy acélagy estén: l= 1,0 dt1,3 dt D = 1,8 dt2,0 dt 2.34 ábra Ékkötések Reteszkötések A reteszkötés a tengelykötések

leggyakoribb kiviteli formája. A reteszek nem lejtősek, ezért csak forgatónyomaték továbbítására alkalmasak, de tengelyirányú rögzítésre nem. Az agyat tengelyirányban rögzíteni kell akkor is, ha axiális terhelés nem hat A rögzítés egy lehetőségét a 235 ábra szemlélteti. A tengely és az agy központosságát nem csökkentik, ha pedig átellenesen elhelyezve két reteszt építünk be, akkor a kiegyensúlyozottság is megfelelő. A reteszekről a 2.36 ábra ad áttekintést A szabványok még tartalmaznak sikló- és íves reteszt is A siklóretesz lehetővé teszi, hogy a tengelyre szerelt agy üzem közben is elmozdítható legyen axiális irányban. Nagyobb nyomaték átvitelére és kisebb szerkezeti hossz érdekében célszerű párosan A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 59 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 60 ► készíteni. Az íves retesz

aránylag olcsó, de csak kis nyomaték átvitelére használható, mivel mély hornya erősen gyengíti a tengelyt. 2.35 ábra Axiális rögzítés egyik módja 2.36 ábra A reteszalakok és a reteszek jellemző méretei A reteszeket általában szorosan illesztik a horonyba, de nem olyan szorosan, hogy a kötés viszonylag kis erővel ne volna bontható. A retesz szokásos tűrése h9, míg a horony tűrése attól függ, hogy milyen célt kell megvalósítani: Szoros illesztés Átmeneti illesztés Futó illesztés tengelyen P9 N9 H8 agyfuratban P9 J9 D10 Méretezési szempontból igen kedvezőtlen kialakítás, mert a reteszhornyok sarkai feszültséggyűjtő helyek, amelyekből fáradt törés indulhat ki. A repe- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 60 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 61 ► dési veszély csökkentése érdekében a hornyok sarkát kis sugárral

le kell kerekíteni, és emiatt a retesz éleit 45° alatt le kell törni. Előnye viszont az, hogy szinte minden részletére szabvány vonatkozik, általánosan használt, cserélhető és megbízható kötés. 2.37 ábra Reteszkötés jellemző méretei A reteszkötés méretezése: 2.38 ábra A reteszre ható kerületi erő A retesz igénybevétele nyírás és palástnyomás. Mivel méretei szabványosak, és hosszát az agy meghatározza, ezért csak kritikus esetben szokás szilárdságilag ellenőrizni. A mértékadó terhelés a palástnyomás, mivel a szabványos méretű retesznél a nyírófeszültség kisebb. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 61 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 62 ► A palástnyomás az agyban: p= 2T ≤ pmeg d t ⋅ l ⋅ (h − t1 ) nyírásra τ= 2T ≤ τ meg dt ⋅ l ⋅ b ahol: T: a tengelyt terhelő csavaró nyomaték dt: a

tengely átmérője l: a retesz hossza b: a retesz szélessége i: a reteszek száma h: a retesz magassága t1: a reteszhorony mélysége a tengelyben. Példa 1. példa Reteszkötéssel kapcsolunk egymáshoz egy tengelyt és egy rajta levő tárcsát. A reteszkötést arra a nyomatékra méretezzük, amelyet át kell vinnie. Alapadatok: átviendő nyomaték T = 103 Nm a tengely átmérője d = 70mm a tengely anyaga S 275 a retesz anyaga E 295 a tárcsa anyaga GG 200 A retesz fő méretei: szélesség b =20mm magasság h = 12mm mélység a tengelyben t1=6mm Megoldás: A reteszben megengedett palástnyomás p = 60N/mm2 (táblázatból). A retesz hossza az ébredő nyomatékból: 2T 2 ⋅ 106 = 79,4mm ⇒ l = 80mm l= = d (h − t1 ) pmeg 70(12 − 6)60 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 62 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 63 ► A retesz ellenőrzése nyíró igénybevételre,

ha τmeg= 85 N/mm2. 2T 2 ⋅ 106 τ= = 17,8 N / mm 2 ≤ τ meg = 85 N / mm 2 = d ⋅ l ⋅ b 70 ⋅ 80 ⋅ 20 tehát megfelelő. 2.14 Bordás tengelykötések Nagyobb csavaró nyomatékok átvitelére és emellett tengelyirányú elcsúsztatás megvalósítására a szabványos siklóretesz nem elégséges. Ha a tengelyre a reteszhez hasonló több bordát készítünk, akkor bordástengely jön létre. Ennek a bordáskötésnek az az előnye, hogy a nyomaték átvitel közelítőleg egyenletes az egész tengely kerületén, ezért aránylag keskeny kötéssel is nagy nyomaték továbbítható A bordák kialakítása miatt a feszültséggyűjtő hatás jelentős, megfelelő bordázattal azonban kedvezőbb lehet, mint a retesz vagy ékkötés. A bordázat alakjától függően többféle kivitel használatos. Leginkább szokásos a párhuzamos, egyenes élekkel (sík érintkező felületekkel) határolt egyenes profilú bordázat. Elterjedten használják az ék fogazatot és az

evolvens fogazatot is, amelyet a magyar szabvány barázdafogazatú tengelykötésnek nevez. A bordáskötéseket leggyakrabban szerszámgépekben és gépjárművekben használják. A profilos tengelyt lefejtő eljárással (csigamaróval) – ez a termelékenyebb, pontosabb módszer – vagy pedig tárcsamaróval, osztó eljárással gyártják Az agyfuratban a bordázást vagy vésőgépen, osztó eljárással, vagy pedig húzótüskével üregelik A nyomatékot az alakzáró kapcsolat következtében az agyhornyokba nyúló bordák viszik át. Az illeszkedő felületek sokszor el is csúsznak egymáson (pl sebességváltáskor a gépjárművekben) A bordákat ilyen esetben edzeni és köszörülni kell. Szokásos a felületek nitridálása is, ami drágább a többi hőkezelésnél, de nem igényel utánmunkálást, mert mérettartó eljárás. Az egyenes profilú bordás tengelykötés központosítására különböző lehetőségek vannak, ezt leginkább a belső d átmérőn

(belső vezetés) vagy esetleg a bordák oldalfelületein (bordavezetés) végzik. A külső D átmérőn való vezetés elég ritka. A bordavezetés különösen alkalmas dinamikus terhelések és váltakozó csavarónyomaték átvitelére. A gépjárművek sebességváltó szekrényeiben használatos bordás kötés illesztését úgy állapítják meg, hogy aránylag laza illeszkedés jöjjön létre: a furat tűrése H7, a tengely d átmérőjének tűrése pedig e8, f7 vagy g6 lehet. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 63 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 64 ► A barázdafogazatú tengelykötés jellemzője az igen nagy fogszám, aminek segítségével az agyat a tengelyhez képest nagyon finom állítással lehet szerelni. Az előbbihez hasonló az evolvens profilú bordás tengelykötés Ott alkalmazzák, ahol a csúszó alkatrészek jó kenést igényelnek. Az agyat

és a tengelyt az oldalfelületen központosítják. A fogoldal evolvensének kapcsolószöge 30°. Bordás tengelykötések méretezése 2.39 ábra Bordák és bordáskötések jellemző méretei A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 64 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 65 ► A tagolt kialakítás miatt számolni kell feszültséggyűjtő hatással, a gátlástényező értéke – csavaróigénybevételre – a következők szerint vehető fel: Reteszhorony, ékhorony: Kf ≅ 1,42,0 Bordástengely (párhuzamos profilú): Kf ≅ 2,02,8 Barázdafogazat, evolvens fogazat: Kf ≅ 1,41,6 A bordás tengelykötést ugyanúgy, mint a reteszkötést, felületi terhelésre kell ellenőrizni. Miután a tengely d átmérőjét (csavarásból, hajlításból) meghatároztuk, ellenőrizni kell a bordák felületét palástnyomásra. A bordák hordozófelülete, ha a sarkítás 2f

értékű: ⎞ ⎛D−d A1 = ⎜ − 2 f ⎟⋅l ⎠ ⎝ 2 A megengedett palástnyomást felvéve, a z bordaszámú kötés által átvihető nyomaték: ⎞ ⎛D−d T = 0,75 ⋅ψ ⎜ − 2 f ⎟l ⋅ rk ⋅ z ⋅ pmeg ⎠ ⎝ 2 rK = D+d a közepes sugár 4 ahol D: a bordák külső átmérője d: a bordák belső átmérője f: a bordák külső lesarkítása l: a bordák hossza ψ: a dinamikai tényező (ψ=0,4~0,9 között vehető fel) rk: a közepes sugár a 0,75-ös szorzóval azt vesszük figyelembe, hogy a terhelést az érintkező felületeknek mintegy 75%-a veszi csak fel. Példa 1. példa Egy 8dx32x36x7 MSZ14480 szerinti párhuzamos profilú bordástengelyes kötéssel (f=0,3) 15KW teljesítményt viszünk át 24/s fordulatszámon A dinamikai tényező 0,5 legyen Ellenőrizzük a kötést, ha pmeg=30 N/mm2 és bordás agy 50 mm hosszú. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 65 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 66 ► Megoldás: Az átvihető nyomaték ⎞ ⎛D−d T = 0,75ψ ⎜ − 2 f ⎟l ⋅ rk ⋅ z ⋅ pmeg ⎠ ⎝ 2 P ⎛D−d = 0,75ψ ⎜ −2f 2π ⋅ n ⎝ 2 ⎞ D+d z ⋅ pmeg ⎟l ⎠ 4 15 ⋅ 103 ⎛ 36 − 32 ⎞ 36 + 32 8 ⋅ pmeg = 0,75 ⋅ 0,5⎜ − 2 ⋅ 0,3 ⎟l 2π ⋅ 24 4 ⎝ 2 ⎠ l ⋅ pmeg = 1393,163 l= p= ⇒ 1393,163 1393,163 = 46,5mm ≤ l = 50mm pmeg 30 1393,163 1393,163 = = 27,86 N / mm 2 ≤ Pmeg = 30 N / mm 2 50 l tehát megfelelő. 2.2 Nem oldható kötések 2.21 A szilárd illesztésű tengelykötés A szilárd illesztésű kötések csavaró nyomaték átvitelére, és tengelyirányú erőhatások felvételére alkalmasak. A kötés létrehozásakor a megfelelő mértékű fedéssel illesztett alkatrészeket sajtolással vagy zsugorítással szereljük. Az alkatrészek egymásba helyezésekor azok alakváltozást szenvednek, amelyek következtében az illeszkedő felületeken ébredő

összeszorító erő, nagy erők és nyomatékok átvitelére alkalmas súrlódásos kapcsolatot létesít. Ennek a kötésnek a kialakítása az egyéb megoldásoknál kevesebb anyagot és munkaidőt igényel. A reteszkötéssel összehasonlítva munkaidőben kb 20%-os megtakarítást jelent Az előnyöket némileg csökkenti a pontos megmunkálás igénye, így a tűrések szűk határok közötti tartása, valamint az alakpontosság. A szilárd illesztésű kötések háromféle módon létesíthetők: 1. sajtolással 2. zsugorítással 3. olajnyomással A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 66 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 67 ► Sajtoláshoz a művelet megkönnyítése érdekében, a csap végét letörjük, vagy legömbölyítjük. Sajtoláskor az alkatrészek felületén elkenődés, maradandó alakváltozás figyelhető meg Ennek következtében az elemek felületi

érdessége változik, a gyártáskor létrehozott felületi érdesség mintegy 60%-kal csökken. Ezt a fedés számításakor figyelembe kell venni A sajtolás sebessége kb 2 mm/s, az erő szükséglete, pedig közelítőleg az: F = µ ⋅ d ⋅π ⋅ ⋅ p összefüggés alapján számítható, ahol d: a tengely átmérője, l: az agy hosszúsága, p: az ébredő legnagyobb felületi nyomás. A zsugorkötés az agy felmelegítésével, vagy a tengely lehűtésével hozható létre. Az agyat olyan hőmérsékletre kell hevíteni, illetve a tengelyt olyanra lehűteni, hogy az elem pár erőhatás nélkül 0,0004d játékkal egymásba helyezhető legyen. A szükséges hőmérséklet: d m = d ⋅ (1 + α ⋅ ∆t ) = d + f + 0,0004d ε átmérő viszonyt bevezetve f⎞ ⎛ ⎜ε = ⎟ ⎝ d⎠ t= ε + 0,0004 + t0 α Ahol: dm: a szereléshez szükséges átmérő mm-ben f: a legnagyobb fedés mm-ben, α: a hő tágulási tényező mm/°Cmm, d: a tengelyátmérő mm-ben, t0: a

környezeti hőmérséklet °C-ban. Szövetszerkezeti változások veszélye nélkül az acél agyat 700°C-ig melegítjük. Ilyen nagy hőmérséklet csak kemencében, vagy gázlánggal történő melegítéssel érhető el, 360°C-ig azonban olajfürdő, 100°C-ig pedig előme- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 67 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 68 ► legített vaslemez is használható. A színesfémek legfeljebb 200300°C-ra hevíthetők, viszont előny itt a nagyobb hő tágulási együttható. Az agy hűtésére szénsav hó vagy folyékony levegő használható Az előbbivel −75°C, az utóbbival −190°C biztosítható. Az olajnyomásos szerelést, amikor az agy tágítására az illesztett felületek közé olajat sajtolnak, az SKF golyóscsapágy gyárban fejlesztették ki. Az olajat az agyban vagy a tengelyben készített furaton keresztül vezetik be.

Egyenletes eloszlását a felület mentén az agyban kialakított barázda biztosítja A széleken gumigyűrűs tömítés használható. Az olaj nyomásos szereléshez az agy és a tengely 1:30-as kúpossággal készül A szerelőkészülék általában csavarorsós kivitelű A szilárd illesztésű kötés méretezése A szilárd illesztésű kötés méretezésekor néhány egyszerűsíthető feltételezést kell tennünk. Ezek a következők: • • • • a feszültség és a deformáció közötti összefüggés lineáris; a belső és külső rész hossza azonos; a kapcsolódó alkatrészek felülete tökéletes körhenger; a centrifugális erő elhanyagolható Nem szabad azonban figyelmen kívül hagyni, hogy a szilárd illesztésű kötés elemeinek felületén a feszültség gyakran a folyáshatárt is elérheti, amely már maradandó alakváltozást jelent. A gyakorlatban ez kismértékben még megengedhető, azonban a számítások egzakt módon csak a rugalmassági

határon belüli feszültségek fellépésére vonatkoznak. Az átvihető kerületi erő a súrlódó erővel egyenlő. Fk = µ ⋅ d ⋅ π ⋅ ⋅ p ahol: l: a kötés hossza, µ: súrlódási tényező, p: a felületi nyomás, d: a tengely átmérője, A súrlódási tényező az elem párok anyagától, a felületek megmunkálásától és a kenéstől függ. Nagysága e tényezők függvényében meglehetősen széles határok között (0,5 0,22) változik Adott csavaró nyomaték átviteléhez szükséges minimális felületi nyomás: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 68 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 69 ► Az átviendő teljesítményből a nyomaték meghatározható, melyet a szilárd illesztésű kötésből származó kerületi erővel kell létrehozni. Az ehhez szükséges felületi nyomás meghatározható. P ω = P 2 ⋅π ⋅ n = pszüks = Fk

⋅ d µ ⋅ d 2 ⋅ π ⋅ n ⋅ p = 2 2 P⋅x l d π 2 ⋅n⋅µ ⋅ ⋅d3 A nyomaték biztonságos átviteléhez a névleges csavaró nyomatékot egy dinamikus szorzótényezővel (x) növeltük, amelynek értéke az üzem jellegétől függően (1,24). Szükség van még a felületi nyomást (p) okozó fedés meghatározására. Ehhez a szilárd illesztésű kötést sorba kapcsolt rugórendszerrel modellezzük. A modell rugóállandói az agy, illetve a tengely rugóállandóinak, a kitérések a deformációnak, a kitérítő erő pedig a felületi nyomásnak felelnek meg (2.40 ábra) p 2.40 ábra Szilárd illesztésű kötés erőhatásábrája A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 69 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 70 ► A sorbakapcsolásból következik, hogy mindkét elemre ugyanakkora erő hat, a kitérések, pedig a rugóállandók arányában oszlanak meg a

rugók között. Az agy és a csap méretváltozását δ1 és δ2 szemlélteti A minimális felületi nyomás (pmin) és a méretváltozások ismeretében az igénybevételi ábra felrajzolható. Mint az ábrából látható a szükséges felületi nyomás létrehozásához minimálisan fmin =KF= 2δ1 + 2δ2 nagyságú fedésre van szükség. A fedés értékét az elemi szilárdságtani deformációs összefüggések segítségével kapjuk meg, ezek levezetését itt mellőzzük, a szilárdságtan tanulmányokban megtalálhatók. A fentiek szerint tehát, az agy furatátmérő növekedése ( 1 + ν ) ⋅ D 2 + (1 −ν ) ⋅ d 2 2δ 2 = p ⋅ d 2 2 E2 ⋅ (D − d ) míg a tengely palástjának összenyomódása. 2δ1 2 ( 1 + ν ) ⋅ d 0 + (1 −ν ) ⋅ d 2 = p⋅d ( E1 ⋅ d 2 − d 0 2 ) A képletben ν a Poisson-tényező reciproka, mely acélra ν = 0,3, míg öntöttvasra ν = 0,25 Bevezetve a következőket: Az agyra vonatkozó relatív megnyúlási tényezőt: k2

= (1 + υ ) ⋅ a 22 + (1 − υ ) E 2 ⋅ ( a 22 − 1) ahol az a2 az agyra vonatkozó átmérő viszonyszám: a2 = D d Illetve a tengelyre vonatkozó relatív összenyomódási tényezőt: k1 = (1 + υ ) + (1 − υ )a12 E 1 ⋅ ( a12 − 1) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 70 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 71 ► ahol az a1 a tengelyre vonatkozó átmérő viszonyszám: a1 = d d0 ezért tömör tengely esetén a tengely relatív összenyomódási tényezője: k1 = 1 −ν E1 Tehát a két illeszkedő alkatrész együttes átmérőváltozása: 2δ1 + 2δ 2 = p ⋅ d ⋅ (k1 + k 2 ) Amennyiben a két elemet hőmérsékletkülönbséggel szereljük össze, az alkatrészek tűrését (az illesztést) úgy kell előírni, hogy a KF-kisfedés a számított fmin-val (minimális fedés) legyen egyenlő, azaz a gyártási fedésnek feleljen meg. Viszont ha a két

elemet sajtolással szereljük, a felület elkenődése miatt a minimális fedés csak csökkentett mértékben vehető figyelembe A csökkenést a felületi érdességből tapasztalati összefüggéssel számíthatjuk, így a minimális fedést ebben a mértékben meg kell növelnünk, tehát: f min = p szüks ⋅ d ⋅ (k1 + k 2 ) f gyártási = f min + 2 ⋅ 0,6 ⋅ ( R1 max + R2 max ) ahol R1max a tengely, R2max pedig az agy maximális felületi érdessége. Adott forgatónyomaték átviteléhez tehát olyan illesztést kell előírni, amelynél az úgynevezett KF (kis fedés) a gyártási fedésnek megfelel azaz: fgyártási>=KF Az alkatrészek méretszóródása miatt a felületi nyomás pmin és pmax között fog változni. A pmax értékét azonban az alkatrészek anyagára megengedett feszültség korlátozza, amely a folyáshatárból, illetve a szakítószilárdságból megfelelő biztonsági tényező megadása után számítható. A számítás során meg kell

állapítani az alkatrészekben keletkező legnagyobb feszültségek értékeit, amelyeket a tűrésekből adódó NF nagy fedéshez tartozó legnagyobb felületi nyomás idéz elő. A számítást a vastag falú csövekre érvényes összefüggések segítségével végezhetjük el. A feszültsé- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 71 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 72 ► gek jelölése a 2.41 a) ábra alapján: σr radiális, σax axiális és a σt tangenciális feszültség. Fedéssel szerelt kötés esetén általában σax=0 A méretezés során ezekből a feszültségekből a mértékadó redukált feszültséget is meg kell határozni. 2.41 ábra Feszültségek vastag falú csőben Az egyes elemekben, a szélső szálakban keletkező feszültségek az egyes összefüggések levezetésének mellőzésével (lásd a szilárdságtanban) a következőképpen

határozhatók meg: a) Belső nyomásra terhelt agy: Feszültségek az agy furat átmérőjénél (tengely átmérő): • radiális feszültség: σr = −p, • tangenciális feszültég: σt = p 1 + a12 1 − a12 Feszültségek az agy külső átmérőjénél: • radiális feszültség: σr = 0, • tangenciális feszültég: a12 σt = 2p 1 − a12 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 72 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 73 ► A feszültségek változását a 2.41 b) ábra szemlélteti Látható, hogy a redukált feszültség a dt átmérőnél lesz a legnagyobb Ha a redukált feszültséget a Huber–Mises–Hencky elmélete szerint határozzuk meg: σ red ⎛ 1 + a12 ⎞ = p ⋅ ⎜⎜ + υ ⎟⎟ ≤ σ meg 2 ⎝ 1 − a1 ⎠ Ebben az összefüggésben és a továbbiakban is ν a Poisson-féle szám, amelynek az értéke öntöttvasra ν = 0,25, acélra és

közelítőleg a többi fémre is ν = 0,3. Az agy külső átmérőjénél (D) ennél kisebb a redukált feszültség: σ red = 2 p a12 ≤ σ meg 1 − a12 b) Külső nyomásra terhelt csőtengely: Feszültségek a cső belső (d0) átmérőjénél: • radiális nyomófeszültség: σr = 0, • tangenciális nyomófeszültég: σt = 2p 1 − a22 Feszültségek a csőtengely külső (d) átmérőjénél: • radiális nyomófeszültség: σr= -p, • tangenciális nyomófeszültség: σt = −p 1 + a22 1 − a22 redukált feszültség a belső szálban: σ red = 2p ≤ σ meg 1 − a22 redukált feszültség a külső szálban: ⎛ a2 + 1 ⎞ σ red = p ⋅ ⎜⎜ 22 + υ ⎟⎟ ≤ σ meg 1 a − ⎠ ⎝ 2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 73 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 74 ► A két redukált feszültségérték közül a belső szálra

meghatározott a nagyobb, tehát méretezéskor ezt kell figyelembe venni. c) Tömör tengely: A gyakorlatban ez fordul elő leginkább, itt d0=0, a feszültségek az egész keresztmetszetben állandó értékűek (2.42 ábra): 2.42 ábra Tömör tengely feszültségeloszlása • radiális nyomófeszültség: σr = −p, • tangenciális nyomófeszültség: σt = −p • redukált feszültség a belső szálban: σ red = p (1 + υ ) ≤ σ meg A méretezés szempontjából mértékadó redukált feszültségek mind az agy, mind a csőtengely esetében egyaránt a belső felületén ébrednek. Az agy esetében: σ red ⎛ 1 + a12 ⎞ ⎟⎟ ≤ σ meg = p ⋅ ⎜⎜ + υ 2 − 1 a 1 ⎝ ⎠ A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 74 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 75 ► A csőtengely belső felületére megállapított: σ red = 2p ≤ σ meg 1 − a22 Az

úgynevezett K2 tényezőt bevezetve, a fentiek figyelembevételével mértékadó redukált feszültség a következő módon határozható meg. σred max = K2 ⋅ p K2 = a 22 + 1 + 1 általános esetben, és a 22 − 1 2 ⋅ a12 K2 = 2 furatos csap esetén a1 − 1 Végezetül a mértékadó redukált feszültségek összehasonlítandók a kötésben résztvevő elemekre vonatkozó megengedett feszültségekkel. A biztonsági tényező szokásos értéke a folyáshatárral szemben n=1,11,3, a szakítószilárdsággal szemben ( ezt rideg anyag esetén vesszük ) n=23. 2.22 Szegecskötések A rendeltetése lehet erőhatásokkal szembeni alakzáró kötés biztosítása, alakzáró kötéssel egy időben a tömör zárás létrehozása, vagy csak a tömör zárás. A leggyakrabban előforduló szegecstípusok szabványosítottak A melegszegecselés általában erőzáró kötést eredményez, mivel a lehűlés során a szegecsszár zsugorodásával a szárban húzófeszültség

keletkezik, és az összekötendő lemezek egymásnak szorulnak. A hidegszegecselésnél, a terheléskor a szegecsszár a furat palástján felfekszik, így palástnyomás és nyíró igénybevétel ébred, tehát alakzáró kötésmód jön létre. Szegecskötések kialakítása Az átlapolt és hevederes kötéseket egy, két vagy három sorban elhelyezett szegecsekkel készítik (2.43 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 75 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 76 ► Az átlapolt kötésnél a szegecs egynyírású, hevederes kötésnél kétnyírású. Az átlapolt kötés nyíró igénybevétel mellett M = F·s nagyságú hajlító nyomatékkal, is terheli a szegecset, ezért nagyobb terheléseknél csak a hevederes kötésmód javasolható. A kötések főbb ajánlott méreteit tapasztalati úton alakították ki. Acélszerkezeteknél: A heveder vastagság (s1)

általában kisebb a lemezvastagságnál (s); s1 = (0,6. 0,8)·s Az osztás, a szegecs elrendezés ismétlődési távolsága t = (3. 12)·d, a széltávolság e = (1,5 . 4)·d, Kazánoknál a kötésmód szerint: t = (2,6. 8)·d, s1 = (0,4 . 0,6)·s e=1,5·d. kétsoros hevederes háromsoros hevederes 2.43 ábra Szegecskötés kialakítások A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 76 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 77 ► Szegecskötések méretezése A szegecskötések tényleges igénybevétele a térbeli feszültségállapot és a nem ismert feszültségcsúcsok miatt pontosan nem számítható. Ezért a méretezést legtöbbször egyszerűsítő feltételek és tapasztalati adatok felhasználásával végezzük. A számításoknál mindig a szegecs furatátmérőt kell figyelembe venni, mivel a szegecsszár a szegecselés során kitölti a furatot. A nyíró

igénybevétellel terhelt szegecsszár palást felületén adódik át a terhelés. Ennek következtében a szár és a lemez érintkezési felületén egyenlőtlen terheléseloszlás alakul ki. Tovább bonyolítja a helyzetet, hogy a lemezek rugalmas deformációja miatt a kötés különböző helyein lévő szegecsek terhelése is eltérő lesz. Gyakorlati egyszerűsítésként a nyomáseloszlás egyenletesnek feltételezve, a szegecs vetületi felületén számított palástnyomást szokás méretezési alapadatként kezelni (2.44 és 245 ábra) 2.44 ábra palástnyomás a szegecsszár és lemez érintkezési felületén a tényleges feszültség eloszlása 2.45 ábra palástnyomás a szegecsszár és lemez érintkezési felületén az egyszerűsített feszültség eloszlása Az összekötött lemezekben a terhelés hatására húzó igénybevétel lép fel, a szegecs keresztmetszetben feszültségcsúcsok keletkeznek. A számítások során itt is egyenletes

feszültségeloszlás feltételezése a célszerű (2.46 ábra) Az egyszerűsítő feltevések nem jelentik a valóságos feszültségeloszlás figyelmen kívül hagyását. A tényleges helyzetet a megengedhető feszültségek, megfelelő megválasztásával kell figyelembe venni A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 77 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 78 ► 2.46 ábra Szegecskötéseknél a lemezben ébredő húzó feszültség, tényleges feszültségeloszlása és az egyszerűsített feszültségeloszlása A kötésben fellépő átlagos palástnyomás: p átl = F1 d1 ⋅ s ahol F1: az egy szegecsszárra eső terhelő erő. pátl: a fellépő átlagos palástnyomás A nyírófeszültség pedig egynyírású, illetve két nyírású szegecs esetén: τ v1 = 4 ⋅ F1 d12 ⋅ π τ v2 = 2 ⋅ F1 d12 ⋅ π A tapasztalat szerint a palástnyomás megengedett értéke

mintegy kétszerese lehet a szegecsszárra ható nyírófeszültségnek (τv1/2)). Ezt a feltételezést behelyettesítve a palástnyomás meghatározásának képletébe, megállapítható hogy a lemezvastagság: s = 0,4·d1 egynyírású szegecs esetén, és s = 0,8·d1 két nyírású szegecs esetén. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 78 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 79 ► 2.23 Forrasztott kötések A forrasztás anyaggal záró kötés. Fémes vagy nem fémes, de fémmel bevont alkatrészek között ömlesztett adalékfém segítségével hoz létre kapcsolatot Az adalékfém olvadáspontja alacsonyabb a két összekötendő fém olvadáspontjánál. A megolvasztott forrasz az alapanyagot bevonja, felületi ötvözetet alkot vele, a határfelületeken adhéziós, diffúziós folyamat megy végbe, és ez lehűlés után adhéziós kötést hoz létre. A

fémragasztás a forrasztást sok területről kiszorította, ezért jelentősége csökken, de ahol a jó hőkezelés és az elektromos vezetőképesség fokozott követelmény (műszeripar, híradástechnika, hűtőberendezés gyártás, stb.), egyedi és tömeggyártási szinten továbbra is használatos A szilárdsági terhelhetőség és a tömörzárás fokozása érdekében a forrasztott kötést gyakran egyéb kötési módokkal (szegecselés, csavarozás, korcolás, redőzés) szokták kombinálni. A legtöbb fémes anyag – könnyebben vagy nehezebben – általában forrasztható. A forraszthatóság főként az alkatrészek felületén keletkező oxidrétegtől illetve ennek eltávolítási lehetőségétől függ. A nehézfémek és ötvözeteik könnyebben, a könnyűfémek nehezebben forraszthatok. A 21 táblázat néhány anyag forraszthatósági körülményeit tartalmazza. Forraszanyagként különböző, legtöbbször könnyen olvadó fémötvözeteket használunk.

A megfelelő forraszanyag kiválasztásakor a döntő szempont az olvadási hőmérséklet és a szilárdság. Mindenképpen teljesülnie kell annak a feltételnek, hogy a forraszanyag legalább 50°C-kal alacsonyabb olvadáspontú legyen, mint az alapanyag A forraszanyagokat legtöbbször olvadáspontjuk szerint szokták csoportosítani A forrasztás előnyös tulajdonságai: • • • • az alacsony forrasztási hőmérséklet nem keletkeznek hő okozta feszültségcsúcsok, elhúzódások, repedések, jó a villamos vezetőképesség, jók a tömítési tulajdonságok, végül, mivel a forrasztóanyagok rugalmassági modulusa általában kisebb az alapanyagénál, a kötés rugalmasabb. A forrasztás hátrányos tulajdonságai: • az aránylag kis terhelhetőség, • a gondos előkészítés igénye. • a forrasztóanyagok (ón, réz, ezüst) viszonylagos drágasága. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 79 ► Gépszerkezettan II.

Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Alapanyag Olvadáspont Forrasz szénacél °0 ~1520 nagy széntar- 1200.1500 talmú és ötvözött acél rozsdamentes 1400.1600 acél lágy ón Vissza ◄ 80 ► Forraszthatóság kemény sárgaréz, ezüst ezüst, réz, sárgaréz lágy közepes kemény jó jó nagyon jó közepes közepes jó jó nagyon jó nagyon jó rossz nagyon jó ónozott acéllemez rézötvözetek ~1250 nikkelötvözetek horganyötvözetek alumíniumötvözetek keményfém 925.1415 ón, horgany, kadmium ón nagy ezüsttartalmú ezüstök ón sárgaréz, újezüst ón sárgaréz, ezüst ón újezüst 380.450 ólom – jó – −600 Al-ón Al-kemény rossz részben jó 2800-ig – – jó volfrám −3370 – réz, sárgaréz, ezüst sárgaréz, különleges ezüst – rossz 600.1100 2.1 táblázat Anyagok forraszthatósága A forrasztási eljárások a forrasztóanyag és az alkalmazott hőfok

alapján két csoportra oszthatók. Lágy forrasztás A forrasz anyag ón, cink, ólom ötvözet (olvadáspontja <300°C a létrehozott kötés szilárdsága kicsi: τB = 20–86 [MPa] ón forrasztásnál τB = 120 [MPa] ón-kadmium forrasztás esetén A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 80 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 81 ► Kemény forrasztás A forrasztó anyag vörösréz, réz, ezüst, sárgaréz (ömlesztési hőfoka t>500°C); az ilyen kötés már nagyobb szilárdságú: τB = 180–270 [MPa] vörösréz forrasztásnál. Forrasztott kötések kialakítása 2.47 ábra Átlapolt és hevederes forrasztott kötés A forrasztási varrat alakjától és elhelyezkedésétől függően a legkedvezőbb kötéstípus nyíró igénybevételnek kitett átlapolt, vagy hevederes kötés (2.47 a) ábra), ahol a párhuzamos felületek résvastagsága h = 0,050,6 mm. A

forrasztás húzó igénybevétel felvételére kevéssé alkalmas, így szilárdságilag a tompa varrat (2.47 b) ábra) a legkedvezőtlenebb megoldás Tompa ütköztetéskor a lemezek közötti szokásos hézag 0,5 mm. A felületek közötti hézagot a megömlött forrasztóanyag a kapilláris hatás révén tölti ki. Nem szűkölő résméret esetén a kötésszilárdság a nem elég hatásos diffúzió következtében csökken. A forrasztott kötések szilárdsági méretezése Egyenletes nyírófeszültség eloszlás feltételezésével az egyszerűsített méretezés alapegyenlete átlapolt kötés esetén. τ= τ F ≤ τ meg = B b⋅ n ahol: b: a lemez szélessége l: az átlapolás hossza n: a biztonsági tényező (szokásos nagysága 3 .4) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 81 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 82 ► A kötést az alapanyaggal egyenértékű

teherviselésre célszerű méretezni: F = σ meg ⋅ b ⋅ s = τ meg ⋅ b ⋅ szükséges átlapolási hossz: =s σ meg τ meg ahol: F: az alapanyag húzóigénybevétele σmeg: az alapanyagra megengedett húzófeszültség, τmeg: az alapanyagra megengedett nyírófeszültség b·l: az alapanyag F-re merőleges ún. nyírt keresztmetszet nagysága s: lemez vastagság. A gyakorlatban átlapolásra l = (35) s érték felvétele terjedt el. 2.24 Ragasztott kötések A ragasztás egyik legkorszerűbb, alapvetően anyagzáró, a felületi érdesség miatt részben alakzáró, roncsolás nélkül nem oldható kötési eljárás. Itt elsősorban a fémragasztással foglalkozunk, de ez a kötési mód egyaránt alkalmas fémes és nem fémes, illetve műanyagok kötéseinek kialakítására is. A kötés szintetikus anyaggal, vegyi reakció révén jön létre, az egyes alkatrészek és a ragasztóréteg között adhézió, a réteg belsejében kohézió útján. A fémragasztás

vékony, nagyszilárdságú acél- vagy könnyűfémlemez szerkezetek kötésére a legalkalmasabb. Széles körben alkalmazzák ezenkívül, a villamos iparban, a finommechanikában, a repülőgépgyártásban, de mindinkább tért hódít a hagyományos gépiparban is. A ragasztott kötés számos előnyös tulajdonsággal rendelkezik (2.48 a) ábra). A terhelésátadás sokkal egyenletesebb, mint a szegecselt (248 b) ábra) vagy hegesztett (2.48 c) ábra) kötés esetén, elmarad a szegecselés okozta gyengítés és feszültség halmozódás, és a hegesztés során keletkező helyi feszültségkoncentráció. Kifáradási határa nagy, általában hidegen készíthető, jelentős a súlymegtakarítás, a legkülönfélébb anyagok egymáshoz köthetők általa. Jó a villamos szigetelése, a vegyi hatásoknak ellenáll, jól festhető, galvanizálható, eloxálható, varratmentes kötést ad, az illesztési A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 82

► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom ◄ Vissza 83 ► felületek közül a kifolyt ragasztó-anyag letörölhető, zajcsökkentő és lengéscsillapító hatású. A ragasztás hátrányos tulajdonságai közül megemlíthető, hogy némely ragasztó-anyagnak kötéskor magas a nyomás (2 MPa) és hőmérséklet (140–195°C) igénye. A fajlagos terhelhetősége kicsi, ezért aránylag nagy felületekre van szükség. Hőhatásra általában érzékeny (nagyobb hőmérséklet csökkentheti a kötésszilárdságot) A kötésszilárdság az időjárási viszonyoknak is függvénye, a ragasztás öregedésre hajlamos, jó kötéstulajdonságok csak a technológia pontos betartása esetén várhatók. σ σ F σ F F t l s s F a d s F d s F d b c 2.48 ábra Különböző kötésformák feszültségeloszlása a) ragasztás; b) szegecselés; c) hegesztés Ragasztóanyagok A ragasztóanyagok lehetnek állati

eredetűek (glutinenyv, kazein-enyv), növényi alapanyagúak (keményítő-enyv, dextrinenyv, kaucsuk), és műanyag származékok (óriás molekulájú szerves vegyületek, amelyeket szintetikus úton vagy természetes alapanyagok módosításával állítanak elő, polimerizációval, polikondenzációval, illetve poliaddicióval). A hőhatással szembeni viselkedés szerint megkülönböztethetők: • A hőre keményedő műanyagragasztók, melyek keményedés után nem lágyulnak meg újra. • A hőre lágyulóak, pedig hőhatásra ismét képlékennyé válnak. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 83 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 84 ► Az egykomponensű ragasztók általában hőhatással térhállósíthatók, míg a kétkomponensűeknél a térhállósodási reakció megindítását adalékkal, keményítő anyaggal biztosítják. A leginkább elterjedt

ragasztóanyagok: • A poliuretán műanyagragasztók kétkomponensű, poliaddiciós termékek, (Nagyszilárdságúak, hidegen keményedő kötésük vegyileg is ellenálló.) • Az epoxigyanták: A leghatásosabb, ugyancsak kétkomponensű ragasztóanyagok, és kedvező tulajdonságaik kötőanyagok (palaliszt, grafit, üvegszál, fémporok) hozzáadásával is növelhetők, jól ellenállnak szerves oldószereknek, savnak, sóoldatnak, ezenkívül korrózióállóak is. A hidegen keményedő epoxigyanták folyadékok, amelyek oldószerrel hígíthatók. A melegen keményedők por, rúd vagy folyadék állapotban szerezhetők be (epoxigyanta alapanyagú ragasztók pi. az Araldit, az Epoxit, az Epilox vagy az Epokit). • A fenolgyanták hőre keményedő kétalkotós ragasztótípusok, többségük vinil-gyanta alapú (pl. a Redux) • Az egyalkotós műanyagragasztók közül nagyjelentőségű a Loctite ragasztó. Ez gyűjtőfogalom, mert ilyen márkanéven, több tucat

különböző típusú ragasztó kerül forgalomba A kötés a levegő kizárásán, és a fémek katalitikus hatásán alapszik. A Loctite folyékony állapotban, jó nedvesítő képessége és a kapilláris hatás következtében a szűk réseket is betölti, szobahőmérsékleten szilárdul, nagy nyomó (p=350–580MPa) és nyírószilárdsággal (τ = 5–35MPa) rendelkezik, valamint −80°C és +150°C hőmérséklethatárok között felhasználható. Kémiai ellenálló képességére jellemző, hogy oldhatatlan, a kémiai hatásoknak, koncentrált savaktól és lúgoktól eltekintve ellenáll, a hőre lágyuló műanyagok egy részét (PVC, polisztirol, celluloid, plexiüveg) megtámadja, ezek kötésére nem alkalmas. Használata igen gazdaságos: 1 dm3-nyi ragasztó kb. 160 cm2 felülethez elegendő Felhasználási területe Illesztés, vagy sajtolókötés helyettesítésére, tömítésre, alkatrészek kötésére és csavarok, csavaranyák, stb. elfordulás elleni

biztosítására is kiterjed Néhány ismertebb fémragasztó jellemzőit a 2.2 és 23 táblázat tartalmazza: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 84 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Keményedési feltételek ◄ Vissza 85 Ragasztó típus nyomás [MPa] hőmérséklet [°C] Átlagos kötésszilárdság 20°C-[MPa] Üzemi hőmérséklet [°C] Poliészter csak rögzítés 18.23 15.20 −70.+140 Vinil-, ill. metakril gyanta csak rögzítés 20.80 35 100 Araldit I. csak rögzítés 130.220 27.35 −60.+120 Araldit 101 csak rögzítés 20.100 10 −20.+70 Epoxigyanta 0,2 100.260 (Al-Al) −55.+150 ► 25.35 Műkaucsuk 0,3.0,5-1,00 Fenolgyanta Redux 100.180 fékbetéthez .+250 160.180 3.29 -45.+260 0,2.0,3 150.200 (Al-Al) 38 .+90 0,07.0,7 140.155 (Al-Al) 20 −60.+350 0,4.2,0 145.195 35 100.200 2.2 táblázat A fémragasztók jellemzői

Ütésállóság Nyúlás Ragasztó- Átl. kötés- Húzó jelzés szilárdság szilárdság [Nm/cm2] [%] [MPa] [MPa] 50%-os Jellemző kötés tertulajdonhelhetőség ság csökkenés [°C] Loctite 306 12,50 19,50 0,2 0,2 200 hőálló Loctite 307 24,50 56,00 1,7 2,0 125 nagy húzószilárdság Loctite 310 24,50 56,00 2,6 2,0 125 sokoldalú felhasználás Loctite 21,00 35,00 2,1 15,0 65 kontakt ragasztó 312 2.3 táblázat A Loctite ragsztók jellemzői A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 85 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 86 ► A fémragasztás technológiája A kötés szilárdságát leginkább befolyásoló adhézió erőssége a ragasztóanyag nedvesítő hatásával jellemezhető. A felületre cseppentett folyadék nedvesítése annál jobb, minél kisebb a folyadékfelszín érintője és a fémfelület által bezárt δ peremszög

értéke (2.49 ábra) 2.49 ábra Folyadékcseppek nedvesítési tulajdonságai A kötésszilárdság nagymértékben függ a felület előkészítésétől is. Az érintkezés, illetve tapadó képesség annál jobb minél inkább sík és sima a felület. Érdes felületeknél az érintkezés az anyag kiemelkedő csúcsain jön létre. Ilyenkor a jobb tapadási viszonyokat a bemélyedések ragasztóanyaggal, való kitöltésével lehet létrehozniNehézséget okoz viszont a bemélyedések kapilláris jellege és a ragasztó által ki nem szorított levegő nyomása A mélyedés alakjának, valamint a peremszögnek ilyenkor döntő szerepe van. (250 ábra) A kapilláris nyomás akkor pozitív ha φ+δ<180° (ha φ a mélyedés hajlásszöge), ekkor a felület nedvesedik, ha φ+δ>180° (a kapilláris nyomás negatív) nem következik be nedvesedés. Minél nagyobb a δ, annál kevésbé hatol be ragasztó a felületi mélyedésekbe. Nyomás alatti kötéskor a levegő a

mélyedésekből és pórusokból kiszorul. 2.50 ábra Nedvesítés és felületi bemélyedés (a: ragasztó behatolási mélysége; l: bemélyedési kapilláris nyílás) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 86 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom ◄ Vissza 87 ► A ragasztáshoz felületi előkészítés szükséges. Mechanikai úton a durva szennyeződéseket kell eltávolítani, majd kémiai zsírtalanítás következik. Durvítással szükség esetén növelhető az aktív felület. A ragasztóréteg vastagságának növekedése a húzó-nyírószilárdság csökkenéséhez vezet, ezért vékony egyenletes réteg felhordására kell törekedni. s s Ragasztott kötések kialakítási szempontjai A ragasztott kötés szilárdsága csak részben függ a felhasznált ragasztó tulajdonságaitól. Nagymértékben befolyásolja azt a kötés helyes, vagy helytelen szerkezeti

kialakítása is Elsősorban nyíró igénybevételnek tehető ki, ezért terhelőerő irányú átlapolt, vagy hevederes kötést célszerű kialakítani (2.51 a), b) ábra) Hajlító igénybevétel hatására a ragasztórétegben, a felületre merőlegesen, járulékos húzófeszültségek ébrednek. Ha ezek elég nagyok, megindul s F s F l F F l s s/2 F/2 s F s F s F b F l s/2 F/2 F s/2 l s/2 l F s F a l l l 2.52 ábra Átlapolt a) és hevederes b) ragasztott kötések 2.52 ábra A lefejtődés és az ezt meggátló kötésbiztosítási módok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 87 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom ◄ Vissza 88 ► a lefejtődés, a lemezszélek felválása, és csökken a kötés szilárdsága (2.52 a) ábra). A lefejtődés veszélyét csavarkötéssel, szegecseléssel, ponthegesztéssel, a lemezszél aláhajtásával, vagy kettős

lemezvég kialakítással lehet elhárítani. Ragasztott kötések szilárdsági méretezése Ragasztott kötések méretezésénél egyszerűsített, közelítő számításokat szokás végezni, mivel a tapadás, az adhézió meghatározására jelenleg még nincs általánosan elfogadott elmélet. A méretezés alapja az átlagos feszültség a σv, a τv, illetve a σvred meghatározása. a) Az átlapolt kötéseket (2.54 a) ábra) elsősorban nyírásra kell ellenőrizni τv = F ≤ τ v meg b⋅ ahol b a kötés szélessége és „I” a kötés hossza. A megengedett nyírófeszültség értéke nyugvóterheléskor a ragasztóréteg TB nyírószilárdságából számítható (a biztonsági tényező: n = 23). A ragasztott kötés különösen érzékeny az ismételt igénybevételekre. Ezek közül a lüktető jellegű a veszélyesebb (2.53 ábra) Ilyenkor amennyiben a kifáradási határgörbe nem áll rendelkezésre, közelítésképpen a statikus igénybevételre

megengedhető feszültség egyharmadával célszerű számolni. σ 2 [N /m m ] 180 160 140 120 A la p a n y a g 100 R a g a s z to tt k ö té s 80 10 5 2 5 10 6 2 5 10 7 2 5 10 8 N 2.53 ábra Átlapolt ragasztott kötés kifáradási határgörbéje váltakozó hajlító igénybevételkor A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 88 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 89 ► 2.54 ábra Az átlagos feszültségalakulása az átlapolt a) a homlok b) és a ferde c) ragasztott homlokkötésben b) Homlokkötés esetén (2.54 b) ábra) a ragasztott felület méretezése húzásra: σv = F ≤ σ v meg Av σv = Mh ≤ σ v meg Kv vagy hajlításra: ahol Av a ragasztott felület, és Kv a ragasztott szelvény ekvatoriális keresztmetszeti tényezője. c) Ferde homlokkötés (2.54 c) ábra) méretezése húzásból származó öszszetett igénybevételre σv = F

sin 2 α Av A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 89 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom τv = Vissza ◄ 90 ► F sin α ⋅ cos α Av σ v red = σ v 2 + 4τ 2 ≤ σ v meg hajlításra: σv = Mh sin 2 α ≤ σ vmeg Kv ahol Kv a ragasztott szelvény ekvatoriális keresztmetszeti tényezője; csavaró nyomatékkal terhelt ferde homlokkötés esetén pedig csavarásra: τv = M sin α ≤ τ v meg K vp ahol a Kvp a ragasztott kötés poláris keresztmetszeti tényezője. A kötésben résztvevő elemek, és a ragasztóréteg a terhelés hatására deformálódik. Ennek megfelelően, számítással nehezen megközelíthető feszültségcsúcsok alakulnak ki A ragasztórétegben fellépő maximális csúsztatófeszültség meghatározására többféle közelítő módszer ismeretes Példaként Volkersennek átlapolt kötésben ébredő nyíró feszültségcsúcsra ( τmax )

kimunkált összefüggését mutatjuk be (2.54 a ábra) β= ( τ max A B − 1 + cos h AB = B τv sin h AB ( ) ) ahol β a feszültség-csúcs tényező és G ⋅l2 E s A= B = 1+ 2 2 E2 s2 h E1 s1 ahol E1 és E2: rugalmassági modulusok (E1s1 > E2s2) G: a varrat csusztató rugalmassági modulusa h: a ragasztóréteg vastagsága A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 90 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 91 ► Végül, ha E1s1 = E2s2; akkor B = 2, és β= A ⎛ A⎞ ⎟ ctg ⎜⎜ h 2 ⎝ 2 ⎟⎠ A méretezés alapegyenlete pedig: τ max = βτ v ≤ τ v meg 2.25 Hegesztés A különböző fémből és ötvözetből készített szerkezeti elemek oldható vagy oldhatatlan kötéssel egyesíthetők. Az oldhatatlan kötések közül a szegecselés hosszú évekig egyeduralkodó volt. Az 1800-as évek végén kezdtek kifejlődni és tért hódítani számos

változatukban a korszerű hegesztési eljárások. A hegesztést, mint fogalmat a következőképpen határozhatjuk meg. ,,A hegesztés munkadaraboknak egyesítése hővel, nyomással vagy mindkettővel, amelynek során az anyagok természetének megfelelően fémes (kohéziós) kapcsolat jön létre.” A nem fémes szerkezeti anyagok közül főleg a hőre lágyuló műanyagok hő- és nyomás alkalmazásával hegeszthetők. A hegesztés az új gyártmányok előállításán kívül törött alkatrészek újraegyesítésére vagy kopott szerkezeti elemek méretnövelő javítására is alkalmas, illetve gyakran használatos korrózió- vagy kopásálló felületi réteg felrakására is. Felhasználásuknak megfelelően a hegesztőeljárásokat két csoportba soroljuk. • A kötőhegesztések két vagy több munkadarab egyesítésére alkalmasak. • A felrakóhegesztés hozaganyag ráhegesztése a munkadarab felületére különleges felületi tulajdonságok elérése vagy

méretnövelés céljából. A hegesztési eljárásokat a felhasznált energia, az alapfém hegesztés közbeni halmazállapota, a hegesztés gépesítési foka és egyéb műszaki jellemzők alapján is megkülönböztetjük. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 91 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 92 ► Hegesztési eljárások 1. Ömlesztő hegesztő eljárások a) Ívhegesztés Alapvető feltétele a hegesztőív, amely lényegében a szilárd vagy folyékony halmazállapotú fémek közötti gázközegben végbemenő hosszan tartó elektromos kisütés. Az ívkeltést mindig rövidzárási folyamat előzi meg, az ívkeltés az előmelegedett elektróda végének eltávolítása a munkadarabtól. Az ívhegesztés ömlesztő folyamatában az ívkeltést a leolvadás folyamata követi, a leolvadás folyamatában a megolvadt alapanyag valamint a megolvadt elektródafém és a

bevonat anyagának egy része összekeveredik, majd együttesen megdermedve hozzák létre a varratot. Az ívhegesztés legegyszerűbb módja a kézi ívhegesztés. Amennyiben a hegesztőívet gázból képzett gázburokkal védjük a levegőtől, és mivel a védőgáz egyetlen fém ömledékkel sem lép reakcióba, ezért különböző acélok, az öntöttvasak illetve az összes nem vas fémfajta hegesztése is könnyen megoldható. Az alkalmazott gáz minősége és az elektróda felhasználása alapján beszélünk AWI, AFI vagy CO2-es ívhegesztésről. További lehetőség, hogy a hegesztőív a fedőporból olvasztással képződött salaktakaró alatt ég, ez esetben a fedőpor a bevonat feladatát is ellátja, így a nagyobb széntartalmú acélok is hegeszthetők. Ez esetben fedettívű hegesztésről beszélünk. b) Salakhegesztés Csaknem azonos a fedettívű hegesztéssel azzal a különbséggel, hogy míg a fedettívű hegesztés hőforrása a zárt térben égő

hegesztőív, addig a salakhegesztésnél a salakon mint villamos ellenálláson fejlődő Joule-hő. Ez az eljárás függőleges varratok készítésére is alkalmas c) Plazma hegesztés Plazmán az anyagok hőmérsékletétől függő, a termodinamikai egyensúlyának megfelelő arányban disszociált és ionizált gázállapotát értjük. Hegesztéskor a gáz plazma állapotának előállítására a villamosív szolgáltatja az energiát. A plazmasugár-előállítására argon-, hidrogén-, nitrogén gáz vagy keverékük használatos Az ilyen plazmasugár elektromosan nem vezető anyagok hegesztésére is alkalmas. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 92 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 93 ► d) Elektronsugár hegesztés A vákumban nagy sebességre gyorsított elektronok kinetikai energiáját hasznosítjuk. A fémekbe csekély mértékben hatolnak be, mégis mély

beolvadás érhető el, mert az elektronok becsapódási helyén magas hőmérséklet jön létre, így igen kis falvastagságú anyagok hegesztése is alkalmas. e) Lézersugár hegesztés A lézersugár nagy energiájú, azonos hullámhosszúságú, monokromatikus sugárzás. Meghatározott energiaszintnél a sugár kilép az ionokból és a hordozóanyagból álló aktív közegből. A kilépő sugár – megfelelő fokuszálás esetén – igen nagy energia-koncentrációja révén hegesztésre használható. Lézerrel kifogástalanul hegeszthetők a jó hővezető képességű (Cu, Ag, Au), a magas olvadáspontú anyagok (W, Mo, Ti), illetve a század milliméter nagyságrendű varratok is elkészíthetők f) Gázlánghegesztés Az egyesítendő tárgyak hevítésére a hegesztőpisztolyban képzett gázkeverék magas hőmérsékletű lángját használjuk. (Acetiléngáz (C2H2)– oxigén keverékek) g) Termithegesztés A vas-oxid és az alumínium por alakú elegyét termitpornak

nevezzük, meggyújtva hevesen ég és olyan nagy hőt fejleszt, hogy mind a vas, mind az alumínium megömlik, így termitfürdő képződik, melyet megfelelően megcsapolva hozanyagként használjuk. A kb 10 mm távolságra elhelyezett alkatrészeket (pl.: sínvégek ) körülfogja és a köztük lévő réseket kitöltve összehegeszti őket. 2. Ömlesztve sajtoló hegesztési eljárások a) Ponthegesztés Az ellenállás hegesztés egyik alapvető eljárása, lényege hogy az öszszehegesztendő átlapolt lemezeket elektródákkal összenyomjuk, majd nagy erősségű áramot vezetünk át rajtuk, így az érintkező felületeknél átmeneti ellenállás jön létre, melynek hatására hő fejlődik, ami az anyagok kiemelkedéseit erősen felhevíti. Az állandó nyomóerő hatására a két anyag rövid idő elteltével tökéletes fémes érintkezésbe kerül egymással, az áram kikapcsolása után a megdermedő anyag varratfémet alkot. A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 93 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 94 ► b) Vonalhegesztés Tulajdonképpen folyamatos, vagy csaknem folyamatos pontsor varratok készítése esetén vonalhegesztésről beszélünk, azaz tárcsa alakú elektródákat használunk. c) Dudorhegesztés Olyan villamos ellenállás-hegesztés, ahol az áramkoncentráció a munkadarab különleges felületi kialakítása – a dudor – révén jön létre. d) Leolvasztó tompahegesztés A munkadarabok érintkezési felületét olvadáspontjuk fölé hevítjük, így a teljes homlokfelületen folyékony fémhártya alakul ki, ezt követően a hegesztendő felületeket zömítőerővel összesajtoljuk, úgy hogy az oxidok és az egyéb szennyezők kipréselődnek. 3. Sajtoló hegesztések a) Zömítő tompa hegesztés Hozanyag nélkül nyomás alatt végzett sajtoló hegesztés. A hevítéshez szükséges hőmennyiséget a

munkadarabokon áthaladó áram Joule – hője adja. b) Dörzshegesztés Olyan sajtoló hegesztés, amelynél a kötéséhez szükséges hőmenynyiség az egyesítendő felületek súrlódása révén fejlődik. c) Hideghegesztés A fémfelületek külső hő közlés nélkül, a megfelelő nyomás hatására bekövetkező képlékeny alakváltozás hatására az anyag megfolyásával az oxid réteg széttöredezik, és az egyéb idegenanyagokkal együtt kiszorul a kötési övezetből, majd a nyomás növekedésével az egész összesajtolt keresztmetszet összeheged d) Ultrahang hegesztés Az átlapolt munkadarabok az ultrahang energia – átalakító és az üllő között a 103 – 105 frekvenciájú ultrahangrezgés hatására és a megfelelő nyomóerő segítségével a felületek megolvadás és hozanyag nélkül összehegednek A hegesztett kötések hátránya A nagyobb technológiai fegyelmet és szakképzettséget kíván, mint a klaszszikus kötésmódok kialakítása. A

hőhatás következtében kedvezőtlenül változhat a kristályszerkezet, visszamaradó belső feszültségek keletkezhetnek, amelyek csökkentik a varrat teherbírását, helytelen hegesztési sorrend A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 94 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 95 ► következtében elhúzódások léphetnek fel. A nagy hőmérséklet-gradiens következtében nő a ridegtörési veszély, a feszültséggyűjtő helyeken repedésgócok keletkezhetnek, (ilyenkor a törés felülete sima, vagy recézett, és jellegében élesen eltér a fáradt törésre jellemző törési felülettől). Végül csökken a hegesztési varrattal terhelt keresztmetszet kifáradási határa. A hegesztési varratok fajtái A hegesztés technológiája szerint: • Egy oldalról készülő varrat • Két oldalról készülő varrat A varrat felülete szerint: • lapos-, domború-,

homorú varrat stb. A varrat kiterjedése szerint: • Kötő varrat (teherhordó szerkezeti részek összekötésénél) • Fűző varrat (részek egybekapcsolása teherátadás nélkül) • Szerelő varrat stb. A varrat alakja szerint: • Tompa varrat • Sarok varrat K-varrat, illetve ezen fő típusokon belüli különböző variánsok, amelyeket a 2.4 és 25 táblázatban ismertetünk az alkalmazási és kiviteli irányelvek megadásával. A varrat helyzete szerint megkülönböztetünk merőleges illesztésű tompavarratot (2.55 a) ábra), ferde illesztésű tompavarratot (2.55 b) ábra), oldalsarok varratot (255 c) ábra) és homlok sarokvarrat (2.55 d) ábra), ahol l értéke a varrat hossza A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 95 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 96 ► Vissza ◄ 96 ► 2.4 táblázat A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom

Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 97 ► Vissza ◄ 97 ► 2.5 táblázat A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 98 ► α 2.55 ábra Jellemző kötéskialakítások a) merőleges illesztésű tompavarrat; b) ferdeillesztésű tompavarrat; c) oldal sarokvarrat; d) homlok sarokvarrat Hegesztett kötések fajtái Az összehegesztendő elemek egymáshoz viszonyított helyzete alapján síkés sarokkötésekről beszélhetünk. Mindkét kötésmód megvalósítható tompa, illetve sarokvarrattal, kedvezőbb szilárdsági, illetve kialakítási tulajdonságokkal azonban a tompavarrat rendelkezik 1. A sík kötés változatai a) a tompakötés (2.56 a) ábrán szemléltetjük) különböző igénybevételeknél alkalmazható legkedvezőbb kötésmód nagy teherbírású, megbízható,

gazdaságos b) az átlapolt kötés (2.56 b) ábrán szemléltetjük) kedvezőtlen kialakítás, gyenge, rosszminőségű kötést ad kétszeres varratmennyiséget igénye|, nagy járulékos hajlítási igénybevételt okoz (általában csak tagolt elemek kötésénél alkalmazzák) c) hevederes kötés (2.56 c) ábrán szemléltetjük) a szegecskötéseknél kialakított kötésmód utánzata, szilárd kötést ad, de a sok hegesztési varrat kialakítása gazdaságtalanná teszi A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 98 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 99 ► 2. A sarokkötés változatai a) A vályús helyzetű V varratos kötés (2.57 a) ábrán szemléltetjük) a legjobb sarokvarrat kiképzési mód, a legkevesebb anyaggal a legjobb szilárdságot biztosítja. b) a belső sarokvarratos kötés (2.57 b) ábrán szemléltetjük) gazdaságos, de kisebb teherbírású c) A

külső sarokvarratos kötés (2.57 c) ábrán szemléltetjük) drága, a pontos illesztés beállítása nehézkes, ezért a megbízhatósága és a teherbírása kisebb 2.56 ábra Síkvarrat tompa (a, b) és sarok (c) kiképzéssel 2.57 ábra Belső és külső sarokvarrat kiképzése A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 99 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom ◄ Vissza 100 ► A hegesztési varratokban fellépő feszültségek A kötések méretezésénél a gyakorlatban az elemi szilárdságtan összefüggéseit alkalmazzuk, ugyanis a varratok teherbírását és igénybevételét befolyásoló számos tényező értékelése, a feszültségek pontos meghatározása, rendkívül összetett, és gyakran csak vitatható közelítésekkel megoldható feladat. A kapcsolat teherbírását megfelelőnek értékeljük, ha az egyidejűleg ható külső terhelésekből számított

mértékadó összehasonlító feszültség kisebb, mint a varrat anyagára, típusára és igénybevételére megengedett határfeszültség. A nehezen meghatározható tényezőket pedig úgy vesszük figyelembe, hogy a varrat tervezése során a tapasztalatok szerint legkedvezőbb kialakításokra és az egyértelmű terhelési formákra törekszünk. A méretezésnél figyelembe vesszük a hegesztési varratok feszültséggyűjtő hatását, az alap- és a heganyagok szilárdsági és technológiai jellemzőit, a teherviselő varratméreteket, a szerkezetre ható terhelés nagyságát és időbeliségét. F σf F F s s F F F s s s s [N/mm2] a 300 F 250 F F F F 230-240 90-100 sarokvarrat K varrat le- latlan tompavarrat megmunká- munkált lemezélen kialakított sarokvarrat 150-160 120-130 tompavarrat gyök után hegesztéssel alapanyag 100 150-160 megmunkálatlan 150 megmunkált tompavarrat 220-230 200 50 F 2.58 ábra St37 acél

lüktetőszilárdságának változása a varratmegmunkálás függvényében A hegesztési varratok feszültséggyűjtő hatása A hegesztett szerkezetek nyugvó, vagy fárasztó terheléseknek vannak kitéve. A hegesztési varratok feszültséggyűjtő hatása következtében fárasztó terhelés esetén a feszültségcsúcsok keletkezése a kifáradási határ jelentős csökkenését eredményezheti. A feszültségcsúcsok kialakulását okozhatják a hő beviteli feszültségek (saját, vagy visszamaradó feszültségek), a techno- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 100 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 101 ► lógiai hibák (beégés, kezdő- és végkráter, salakzárványok, porozitás stb.), a hegesztési varrat alakja stb. A kifáradási határ jelentősen növelhető a gyök után hegesztéssel, és a széleken mutatkozó feszültséggyűjtő helyek

lemunkálásával. Az St37 minőségű lágyacél lüktető szilárdságának változását, a varrat alak- és minőség függvényében a 2.58 ábra szemlélteti Az egy oldalról hegesztett tompavarratok kifáradási határfeszültséget az illesztési rés (i) nagysága is jelentősen befolyásolja. Ezt példázza a 259 ábra, amely S37 anyag esetén az illesztési rés függvényében szemlélteti a lüktető határfeszültség változását. σf 2 [N/mm ] 180 s=5mm 160 140 F 120 F i 100 Anyag: St 37 80 0,5 1,0 1,5 2,0 i [mm] 2.59 ábra A kifáradási határfeszültség (σf) változása a résméret (i) függvényében Hegesztett szerkezet kötéseiben fellépő feszültségtorlódásokat legjobban az erővonalak eloszlása szemlélteti. A keresztmetszet hirtelen változása az erővonalakat összesűríti, iránytörésre kényszeríti, feszültségcsúcsot eredményez, csökkentve a kötés kifáradási határát. A varratok közül a tompavarrat kifáradási

határa magasabb, mint a sarokvarraté. Ha a lemunkált tompavarrat kifáradási határa 100%, akkor a A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 101 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 102 ► lemunkálatlan gyök után hegesztett tompavarraté 78%. és a megmunkálatlan, gyök után hegesztés nélküli tompavarraté 55% (258 ábra) A-A V-V s V σ A F σ v v F σ A V vmax i σv < σv a A-A V-V s V σ A F σ v v F σ A vmax V σv ? σv i σv < σvmax b s2 vm a a σ V ax A-A σ A F/2 v s1 F/2 V A c 2.60 ábra Feszültség eloszlás (a: gyök után hegesztés nélküli tompa varrat; b: gyök után hegesztett tompa; c: homorú kiképzésű sarokvarrat esetén, a varratra merőleges (V-V) és a gyök oldalmenti (A-A) keresztmetszetekben) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 102 ►

Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 103 ► A gyök után hegesztés nélküli tompavarratnál a sűrűsödő erővonalak és a hegesztési varrat feszültséggyűjtő hatása következtében a feszültségeloszlás – annak ellenére, hogy a varrat V–V keresztmetszetében szinte teljesen egyenletes – az átmeneti A–A keresztmetszetben nem egyenletes (2.60 a) ábra). A feszültségeloszlás egyenletesebbé válik gyök után hegesztés esetén, bár az alap- és hegesztőanyag között keletkező zárványok, beégések feszültséggyűjtő hatására kiugró feszültségcsúcsok ebben az esetben is kialakulnak, (2.60 b) ábra) Sarokvarratoknál az erővonal eloszlás a varratkiképzés módjától függően változik. Így a domború sarokvarratnál a legnagyobb mértékű a sűrűsödés, míg a legkedvezőbb terhelődést a homorú varrat kiképzés mutatja, vagyis a varrat kifáradási határa ekkor a

legmagasabb (2.60 c) ábra) A hegesztési varratok névleges feszültségei A varratokban keletkező feszültségek, mint már korábban említettük, a pontos számítása az elemi szilárdságtan módszereivel nem oldható meg, tervezéskor legtöbbször azonban elegendő közelítő számítást végezni, amely névleges feszültségek számítását jelenti, az elemi szilárdságtan alapján. A varrat keresztmetszetének meghatározásakor az úgynevezett hasznos varrathosszal számolunk: (2.55 ábra) lh = l-2a A teljes varrathosszból (l) le kell vonni a kezdő és a befejező varratrésznél adódó beégés gyengítő hatását, amelyet (a) értékkel veszünk figyelembe. Záródó varratnál lh = l A varratkeresztmetszet másik mérete a vastagság, tompa- és K varrat esetén a lemezvastagsággal egyenlő. ½ K varrat esetén a lemezvastagság 85%a, a sarokvarratra pedig az a varratba irható derékszögű, egyenlőszárú háromszög átfogójára merőleges magasság •

σ┴: a varrat középsíkjára merőleges, és egyben a varrat hossztengelyére is merőleges normálfeszültség • σ║: a varrat hossztengelyével párhuzamos normálfeszültség • τ┴: a varrat hossztengelyére merőleges nyírófeszültség, • τ║: a varrat hossztengelyével párhuzamos nyírófeszültség A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 103 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Lh=1 ◄ 104 ► a τ Vissza σ τ σ 2.61 ábra Feszültségek értelmezése sarokvarratban A legáltalánosabb térbeli feszültségi állapot helyett a varrattal párhuzamos és az arra merőleges normál- és csúsztatófeszültségeket határozzuk meg, néha feltüntetve az indexben a párhuzamosság és a merőlegesség jelét is. A 2.61 ábrán látható sarokvarratban keletkező feszültségeket a fent meghatározott módon tudjuk értelmezni A terhelés és a keresztmetszeti adatok

ismeretében a feszültségek az elemi szilárdságtani összefüggésekkel meghatározhatók. Az oldal sarokvarrat méretezésekor (2.62 ábra) a húzásból és a hajlításból származó feszültségek értelmezése többféleképpen szokásos Az ISO számítási javaslat szerint a 45°-os varratkeresztmetszet síkjában ébredő feszültséget (σ┴) két összetevőre kell felbontani, tehát a feszültségek: ρ ⊥′ = H 2a h ρ ⊥″ = τ F 2a h ρ┴=ρ┴’+ρ┴” A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom 6 Fk 2a 2 h Vissza ◄ 104 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom F k ρ 1 ◄ Vissza τ ρ 105 ► τ 1-1 l H 1 v ρ τ= C τátl. σ ρ 2 ρ ρ A σ= = ρ ± ρ B σ 2 2.62 ábra Oldal sarokvarrat feszültségei Hengeres darabok esetén a körgyűrűvarrat keresztmetszeti tényezői: Hajlításkor: K= 1 ⎡ (d + 2a )4 π − d 4 π ⎤⎥ ⎢ 64 64 ⎦

r+a⎣ Kρ = 1 ⎡ (d + 2a )4 π − d 4 π ⎤⎥ ⎢ 32 32 ⎦ r+a⎣ Csavaráskor: 2a h Ak Ak Ak Ak r T h A csavarófeszültség meghatározásához közelítésként a Bredt-féle képlet is használható (lásd a 2.63 ábra) b 2b b 2.63 ábra Csavarásra terhelt sarokvarrat A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 105 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Ƭ║max = Vissza ◄ 106 ► T 2 Ak a ahol Ak: a varratkeresztmetszet középvonala által bezárt terület a: a varrat méretezési vastagsága Megfelelő pontosságnak vehető azonban, ha szelvény kerülete által bezárt területtel számolunk. Tehát: • négyszög-keresztmetszetre: Ak = bh • kör keresztmetszetre: Ak = r2π • ellipszis-keresztmetszetre: Ak = abπ Üreges, csőszerű darabok esetén lehet tompakötést is készíteni, ekkor a varratvastagság a cső falvastagsága, ill. ½ K varrat esetén a

mértékadó varratvastagság a lemezvastagság 85%-a. Bonyolultabb szerkezetekben sokszor kombinált kötést kell alkalmazni, vagyis tompavarratot sarokvarrattal, vagy homloksarokvarratot oldalsarokvarrattal kell együttesen készíteni egy kötésben. A kérdés ilyenkor az, hogy az egyes varratfajták milyen arányban vesznek részt a terhelés felvételben. Mivel az egyes varrat alakok rugóállandója más, és a számításnál eltérő rugalmassági modulust (E illetve G) kell figyelembe venni, ezért a terhelésfelvétel nem történhet a keresztmetszet arányában. Tompavarrat és oldalsarokvarrat együttes alkalmazasakor az oldalvarrat hasznos hosszának csak 60%-70%-a vehető figyelembe. Homlok sarokvarrat és oldal sarokvarrat is lehet egy kötésben. A szakirodalom többféle javaslatot tartalmaz Logikusnak látszik az az álláspont, miszerint az oldal sarokvarrat hoszszától függ a számítási eljárás, eszerint: • ha / > 1,5 b, akkor a homlok sarokvarrat

figyelmen kívül hagyandó • ha 0,5 b< I < 1,5 b, akkor F = Fold+1/3Fhom • ha / < 0,5 b, akkor F = F = 1/3Fold+Fhom Az összetett igénybevétel eseteiben a redukált feszültséget hegesztett kötésekre szokás egyszerűsítve is számítani: 2 2 σred= σ + τ ≤ σmeg A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 106 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 107 ► Pontosabb számítások esetére a munkaelméletet használhatjuk, általános síkbeli feszültségi állapotra: σ red = σ x2 + σ y2 + σ x ⋅ σ y + 3τ 2 illetve húzó- és rá merőleges nyírófeszültség esetén σ red = σ 2 + 3τ 2 A különböző feszültségelméletek nem bizonyultak kifogástalanoknak, ezért az ISO keretében kidolgoztak a hegesztési varratokra elméleti alapokon és kísérletekkel alátámasztva olyan méretezési módot, melyek eltérnek a szilárdságtan

alapegyenleteitől. A redukált feszültség kéttengelyű feszültség állapot esetén σ red = σ 12 + (σ 1 − σ 2 )2 + σ 22 + λ (τ ⊥2 + τ II2 ) illetve húzó- és rá merőleges nyírófeszültség esetén σ red = σ 2 + λτ 2 Az összefüggésben λ=1,8-nak veendő. Méretezés nyugvó terhelésre A hegesztési varrat legtöbb esetben gyengíti a keresztmetszetet, ezért a méretezés során ezt a gyengítő hatást valamilyen formában figyelembe kell venni. Az előbbiek során ismertetett elemi szilárdsági összefüggések segítségével meg kell határozni a varrat keresztmetszetben a névleges feszültségeket (σv, τv) és ezeket össze kell hasonlítani a varratra megengedett feszültséggel. A varrat megengedett feszültségeit a szokásos közelítő számítási eljárás szerint egy jóságtényezővel (ν-vel) állapítjuk meg úgy, hogy az alapanyagra megengedett normálfeszültséget csökkentjük vele: σ vmeg = vσ meg illetve τ vmeg = vτ meg

Általában a v jóságtényező értekei minden varrattípusra a következők: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 107 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom ívhegesztés vékonybevonatú pálcával ívhegesztés vastagbevonatú pálcával fedettívű automata hegesztés lánghegesztés Vissza ◄ Húzás 0,6 Nyomás 0,75 Nyírás 0,50 0,8 0,90 0,60 0,9 0,6 1,00 0,75 0,65 0,50 108 ► 2.6 táblázat Igénybevételi mód Egyenletes körmozgást végző gépek, alkatrészek Egyenletes lüktetőmozgást végző gépek és alkatrészek Lökésszerű igénybevételnek kitett gépek, alkatrészek Ütésszerű igénybevételnek kitett gépek, alkatrészek Egyenletes üzemű stabil, vagy lassú járatú gépek Traktorral hajtott mobil gépek, betakarító gépek Dinamikus Alkalmazási terület tényező [ϕ] 1,0-1,1 Villamos forgógépek, köszörük, gőz- és vízturbinák 1,2-1,4

Dugattyús gépek, gőzgépek, motorok, dugattyús szivattyúk, légsűrítők 1,3-1,5 Sajtók, hengerek, egyengető gépek 1,5-3,0 Kőtörők, kalapácsok hengerállványok, élhajlítók, kovácsprések, stb. 1,0-1,2 Csávázó gépek, tisztítók, manipulátorok, stb. 1,5-2,0 Vontatott és függesztett betaka-rító gépek váz szerkezetei 2,0-3,0 Vonóhorog, ekék, kultivátorok Traktorral hajtott mobil mun-kagépek, betakarító gépek Traktorral hajtott betakarí- 2,0-3,5 tó-gépek cséplőgépek és aprító-gépek szerkezetei Aprítódobok, szecskázók, cséplődobok 2.7 táblázat A dinamikus tényező értékei váltakozó igénybevételek esetén A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 108 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 109 ► A sarokvarrat esetén a kísérletek szerint nyugvó igénybevételnél a varrat akkor lesz az alapanyaggal azonos szilárdságú, ha

a varratkeresztmetszet Av = 1,6A. Az Av a varratok együttes keresztmetszete A méretezési összefüggés tehát: σ v ≤ σ vmeg = v ⋅ σ meg A jóságtényező általában érvényesnek vehető minden acélfajtára. A szakirodalom és néhány szabvány igen sok esetben varrattípusonként, igény-bevételi fajtánként a hegeszthető acél minőségekre táblázatban adja meg azt a nyugvóterhelésre érvényes határfeszültséget, amelyhez a varratfeszültséget viszonyítva a szükséges biztonsági tényezőt kapjuk. Így jár el a DIN 4100 szabvány is. A statikus méretezés eredményeként biztonságosnak minősül a varrat akkor, ha a varratban ébredő feszültségnek a megengedett varratfeszültséghez viszonyított értéke egy, vagy egynél nagyobb. Hegesztett kötések méretezése kifáradásra Az idő függvényében ismétlődően változó terhelés a szerkezeti elemeket, és azok hegesztett kötéseit fokozott ún. fárasztó igénybevételnek teszi ki

Méretezéskor először a dinamikus terhelés során előforduló csúcsigénybevételeket kell figyelembe venni. Ennek módja, hogy a váltakozó terhelés, vagyis a szerkezet igénybevételének jellegétől függően a számítható, vagy mérhető névleges értéket 10. 350%-ig terjedő mértékben célszerűen választott (táblázat) dinamikus tényezővel (ϕ) megszorozzuk: σvmax=σvφ. Az egyes varratfajták kifáradási jellemzői különbözőek, és alapanyag típusonként is változnak. Befolyásoló tényezőként szerepelnek azonban a technológiai eljárások hatásai, amelyeket egzakt méretezési módszerekkel jelenleg még nem tudunk követni. Ezért kísérleti úton minden jellemző anyag- és varratfajtára fárasztási vizsgálattal kellett felvenni a kifáradási biztonsági területet. A legismertebb méretezési séma a Smith-féle kifáradási terület, illetve legáltalánosabban elterjedt Neumann-féle diagram (amely tulajdonképpen a Smith-féle

biztonsági terület módosított formája) használatához kapcsolódik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 109 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom σmax [N/mm2 ] 130 σl σF=240 I III b σr σr 105 100 c 60 0 σl 220 II 180 a Vissza 45° 50 100 150 -60 ◄ 110 F F F F F F ► σ m [N/mm 2 ] -105 -130 2.64 ábra Gátlástényező meghatározása A Smith-féle biztonsági terület anyagfajtán belül a hegesztési mód, és kivitel szerinti gátlástényezőt (ß), a varratok lüktető szilárdságának változása alapján adja meg. Pl az St 37 anyagra vonatkozóan, húzó-nyomó igénybevétel, és tompavarrat esetén a 263 ábra szerint az alapanyagra érvényes kifáradási biztonsági terület az a alatti területrész, a gyökhegesztett Vvarratra a b alatti területrész, a gyök után hegesztés nélküli varratra a c alatti területrész. A diagramból a

lüktető szilárdság értékeivel a varratra vonatkozó gátlástényező: σ 22000 β v = r = = 1,22 σ r 18000 gyökhegesztés esetén, és βv = σ r 22000 = = 2,20 σ r 10000 gyökhegesztés nélküli esetben. Lengőszilárdságra a gyök utánhegesztés nélküli esetben meghatározható gátlástényező pedig: σ 13000 β v = r = = 2,16 6000 σr A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 110 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 111 ► A gátlástényezőt a varrat- és az átmeneti keresztmetszetekre, fárasztó vizsgálati eredmények alapján közvetlenül is meg lehet határozni. Mivel értéke nagymértékben függ a feszültségi viszonytól, az v= σm σ max függvényeként szokás megadni (pl. 22511 ábra, ahol a tompa-, és Kvarrat ßv értekei szerepelnek, St37 anyag esetén) βv 2,4 F F 2,2 F 2,0 1,8 F F F F 1,6 F 1,4 1,2 1,0 0 0,25 0,50 0,75

v= 1,00 σm σmax 2.65 ábra Gátlástényező meghatározása A gátlástényező figyelembevételével történő méretezésnél a dinamikus tényezővel meghatározott varratfeszültség gátlástényezővel tovább növelt értékét kell a folyáshatárhoz viszonyítani: n= σF ≥n β v ⋅ σ v max egyszerű igénybevételkor, merőleges síkú összetett igénybevétel esetén: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 111 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom nσ ⋅ nτ n= nσ2 + nτ2 ◄ Vissza 112 ► ≥n A gyakorlatban a Neumann-féle biztonsági terület alapján történő méretezés terjedt el. Neumann igen nagyszámú fárasztó vizsgálati eredmény öszszegyűjtésével, a különböző hegesztési varratokra és anyagokra az összes lényeges hatás figyelembevételével állapította meg a biztonsági területet. Így az általa kidolgozott diagramok igen jól

közelítik a varratok tényleges teherbíró képességét. v=σm/σ max σ max , τ max [N/mm 2 ] 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 360 340 320 300 280 260 240 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 II. I. VI.b VI.a VII.b VII.a III. IV. V. IX. VIII. St 52 0 50 100 150 200 250 300 350 σ m, τ m [N/mm 2 ] 2.66 ábra Az A St52 szerkezeti acélra vonatkozó Neumann diagramm A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 112 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 113 ► A 2.66 ábra a hegesztett St52-es anyagminőségre vonatkozik, a középfeszültség (σm) és a változó igénybevétel jellegének (σm/σmax; τm/τmax) függvényében rögzíti a különböző típusú és terhelésmódú varratok maximális terhelhetőségét (σfmax; τfmax). A csoportbeosztás figyelembe veszi nem csak a varratkialakítást, hanem a varratminőségi előírásokat is. A

biztonsági területek határegyenesei (a diagramban az I–IX jelű vonalak) magukban foglalják a geometriai méret befolyását és a felületi érdesség hatását is. A méretezés során elsőként a dinamikus tényezővel növelt terhelőfeszültség nagyságát (σvmax és σvmin illetve τvmax és τvmin, ) kell meghatározni. Majd kiszámítjuk a σm, illetve τm névleges középfeszültség, valamint terhelési viszony (v) értékét: σm = σ v max + σ v min τm = 2 v= σm σ v max v= τ v max + τ v min 2 τm τ v max A diagram használatához ezt követően ki kell választani az adott esetben érvényes hegesztési varrat vonalat. Végül a feszültséghányadost és az origót összekötő egyenes, valamint a római számmal jelzett varratvonal metszéspontjának vízszintes ordinátája az adott varrat terhelhetőségét (σfmax, illetve τfmax) adja meg. A varrat biztonságának meghatározásakor ezt a feszültséget kell a tényleges – számítással

meghatározott – σvmax illetve τvmax értekkel összehasonlítani. Így a biztonsági tényező: n = σ σ f max ≥ n szüks . n = v max τ f max ≥ n szüks τ v max . Ponthegesztett kötések méretezése A ponthegesztett kötések méretezése viszonylag egyszerű, de az ajánlott összefüggések csak tájékoztató jellegűek, ezért fokozott követelmények esetén célszerű a szilárdsági értékeket mérésekkel is ellenőrizni. A méretezés alapelve, hogy az i darab pont vigyen át annyi terhelést, mint az A = bs lemezkeresztmetszet. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 113 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 114 ► A hegesztési pont átmérője (hegesztés 2.67 ábra és 268 ábra) a lemezvastagság (s) függvényében: d = 5⋅ s ahol: a pont- és sortávolság: e1 = e2 = (3 . 6)d statikus terhelésnél, és e1 = e2 = 2d dinamikus terhelés

esetén, a széltávolság: e3 = (2 . 4)d statikus, és e3 = 2d dinamikus terhelésnél, a hegesztési pontok száma: i = 1 , 73 ⋅ A Ap egy- és kétsoros egynyírású, kétnyírású kötés esetén is,ahol: A=b·s d 2π Ap = 4 a lemezkeresztmetszet, a hegesztési pont keresztmetszete. s s d 2.67 ábra Gépjármű kerékabroncsoknál alkalmazott lemezkialakításoknál használt ponthegesztett kötés A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 114 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom e3 ◄ Vissza e3 e1 115 ► e1 F d e e2 3 d s s F b F e3 b F 2.68 ábra Átlapolt és hevederes ponthegesztett kötés Az igénybevételtől függően nyírásra, palástnyomásra és a kedvezőtlen igénybevételt jelentő fejhúzásra végezhető el a szilárdsági méretezés. A nyírófeszültség egy- illetve kétnyírású kötés esetén: τv = F F ≤ τ vmeg illetve τ v

= ≤ τ vmeg 2 ⋅i ⋅ Ap i ⋅ Ap A palástnyomás a hegesztési pont palástján: p = 2⋅F ≤ (1, 8 . 2 , 5 ) ⋅ σ i ⋅ d ⋅π ⋅ s vmeg A fejhúzáskor fellépő feszültség a lemezkeresztmetszetben: σh = F ≤ σ meg A és a hegesztési pontban: σ h = F ≤σ i ⋅ Ap hmeg Ismételt igénybevételű ponthegesztett kötésre, a megengedhető terhelés maximumok értékét a varratkifáradási görbék tartalmazzák (2.69 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 115 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 116 ► Nyugvó terhelésnél a megengedett feszültségek anyagminőségtől és igénybevételi módtól függően változnak. pl az St52-es anyag esetén: σvmeg= 139 MPa, a σpmeg= 432 .600 Mpa és a σhmeg= 48 MPa A kifáradási biztonsági területek meghatározására vonatkozó kísérleti eredmények azonban ma még csak néhány

legjellegzetesebb anyag- és kötésfajtára állnak rendelkezésre. A ponthegesztett kötés biztonsága általános esetre, ugyanis a mértékadó igénybevétel a nyírás. Tehát a biztonsági tényező: n = σf τ vmeg ≥ n szüks τv . 2 [N/mm ] 320 d=1,5mm n= 2 280 d=2,5mm n= 2 240 200 160 d=2,5mm n= 1 120 80 40 d=1,5mm n= 1 2 4 6 8 10 3 2 4 6 8 10 4 2 4 6 8 10 5 2 4 6 8 10 6 N 2.69 ábra Ponthegesztett kötések kifáradási görbéi A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 116 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kötések Vissza ◄ 117 ► Korszerű hegesztés-méretezési módszerek Napjainkban a hegesztett szerkezetek tervezésénél is mindinkább előtérbe kerül a gazdaságosság. Az eddig tárgyalt hagyományos méretezési eljárásoknál a teljes biztonságra törekedve olyan nagy biztonsági tényezőt szokás választani, amely remélhetően mind az

igénybevétel, mind pedig a teherbírás bizonytalanságait lefedve a teljes élettartam alatt kizárja törést. Az ilyen felfogás helytelen, mivel a túlméretezés felesleges súlytöbbletet és fokozott költségkihatásokat okoz. Ugyanakkor nyilvánvaló, hogy az úgynevezett ,,teljes” biztonság megvalósíthatatlan, hiszen a maximális igénybevétel és teherbírás csak bizonyos valószínűséggel meghatározható tényezők A statisztikus eljárások alkalmazásával, és a valószínűség számítás térhódításával a biztonsági tényező új értelmezést kapott, és ezzel új és gazdaságosabb méretezés módszerek vannak kialakulóban. 2.26 Ellenőrző kérdések 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. Szegecskötés méretezése. A forrasztott kötés méretezésének alapjai. A forrasztott kötések csoportosítása. A forrasztási eljárások csoportosítása. Sorolja fel a forrasztó anyagokat! A ragasztott kötés

méretezésének alapjai. A ragasztott kötések csoportosítása. A ragasztás csoportosítása. Sorolja fel a ragasztó anyagokat! Szilárd illesztésű kötés létrehozásának a módjai. A szükséges felületi nyomás értelmezése. A minimális és a gyártási fedés. Szilárd illesztésű kötésben kialakuló feszültségek. A redukált feszültség meghatározása. A megengedett feszültségek értelmezése szilárd illesztésű kötésekben. Szegecs kötések létrehozásának a módjai. Ragasztás kötésszilárdsága (nedvesítő hatás). Szegecs kötések kialakításának szempontjai. Hegesztés csoportosítása. A gátlástényező értelmezése. Neumann-féle biztonsági terület alapján történő méretezés. Hegesztési varratok csoportosítása. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 117 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30. Vissza ◄ 118

► Hegesztett kötések fajtái. A hegesztett kötések kialakításának szempontjai. A hegesztett kötésekben ébredő feszültségek. A hegesztett kötés méretezése nyugvó terhelésre. A hegesztett kötés méretezése kifáradásra. A hegesztett kötések feszültséggyűjtő hatása, csökkentésének módja. A ponthegesztett kötés méretezése. Kombinált hegesztett kötés értelmezése és méretezése. 2.27 Példák 1. példa Egy fogaskerék (dw =160 mm, dt =80 mm, l=90 mm) P=40 KW teljesítményt visz át n=6,5 1/s fordulatszámon. Számítsa ki a nyomaték átviteléhez szükséges palástnyomást, fedéssel szerelt kötés esetén, ha µ=0,12! Megoldás: Az x a biztonsági tényező legyen 1,5! 2. példa Számítsa ki a minimálisan szükséges fedést, és a gyártási fedést, ha a szilárd illesztésű kötést sajtolással hozzuk létre! k1 =0.334x10-5 mm2/N k2 =0.826x10-5 mm2/N R1 =3 µm, R2 =4 µm pszükséges =36 N/mm2 d=80 mm Megoldás: A minimálisan

szükséges fedés: ( ) f min = d ⋅ p szüks ⋅ (k1 + k 2 ) = 80 ⋅ 36 ⋅ 0,334 ⋅ 10 −5 + 0,826 ⋅ 10 −5 = 0,0334 mm = 33,4 µ Mivel az illeszkedő felületek a szerelés során elkenődnek, ezért egy megnagyobbított gyártási fedést kell alkalmazni: f gyárt = f min + 2 ⋅ 0,6 ⋅ (R1 + R 2 ) = 33,4 + 2 ⋅ 0,6 ⋅ (3 + 4 ) = 41,8µ A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 118 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 119 ► 3. példa Határozza meg a felsajtoló erőt, valamint a zsugorkötéshez szükséges hőfokkülönbséget, illetve ellenőrizze maximális feszültség szempontjából a kötést, ha: α=11x10-6 mm/mm·K k1 =0.344x10-5 mm2/N k2 =0.826x10-5 mm2/N l=90 mm d=80 mm K2 =2,67 a fogaskerék ReH=380 N/mm2 az illesztés: H7/s6 (80H7: +0.030, 0 / 80s6: +0078, +0059) d=80 mm Megoldás: Az illesztésből adódható NF nagy fedés: 0,078mm A szükséges

hőfokkülönbség az agy melegen történő felhúzáshoz: Az átmérő növekedésnek akkorának kell lennie, hogy a fedés megszűnjön, és még egy 0,0004d-s játék is keletkezzen a felhúzhatóság biztosításához, így az agyfurat átmérője a felmelegítés után: d m = d ⋅ (1 + α ⋅ ∆t ) = d + f + 0,0004d ε=f/d-t bevezetve: t= ε + 0,0004 α tehát : t = ε= f 0,078 = = 9,75 ⋅ 10 −4 80 d 9,75 ⋅ 10 −4 + 0,0004 11 ⋅ 10 −6 = 125°C Az NF nagy fedés miatt fellépő palástnyomás: p max = f max 0,078 N = = 84 −5 −5 d ⋅ (k1 + k 2 ) 80 ⋅ (0,334 ⋅ 10 + 0,826 ⋅ 10 ) mm 2 Így a felsajtoló erő: F = p max ⋅ d ⋅ l ⋅ π ⋅ µ = 84 ⋅ 80 ⋅ 90 ⋅ π ⋅ 0,12 = 227888,64 N = 227,9kN A maximális feszültség: σ red max = p ⋅ K 2 = 84 ⋅ 2,67 = 224 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom N mm 2 Vissza ◄ 119 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom

Vissza ◄ 120 ► A megengedett feszültség: σ meg = ReH ⋅ 0,9 = 380 ⋅ 0,9 = 342 N mm 2 σ meg ≥ σ red max Tehát megfelelő. 4. példa Milyen hosszan kell a 10x100 mm keresztmetszetű laposacélt felragasztani, ha a terhelő erő 100 KN ReH =500 N/mm2 τB =150 N/mm2 2.70 ábra Megoldás: A ragasztóanyagot a bxl felületre kell felvinni, amely nyírásra van igénybe véve. Értelemszerűen l=100 mm, a laposacél szélessége Vegyünk fel 3-szoros biztonsági tényezőt. τ meg = τ meg = τb n = 150 N = 50 3 mm 2 F 100 ⋅ 10 3 F = 20m b= = τ meg ⋅ l 50 ⋅ 100 b⋅l 5. példa Két s=10mm vastag és l=100mm széles acéllemezt hegesztett tompa varrattal kötünk össze. Határozza meg a kötés húzószilárdságát, ha a lemezre a megengedett húzófeszültség: σmeg=80MPa, a gyengítési tényező: v=0,7 a=v=10mm A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 120 ► Gépszerkezettan II. Kötések A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalom σ= Vissza ◄ 121 ► ◄ 121 ► F ≤ σ meg ⇒ F = σ ⋅ Av Av Av = a ⋅ l h = a (l − 2 ⋅ a ) = 10 (100 − 2 ⋅ 10 ) = 800 mm 2 Húzószilárdság: Fh = F ⋅ v = σ ⋅ Av ⋅ v = 80 ⋅ 800 ⋅ 0,7 = 44800 N = 44,8kN A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tengelyek Vissza ◄ 122 ► 3. Tengelyek Azokat a gépelemeket, amelyek a forgó alkatrészeket (szíjtárcsa, fogaskerék stb.) hordozzák, tengelyeknek nevezzük 3.1 Tengelyek kialakítása és anyagai A tengelyek rendeltetésük szerint két csoportba oszthatók: a) támasztó tengelyek: ezek rögzített (álló) és csapágyazott (forgó) kivitelűek lehetnek; de forgató nyomatékot nem visznek át, így a hozzájuk szerelt forgó alkatrészeket csapágyazva kell felszerelni. Ezért ezen tengelyek terhelése csak hajlítás lehet b) nyomatékátvivő tengelyek: mindig

csapágyazott kivitelűek, így a rájuk szerelt forgó alkatrészek fixen rögzíthetők. Ezért terhelésük csavarással párosult hajlítás A tengely alakját és méreteit a hordozott gépelem alakja és méretei, az igénybevétel módja, valamint a technológiai és a szerelési követelmények határozzák meg. Keresztmetszetük általában kör vagy körgyűrű, hosszuk az átmérő többszöröse. Ha az alkatrészek forognak, de maga a tengely áll, akkor csak azok kapcsolódási helyein kell kör vagy körgyűrű keresztmetszetet kialakítani. A többi keresztmetszet olyan lehet, amely a terhelés és a technológiai követelmények figyelembevételével a leggazdaságosabb anyagkihasználást biztosítja. A terheléshez képest forgó tengelyek esetén viszont célszerű az egész hossz mentén kör keresztmetszetet alkalmazni. A csapágyazott és illesztett tengelyszakaszok átmérője szabványos. A nyomatékot továbbító tengelyszakasz vagy tengelyvég hengeres,

kúpos, bordás, vagy más különleges kiképzésű (fogazott, poligon stb.) lehet A tengely anyagának a megválasztásánál nemcsak a megfelelő szilárdságra, hanem a deformáció előírt határok közötti tartására is törekedni kell. A leggyakrabban használt tengelyanyag az acél Alárendeltebb célokra, kisebb igénybevételek esetén a görbített és a csőtengelyek öntöttvasból is készíthetők, hengeres tengelyekhez pedig A34; A42; A50 stb. ötvözetlen szerkezeti acélok, valamint C30 és C35 nemesíthető, ötvözetlen acélok alkalmazhatok. Kényesebb, nagy igénybevételű helyeken (motorok, nyomatékváltók, hajtóművek, stb) nemesíthető ötvözött acélokat cé1szerű használni. Ezek szakítószilárdsága 600-1400N/mm2 A nagy kopás állóságú kovácsolt alakos tengelyek (pl: bütykös tengelyek) anyaga betétben A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 122 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 123 ► edzhető nikkel, krómnikkel, króm-molibdén és króm-mangánacél lehet. Kemény kopásálló felület nyerhető nitridálással, vagy felületi edzéssel, esetleg kemény bevonatokkal, azonban a vegyi kezelések csökkentik a kifáradási határt. 3.2 Hajlékony tengelyek A hajlékony tengelyek csak meghatározott forgásirányban terhelhetők. 7mm átmérőig csak mozgásátvitelre, 8 mm felett már teljesítmény átvitelre is alkalmasak. 3.1 ábra hajlékony tengely 3.2 ábra hajlékony tengely 3.3 A tengelyek méretezése A tengelyek méretezéséhez a rá ható erők térbeni és időbeni lefutásának ismerete szükséges. A terhelés időbeni változása lehet determinisztikus, amikor a terhelés-idő függvény egyértelmű matematikai formulával megadható és sztohasztikus, amikor a terhelés múltbeli nagysága a pillanatnyi értéket nem határozza meg, legfeljebb annak valószínűségi eloszlására

hat ki. Ez utóbbi esetben a terhelés spektruma az amplitúdók sűrűségfüggvényével jellemezhető A determinisztikus terhelések lehetnek periodikusak és aperiodikusak. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 123 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 124 ► Sztohasztikus igénybevétel esetén sem az amplitúdót, sem a fázist nem tudjuk tetszőleges időpontokra teljes biztonsággal megjósolni, ezek a jellemzők csak valószínűsíthetők. A legkorszerűbb eljárások szerint a méretezést a terhelésszintek üzemidőtől is függő sűrűségfüggvénye alapján kell elvégezni, figyelembe véve az ismétlődő terhelések fárasztó hatását is. E módszerek alkalmazása azonban ma még nehézségekbe ütközik. Ezért a gyakorlatban ma még legtöbbször a kifáradási határt jelentősen még nem csökkentő, ritkán előforduló csúcsterheléseket időben

állandó terhelésként felfogva, statikus anyag jellemzők alapján méretezünk. A terhelés időbeli változását, annak fárasztó hatását un. üzemi tényezők alkalmazásával veszszük figyelembe A tengelyen üzemszerűen fellépő csavaró nyomaték többféle hatás; a névleges terhelés, a gép egyenetlen járása, az indítási körülmények, és a különböző rezgések szuper pozíciójából adódik (3.3ábra) Mr Mn Mn Mn t 3.3 ábra Az eredő terhelés időbeli változása A névleges nyomaték (M) a névleges teljesítményből (P) számítható MT = P ω ahol: ω a tengely szögsebessége A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 124 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 125 ► A gépek egyenetlen üzeme miatt a tengelyek terhelése a névleges érték körül ingadozik és ez a körülmény a névlegesnél nagyobb igénybevételek fellépését is

jelenti. A terhelésnövekedést méretezéskor az un üzemi tényezővel jellemezzük (Cü > 1) Nagysága tapasztalati adatok alapján állapítható meg. Az egyenetlen járás külső hatásokra és belső üzemi tulajdonságokra vezethető vissza Okozhatja mind a hajtó, mind pedig a hajtott gép. Indításkor az álló tömegeket fel kell gyorsítani az üzemi fordulatra. A tehetetlenségi erők okozta nyomatéknövekedést Ci > 1 indítási tényezővel számíthatjuk, amely ugyancsak tapasztalati értékek alapján becsülhető, vagy egyszerűbb esetekben az analitikus úton is meghatározható. A gép üzeme közben fellépő rezgések további Mr nyomaték növekedést jelentenek. A rezgések frekvenciája lényegesen nagyobb, amplitúdója viszont kisebb, mint a terhelésé. A részhatások szuperpozíciójából származó, és méretezési alapul szolgáló legnagyobb nyomaték tehát: Mmax= M + [(Ci 1)+(Cü 1)]M + Mr A tengelynek a maximális terhelés felléptekor az

alábbi követelményeket kell kielégíteni: • ne törjön el • alakváltozása kicsi legyen • forgás közben ne lépjen fel a rezonancia jelensége A fenti követelmények szilárdsági és dinamikai méretezéssel elégíthetők ki. 3.31 A tengelyek szilárdsági méretezése törésre A tengelyek fő méreteit az önsúly, a terhelés és az alkalmazott anyag minősége alapján határozhatjuk meg. Az anyagra megengedett feszültségek a gyakorlatban elfogadható közelítéssel: σmeg = (0.25 -0,4) REH és τmeg= σmeg/2 Az igénybevétel lehet húzás, nyomás, nyírás, hajlítás, csavarás és ezek kombinációja. Az ébredő feszültség az elemi szilárdságtan összefüggéseivel meghatározható Összetett igénybevételnél a redukált feszültséget Mohr vagy H-M-H (Huber-Mises-Hencky) elmélete szerint számíthatjuk. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 125 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 126 ► A műszaki gyakorlatban gyakori a csőtengelyek alkalmazása, így a méretezéseinknél bevezetjük az átmérőviszonyt: a= D d 1. Statikus húzó vagy nyomó igénybevétel σ= F ≤ σ meg A Az átmérő meghatározása: Tömör tengely esetén: 4⋅F σ meg ⋅ π d= Cső tengely esetén: d= σ meg 4⋅F ⋅π ⋅ 1− a2 ( ) 2. Statikus nyíró igénybevétel τ= F ≤ τ meg A Az átmérő meghatározása: Tömör tengely esetén: d= 4⋅ F τ meg ⋅ π Cső tengely esetén: d= τ meg 4⋅ F ⋅π ⋅ 1− a2 ( A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom ) Vissza ◄ 126 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 127 ► Vissza ◄ 127 ► 3. Statikus hajlító igénybevétel a) Navier-féle képlet σ= Mh ≤ σ meg K b) keresztmetszeti tényező Krud d 3 ⋅π = 32 Kcsó = (d 4 − d b4 ) ⋅ π 32 ⋅

d c) az eredő hajlító nyomaték Mh = 2 M hI2 + M hII d) Az átmérő meghatározása: Tömör tengely esetén: d =3 32 ⋅ M h σ meg ⋅ π Cső tengely esetén: d =3 32 ⋅ M h σ meg ⋅ π ⋅ 1 − a 4 ( ) 4. Statikus csavaró igénybevétel a) Az ébredő feszültség meghatározása τ= MT ≤ τ meg Kp ahol MT = P ω b) a poláris keresztmetszeti tényező d 3π 16 π ⋅ ( D4 − d 4 ) = 16 ⋅ D K prud = K pcső A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 128 ► c) Az átmérő meghatározása: Tömör tengely esetén: d=3 16 ⋅ P 5⋅ P ≅3 π ⋅ ω ⋅ τ meg ω ⋅ τ meg Cső tengely esetén: d =3 τ meg 16 ⋅ P ⋅π ⋅ω ⋅ 1− a4 ( ) 5. Méretezés összetett igénybevételre Az egyidejű hajlítással és csavarással terhelt tengelyek méretezését a fent megismertek felhasználásával a redukált

feszültség meghatározása alapján végezzük el. H-M-H (Huber-Mises-Hencky) elmélet szerint a redukált feszültség: σ red = σ 2 + 3 ⋅ τ 2 ≤ σ meg Mohr szerinti redukált feszültség: σ red = σ 2 + 4 ⋅ τ 2 ≤ σ meg Ezzel elvégezhető az előtervezés, meghatározhatók a fő méretek. A tengely részletes megszerkesztése után kerülhet sor a végleges szilárdsági ellenőrzésre, amely kifáradásra történő ellenőrzést jelent A kifáradásra történő méretezés alapelve, hogy a tengelyben ébredő ismétlődő feszültség nem érheti el az igénybevétel fajtájától, a tengely alakjától, méretétől, a felületi megmunkálástól és az üzemi körülményektől függő kifáradási határfeszültséget. Az igénybevétel fajtáját úgy vesszük figyelembe, hogy az illető igénybevételre és az anyagra felvett Smith diagramot használjuk. A tengelyek felületet különböző alakú hornyok, beszúrások, keresztmetszeti változások

szakítják meg. Ezeken a helyeken a névleges feszültség többszöröse is felléphet, és ennek megfelelően, itt a legnagyobb a kifáradásos törés veszélye. A csúcsfeszültségek kiszámítására alkalmas αK, βK, ηK, γ, κ tényezőket korábban már definiáltuk. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 128 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 129 ► A csúcsfeszültségek figyelembevételén túl fontos tudni azt is, hogy a szélsőséges üzemi körülmények, pl. a nagy hőmérséklet, korrozív hatások tovább csökkenthetik a kifáradási határt, Jelentősen befolyásolhatja a kifáradási határt a tengely előállítási technológiája is. A hidegalakítást, a kovácsolást valamint a hőkezelést ugyanis olyan sajátos szövetszerkezeti változások kísérik, amelyek kihatnak a szilárdsági tulajdonságokra A kifáradási határfeszültségre

történő tengelyméretezéskor, vagy ellenőrzéskor tehát számos tényezőt és hatást szükséges figyelembe venni. Összefoglalva az ellenőrzés lépései a következők: • Az előtervezés adatai alapján megszerkesztett tengelyekre megrajzoljuk az igénybevételi ábrákat és kijelöljük azokat a helyeket, amelyekre az ellenőrzést el kell végezni (a legnagyobb igénybevétel és a keresztmetszeti változások helyei). • A kijelölt keresztmetszetben megállapítjuk az αK alak- vagy a βK horonytényezőt valamint a γ méret-és κ felületminőségi tényezőt. • Az ellenőrzött keresztmetszetekben kiszámítjuk a középfeszültséget és a feszültség-amplitúdót. • A Smith diagramból megállapítjuk a kifáradási határfeszültséget (σm). A középfeszültség, és a hozzáadott feszültség amplitúdó együttes értékének a Smith-féle biztonsági területen belül kell maradnia. • A diagramból adódó határfeszültséget (σf) a méret

(γ)- illetve a felületminőségi tényezővel (κ) csökkentjük, a maximális ébredő feszültséget (σmax) pedig a βk horonytényezővel növeljük. • A módosított határfeszültség, és a maximális ébredő feszültség hányadosa a biztonsági tényező (n): n= σ f ⋅γ ⋅κ σ max ⋅ β K amelynek ajánlott értéke: 1,5.2,0 A tengelyek méretezendő keresztmetszete: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 129 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 130 ► 3.4 ábra A tengely méretezendő keresztmetszete 3.32 A tengelyek ellenőrzése alakváltozásra A tengely a terhelés határa alakváltozást szenved. A hajlító nyomaték lehajlást, a csavaró nyomaték elcsavarodást okoz A tengely megfelelő, ha az alakváltozás a rugalmassági határon belül marad. A kör vagy körgyűrű keresztmetszetű egyenes rúd elcsavarodása: ϕ= Mt ⋅l I p ⋅G ahol

• G: a csúsztató rugalmassági modulus, acélra (88,1 104 N/mm2) • l: a tengely szakaszok hossza • Ip: a tengelyszakaszok poláris másodrendű nyomatéka A poláris másodrendű nyomaték: I prud I pcső d 4π = 32 π ⋅ ( D4 − d 4 ) = 32 A tömör, kör keresztmetszetű tengely szükséges átmérője: d =4 32 ⋅ M t ⋅ l 32 ⋅ P ⋅ l =4 ϕ meg ⋅ π ⋅ G ϕ meg ⋅ π ⋅ G ⋅ ω A megengedett elcsavarodás (ψ) általában 0,00435 radián/m. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 130 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tengelyek Vissza ◄ 131 ► A tengelyek lehajlása a rugalmas szál differenciálegyenletéből határozható meg. A jellegzetes és gyakran előforduló egyszerűbb terhelésű állandó keresztmetszetű tengelyeknél a rugalmas szál érintőjének vízszintessel bezárt szögét (α) és a lehajlást (f) a 3.1 táblázat tartalmazza A lehajlás

ellenőrzése elsősorban ott válik szükségessé, ahol a tengelyre szerelt gépelemek működését bizonyos határon túl már zavarhatja a deformáció. (pl: Fogaskerék hajtásoknál) Az irodalomban fmeg=0,00033 l (mm), αmeg=0,001 radián. 3.1 táblázat Állandó keresztmetszetű tengelyek szögelfordulása és lehajlása A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 131 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 132 ► 3.33 A tengelyek dinamikus ellenőrzése (Tengelyek kritikus fordulatszáma) A fizika tanulmányokból ismeretes, hogy periodikus külső erő hatására lengő, tömegből és rugóból álló rendszer lengéseinek amplitúdója, ha a kényszererő frekvenciája megegyezik a szabad rezgés frekvenciájával, végtelenné válik (a jelenséget rezonanciának nevezzük). A rezonancia a rugalmas anyagból készült nagy fordulatszámú tengelyeknél is felléphet

amennyiben azokat a tengely saját frekvenciájával egyező ismételt külső impulzusok érik. A két frekvencia egyezése a gyakorlatban csapágy- vagy tengelytöréshez vezethet A lengéseket hajlító- és csavaró nyomaték egyaránt létrehozhatja. Mindkét esetben felléphet a rezonancia, ezért nagy fordulatszámú tengelyeket ebből a szempontból is ellenőrizni kell. 3.5 ábra A tengelyek deformációja Vizsgáljuk a 3.6 ábrán látható tengelyt, amelyre az (m) tömegű tárcsát excentricitással erősítették fel. Az ω szögsebességgel forgó tengelyen az excentricitás miatt: Fc=m(y + e)ω2 kiegyensúlyozatlan tömegerő hat. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 132 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 133 ► Amely (y) kitérést okoz. A tengely elhajlása a rugalmassági határon belül: y = c Fc ahol c az egységnyi elhajlást okozó erő reciproka, azaz

a rugóállandó. A két egyenlőségből m ⋅ e ⋅ω 2 y= 1 − m ⋅ω 2 c A képlet szerint a elhajlás (y) végtelen értéket is felvehet, így a kritikus szögsebesség tehát: ωk = 1 m⋅c A 3.6 b) ábra szerinti vízszintes tengelyeknél a rezonancia akkor is felléphet, ha a felszerelt tárcsa tökéletesen ki van egyensúlyozva, vagyis a tömegközéppont a tengely középvonalába esik Ekkor is a kritikus szögsebesség: ωk = 1 m⋅c A súlyerő hatására ugyanis a tengely itt is y elhajlást (lehajlást) szenved és így súlypontja a tengely eredeti középvonalától y távolságra kerül. A gyakorlatban azonban a tárcsák középvonala és súlypontja az anyag inhomogenitása és a gyártási pontatlanságok miatt soha nem esik egybe, ezért a kritikus fordulatszámra történő dinamikus ellenőrzést elrendezéstől függetlenül minden esetben el kell végezni. A rezonanciához tartozó kritikus szögsebesség a fentiekkel analóg módon számítható:

ω1 = 1 m⋅c = g y A rugóállandó (c) számítható értéke: l3 c= 48 ⋅ I ⋅ E A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 133 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tengelyek Vissza ◄ 134 ► 3.4 A tengelyek kialakításának szempontjai A tengelyek általában nem állandó keresztmetszetű tartók, hanem a felerősített alkatrészeknek megfelelően tagoltak. Az átmeneti helyeken feszültség növekedés lép fel. Mint azt a méretezési alapelvek ismertetésekor láttuk, a feszültség gyűjtő helyek nagysága, alakja nagymértékben befolyásolja a tengely kifáradási határát. A tervezésné1 ezért nem csak pontos számításokat kell végezni, hanem törekedni kell arra, hogy helyes kialakítással a feszültségcsúcsok nagyságát a lehető legkisebbre korlátozzuk. A feszültséggyűjtő hatás annál erősebb, minél élesebb a tengely tagolásánál az iránytörés. A sima

vonalú átmenetek és a lekerekítések alkalmazása általában előnyösebb Erre mutat be néhány példát a 37a ábra Legtöbbször az alkatrészeket a tengelyen vállal támasztjuk meg, ilyen esetben az éles átmenet támasztó gyűrű alkalmazásával elkerülhető (3.7b ábra) A lépcsők számát olyan tengelyeken, amelyekre több alkatrészt szerelünk, távtartó gyűrűs támasztással lehet csökkenteni. Szólni kell még a tengelyeken a kötések számára kialakított hornyokról és furatokról is. Ezek nemcsak a terhelhető keresztmetszetet, illetve a keresztmetszeti tényezőt csökkentik, hanem mint feszültséggyűjtő helyek a kifáradási határt is. A legtöbb kellemetlenséget az átmenő furat okozza 3.6 ábra A feszültségcsúcsok csökkentése megfelelő átmenettel, és beszúrással A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 134 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom

Vissza ◄ 135 ► Ennek feszültséggyűjtő hatása d/D viszonytól függ. A furat átmérő d növekedésével növekszik a feszültségcsúcs értéke Hasonló a helyzet az ék- vagy retesz-horony esetében is, ahol ugyancsak különböző árnyékoló kialakításokkal lehet a kifáradási határt csökkentő hatásokat tompítani. A feszültséggyűjtő helyek kifáradási határt csökkentő hatását az αK alak, illetve a βk horonytényezővel (gátlástényező) veszik figyelembe. A szakirodalomban nagyszámú alak- és horonytényező diagram található. Ezek általában nemcsak egy, hanem több paraméter függvényei. 3.5 Ellenőrző kérdések 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Tengelyek rendeltetés szerinti csoportosítása. Ismertesse a hajlékony tengelyeket! A tengelyméretezés elve. Statikus hajlító igénybevétellel terhelt tengelyek méretezése. Statikus csavaró igénybevétellel terhelt tengelyek méretezése. Statikus húzó igénybevétellel terhelt

tengelyek méretezése. Statikus nyíró igénybevétellel terhelt tengelyek méretezése. Ismertesse a kifáradásra történő méretezés menetét! Egyidejű hajlítással és csavarással terhelt tengelyek méretezése. Tengelyek kritikus fordulatszáma. 3.6 Példák 1. példa Egy csőtengely 47 kW teljesítményt visz át 10 1/sec fordulatszám mellett A tengely anyagára a megengedett feszültség τmeg=17,5 MPa σmeg=50 MPa. Az átmérő viszony: d/D=0,75 Számítsa ki a tengelyátmérőket! Ellenőrizze a tengelyt, ha Mh=700Nm hajlító nyomaték is terheli! τ= Mt ≤ τ meg Kp 47 ⋅ 10 3 Mt = = = = 748,4 Nm ω 2 ⋅ π ⋅ n 2 ⋅ π ⋅ 10 P Kp = Mt τ meg P = 748,4 ⋅10 3 = 42766,15mm 3 17,5 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 135 ► Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Kp = 16 ⋅ K p D= 3 ⎡ ⎢⎣ D=3 ⎛d⎞ ⎟ ⎝D⎠ 4 π ⋅ ⎢1 − ⎜ ⎤ ⎥ ⎥⎦

=3 D3 ⋅π 16 Vissza ◄ 136 ► 136 ► ⎡ ⎛ d ⎞4 ⎤ ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ ⎢⎣ ⎝ D ⎠ ⎥⎦ 16 ⋅ 42766,15 [ π ⋅ 1 − (0,75) 4 ] =3 16 ⋅ 42766,15 = π ⋅ [1 − 0,3164] 684258,4 3 = 318778,06 = 68,338 2,1465 d = D⋅ d = 68,338 ⋅ 0,75 = 51,254mm D Ellenőrzés összetett igénybevételre (hajlítás is): σ hajl = D3 ⋅π K= 32 Mh K ⎡ ⎛ d ⎞4 ⎤ ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ ⎢⎣ ⎝ D ⎠ ⎥⎦ K=21393,1mm3 σ hajl = M h 700 ⋅10 3 = = 32,74 MPa K 21393,1 σ red = σ 2 + 3 ⋅ τ 2 = 32,74 2 + 3 ⋅ 17,5 2 = σ red = 1071,91 + 918,75 = 1990,66 = 44,62MPa vagy: σ red = σ 2 + 4 ⋅ τ 2 = 32,74 2 + 3 ⋅ 17,5 2 = σ red = 1071,91 + 1225 = 2296,91 = 47,93MPa A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ Gépszerkezettan II. Tengelyek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 137 ► σ red ≤ σ meg = 50MPa Tehát összetett igénybevétel esetén is megfelelő. 2. példa Egy

forgó csőtengelyt kell szilárdságilag ellenőrizni az alábbi adatok esetén. Mekkora átmérőjű tömör tengellyel helyettesíthetnénk azonos igénybevétel mellet az adott csőtengelyt? P=100 kW D=80 mm v=10 mm ( falvastagság ) n=12 1/sec τmeg=27 Mpa Megoldás: d = D − 2 • v = 80 − 2 • 10 = 60 mm d 60 = = 0,75 D 80 Mt = Kp = τ= P ω = P 2 ⋅π ⋅ n D3 ⋅π 16 = 100 ⋅ 10 3 = 1326,96 Nm 2 ⋅ π ⋅ 12 ⎡ ⎛ d ⎞ 4 ⎤ 80 3 ⋅ π 1 − 0,75 4 = 6,869 ⋅10 4 mm 3 ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ = 16 ⎣⎢ ⎝ D ⎠ ⎦⎥ [ ] M t 1326,96 ⋅10 3 = = 19,32 N 4 mm 2 Kp 6,869 ⋅10 τ = 19,32MPa ≤ τ meg = 27MPa tehát megfelelő tömör tengely méretének meghatározása: d =3 16 ⋅ M t 16 ⋅ 1326,96 ⋅ 10 3 3 =3 = 349978,2 = 70,47 mm 19,32 ⋅ π τ ébr ⋅ π A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 137 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak

Vissza ◄ 138 ► 4. Gördülőcsapágyak 4.1 A gördülőcsapágy feladata és tulajdonságai A gördülőcsapágy relatív mozgást lehetővé tevő szerkezet, mely forgó vagy lengő mozgást végző, erőátvitelt biztosító alkatrészek, pl. tengelyek, csapok megtámasztására, vezetésére szolgál. A gördülőcsapágyak tulajdonságai: • A terhelésátadást gördülőmozgással végzik, belső súrlódásuk kicsi, a gördülő ellenállásuk gyakorlatilag a fordulatszámtól független • A kis súrlódás miatt egyszerű és kismértékű a kenésigényük • A forgásértelmük tetszőleges • Karbantartási igényük kicsi • Nemzetközileg szabványosított, kereskedelmi áruként gyorsan pótolható, cserélhető gépelemek • A dinamikus hatásokra érzékenyek • Szinte kizárólag osztatlan kivitelűek, ezért alkalmazásuk korlátozott • Szilárd szennyeződésre (por-, fémszemcse) érzékenyek • Rezgéskeltő hatásra érzékenyek és a változó

terhelések miatt zajosak 4.2 Gördülőcsapágyak típusai A gördülőcsapágyak jellemzően két gyűrűből, vagy két tárcsából állnak, e két elem között kosárral egybetartott, egyenlő osztásban, golyók vagy görgők helyezkednek el. A gördülőcsapágyakat szokás egy-, vagy két oldalon zártan, tömítéssel is gyártani. A gördülőcsapágyak gyűrűi, tárcsái acélból készülnek, a gördülőelemek tükrösítettek és anyaguk edzett acél. A kosárszerkezet készülhet acélból, sárgarézből, gömbgrafitos vasöntvényből, könnyűfémből vagy műanyagból. A porvédő elemek anyaga acéllemez vagy hőálló gumi lehet. A gördülőcsapágyak általában zsírkenésűek, ritkábban olajkenésűek. 4.21 Gördülőcsapágyak osztályozása A terhelés iránya szerint: • Radiális csapágyak (hordozó csapágyak) vagy más néven gyűrűscsapágyak, melyek a forgástengelyre merőleges erőket vesznek fel • Axiális csapágyak (támasztócsapágyak)

vagy más néven tárcsáscsapágyak, melyek a tengelyirányú erőket veszik fel A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 138 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 139 ► A gyűrűscsapágyak több fajtája, a radiális terhelés mellett, még axiálisan is terhelhetők. A gördülőtestek alakja szerint: • golyósak • görgősek (hengergörgős, tűgörgős, hordógörgős, kúpgörgős, rugógörgős) Szerkezetük szerint a csapágyak lehetnek: • merevek • önbeállók 4.22 Radiális (gyűrűs) golyóscsapágyak A radiális golyóscsapágyak a fő radiális terhelésükön kívül, típustól függően kisebb-nagyobb axiális terhelést is fel tudnak venni. A 41 ábra különféle radiális golyóscsapágyakat szemléltet 4.1 ábra a,b, Mélyhornyú golyóscsapágy Az egysoros kivitel egyszerű felépítésű, leggyakoribb típus. Radiális- és mindkét

irányú axiális terhelést is fel tud venni. Létezik egy és kétoldali porvédő lemezes (Z, 2Z) és gumitömítőtárcsás (RS, 2RS) kivitelben. (Szennyeződés bejutástól és kenőzsír kijutástól védettek) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 139 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak Vissza ◄ 140 ► A kétsoros kivitelű ritkábban használatos. Az egysoroshoz képest nem dupla a teherbírása, de rezgésekre kevésbé érzékeny. Szennyezett helyeken pl mezőgazdasági gépekben is használják c, Vállcsapágy Egysoros kivitelben készül. Külső gyűrűje egyvállas. Radiális- és egyirányú axiális terhelést tud felvenni. Gyakran párosával, szembefordítva építik be, hogy a mindkét irányú axiális terhelést felvegyék. Viszonylag kis méretekben készül d, Beálló golyóscsapágy A külső és belső gyűrű tengelyvonalánál szögelhajlás

lehetséges. Külső gyűrűjének belső felülete gömbfelület, a furata hengeres, vagy kúpos kivitelű. Fészekfurat és tengelycsap egytengelyűségre lazább az előírása (0,04-0,05 rad). Hosszú tengelyek ágyazására, mezőgazdasági gépek csapágyazására használják. e,f,g, Ferdehatásvonalú csapágy Az egy golyósoros (4.1e ábra) kivitelű egyirányú, a két golyósoros (4.1f ábra) és osztott belsőgyűrűs (duplex) (41g ábra) kivitelű csapágyak kétirányú axiális terhelést is fel tudnak venni Pontos tengelyirányú vezetést igénylő helyeken, fogaskerék-hajtóművekben, szerszámgépekben, személygépkocsik kerékcsapágyazásánál használatosak h, Y-csapágy Mindkét oldalán tömített kivitelű. Külső gyűrűje gömbfelületű, a belső gyűrűje pedig széles. Szögeltéréses ágyazásoknál alkalmazható Mezőgazdasági gépekben gyakori 4.23 Radiális görgőscsapágyak A radiális görgőscsapágyak a golyóscsapágyakhoz képest nagyobb

terhelhetőségűek, és a dinamikus igénybevételekre is alkalmasak. Legtöbb típusuk egysoros, de a henger- és hordógörgősek kétsoros kivitelben is készülnek. A különféle radiális görgőscsapágyakat a 42 ábra szemlélteti. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 140 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 141 ► 4.2 ábra a, Hengergörgős csapágyak A hengergörgős csapágyak nagyobb teherbírásúak, mint a radiális golyóscsapágyak. Nagy fordulatszámmal üzemeltethetők Szétszedhetők, ezért a be- és kiszerelésük könnyebb. Az NJ és NUP típusok egy-, illetve két irányból fel tudnak venni bizonyos nagyságú axiális terhelést is. Az NU és N jelű csapágyaknak csak egyik gyűrűjüknél van váll, így azok csak radiálisan terhelhetők. A kétsoros hengergörgős csapágyak nagy futáspontosságúak, rezgésekre nem érzékenyek és

nagy terhelhetőségűek. Ma már gyártanak kereszthengergörgős kivitelt, melyet nagy terhelésű, csapágyazásokhoz ajánlják Radiális-, kétirányú axiális- és nyomatékterhelést is fel tud venni A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 141 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak Vissza ◄ 142 ► b, Tűgörgős csapágyak Kis átmérőjű, de hosszú hengergörgőkkel ellátottak. Radiális helyigényük kicsi A kosárszerkezettel rendelkezők magas fordulatszámon is üzemeltethetők. Belső, vagy külső gyűrű nélküli kivitel pontos beépítési hely kialakítást igényel Csak radiálisan terhelhetők c, Beálló görgőscsapágyak Hordó alakú gördülőelemekkel, hengeres vagy kúpos tengelyfurattal készülnek, egysoros vagy kétsoros megoldással. A nagymértékű radiális terhelés mellett az egysoros kivitel kisebb-, a kétsoros kivitel nagy axiális

terhelést is fel tud venni. Nagy terheléseknél fellépő nagy súrlódás miatt kis fordulatszámnál alkalmazhatók. Nagy dinamikus terhelésekre is kiválóan alkalmasak Egysoros csapágy belső gyűrűjénél a gördülőtestek két oldali vállal megtámasztottak, a kétsorosak belső gyűrűjén pedig a gördülőelemsorok között vezető vállkiképzés van. A korszerű csapágyaknál a vezető vállak helyett tömör üvegszállal erősített poliamid kosárszerkezetet alkalmaznak, és a csapágy még jobban terhelhető. Alkalmazásuk: emelőgépekben, hengerművekben, szállítógépekben, stb d, Kúpgörgős csapágyak Csonkakúp alakú gördülőelemek a külső és belső gyűrű kúpfelületén gördülnek. A gördülőfelületek alkotóvonala és a gördülőelemek forgásközépvonala egy pontban, a tengelyvonalon metsződnek, így jön létre a tiszta gördülés. A radiális terhelés mellett, egyirányú jelentős nagyságú axiális terhelést is fel tud venni.

Alkalmazáskor párosával, egymással szembefordítva építik be, így kétirányú axiális terhelést is fel tudnak venni. A kúpgörgős csapágyak szétszedhetők, ezért beszerelésnél a csapágyjátékot be kell állítani Nagy terhelésű és mindkét tengelyirányban adott játékkal rögzített tengelyek csapágyazásra az egyszerű kúpgörgős csapágy helyett a párosított egysorú kúpgörgős csapágypárt lehet beépíteni. A gyártók „X” (DF); „O” (DB); tandem (TD) elrendezéssel ajánlják a felhasználóknak. Ezek a csapágyak szerelés- és beállítási hibákra nem érzékenyek, pontos axiális tengelyvezetést biztosítanak, nagy axiális és radiális teherbírásúak, egyszerű a karbantartásuk és kenésük. A kúpgörgős csapágyak jellemző alkalmazási területei: járműkerék csapágyazás, hajtóművek- és szerszámgépek ágyazása. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 142 ► Gépszerkezettan II.

Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 143 ► 4.24 Axiális (tárcsás) golyóscsapágyak A 4.3 ábra négy különböző típusú axiális golyóscsapágyat szemléltet Egyfelé ható axiális erővel terhelhetők az egysoros tárcsás-, (4.3a ábra) és az egysoros beálló tárcsás csapágyak (4.3b ábra) Ezek a csapágyak kis fordulatszámon üzemeltethetők. A két tárcsa egyike a tengelytárcsa, a másik pedig a fészektárcsa, a golyósort a lemez kosárszerkezet fogja össze A kétsoros axiális golyóscsapágyak kétirányú axiális erővel terhelhetők (4.3c, d ábra) és nagyobb fordulatszámnál alkalmazhatók 4.3 ábra A golyós tárcsáscsapágyak túl nagy terheléseket és erős dinamikus hatásokat nem tudnak felvenni. 4.25 Axiális (tárcsás) görgőscsapágyak Az egyfelé ható görgők 4.4a ábra és a tűgörgős (44b ábra) axiális csapágy csak axiális terhelésre alkalmas. A 44c ábra szerinti

hordógörgős, beálló típus az axiális terhelés mellett, bizonyos mértékű radiális terhelést is fel tud venni. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 143 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 144 ► 4.4 ábra Alkalmazási területe széleskörű, a beálló mozgása, erőfelvétele és a nagy fordulatszámra való alkalmassága miatt. Az axiális kéttárcsás görgős csapágyakban a gördülőelem kúpgörgő is lehet. A hengergörgők több sorban is elhelyezkedhetnek a kosárszerkezetben 4.3 A gördülőcsapágyak jelölési rendszere A gördülőcsapágyak gyártóinak és felhasználóinak érdeke, hogy a csapágyak kiváló minőségben, megfelelő áron, könnyű cserélhetőség mellett, korlátozott számú nagyságban készüljenek. Az ISO, Nemzetközi Szabványosítási Szervezet, ezért a csapágyak fő méreteit „Főmérettáblázatok”

–ban rögzítette. (Radiális csapágyak ISO 15, kúpgörgős csapágyak ISO 355, axiális csapágyak ISO 104). A csapágyak jelölési rendszerét az ISO 355-1977 szabvány tartalmazza. A radiális csapágyak átmérő- és szélességsorozat értelmezése a 4.5 ábrán látható Minden „d” furatátmérőhöz egy palástátmérő-sorozat (jobbra növekvően), és ezekhez az átmérősorozatokhoz több szélességsorozat tartozik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 144 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 145 ► 4.5 ábra Az axiális csapágyaknál is több méretsorozat létezik, de ott a szélességsorozatnak magasságsorozat felel meg. Az átmérősorozatok és a szélesség-, illetve magasság sorozatok kombinációjából képződnek a méretsorozatok. A gördülőcsapágyak jelölési rendszerét szemlélteti a 4.6 ábra 4.6 ábra A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 145 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak Vissza ◄ 146 ► 4.4 A gördülőcsapágyak illesztése, futáspontossága A gördülőcsapágyak, mint tömegcikkek méretei fix tűrésűek. Alkalmazásuknál az illesztés jellegét a tengelycsap és fészekfurat tűrései befolyásolják Az illesztés belső gyűrűn mindig alaplyuk, a külső gyűrűn alapcsap rendszerű. Az illesztés megválasztásánál legfontosabb tényezők a gyűrűvándorlás megakadályozása, a terhelés jellege, a csapágyhőmérséklet és a futáspontosság. A gyűrűvándorlás megakadályozása miatt a radiális terheléshez viszonyítva a forgó csapágygyűrűt szilárdan kell illeszteni. A terhelés a belsőgyűrűt nyújtja, így a tengelycsap és a csapágyfurat kapcsolat lazul, emiatt szorosabb illesztéssel kell szerelni. Ugyanígy kell eljárni a növekvő üzemi

hőmérsékletnél is. Nagy futáspontossági igénynél is az illesztés szilárd legyen. A csapágytűrések számértékeit az ISO illesztési rendszereknek megfelelően kell meghatározni. A normál pontossághoz P6 pontossági osztályt, furattűrésénél ~K6-ot, palásttűrésnél h6-ot célszerű alkalmazni. A tengelycsap tűrésfokozatai: g.r (k a leggyakoribb), és minősége IT5, IT6. A házfurat tűrésfokozatai F.P (J és K a leggyakoribb) és minősége IT6, IT7. A csapágyak általában normál pontossággal (tűréssel) készülnek, de némelyeket fokozott pontossággal (szűkített tűréssel) is gyártják. A csapágyak méret-, alak- és futáspontosságát a katalógusok megadják. 4.5 A gördülőcsapágyak kifáradásos terhelhetősége, élettartama A forgó csapágyak üzemeltetésük során változó terhelésnek vannak kitéve, ezért a kifáradásig megtett körülfordulási számukat tekintjük a csapágyak élettartamának. A csapágyak méretezését a

fejlesztő, gyártó vállalatok bonyolult elméleti számításokkal és kísérleti vizsgálatok segítségével elvégzik. Minden csapágytípusra meghatározzák a kifáradási görbét (Wöhler-görbe) (4.7 ábra) és annak egy pontját, a 106 igénybevételi számhoz tartozó dinamikus terhelhetőséget (C), amit csapágykatalógusban is megadnak. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 146 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 147 ► 4.7 ábra A kifáradási görbe hiperbola, kitevője p=3 golyóscsapágyaknál, p=10/3 görgőscsapágyaknál. A csapágy kifáradását, tönkremenetelét az üzemelés közbeni zajosabbá válás jelzi, megvizsgáláskor a gördülőelemeken, futófelületeken kigödrösödés, kipattogzás (pitting) látható. Az alkalmazók, üzemeltetők a csapágyakat nem méretezik, hanem kiválasztják. A csapágynagyság lényeges alapadata,

a csapágyazandó tengelyátmérő A típuskiválasztás az alkalmazási területtől, az igénybevételtől és az üzemviszonyoktól függ. Ezek ismeretében már kiválasztható katalógusból egy csapágy, melynek geometriai méretei és további jellemzői válnak így ismertté (Továbbiakban részletezzük) A gördülőcsapágyak élettartama: C p ⋅ 10 6 = const. = F p ⋅ 3600 ⋅ n ⋅ Lh p 3600 ⋅ n ⋅ Lh ⎛C ⎞ L=⎜ ⎟ = ⎝F⎠ 10 6 [millió fordulat ] ahol: p = 3 golyóscsapágyaknál 10 gördülöcsapágyaknál 3 C[N] - dinamikus alapterhel és (katalógusból) p= ⎡1⎤ n ⎢ ⎥ − fordulatszám ⎣s ⎦ A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 147 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 148 ► F[N] − terhelés Lh [üó] − élettartam üzemórában Járművekben, mobil gépekben millió kilométerben (Lkm) adják meg az élettartamot, a

futókerék átmérő D[m], felhasználásával Lkm = L ⋅ D ⋅π ; 1000 [millió km] A csapágyak terhelése: Üzemelés során a csapágyakra az üzemi terhelés (radiális, axiális vagy mindkettő) ismétlődően és általában dinamikus hatásoktól sem mentesen hat. Mindezen hatásokat egy képzelt terheléssel, úgynevezett egyenértékű terheléssel (F) vesszük figyelembe. a) Radiális csapágyak egyenértékű terhelése F = f ü ( XFr + YFa ) ahol: fü üzemtényező (nem várt dinamikus hatások beszámítására) • egyenletes üzemű forgógépeknél fü=11,2 (villamos gépek, ventillátorok, stb.) • egyenetlen járású gépeknél fü=1,21,5 (dugattyúsgépek, kompresszorok) • erős lökésnek kitett gépeknél fü=1,53 (hengerművek) Fr, Fa radiális és axiális üzemi terhelések. Az X, Y terhelési tényezők A terhelési tényezőket az Fa F ≤ e és a ≥ e esetekre adja meg a katalógus. Fr Fr A csapágyak „e” csapágyjellemző számát is a

katalógusok közlik. b) Axiális csapágyak egyenértékű terhelése: F=Fax,mivel csak axiálisan terhelhetők c) Beálló axiális csapágyak egyenértékű terhelése F=Fax+1,2·Fr d) Egyenértékű terhelés periodikus vagy változó terhelésnél (változó terhelés és változó fordulatszám esetén) F= 3 F13 ⋅ N1 + F2 3 ⋅ N 2 + Fn 3 ⋅ N n N A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 148 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak Vissza ◄ 149 ► ahol: F1 terhelés, N körülfordulás alatt N összes körülfordulás e) Ferde hatásvonalú golyós- és kúpgörgős csapágyaknál a tisztán radiális külső terhelésből, a csapágyszerkezetből adódóan belső axiális erő is keletkezik. Ez a belső axiális erő a gördülőelemsort tengelyirányban (axiálisan) el tudja mozdítani. Ennek megakadályozására az ilyen csapágyakat párosával, egymással szemben

építik be (4.18 ábra) Az ilyen esetekben az egyik csapágy radiális terheléséből adódó belső axiális terhelést a másik csapágy veszi fel Gyakran előfordul (pl. gépjármű üzemelésnél), hogy külső axiális erő (Ka) is hat a csapágyazásra, mely csak az egyik csapágyra hat. Az egyenértékű terhelés számítása terhelési esetenként, csapágyanként különböző. A számítás menetét a 4.8 ábra és a ferde hatásvonalú golyóscsapágyara pedig a 4.9 ábra részletezi Ezeket a számítási módokat a csapágykatalógusok is tartalmazzák Az egyenértékű terhelések: FI = X I ⋅ FrI + YI ⋅ FaI és FII = X II ⋅ FrII + YII ⋅ FaII A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 149 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 150 ► Vissza ◄ 150 ► 4.8 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gépszerkezettan II.

Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 151 ► Vissza ◄ 151 ► 4.9 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak Vissza ◄ 152 ► 4.6 Gördülőcsapágyak statikus alapterhelhetősége A gördülőcsapágyak terhelése álló helyzetű és lassú forgású üzemelés közben nem a kifáradás, hanem az érintkező felületeken létrejövő deformáció. Ilyen eseteknél a kiválasztott csapágyat statikus alapterhelésre, más szóval határterhelésre ellenőrizzük. A határterhelésre ellenőrzés esetei, ha a csapágy: • • • • üzemi fordulatszáma< 0,17 1/s lengőmozgást végez álló helyzetben is terhelt forgó és lökésszerű csúcsterhelésekkel üzemel A csapágy határterhelésének jele: [N], radiális terhelésnél: Co [N], axiális terhelésnél: Coa értékeik,

típusonként a katalógusokban megtalálhatók. A határterhelés számítása: Co≥soFo ill. Coa≥soFoa ahol: Fo a statikus egyenértékű terhelés so a statikus tényező Az so tényező értékei: • so=1,52 nagy igénybevétel, lökésszerű terhelés, átlagos futáspontosság és zajszegény üzemelésnél • so=2 nagy futáspontosságnál • so=0,81,2 normál igénybevételnél • so=0,50,8 kis igénybevételnél, lengőmozgásnál A statikus egyenértékű terhelés: Fo=XoFr+YoFa Xo, Yo statikus terhelési tényezők (katalógusból) 4.7 Gördülőcsapágyak kenése A kenés feladata a súrlódás, a kopás és velejáró melegedés csökkentése, valamint a csapágy korrózióvédelme. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 152 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak Vissza ◄ 153 ► A kenőanyag megválasztásánál az alábbiakat kell figyelembe venni: • •

• • • • fordulatszám csapágyméret csapágyterhelés üzemi hőmérséklet szennyeződés konstrukciós szempontok A gördülőcsapágyak általában zsírkenésűek. 4.71 Zsírkenés A kenőzsírok alapolaj és sűrítőszerek alkotta félfolyékony vagy szilárd szuszpenziók. Az alapolaj általában ásványolaj, vagy szintetikus olaj lehet A sűrítőszerként kalcium, nátrium, illetve lítium szappan és esetleg ezen elemek sójai is használatosak. Kálciumszappanos zsírok jó mechanikai stabilitásúak, vízben nem oldódnak, alacsony hőmérsékleten (−50 °C-tól +60 °C-ig) kis terhelésnél, közepes fordulatszámig használatosak. Nátriumszappanos zsírok jó tapadási- és tömítő tulajdonsággal rendelkeznek, de vízben oldódnak. Magasabb hőmérsékletig (−50 °C-tól +120 °Cig) nem nedves helyen alkalmazhatók Lítiumszappanos zsírok jó tapadóképességűek, magas hőmérsékleten is jó mechanikai stabilitásúak és elhanyagolható

mértékig oldódnak vízben. Legtöbb alkalmazási területnél hatékony kenést biztosítanak, −50°C – +150 °C hőmérséklethatárnál. Szintetikus zsírok alapolaja szintetikus kenőolaj, sűrítőszerként fémszappanokat, alumíniumszilikátot, vagy teflont alkalmaznak. Nem olyan gyorsan oxidálódnak, mint az ásványolajosak, ezért szélesebb körben alkalmazhatók, mint az egyéb zsírok. Jó kenőképességűek széles hőmérséklettartományban (−70 °C-tól +150 °C-ig). A kenőzsírokba különböző adalékokat is tesznek, hogy még további tulajdonságokkal is rendelkeznek: • a rozsdásodásgátló szerrel a fémszerkezetet védik • az oxidáció gátlószerrel a magas hőmérsékleten is védetté válik a zsír (tartósabbá válik) • nagy nyomásállóságú adalékkal a kenőanyag teherbíróképessége nő A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 153 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum

használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 154 ► A csapágyakba helyezett zsír mennyisége, vagy a csapágy élettartamáig elegendő, vagy esetleg utánkenésre is szükség van. A csapágyak utánkenéséhez szükséges zsírmennyiség és az utánzsírzási időtartam, a csapágytípusok függvényében, a katalógusban is megtalálható diagramok és összefüggések segítségével határozhatók meg. A 4.10 ábra az utánkenés időszakának diagramját mutatja: 4.10 ábra Az utánkenéshez szükséges zsírmennyiség: G=0,005·D·B [g] ahol D [mm] a csapágy külső átmérője B [mm] a csapágy gyűrűszélessége. 4.72 Olajkenés Olajkenést alkalmaznak nagy fordulatszámnál, magas üzemi hőmérsékletnél, kis súrlódásigénynél és olyan szerkezeteknél, amelyekben a csapágyon kívül más gépelem is kenést igényel. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 154 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak Vissza ◄ 155 ► A csapágyazások szokásos olajkenési megoldásai: • • • • • merülő olajfürdős szóróolajos cirkulációs friss olajbevezetéses A kenőolajok ásványi, vagy szintetikus eredetűek. A gördülőcsapágyak leggyakrabban alkalmazott kenőolajai az ásványi olajok, melyek paraffinos, nafténos, vagy a kettő kombinációja szerinti összetételűek. Legelterjedtebbek az erősen finomított paraffinolajok Szintetikus olajokat ritkábban alkalmazzák, de túl alacsony és magas üzemi hőmérsékletnél, nagy terhelésnél nélkülözhetetlenek. A kenőolajok tulajdonságait adalékokkal javítják. Leggyakrabban oxidációt gátló-, rozsdásodást gátló-, habzást gátló-, kopást csökkentő-, nyomásállóságot növelő adalékokkal gyártják az olajokat A kenőolaj kiválasztásának főbb szempontjai: • • • • a terhelés a fordulatszám a hőmérséklet a használati

időtartam A mértékadó üzemviszonyokhoz szükséges olajviszkozitás alapján kell olajtípust választani. A kiválasztott csapágytípusra az n/nhatár viszonyszám segítségével a 4.11 ábra felhasználásával, az üzemi hőmérséklet figyelembevételével, a szükséges viszkozitást meghatározhatjuk A csapágy élettartama növelhető, ha a szükségesnél nagyobb viszkozitású kenőolajat választunk (A hőmérsékletnövekedés lehatárolja a viszkozitás növelés lehetőségét) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 155 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 156 ► Vissza ◄ 156 ► 4.11 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 157 ► A 4.11 ábrában szereplő betűk értelmezése: • „a” vonal:

mélyhornyú golyós-, beálló-, hengergörgős csapágy • a-b mező: mélyhornyú golyós-, beállógolyós csapágy összetett terhelésre • „b” vonal: mélyhornyú golyós-, beállógolyós csapágy axiális terhelésre, kúpgörgőscsapágy radiális terhelésre • b-c mező: kúpgörgőscsapágy összetett terhelésre • „c” vonal: kúpgörgős csapágy és axiális golyóscsapágy axiális terhelésre 4.8 Csapágyak tömítése A tömítés feladata a csapágy kenőanyagának kenéshelyen tartása és a csapágy szennyeződéstől való védelme. A tömítés típusának megválasztását a fordulatszám, a kenőanyag fajtája, a kenési mód, az üzemi hőmérséklet, a külső környezeti hatások, és maga a konstrukció befolyásolja. Tömítések típusai: a) Súrlódásmentes tömítések • réstömítés: zsír és olajkenéshez, szennyeződésmentes helyekre (4.12 ábra) • labirint tömítés: főleg zsírkenéshez. Az előbbieknél jobb tömítő

hatású (413a ábra radiális-, 413b ábra axiális labirint tömítés) 4.12 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 157 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 158 ► 4.13 ábra b) Súrlódásos tömítések • nemeztömítés: zsírkenéshez, t<100°C üzemi hőmérsékletig (4.14 ábra) • karmantyús tömítőgyűrű, vagy rugós tömítőgyűrű (simmering): főleg olajkenésnél, magasabb fordulatszámnál és hőmérsékletnél. Finom megmunkálású felületeknél alkalmazható. (415 a ábra fémesen tokozott, 415 b ábra fémes merevítésű) 4.14 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 158 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 159 ► 4.15 ábra 4.9 Gördülőcsapágyak beépítési megoldásai Radiális terhelésű tengely

csapágyazását szemlélteti a 4.14 ábra A tengely bal- és jobb oldalán mélyhornyú golyóscsapágyat építettek be. A baloldali csapágy csak radiális terhelést, a jobboldali (vezetőcsapágy) mindkét irányú axiális terhelést is fel tud venni. A csapágyak zsírkenésűek, így a tömítést nemeztömítésekkel és a fedélnél papírtömítéssel oldották meg. Rövid támaszközökre alkalmazott csapágyazást mutat a 4.16 ábra A beépítés megoldásánál csak kis mértékű hőtágulás léphet fel. Radiális terhelést mindkét csapágy felvesz és axiális terheléseket pedig megosztva viselik. (Jobbról ható Fax-ot a bal csapágy, a balról hatót pedig a jobbos veszi fel.) A tömítést mindkét oldalon karmantyús-, ún. rugós tömítőgyűrűvel (simmering) oldották meg. 4.16 ábra Vasúti kocsi tengelyének ágyazása felhasított, lehúzóhüvelyes megoldású (4.17 ábra) A lehúzóhüvelyek axiális rögzítésére a csapágyanya szolgál A

tengelyvég védelmét egy zárt fedéllel és jobbról a tömítést kombináltan (nemezgyűrű és labirint) oldották meg. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 159 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 160 ► 4.17 ábra Gépjárműtengely csapágyazása kúpgörgős csapágyakkal (o beépítés) látható a 4.18 ábra Radiális és kétirányú axiális terhelés felvételére alkalmas megoldás. Befeszülés elkerülésére a csapágyaknak szereléskor megfelelő hézagot kell beállítani az anyával. A tömítést jobb oldalon a rugós tömítőgyűrű és bal oldalon pedig lemezfedél biztosítja. 4.18 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 160 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 161 ► Cirkulációs olajkenésű, mélyhornyú

golyóscsapágyazás látható a 4.19 ábrán A nagy fordulatszámon üzemelő csapágyak igénylik a nagy nyomáson befecskendezett és cirkuláltatott kenőolajat. A tömítéshez terelőtárcsát és labirinttömítést használtak. 4.19 ábra A 4.20 ábra egy függőleges tengely ágyazását szemlélteti, egy axiális golyóscsapágy és egy hengergörgős csapágy beépítésével A tengelyirányú terhelést a tárcsás golyóscsapágy, a radiális terhelést a hengergörgős csapágy veszi fel. 4.20 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 161 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 162 ► 4.10 Gördülőcsapágyak szerelése A gördülőcsapágy nagypontosságú gépelem, mely a fokozott üzemelési feltételeknek akkor tud megfelelni, ha a gyártást szakszerű szállítás, tárolás és szerelés követi. A gyárilag csomagolt csapágy kíméletes

szállításkor nem károsodik. A tárolásra vonatkozó szabályok betartásával megvédjük a csapágyat a szennyeződéstől, korróziótól és sérüléstől. A szereléssel kapcsolatos előírásokat pontosan be kell tartani, mind a munkahelyre, mind a munkafolyamatra vonatkozókat. A csapágyszerelés legfontosabb felszerelései: • • • • • • • • • • lemezborítású szennyeződésmentes munkapad lágybetétes satu elektromos fűtésű olajkád, melegítődoboz, melegítőgyűrű mechanikus-, vagy hidraulikus prés mosóedény, mosófolyadék utánkenő szerszámok, zsírtartály szerelőhüvelyek lehúzószerszámok fém- és gumikalapács mérőeszközök A szakszerű be- és kiszereléshez jól felszerelt műhely, megfelelő szaktudás szükséges, emellett, még nagyon lényeges a csatlakozó alkatrészek helyes konstrukciója is. A 421 ábrán látható tengelyhornyokat a lehúzószerszám körmei részére alakították ki, belsőgyűrű

szereléshez. A 422 ábrán a házba készített menetes furatok, külső gyűrű kiszereléséhez használt, kinyomócsavaroknak készültek. A csapágy külső gyűrűjét támasztó vállon lévő hornyokat a lehúzószerszám körmei részére munkálták ki. 4.21 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 162 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 163 ► 4.22 ábra 4.23 ábra A csatlakozó alkatrészek lekerekítései, beszúrásai, letörései is a beépítés és működés jóságát nagyban befolyásolják. Helyes kialakításokat szemléltet a 4.24 ábra 4.24 ábra A csapágyhoz csatlakozó kialakítások méret-, alak- és helyzettűrései, felületi minősége is befolyásolja a pontos működést és az élettartamot, ezért szerelés előtt ezeket az adatokat ellenőrizni kell. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 163

► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 164 ► A gördülőcsapágyak be- és kiszereléséhez sokféle szerelőszerszámot fejlesztettek ki. A csapágygyártók szerelési- és karbantartási katalógusai részletesen bemutatják a szerszámokat és a szerelési eljárásokat. Szerelési módszerek típusai: • • • • mechanikus: kisméretű csapágyakhoz hidraulikus: közepes és nagy csapágyakhoz olajbefecskendezéses: közepes és nagy csapágyakhoz melegítéses: közepes és nagy csapágyakhoz A szerelés közben a csapágyak gyűrűit közvetlen ütésekkel nem szabad sem a fészekbe, sem a tengelyre kényszeríteni. A legegyszerűbb szerelőszerszámok a szerelőhüvelyek, melyekkel belső- és külsőgyűrűk helyükre kényszeríthetők. A kényszerítőerőt kézi kalapáccsal, vagy sajtoló berendezéssel fejthetjük ki A 425 a,b ábrákon csak az egyik gyűrűt támasztja meg a

csőszerű szerelőhüvely, a 4.25 c ábrán látható szerszám pedig mindkét gyűrűt egyszerre támasztja meg. 4.25 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 164 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 165 ► Hidegen történő szerelésnél gyakran alkalmaznak mechanikus és hidraulikus préseket az egyenletes sajtolóerő miatt. Szilárd illesztésű csapágybeépítésnél viszont célszerű a melegítéses technológiát alkalmazni (Közvetlen, nyílt lángot használni tilos!) A csapágy felmelegítése fűtött olajkádban (4.26 ábra), száraz, melegítődobozban, vagy indukciós melegítővel történhet 4.26 ábra A hidraulikus szereléshez a tengelyeket hornyokkal és vezetőcsatornákkal kell ellátni az olajbevezetéshez. A tengelyirányú erő kifejtéséhez a használt hornyos csapágyanya miatt a tengelyre menetet kell készíteni. (427 ábra) A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 165 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 166 ► 4.27 ábra Az axiális felnyomóerőt a 4.28 ábrán látható csavaros megoldással is lehet biztosítani. 4.28 ábra A beszerelt csapágyakat próbajáratással kell ellenőrizni. A jól szerelt csapágy nem zajos, nem melegszik túl (max 100°C) A csapágyak kiszerelése előtt tudni kell, hogy további felhasználásra kerül-e a csapágy, mert ez befolyásolja a kiszerelés módját. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 166 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 167 ► Kiszereléshez lehúzó szerszámok használatosak. A 429 ábrán mechanikus csapágylehúzó szerkezetek láthatók A szerszám körmei mindig a gyűrűn feküdjön fel! 4.29 ábra Kúpos furatú

csapágyak szerelőanyával (4.30 ábra), nagyméretűeknél speciális (kombinált) anyával lazíthatók fel (431 ábra) 4.30 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 167 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 168 ► 4.31 ábra Kúpos- és hengeres furatú csapágyak kiszerelésénél gyakran alkalmaznak hidraulikus eljárást. Az olajnyomás az illesztett helyről fellazítja (bővíti) a gyűrűt és kis axiális erővel szerelhető ki a csapágy (4.32 ábra) 4.32 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 168 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 169 ► Tervezési feladatoknál a csapágykiválasztáshoz csapágykatalógust kell használni, de szerelésekhez, üzemeltetéshez a gyártók speciális katalógusaikkal hasznos útmutatót adnak,

ezért célszerű azokat is áttanulmányozni. 4.11 Csapágyazási példák 1. példa Fogaskerékhajtómű csapágyazása A 4.33 ábrán látható hajtómű fogaskerekes tengelyének csapágyazását mélyhornyú golyóscsapágyakkal oldjuk meg. 4.33 ábra Üzemi adatok: Radiális terhelés Fr = 5000 N Fordulatszám Névleges élettartam 1 s Lh = 22000üó Üzemi tényező f ü = 1,1 n=2 Radiális terhelési tényező X = 1 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 169 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 170 ► A csapágy élettartama millió fordulatban: L= 3600 ⋅ n ⋅ Lh 6 = 3600 ⋅ 25 ⋅ 22000 10 6 10 L = 1980 mill.ford A csapágy egyenértékű terhelése: F = Fü ⋅ X ⋅ Fr = 1,1⋅1⋅ 5000 = 5500 N A dinamikus terhelés meghatározása: ⎛C ⎞ L=⎜ ⎟ ⎝F⎠ 3 C = F3 L C = 5500 ⋅ 3 1800 ≅ 69063 N Csapágykiválasztás: A

tengelynek d=55mm átmérőjét kívánjuk csapágyazni. Katalógusból mélyhornyú golyóscsapágyat a megadott átmérőhöz és kiszámolt dinamikus alapterheléshez választjuk. A csapágy jele: 6311 A csapágy adatai: d=55mm D=120mm B=29mm C=71500mm Co=45000mm A csapágy élettartama: 3 3 ⎛ C ⎞ ⎛ 71500 ⎞ L=⎜ ⎟ =⎜ ⎟ = 2197 mill.ford ⎝ F ⎠ ⎝ 5500 ⎠ Lh = L ⋅10 6 2197 ⋅10 6 = = 24411 üó 3600 ⋅ n 3600 ⋅ 25 2. példa Futókerék csapágyazása A 4.34 ábrán látható rakodóhíd futókerekét hengergörgős (NU) csapágygyal kívánjuk ágyazni A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 170 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 171 ► 4.34 ábra Üzemi adatok: Radiális terhelés Fr=70000N Tengelyátmérő d=50mm Beépített csapágyszám z=2 A szerkezet üzeméből adódik, hogy terhelt állapotban nagyon keveset fordul a csapágy,

ezért nem kifáradásos, dinamikus terhelésre, hanem statikus terhelés alapján választunk ki csapágyakat. Statikus egyenértékű terhelés az NU típusú csapágyra: Fo=Fr [N] Egy csapágyra eső statikus egyenértékű terhelés Fo1 = Fo 70000 = = 35000 N z 2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 171 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 172 ► A statikus biztonsági tényező so=1,5 nagy terhelésre, átlagos futáspontosságnál. A szükséges statikus határterhelés: Co = so ⋅ Fo = 1,5 ⋅ 35000 = 52500 N A választott csapágy az NU 210 jelű. Co=64400N d=50mm D=90mm B=20mm 3. példa Egysoros, mélyhornyú radiális golyóscsapágy kiválasztás Üzemi adatok: radiális terhelés Fr=4500N axiális terhelés Fa=2500N fordulatszám n=30 1/sec szükséges élettartam Lh=10000 üó A tengelyátmérő minimális értéke, d=50mm. A terhelő erők aránya:

Fa 2500 = = 0,56 > e - t feltételez ve Fr 4500 a terhelési tényezőt katalógusból választva X=0,56 és Y=1,65 A dinamikus egyenértékű terhelés: F = XFr + YFa = 0,56 ⋅ 4500 + 1,65 ⋅ 2500 = 6650 N A dinamikus alapterhelés: 3 ⎛C ⎞ L = ⎜ ⎟ - ból rendezve C = F 3 L ⎝F⎠ A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 172 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom L= Lh ⋅ 3600 ⋅ n 6 = Vissza ◄ 173 ► ◄ 173 ► 10000 ⋅ 3600 ⋅ 30 10 L = 1080 mill.ford 10 6 C = 6650 ⋅ 3 1080 = 68228 N ehhez a dinamikus terheléshez a 6311-es jelű csapágy megfelelő. Adatai: d=55mm D=120mm B=29mm C=71500N Co=44700N Az első lépésnél Fa >e Fr feltételezéssel éltünk, így ellenőrizni kell a terhelési tényezőket. Fa 2500 = = 0,056 katalógusban megadott Co 44700 Fa = 0 ,04 - nél e = 0 ,24 Co = 0 ,07 - nél e = 0,75 interpolál ással 0,056 - nál e =

0,51 Fa = 0,56 > 0,51 = e Fr tehát katalógusból X=0,56 és Y=1,69 A tényleges egyenértékű terhelés F = XFr + YFa = 0,56 ⋅ 4500 + 1,69 ⋅ 2500 F = 6745 N A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 174 ► 174 ► A névleges élettartam 3 3 ⎛ C ⎞ ⎛ 71500 ⎞ L=⎜ ⎟ =⎜ ⎟ = 1191 mill.ford ⎝ F ⎠ ⎝ 6745 ⎠ Lh = L ⋅10 6 1191 ⋅10 6 = 11027 üó > 10000üó = 3600 ⋅ n 3600 ⋅ 30 A választott 6311 jelű csapágy megfelelő. 4. példa A tengely kúpgörgős csapágyainak élettartamát kell meghatározni A csapágyazás „0” beépítésű. 4.35 ábra Üzemi adatok: radiális terhelés axiális terhelés fordulatszám Fr=36000N Ka=2700N n=6 1/sec A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék

| Irodalom Vissza ◄ 175 ► A 30212A jelű csapágy tudná felvenni a jelölt Ka axiális terhelést, ezért ezt jelöljük I-es csapágynak és a 32307A jelűt pedig II-esnek. Radiális terhelések: I. jelű csapágy II. jelű csapágy 60 ⋅ 3600 122 FrI = 17700 N FrI = 62 ⋅ 36000 122 = 18300 N FrII = FrII Katalógusból a csapágyak terhelési tényezői: YI=1,5 és YII=1,9 Viszonyszámok: Fr 17700 = = 11800 N YI 1,5 Fr 18300 = = 9630 N YII Y2 Mivel FrI FrII > és Y1 Y2 ⎛F F K a > 0,5⎜⎜ rI − rII YII ⎝ YI FaI = K a + 0,5 ⎞ ⎟⎟ = 1399 N ezért ⎠ FrII YII FaI = 2700 + 0,5 ⋅ 9630 = 7515 N Terhelési tényezők meghatározása: FaI 7515 = = 0,42 > eI = 0,4 és FrI 17700 FaII = 0 X I = 0,4 katalógusból X II = 1 YI = 1,5 katalógusból A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom YII = 0 Vissza ◄ 175 ► Gépszerkezettan II. Gördülőcsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄

176 ► Dinamikus egymértékű terhelések: FI = X I ⋅ FrI + YI ⋅ Fa I = 0,4 ⋅17700 + 1,5 ⋅ 7515 = 18350 N FII = X II ⋅ FrII = 1 ⋅18300 = 18300 N A csapágyak dinamikus terhelései katalógusból: CI=96500 és CII=95000N A csapágyak élettartama: 10 ⎛ CI ⎞ 3 ⎟ ⎜ LI = ⎜ ⎟ ⎝ FI ⎠ 10 ⎛ 96500 ⎞ 3 =⎜ ⎟ = 251 mill.ford ⎝ 18350 ⎠ 251 ⋅ 10 6 = 11620 6 ⋅ 3600 = 11620 üó LIh = LIh ⎛C LII = ⎜⎜ II ⎝ FII 10 10 ⎞ 3 ⎛ 95000 ⎞ 3 ⎟⎟ = ⎜ ⎟ = 241 mill.ford ⎝ 18300 ⎠ ⎠ 241 ⋅ 10 6 = 11157 6 ⋅ 3600 = 11157 üó LIIh = LIh 4.12 Ellenőrző kérdések 1. Mi a gördülőcsapágy feladata? 2. Sorolja fel a gördülőcsapágyak előnyös és kevésbé jó tulajdonságait! 3. Milyen fajta csapágyakat ismer terhelhetőségük, gördülő elemeik és szerkezetük szerint? 4. Melyik csapágy tud radiális és axiális terhelést egyszerre felvenni? a) kúpgörgős b) hengergörgős c) mélyhornyú golyós d) tárcsás

golyóscsapágy 5. Hogyan kell illeszteni a csapágy belső gyűrűjét a tengelyhez? a) lazán b) átmenetin c) szilárdan 6. Hogyan számítható ki egy mélyhornyú golyóscsapágy élettartama millió fordulatban? A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 176 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gördülőcsapágyak Vissza ◄ 177 ► 7. Hasonlítsa össze a dinamikus- és statikus terhelésű csapágyak élettartam meghatározását! 8. Melyik fajta csapágyat kell párosával, tükörképien beépíteni? 9. Miért kell kenni a gördülőcsapágyakat? 10. A csapágyaknál használatos kenőzsírok alapolaja ásványolaj vagy szintetikus olaj? 11. A kenőzsírok mely tulajdonságai javíthatók adalékanyagokkal? 12. Kell-e utánkenésről gondoskodni zsírkenésnél? 13. Olaj- vagy zsírkenés gyakoribb-e gördülőcsapágyaknál? 14. Sorolja fel az olajkenési módokat! 15. Mi befolyásolja a

kenőolaj kiválasztását? 16. Milyen tömítés alkalmazható nagy hőmérsékletnél, nagy fordulatszámnál olajkenés esetén? 17. Mi a feladata a csapágybeépítésnél alkalmazott tömítéseknek? 18. Sorolja fel a leggyakrabban alkalmazott tömítés típusokat! 19. Milyen eszközök és berendezések szükségesek csapágy be- és kiszereléséhez? 20. Befolyásolják-e a csapágy működését a csatlakozó alkatrészek kialakításai, pl lekerekítés, letörés, beszúrás, olajvezető furatok, stb? 21. Lehet-e egyszerre külső- és belső csapágy-gyűrűt szerelni? 22. Milyen szerelési módot választana nagy átmérőjű, szilárd illesztésű csapágy szereléséhez? 23. Hogyan ellenőrizhető a csapágybeszerelés helyessége? 24. Mire szolgálnak a csapágyazott tengelyen kialakított hornyok és furatrendszerek? 25. Melegítéses csapágyszerelésnél használhat-e nyílt lángot? 26. Rajzoljon golyós csapágyakat, gyűrűs és tárcsás kivitelűt! 27. Rajzoljon

csapágyfelerősítést tengelyvégre, hornyos csapágyanyával! 28. Rajzoljon tengelyvégnél beépített csapágyat, rögzítő elemmel, tömítéssel, fedéllel! 29. Rajzoljon réstömítéses golyóscsapágy beépítést! 30. Rajzoljon görgős csapágyakat, gyűrűs és tárcsás kivitelűt! A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 177 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 178 ► 5. Siklócsapágyak 5.1 A siklócsapágyak feladata és tulajdonságai A forgó tengelyek megtámasztása, vezetése a csapágyazás feladata. Az 5.1 ábra egy forgótengely siklócsapágyazását szemlélteti 5.1 ábra A tengely a csapágyazásával tartósan, jól akkor üzemeltethető, ha a kacsolódó elemek között ébredő súrlódást megfelelően lecsökkentjük. Siklócsapágyaknál az elmozduló felületek közé bevezetett kenőanyaggal érhető el a súrlódáscsökkentés. A

kenőanyag optimális esetben, a mozgás kezdetén fennálló száraz-, majd vegyes-súrlódás helyett a tengelycsap és persely közé jutva a legkedvezőbb folyadék-súrlódást biztosítja. (52 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 178 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 179 ► 5.2 ábra A siklócsapágyak főbb tulajdonságai: • A súrlódási viszony erősen üzemviszony függő (fordulatszám, terhelés, kenőanyag, forgásértelem, stb.) • Csak kis mértékben szabványosítottak, főleg egyedi tervezésűek. • Kenőanyagra, kenési módra érzékenyek. • Az üzemeltetéshez szükséges csapágyhézag miatt a tengely kevésbé jól vezetett, ezért egyidejű nagymértékű radiális és axiális terhelést nem képes felvenni. • Dinamikus hatásokra kevésbé érzékeny. • Nagyon kis- és nagyon nagy méreteknél előnyösen alkalmazhatók.

• Osztott kivitelben elkészíthetők, ezért bármilyen kivitelű tengelyhez alkalmazhatók. • Szilárd (finom) szennyeződésekre kevésbé érzékenyek. • Csendes, rezgésmentes üzeműek. 5.2 A siklócsapágyak üzemelési tulajdonságai Az általánosan használt siklócsapágy hengeres, állandó n fordulatú és állandó Fr terhelésű. Ha a kenőanyagot maga a forgó tengely szállítja a csapágyrésbe, akkor hidrodinamikusan működő, ha a kenőanyag szállítást szivattyú biztosítja, akkor hidrosztatikus kenésű a csapágy A siklócsapágyak kedvező üzeménél a csapágyrésben mindig olyan nyomású kenőolajhártyának kell lennie, melynek nyomása, a terhelőerő egyensúlyban tartását biztosítja. Fontos csapágyjellemző tehát, a fajlagos csapágyterhelés. (53 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 179 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza

◄ 180 ► 5.3 ábra p= Fr b⋅d ahol: b a csapágyhossz d a tengelycsap átmérő A csapágyban ébredő súrlódási körülményeket kísérletek alapján Striebek foglalta össze. Az általa rögzített diagramok a súrlódási tényezők változását szemléltetik, az n fordulatszám függvényében és a p fajlagos csapágyterhelésekkel (54 ábra) A minimális súrlódási tényező (µmin) a csapterheléstől függetlenül állandó (d pont), de az értéke a csap anyagától függő. A fordulatszám változásával a perselyben a csap mindig más helyzetet foglal el. Az 5.4 ábrán a nyugvó csap helyzetéből indulva, a fordulatszámot fokozatosan növelve, a persely- és csapközép viszony, illetve a rés mérete (h0) mindig változik. Az ábra jobb oldali részlete a csapközép vándorlását szemlélteti. A d jelű állapot határhelyzet, a vegyes súrlódásból a tiszta folyadéksúrlódásba történő átmenet A minimális résméret (h0min) nagyobb, mint a

felületek legnagyobb egyenetlenségeinek összege. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 180 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 181 ► Vissza ◄ 181 ► 5.4 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 182 ► 5.3 A hidrodinamikus kenésállapot és jellemzői A kapcsolódó felületek közötti olajfilmben levő nyomás a csapot lebegésben tartja. A nyomást hidrodinamikai erők hozzák létre A hidrodinamikai erők keletkezésének feltételei: • A siklófelületekhez tapadó viszkózus folyadék jelenléte a csapágyrésben. • A siklófelületek közötti relatív sebesség megléte. • Az elmozdulás irányába kialakuló szűkülő rés. A hidrodinamikus kenésállapotnál nagy jelentősége van a kenőolajhártyában

(filmben) kialakult sebességeloszlásnak, melyből a kenőolaj fogyasztásra lehet következtetni. A nyomáseloszlásból viszont a terhelhetőségre következtethetünk (55 ábra) Az olajfilm vastagsága útmutatást ad a felületi érdességre (Ra), a súrlódási tényező értékével pedig, a csapágyhőmérsékletre következtethetünk. 5.5 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 182 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 183 ► Az 5.5a és b ábra síkfelületek közötti sebesség és nyomáseloszlást, az 55c pedig a véges hosszú, hengeres hordozócsapágy nyomáseloszlását szemlélteti. 5.4 Kenőanyagok A siklócsapágyak kenőanyaga főleg a kenőolaj, ritkán a kenőzsír, különleges esetekben grafit, nem fémes felületeknél a víz, kis terhelés és nagy fordulatszámnál a levegő. A leggyakrabban kenőolajként ásványolajat alkalmaznak,

ritkán, különleges esetekben szintetikus olajat. A siklócsapágyak kedvező üzemeléséhez megfelelő viszkozitású kenőolajra van szükség, és fontos azok hőérzékenysége és nyomásérzékenysége is. A kenőanyagok számos jellemzője, pl dermedéspont, sűrűség, víztartalom, savtartalom, stb adalékanyagokkal módosíthatók, így az alkalmazási terület kívánalmainak megfelelő olaj állítható elő. A kenőanyagok csak az alkalmazási területüknek megfelelő helyen alkalmazhatók. 5.5 Siklócsapágyak méretezése 5.51 Radiális siklócsapágyak méretezése Állandó terhelésre és állandó fordulatszámra méretezhetők (5.3 ábra alapján) Palástnyomás: pköz = Fr ≤ pmeg b⋅d b arány kiválasztás d b = 0 ,33.1,5 d A tengelycsap átmérő: d min = Fr b ⋅ pmeg d A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 183 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom

Vissza ◄ 184 ► 184 ► Az átmérőnek szilárdságilag is meg kell felelnie, ezért ellenőrizni kell! A csapágyhossz: ⎛b⎞ b = ⎜ ⎟⋅d ⎝d ⎠ Résméret értéke: h0>R1max+R2max ahol, R1max tengely maximális érdessége R2max furat maximális érdessége 5.52 Axiális siklócsapágy (talpcsapágy) méretezése 5.6 ábra A terhelőerő: F≤ (d 1 2 ) − d02 π ⋅ pmeg 4 ahol: d0: a szilárdsági méretezésből ismert csap átmérő d1: külső átmérő (választható) pmeg=69 N/mm2, felületi nyomás A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Siklócsapágyak Vissza ◄ 185 ► 5.6 A siklócsapágyak persely és bélésanyagi A csapágypersely készülhet bélés nélkül vagy béléses kivitelben. A bélés nélküli perselyek kis terhelésre öntöttvasból, nagyobb terhelésnél bronzból gyárthatók. A béléssel készült

csapágyperselyek anyagának megválasztása a terhelés mértékétől és a fordulatszámtól is függ. Nagy fordulatszám és kisebb terhelésre lágyabb, kis fordulatszám és nagy terhelésnél keményebb bélésanyag használatos. A persely- és bélésanyaggal szemben támasztott követelmények: • • • • • • • Jó siklási tulajdonság Kellő szilárdság Kellően nagy hővezető képesség Jó alakíthatóság Kellő rugalmasság A kopásból származó részecskék beágyazódására képes legyen Korrózióállóság Leggyakoribb csapágyanyagok: Rézalapú ötvözetek • ónbronz: leggyakoribb • foszforbronz: növelt szilárdságú • vörösötvözet: ón és horgannyal ötvözött • alumíniumbronz: ritkán alkalmazott Ón- és ólomalapú ötvözetek (fehérfémek) Legjobb csapágyanyag, kizárólag bélésnek. Könnyűfémek Különleges esetekben magnézium és alumínium ötvözetként. Nagy a hőtágulásuk, ez hátrány. Öntöttvas Kis

fordulatszám és kis terhelésre. Műanyagok Hőre keményedő anyagból, kis fordulatszámra és kis terhelésre. Nagy terhelésre vékonyfalú műanyagcsapágyat alkalmaznak. Porkohászati úton előállított csapágyak Porozitásuk révén olajjal átitatódnak, kenődnek. Szakaszos üzemű helyekre, kisebb terhelésekhez ajánlott A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 185 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 186 ► 5.7 A csapágyak kialakítása • Osztatlan persely: elfordulás ellen biztosított csőszerű alkatrész • Osztott persely: szimmetriasíkban illeszkedő, kenőolajvezető és elosztóhornyokkal ellátott (5.7 ábra), öntöttvas kivitelű 5.7 ábra • Osztott persely, nagyszilárdságú bélésanyaggal A fecskefark kiképzés elfordulás ellen véd. Radiális terhelésre alkalmas (5.8 ábra) 5.8 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék

| Irodalom Vissza ◄ 186 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 187 ► • Sajtolt acéllemez persely-vékony bélésanyaggal (néhány század mm). Személygépkocsikban alkalmazott. (59 ábra) 5.9 ábra • citromcsapágy: két szűkülőréssel rendelkezik (5.10 ábra) 5.10 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 187 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 188 ► • Négy hordozófelületű: káros lengéseket kiküszöböli (5.11 ábra) 5.11 ábra • Több hordozófelületű, hidrodinamikus csapágy (5.12 ábra) Nagy futáspontosságú helyen alkalmazzák. Hidrosztatikus kenés szükséges! 5.12 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 188 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalom Vissza ◄ 189 ► 5.8 Csapágyszerkezetek A terhelési iránytól függően a csapágyak hordozó- és támasztó csapágyak lehetnek, Hordozócsapágyak: • Osztatlan szemcsapágy: talpas, bronzperselyes kivitel az 5.13 ábrán látható 5.13 ábra • Lemezre szerelhető szemcsapágy: osztatlan kivitelben az 5.14 ábrán látható 5.14 ábra • Hengeres felületű hidrodinamikus csapágy (5.1 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 189 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 190 ► • Kúpos felületű hidrodinamikus csapágy (5.15 ábra) Kopás esetén a csapágyjáték állítható 5.15 ábra • Kenőgyűrűs peremes szemcsapágy (5.16 ábra) Hidrosztatikus nyomókamrás, laza kenőgyűrűs kivitel. 5.16 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 190 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 191 ► • Osztott, merevperselyű siklócsapágy (5.17 ábra) Lépcsős osztás oldalirányú erő felvételére, kopás utánállításra alkalmas. 5.17 ábra • Beállóperselyű, laza kenőgyűrűs siklócsapágy (5.18 ábra) Esetleges axiális terhelést is felveszi. 5.18 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 191 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 192 ► Vissza ◄ 192 ► Támasztó csapágyak: • Talpcsapágy Kis fordulatszámnál, zsírkenéssel üzemeltethető. 5.19 ábra • Kúpos támasz (5.20 ábra), hidrosztatikus kenésű 5.20 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 193 ► • Gömbcsapágy (5.21 ábra), hasított külső hüvelyű

kivitel 5.21 ábra 5.9 Egyenesvezeték Egymáson elcsúszó, egyenes vonalú mozgást végző elemek egyenesbe vezetését a vezetékek biztosítják, pl. szerszámgép szánszerkezetnél Kis sebességnél is kedvező súrlódási körülmény szükséges, amit a vezetékek anyagpárosítása és a megfelelő kenés biztosít. Az 5.22 ábra hidrosztatikus kenésű vezetéket szemléltet 5.22 ábra A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 193 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 194 ► 5.10 Számítási példák 1. példa Radiális siklócsapágy méretezése Egy forgó acél tengelyvég (csap) öntöttvas perselyű siklócsapággyal van megtámasztva. Szilárdsági méretezéssel a csap átmérője d=50mm. Határozzuk meg a csapágy hosszát. Adatok: Fajl.csapágyterhelés: pmeg=25 N/mm2 b/d viszony: 0,35 Radiális terhelés: Fr=8000N Közepes palástnyomás: pköz =

pköz = Fr ≤ pmeg ⎛b⎞ 2 ⎜ ⎟⋅d ⎝d ⎠ 8000 0,35 ⋅ 50 2 = 9,14 N mm 2 < pmeg tehát megfelel palástnyomásra! Csapágyhossz: b = 0,35 d b = 0,35 ⋅ d = 0,35 ⋅ 50 = 17,5mm legyen a csapágyhossza b=20mm A tényleges palástnyomás p= Fr 8000 N = =8 < p meg b ⋅ d 20 ⋅ 50 mm 2 2. példa Talpcsapágyat kell leellenőrizni, hogy felületi nyomára megfelel-e Adatok: Axiális terhelés: Fa=12000N Megengedett felületi nyomás: pmeg=9N/mm2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 194 ► Gépszerkezettan II. Siklócsapágyak A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 195 ► A csap átmérője: d0=100mm Átmérőviszonyuk: d1/d0=2 A csapágyazás nagyobb átmérője: d1 = 2, ezért d1 = 2 ⋅ d 0 = 200mm d0 A felületi nyomás: p= (d 1 Fa 2 − d02 )π4 (d = 4 ⋅ Fa 2 1 p = 5,1 ) − d02 ⋅π N mm 2 = 4 ⋅12000 (200 2 ) − 100 2 ⋅ π < pmeg tehát megfelel a

csapágy felületi nyomásra. 5.11 Ellenőrző kérdések 1. Nevezze meg a siklócsapágy részeit! 2. Mivel lehet csökkenteni az elmozduló felületeken ébredő súrlódást? 3. Milyen kedvező tulajdonságai vannak a siklócsapágynak? 4. Milyen kevésbé jó tulajdonságai vannak a siklócsapágynak? 5. Milyen fajta súrlódással üzemel jól a siklócsapágy? 6. Mi szükséges a hidrodinamikai erők keletkezéséhez siklócsapágyakban? 7. Milyen kenőanyagokat használnak siklócsapágyakban? 8. Radiális siklócsapágynál milyen felülettel határozható meg a fellépő palástnyomás? 9. Mekkora legyen legalább a minimális résméret (h0)? 10. Axiális csapágynál milyen felületre hat a terhelés? Ábrával is szemléltesse! 11. Sorolja fel a persely- és bélésanyagokkal szemben támasztott követelményeket! 12. Milyen ötvözetek használatosak siklócsapágyként? 13. Milyen kivitelű perselyek vannak? Rajzban is szemléltesse! 14. Mi jellemző a citromcsapágyra?

Ábra szükséges! 15. Milyen irányú terhelésű a hordozó-, ill támasztó csapágy? (Ábrák segítségével magyarázza el!) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 195 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Siklócsapágyak Vissza ◄ 196 ► 16. Hány féle kenőgyűrűt ismer? 17. Sorolja fel az osztott kivitelű csapágy előnyeit! 18. Mi különbség a hidrodinamikus és a hidrosztatikus csapágy között? 19. Mi a fajlagos csapágyterhelés? 20. Rajzolja le és magyarázza el a Stribeck-diagramot! A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 196 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tömítések Vissza ◄ 197 ► 6. Tömítések 6.1 A tömítések célja és fajtái Legáltalánosabban úgy határozhatjuk meg a tömítésre szolgáló elemek célját, hogy segítségükkel különböző nyomású és különböző

közeggel töltött tereket tudunk egymástól elválasztani. Látszólag ez a feladat nem nehéz, viszont a későbbiekben látható lesz, hogy ez a viszonylag olcsó alkatrész milyen fontos feladatot tölt be. Ugyanis ezen egyszerű alkatrész hibájából, vagy nem megfelelő szerkezeti kialakításából igen komoly üzemzavar, más drága szerkezeti rész tönkremenetele, de legalábbis sok bosszúság adódhat. A tömítések nemcsak különböző közegeket választanak szét, hanem védelmet adnak szennyeződések bejutásával szemben, vagy pedig megakadályozzák a kenőanyag elszivárgását. A tömítő hatást többféleképpen lehet elérni: • A tömör zárás mechanikus összenyomás útján jön létre. A tömítettség arányos az összeszorítás mértékével. • Hengeres felületre tömítő élt szorítunk. Ezt a tömítő élt rendszerint végtelenített csavarrugó szorítja a hengerfelületre, a tengelyre, amely forog. • Forgótengelyek esetében

homlokfelületen két egymáson elcsúszó gyűrűfelület adja a tömítést, csúszógyűrűs tömítésnek hívjuk. • A nyomáskülönbség hatására a meghatározott alakra készített tömítés rugalmas alakváltozást szenved, így a felfekvő felület növekszik. Ezek a rugalmas tömítések tehát lényegében önműködő módon fejtik ki hatásukat. • Hengeres felületek tömítésére szolgál a rugalmas, felhasított fém- vagy műanyaggyűrű pl. dugattyúgyűrű Ezek a rugózó hatásuknál fogva szorulnak a tömítendő felületre, és biztosítják a tömítettséget A tömítéseket többféle szempont szerint osztályozhatjuk. 1. Működési módjuk szerint beszelünk a) érintkező tömítésekről (a tömítőanyag és a tömítendő felületek érintkeznek) b) érintkezés nélküli tömítésekről (vagyis a tömítendő felületek között rés van) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 197 ► Gépszerkezettan II. A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tömítések Vissza ◄ 198 ► 2. A csatlakozó felületek relatív elmozdulása szerint megkülönböztetjük a) nyugvó felületek tömítéseit (az egymáshoz csatlakozó vagy a tömítés és a vele érintkező felület között relatív elmozdulás nincs) b) mozgó géprészek tömítéseit (a felületek között relatív elmozdulás van). 3. A tömítési feladat szerint megkülönböztetünk: a) Folyamatos üzemelést biztosító (funkcionális) tömítések: Ezen tömítések a gépek, berendezések működéséhez elengedhetetlenül szükségesek (pl. kazánfedél-, hengerfejtömítés); tönkremenetelük működési rendellenességet okoz b) Védő (komfort) tömítések Ezek a tömítések a gépeket, berendezéseket védik a külső behatásoktól (pl. por, nedvesség), ill a környezetet védi a szennyeződéstől (pl kenőanyag-szivárgás); tehát kis nyomáskülönbségek esetén c) Biztonsági tömítések

Élet-, baleset-, és vagyonbiztonsági szempontból jelentősek, a legkisebb hibájuk is veszélyt okozhat (pl. fékberendezések tömítései) 6.2 Érintkező tömítések Az érintkező tömítések feladatai: A tömítettség elérése, ill. az áramló, tömítetlenségből adódó veszteségek csökkentése, valamint a mozgó tömítéseknél a fellépő mechanikai veszteségek csökkentése. 6.21 Nyugvó felületek érintkező tömítései A tömítettség elérése történhet a tömítőanyag rugalmas alakváltozásával (gumi és műanyag tömítéseknél), a tömítőanyag képlékeny alakváltozásával (lágy fémtömítéseknél pl. alumínium, ólom, réz, fehérfém, esetleg lágyvas, ill. acélgyűrűk) A nyugvó tömítés a felületek pontos illesztésével, fokozott alakhűségével is megvalósítható, illetve a tömítettség elérésére ritkán pórusos anyagot is használnak, ezeknél a tömör zárás adszorpciós és kapilláris hatással magyarázható. A

tömítésre ható tömítő nyomást létrehozhatja külső erő (pl. lapos, profilos és töm-szelenceszerű tömítések esetén) vagy pedig elsődlegesen a tömítendő közeg nyomása (önműködő tömítések). A továbbiakban néhány fontosabb tömítési fajtát ismertetünk. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 198 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 199 ► • Lapos tömítések A lapos tömítésekben az összeszorító erő hatására a tömítőanyag rugalmasan (6.1 a ábra), vagy pedig képlékenyen (61 b ábra) deformálódik A belső túlnyomással szemben a felületek síkjában keletkező csúsztató feszültség tart egyensúlyt (6.1 c ábra) 6.1 ábra A tömítés alakváltozása és egyensúlya A lapos tömítések esetén az összeszorításhoz szükséges csavarerő (csavarszárban ébredő húzóerő) meghatározását látjuk a 6.2 ábrán: Fcs

= p d 2π ⋅ k = Fb ⋅ k 4 6.2 ábra Csavarszárban ébredő húzóerő A lapos tömítések kialakításukat tekintve lehetnek tárcsák, gyűrűk vagy kerekek különböző keresztmetszettel, ezek teljes szélességükkel felfekszenek a tömítő felületen. Az anyagaik jórészt kis alakváltozási ellenállással rendelkeznek (gyapot, kender, azbeszt stb.) részint viszonylag lágyfémek Sokszor a lágy műanyagot keményebb fémbevonattal látják el, ez rugalmas, míg a lágyabb anyag maradandó alakváltozást szenved (6.3 ábra) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 199 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 200 ► 6.3 ábra Lapos tömítések Elvileg a sík felületei tömítésekhez soroljuk azt a tömítést is, amikor a tömör zárást a felületek pontos illesztésével és fokozott alakhűséggel valósítunk meg. A tömítő hatás fokozása érdekében

tömítő paszták is alkalmazhatók A paszták adszorpciós és kapilláris hatás következtében adnak tömör zárást. A 64 ábra mutat egy megoldást 6.4 ábra Tömítés tömítőanyag nélkül Hengerfej tömítés – tulajdonképpen síktömítés – anyagkombinációból készült tömítés, A nyugvó, érintkező felületek közötti tömítés egyik legfontosabb, de legnehezebb területe a belsőégésű motorok hengerfejénél használt síktömítés. A hengerfejtömítés feladata a hengertömb és a hengerfej tereinek és nyílásainak tömítése, egymásközti és a környezethez viszonyított tömítése • Profilos tömítések Míg a lapos tömítéseknél a tömítő nyomás egy meghatározott felületen oszlik meg, addig ez a nyomás a profilos tömítéseknél viszonylag kicsi, kevésbé definiálható felületre, sokszor pedig csak egy vonal mentén hat. Két nagy csoportjuk van: a lágy és a kemény-anyagú profiltömítések Amennyiben a tömítést

gyakran kell bontani, úgy lágy tömítő anyagot célszerű alkalmazni, mely rugalmas alakváltozásánál fogva ismételt összeszerelés után is biztosan tömít. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 200 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 201 ► Profilos lágytömítések leggyakoribb alakja a kör keresztmetszetű gyűrű, vagy a szokásos megnevezéssel O–gyűrű. A rugalmas anyagú O– gyűrűt gondosan kialakított horonyban helyezik el, majd külső nyomással összeszorítják. Az üzemi nyomás hatására a gyűrű felveszi a legjobb tömítő hatásnak megfelelő alakot, mint a 6.5 ábrán látható 6.5 ábra O gyűrű beépítés és működés Profilos kemény tömítések anyaga általában lágyvas, acél, vagy vörösréz. Nagyobb üzemi nyomásnál kemény alakos tömítés használandó, ekkor a tömítő erő igen kis felületre koncentrálódik

és nem szükséges nagy előfeszítő erő. Néhány szokásos egyszerű tömítőgyűrű alakot mutat a 66 ábra Az él felfekvésű gyűrűk képlékeny alakváltozást szenvednek a beépítéskor (az élek letompulnak), ezért a felfekvő felület kismértékben kiszélesedik, a tömítés éle a tömítendő felületekbe benyomódik. A gyűrűk másik csoportja lényegében rugalmas alakváltozást szenved, és emiatt ismételten felhasználható A gyűrű tömítő felülete lehet kúpos, lencse alakú körívekkel határolt. Ezeket a profilokat igen nagy nyomású és nagy hőmérsékletű közeg tömítésére használhatjuk. Lényeges megállapítás az, hogy a tömítő hatás elérése érdekében nem szükséges különleges tömítőanyag. A tömítés ugyanis nem tömítőanyagon múlik, hanem a megfelelő alakadás kérdése, és ezt olyan anyaggal is megvalósíthatjuk, amely általában nem jó tömítőanyag. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom

Vissza ◄ 201 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 202 ► 6.6 ábra Profilos tömítőgyűrű alakok • Önműködő tömítések Ez esetben a külső előfeszítő erő csak egy kezdeti nyomás előidézésére szolgál. Az érintkező felületeken üzem közben a szükséges tömítő nyomás a közeg nyomásának megfelelően változik. A felhasznált tömítések lehetnek lágy ill kemény tömítések A lágy tömítéseket nagymérvű alakváltozás jellemzi, pl a gumi gyűrűt csak kevéssé kell elődeformálni, az üzemi nyomás a horony falának szorítja Ugyanez a helyzet a kemény tömítőgyűrűknél is. Igen nagy nyomásoknál háromszög (delta) keresztmetszetű fémgyűrűt használunk. 6.7 ábra Önműködő gumi gyűrű és delta fém gyűrűtömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 202 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 203 ► • Tömszelenceszerű tömítések Ezek a tömítések átmenetet képeznek a tömítőszelencés tömítések felé. A rugalmas tokos kötéseknél rugalmas, gumi alapú tömítőanyagot használnak (6.8 ábra) A tömítő erőt a tömítő persely segítségével tudjuk utánállítani A tömítendő cső, vagy hengeres rúd felületére ható radiális irányú fajlagos nyomóerőt a tömszelenceüregbe helyezett tömítőanyag axiális irányú összenyomása segítségével hozzuk létre. Nyugvó felületek között ez a tömítéstípus lényegében csak csővezetékek esetében fordul elő. 6.8 ábra Tömszelenceszerű tömítés • Nem bontható vagy csak korlátozottan bontható érintkező tömítések Két fő csoportja van: • a hegesztett kötések • a szilárd illesztésű kötések. A csövekben ébredő erők átvitelére is alkalmas hegesztett kötéseket nem sorolják a tömítések

közé, pedig a hegesztési varratnak tömítési funkciója is van, mely a működés szempontjából igen lényeges. Az erőátvitel nélküli hegesztett kötéseknél a hegesztési varrat tisztán tömítési célra szolgál, mert az erőhatást a karimát összekötő csavarok viszik át. A szilárd illeszkedésű kötések (zsugorkötések) a nagy fajlagos felületi nyomás következtében a két alkatrész között tömítő hatást is kifejtenek. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 203 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tömítések Vissza ◄ 204 ► 6.22 Mozgó gépalkatrészek érintkező tömítései Mozgó gépalkatrészek tömítése lényegesen nehezebb feladat. Itt három tömítetlenségi út lezárásáról kell gondoskodni: • a tömítőelem és a hozzá képest elmozduló felület között • a tömítőanyagon keresztül • a tömítés, valamint a hozzá képest álló

felület között (fő tömítetlenségi út) A relatív elmozgástól függően a fő tömítetlenségi út, hengeres (radiális tömítések) vagy sugárirányú (axiális tömítések) felületen jöhet létre. A relatív mozgás lehet: 1. 2. 3. 4. egyenes vonalú, váltakozó értelmű mozgás forgó mozgás körív mentén lengőmozgás csavarvonalmozgás Leggyakoribb feladat a forgómozgást végző felületek tömítési kérdéseinek megoldása. Az itt alkalmazandó tömítések tipikus esetei a tengelyek beépítésénél találhatók Ezek a tömítések gépekben, berendezésekben használt gépelemek, géprészek védelmét látják el, a környezet, por, korrózív anyagokkal szemben. Másik feladatkörük a kenőolajok kijutásának megakadályozása Kis és állandó fordulatszámon, egyszerű üzemviszonyok mellett a tömítési feladat megoldása egyszerű. Nehézséget okoz a forgó géprészeknél a nagy fordulatszám, esetleg a nagy radiális elmozdulás, a nagy

hőmérséklet és a különösen szennyezett környezet Általában a mozgó felületek érintkező tömítéseinek jó működési feltételei: • gondosan megmunkált felület, egészen lassú mozgásnál Rmax=1.5µm, egyébként Rmax =1.2µm • kopásállóság, (elérhető betétedzéssel, kemény krómozással stb.) • futáspontosság, vagy körkörösség és kis értékű ütés Radiális tömítések A radiális tömítések felépítésük, ill. működésük szerint az alábbi csoportokra oszthatók: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 204 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 205 ► • kompressziós (tömszelencés tömítések) • alaktartó gyűrűstömítések • önműködő tömítések 1. tömszelencés tömítések Ezek a tömítések használatosak haladó (alternáló) mozgást végző rudak és forgó-tengelyek tömítésére is, nemcsak nyugvó

tömítésre. A kialakításuk általános esetekre már több országban szabványos, egy megoldását a 6.9 ábra mutatja Szokásos a tömítő persely alsó végét, illetve az üreg alját kúposra készíteni, hogy a tömítést a csavarerő jobban a rúdhoz szorítsa. A mozgó felületek között kell tömítenie, azonban úgy, hogy a súrlódási erő és ezzel a hő fejlődés ne legyen túl nagy értékű. 6.9 ábra Tömszelencés tömítések A tömítések most tárgyalt csoportjába sorolhatjuk a nemezgyűrűs tömítéseket is, melyek elsősorban védőtömítések. Régebben elterjedten használták kisebb fordulatszámú tengelyek zsírkenésű gördülő csapágyházainak tömítésére. Por, szennyeződés, olaj bejutása ellen tömít Maximálisan 70°C hőmérsékletig használható. Üzem közben, ha porral telítődik, gyakran a tengely felületét jelentősen megkoptatja. A kétféle kiviteli formáját szemlélteti a 610 ábra A dokumentum használata |

Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 205 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 206 ► 6.10 ábra Nemezgyűrűs tömítések 2. alaktartó gyűrűstömítések Nagy hőmérséklet, igen nagy csúszási sebesség és nagy nyomás esetén használatos az alaktartó gyűrűs tömítés. Anyaga: fehérfémötvözet, különleges bronzok, műszén, szinterfém, műanyagok A tömítés felépítése olyan, mint egy tömítőszelence, amelynek üregébe váltakozva L gyűrű és körgyűrű van a tengelyre felfűzve. Osztott gyűrűnél az osztási hézagot nagy pontossággal kell elkészíteni, a tengelyre való rászorítást rugó végzi. Az osztás, illetve a felhasítás célja a tengelyre történő szerelés megkönnyítése. A szükséges tömítettség elérése érdekében az elem párokat sorba kell kapcsolni A szereléskor azonban ügyelni kell arra, hogy az osztások ne essenek egybe, mert ez a

tömítő hatást rontja (6.11 ábra) 6.11 ábra Tömítőgyűrű forgó tengelyhez A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 206 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 207 ► A tömítés működési elve lényegében az, hogy a pontos megmunkálás és a szorítóerő következtében előálló rendkívüli kis rés nagy ellenállást jelent a tömítendő közeggel szemben. A gyakorlati alkalmazása leginkább vegyipari gépek kimenő tengelyeinél (kompresszorok, szivattyúk), valamint kenés nélkül üzemeltetett gépeknél szokásos. 3. Önműködő tömítések A radiális tömítések harmadik csoportját alkotják az önműködő tömítések. Ezen belül megkülönböztetjük a forgómozgást végző és a haladó mozgást végző géprészek tömítéseit. a) Önműködő tömítések forgómozgást végző géprészeken Forgótengelyek tömítésére egyik

legelterjedtebb megoldás a radiális (karmantyús) tengelytömítés. Tulajdonképpen radiális, lágy anyagú tengelytömítés, amely sok országban szabványosítva van, a rugós tömítőgyűrű nevet viselik, viszont a legismertebb megnevezése a Simmering-tömítés. A tengely felülete és a tömítő ajak közötti tömítő résben ébred a tömítő erő, amelyet vagy maga a rugalmas anyag (612 ábra) vagy pedig a rásegítő csavarrugó fejt ki (6.13 ábra) A tengely és a tömítőanyag egymással kölcsönhatásban van A tengely forgás közben, a körkörösségtől való eltérése, valamint a felületi érdességből adódó mikro egyenetlenségek miatt a tömítőgyűrű anyagát koptatja, súrlódik vele. Általában vegyes súrlódás lép fel, azonban hidrodinamikus kenőfilm is keletkezhet. A keskeny tömítő résben a tömítettséget kapilláris erők idézik elő, egy bizonyos kis résvastagságig, ez az érték az olaj viszkozitásától is függ, általában

néhány ezredmilliméter nagyságú. 6.12 ábra Karmantyús tömítés felépítése A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 207 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 208 ► A radiális tengelytömítések két jellegzetes kiviteli formában készülnek, fémházas, illetve fémerősítésű elasztomer-burkolatú kivitelben. Az egyes gyártó cégek igen sokféle változatban állítják elő, katalógusaik részletes is-mertetéseket adnak. A szokásosabb megoldásokat a 613 ábra mutatja: 6.13 ábra Karmantyús tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 208 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tömítések Vissza ◄ 209 ► I) Egy ajakos típusok elasztomer–ajkas, fémházas (6.13 a, ábra) elasztomer–ajkas és -borítású (6.13 b, ábra) szövetbetét-erősítéses elasztomer

borítású (6.13 c, ábra) fémházas, teflon tömítőajkas (6.13 d, ábra) fémházas, kúpos megtámasztással (6.13 e, ábra) II) Porvédőajakos típus (6.13 f, ábra) III) Két ajakos típus (6.13 g, ábra) IV) Külső ajakos típus, furatok belső hengerpalástjának tömítésére (6.13 h, ábra) A rugós tömítőgyűrű általában csak kis nyomásra használható, szennyeződés bejutása, vagy leginkább olaj kiszivárgásának megakadályozására. A karmantyú az ajak irányában tömít. b) Önműködő tömítések haladómozgást végző géprészeken Az ilyen, főként gyűrű alakú tömítések leginkább a hidraulikus és pneumatikus munkahengerek dugattyújának és dugattyúrúdjának tömör zárásánál találhatok. A használatos tömítések mindegyike lágyanyagú, beszélhetünk profiltömítésről és ajakos tömítésről. I) Profiltömítések legegyszerűbb alakja a kör keresztmetszetű O gyűrűk. Anyaga gumi, vagy gumi rugalmasságú műanyag

(elasztomer). A súrlódási viszonyok javítását szolgálja csúszógyűrű beszerelése pl PTFE anyagból Az elasztomerből készült O gyűrű és a csúszógyűrű együttesen a tömör zárást jobban elősegíti, emellett a súrlódási tényező mintegy egyharmadára esik, és az akadozó csúszás veszélye is csökken Kifejezetten dinamikus igénybevétel esetére használható a T gyűrű. Előnye az O gyűrűvel szemben a gyűrű nem csavarodik meg, nagyobb a megengedhető résméret, a gyűrű kevésbé deformálódhat a résbe, ezért lágyabb, kopásállóbb elasztomer is felhasználható (6.14 ábra ) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 209 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 210 ► 6.14 ábra T-gyűrű tömítés, terheletlen és terhelt állapotba II) Ajakos tömítések (mandzsetta tömítések). Az üzemi nyomás szorítja a tömítő ajkakat a

tömítendő felületekhez. Megkülönböztetünk egyszeres és kettős tömítő hatású (tömítő ajkú) mandzsetta tömítést (6.15 ábra) Az egyszeresnél a radiális tömítetlenségi utat külső beszorítással zárjuk, míg a kettősnél a radiális és axiális tömítetlenség az üzemi nyomás hatására záródik (teljesen önműködő tömítés). 6.15 ábra Mandzsettatömítés Az ajakos tömítések működési elvét jól szemlélteti a 6.16 ábra A tömítendő nyomás balról jobbra működik, így a hajlékony ajak a nyomástól rászorul az alsó felületre, ezzel a tömítetlenséget megakadályoztuk. A hajlékony részt meg kell támasztani egy szilárd gyűrűvel, amely a felső alkatrészhez van rögzítve A tömítő ajak b szélessége kicsi lehet, mert a jó zárást a megfelelő felfekvés és felületi simaság biztosítja A felső sor jobboldali megoldás a súrlódási ellenállást növeli, de a tömítő hatás szempontjából nem előnyös Ha

azonban a tömítő ajkakat elválasztjuk és így szereljük egymás mögé, akkor a tömítő hatás szempontjából kedvezőbb megoldást kapunk, és emellett tartalék tömítő ajak is van, ha az első meghibásodik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 210 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tömítések Vissza ◄ 211 ► 6.16 ábra Mandzsettatömítés működési elve Axiális tömítések 1. Csúszógyűrűs homloklap tömítések A tömítő felületet a forgó és kopó tengelyfelületről a tengelyre merőleges körgyűrű felületre visszük át, amely még kopás esetében sem változtatja alakját. A csúszógyűrűs tömítés rendkívül sokféle szerkezetű lehet, de mindegyiknek négyféle fő alkatrésze van: a) álló tömítőgyűrű, amely az álló házban van, ahonnan a tengely kijön b) forgó csúszógyűrű, amely a homlokfelületen szorul rá az álló tömítőgyűrűre

c) tömítőgyűrűk (legtöbbször O gyűrű), amelyek az egymáshoz viszonyított álló alkatrészek között helyezkednek el d) összeszorító rugó, amely az álló és forgó gyűrűk közötti tömítés létrehozásához szükséges összeszorító erő egy hányadát adja. A csúszógyűrűs homloklap tömítést négy alaptípusra vezethetjük vissza: 1. a tömítő csúszógyűrű a tengellyel együtt forog, és a belső túlnyomás, valamint a rugóerő szorítja a házba szilárdan beépített jobb oldalsó ellengyűrűhöz. (617 ábra A típus) 2. a túlnyomásos téren kívül helyezkedik el a csúszógyűrű (617 ábra B típus) 3. a tömítőgyűrű az állóházzal együtt áll a belső túlnyomású térben, a tengelyre felhúzott ellengyűrű forog (6.17 ábra C típus) 4. csúszógyűrű a házban áll, a tömítő felület (súrlódó gyűrű) a nyomás alatti téren kívül helyezkedik el (617 ábra D típus) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalom Vissza ◄ 211 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 212 ► 6.17 ábra A csúszógyűrűs tömítés alaptípusai 2. Axiális ajakos tömítések Itt a tömítettséget szintén a tömítő felület axiális irányú zárásával hozzák létre. Jellegében hasonló a radiális ajakos tengelytömítésekhez Készül sokféle kivitelben, van ahol a tömítő ajkakat rugó terheli (618 ábra) – nagyobb sebességhez és túlnyomáshoz, vannak rugó nélküli kialakítások – általában gördülőcsapágyak védelmére Készülnek fémházas, fémerősítésű és szabad kivitelben A 6.18 ábrán látható axiális tengelytömítő gyűrűk tömítő ajka tengelyre merőleges homlokfelületre szorul, amelyet célszerű gondosan megmunkálni. Gördülőcsapágy esetében ez adott, a gyűrű a csapágyat megvédi a külső szennyeződéstől, és egyben megakadályozza a kenőanyag

kiszivárgását a csapágytérből. 6.18 ábra Axiális ajakos tömítés A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 212 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Tömítések Vissza ◄ 213 ► 6.3 Nem érintkező tömítések 6.31 Hidrodinamikus tömítések (fojtótömítések) A résen keresztül történő folyadékáramláskor fellépő veszteségeket használjuk fel tömítésre. A résben a folyadéknyomás a súrlódási és örvénylési veszteségek következtében csökken le a külső tér nyomására. Így tömör zárásról itt nem beszélhetünk. A nem érintkező tömítések esetén a rések között közegáramlás van. Az átfolyási utat úgy kell kialakítani, hogy az áramlási ellenállás minél nagyobb legyen. Megkülönböztetünk sima rést, labirintrést és labirintot A labirintrés a sima réshez képest egyik vagy mindkét felület szakaszos tagolással készül. A

folyadékzárású labirint- és réstömítésekbe a zárófolyadékot túlnyomással vezetik be, majd pedig az innen kiáramló zárófolyadékból az elnyelt tömítendő közeget (mérges gáz, gőz) ki kell nyerni, le kell választani. Réstömítés A réstömítés az esetek döntő többségében kis vastagságú körgyűrű keresztmetszetet jelent bizonyos hossz mentén. A szokásos résvastagság 0,1.0,2 mm, esetleg néhány µm Az elfolyás csökkentésére a rés hosszúságát amennyire csak lehet, nagyra kell választani, és törekedni kell amennyire lehetséges a résben turbulens áramlás előidézésére. A rés lehet hengeres felületű, kúpos felületek között állandó vagy változó vastagságú. A réskialakítás szokásos változatait a 619 ábra szemlélteti 6.19 ábra A réskialakítások szokásos változatai A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 213 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata

| Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 214 ► Labirinttömítések A labirinttömítés olyan egymást követő fojtások sorát jelenti, ahol a folyadékáram energiáját az örvénylés majdnem teljes mértékben felemészti. A labirint tömítettsége a fojtási helyek számától függ. Helyesen kialakított labirint tömítés esetén, ha a tömítő felületek kölcsönös helyzetüket megtartják, a tömítő hatás állandó üzemi viszonyok között változatlan és mentes az elhasználódástól, így nem igényel utánállítást, nem fogyaszt tömítő anyagot. A fentiek alapján ezt a tömítési módot közepes nyomású, nagy hőmérsékletű gáz és gőz tömítésénél jöhet leginkább szóba, nagy relatív sebességnél (pl. reakciós gőzturbina stb), elsősorban forgó tengelyek tömítésére használják. Alkalmas tengelyirányú alternáló mozgást végző dugattyúk, dugattyúrudak tömítésére. A labirint szerkezeti kialakítási elveit a 6.20

ábra szemlélteti A 6.20 a) ábrán a rések fojtási helyének hosszúságát a b méret jelöli, ugyanakkor a kamra mélysége T, szélessége B, a résmagasság h, a fojtótárcsák dőlésszöge α. Bizonyos határon túl a résméretek nem csökkenthetők, gyártástechnológiai nehézségek, az elemek túlzott rugalmas alakváltozása miatt. Helyes kamra-kialakítással azonban visszaáramlás érhető el a fojtási helyeken, így az ellenállás lényegesen nagyobb (6.20 b) és c) ábra) 6.20 ábra Labirint kialakítások A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 214 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 215 ► 6.21 ábra Radiális és axiális labirinttömítés A fojtási helyek kialakítása szerint megkülönböztetünk radiális (6.21 a) ábra) és axiális (6.21 b) ábra) tömítéseket A radiális tömítés a tengelyirányú hő tágulásra kevésbé érzékeny,

míg a tengely radiális kilengései zavart idézhetnek elő. Az axiális tömítésre viszont éppen a tengelyirányú hő tágulás jelent veszélyt, mert esetlegesen összesúrlódás, dörzsölődés állhat elő Védőtömítések A védőtömítések feladata azonos nyomású terek szétválasztása, a szennyeződés bejutása és a kenőanyag kiszivárgása elleni védelem, tehát nyomáskülönbségre nem tömítenek. A szokásos védőtárcsák, védőgyűrűk lemezből sajtolt vagy forgácsolt kivitelűek, sík vagy pedig profilos kialakításúak (6.22 ábra), és lehetnek axiálisak vagy radiálisak (623 ábra) Legtöbbször a tömítő rést zsírral töltik ki, így az áramlás a résben nem lép fel. 6.22 ábra Védőtárcsás golyóscsapágy A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 215 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 216 ► 6.23 ábra Védőgyűrűs

tömítések Folyadékszóró tömítési megoldások Olajkenésű csapágyházak esetén az olaj kijutását a tengely mentén a tengely anyagából kimunkált, vagy pedig a tengelyre szerelt szóró vállak, szóró élek, gyűrűk, tárcsák segítségével akadályozzuk meg. Ilyenkor célszerű a leszóródott olajat összegyűjteni és a csapágyházba kis furaton keresztül visszavezetni. 6.24 ábra Folyadékszóró tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 216 ► Gépszerkezettan II. Tömítések A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 217 ► 6.32 Hidrosztatikus tömítések E tömítés esetében a tömítésben a tömítendő közeg nyomásával azonos hidrosztatikus nyomást hoznak létre, vagy magában a tömítésben vagy azon kívül létrehozva ezt a tömítéshez szükséges nyomást. A tömítésben a nyomás kialakításának egyik legjellemzőbb módja a tengelyre, ill. a házra vágott

csavarmenet, mely a mozgórészekre tapadó viszkózus folyadékot visszafelé szállítja. 6.25 ábra Visszahordó menet Minden tömítendő nyomáshoz tartozik egy bizonyos menethosszúság, amelyet a tömítő folyadék kitölt. A záráshoz szükséges nyomást a tömítésen kívül is létre lehet hozni szivattyúval vagy ventilátorral, és ez megfelelő nyomással megakadályozza a tömítendő közeg kiáramlását. Természetesen a tömítésre használt anyagnál elfolyási veszteségek lépnek fel. 6.4 Ellenőrző kérdések 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. A tömítések felosztása feladat szerint és jellemzésük. Az érintkező tömítések feladata és a tömítettség elérésének módjai. Nyugvó tömítés és méretezése. Lágy profilos tömítés. A tömítés működésének feltételei elmozduló felületek érintkező tömítéseinél. Tömszelence tömítés. Mandzsettatömítések. Alaktartó gyűrűs tömítés. Homloklap (csúszógyűrűs

tömítés). Karmantyús tömítések. Nemezgyűrű tömítés. Réstömítés. Védőgyűrűs tömítés. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 217 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Rugók Vissza ◄ 218 ► 7. Rugók Rugóknak nevezzük azokat a szerkezeti elemeket, amelyek a terhelés hatására jelentős rugalmas alakváltozást szenvednek, és az ezalatt felvett alakváltozási munkát a visszarugózás során jelentős mértékben visszaadják. 7.1 A rugók szerepe a gépszerkezetekben • • • • • rugalmas szorítás energiatárolás erő- vagy nyomatékhatárolás erő- vagy nyomatékmérés rezgéscsillapítás kapcsolódó gépelemek hosszú méretláncában méretkiegyenlítő záró elem A gépészeti gyakorlatban használt rugók lehetnek húzó, nyomó, hajlító, csavaró, valamint nyíró igénybevételűek 7.1 ábra Húzott ill nyomott igénybevételű rugók A

dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 218 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 219 ► Vissza ◄ 219 ► 7.2 ábra Hajlító igénybevételű rugók 7.3 ábra Csavaró igénybevételű rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Rugók Vissza ◄ 220 ► 7.4 ábra Különböző igénybevételű gumirugók A részletes tárgyalás előtt néhány olyan fogalmat kell a rugókkal kapcsolatban ismertetni, amelyek általában minden rugótípusra érvényesek. Rugó jelleggörbék A rugót terhelő erőhatás alakváltozást idéz elő. Az F erő és rugó f deformációja, ha a deformáció (lehajlás, lesüppedés) függvényében derékszögű koordináta-rendszerben ábrázoljuk a rugóerőt, akkor megkapjuk a rugódiagramot, a rugó jelleggörbét vagy más szóval a

rugókarakterisztikát (7.5 a) ábra). A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 220 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 221 ► 7.5 ábra Rugó jelleggörbék Minél meredekebb az egyenes, annál keményebb, merevebb azaz nagyobb merevségű a rugó. Az egyenes hajlásszögének tangense az egységnyi hosszúságú deformációt előidéző erőhatás, amelyet rugómerevségnek nevezünk. ⎡ dF ⎤ s1 = ⎢ ⎥ f = f1 = tgα1 ⎣ df ⎦ Ennek reciproka az egységnyi erő okozta rugó deformáció, azaz a rugóállandó. c=1/s Megkülönböztetünk progresszív és degresszív jelleggörbét. Progresszív jelleggörbénél növekvő deformációhoz egyre nagyobb erő szükséges. Progresszív jelleggörbét mutatnak a többrétegű laprugók, meghatározott elrendezésű tányérrugók, kúpos csavarrugók. A degresszív jelleggörbénél növekvő terheléshez egyre nagyobb

deformáció tartozik. Így viselkedik a húzásra terhelt gumirugó és bizonyos geometriai kialakításnál a tányérrugók. Csavaró nyomaték esetén hasonlóképpen definiáljuk a rugómerevség, illetve rugóállandó fogalmát, a diagramban a csavaró nyomaték a szögelfordulás függvényében van ábrázolva. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 221 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 222 ► Tehát a rugómerevség csavaró nyomatékkal terhelt rugóknál: ⎡ dT ⎤ s1 = ⎢ ⎥ f = f1 = tgα1 ⎣ dϕ ⎦ Bizonyos rugók deformációs görbéje más a terhelés növelésekor (felterhelés), mint a leterheléskor (7.5 b) ábra) Ezek olyan rugók, amelyek deformációja során súrlódás lép fel (pl gyűrűsrugó, laprugó stb) A vonalak közötti terület nagysága jellemző a súrlódási munka nagyságára, ezt a területet a rugó hiszterézis munka területének

nevezzük, ez egyben a szerkezetcsillapítást mutatja. A rugó alakváltozásához szükséges munka: ϕ1 f1 W= ∫ F ( f )df illetve W = f =0 ∫ T (ϕ )dϕ ϕ =0 A rugókat különböző konstrukciós célok érdekében összekapcsolva is beépítik. Megkülönböztetünk párhuzamosan és sorba kapcsolt rugóbeépítést. Párhuzamos kapcsoláskor a rugóra ható erő, a rugókon megoszlik, a rugó deformáció azonban mindegyiken azonos lesz. Tehát az eredő rugómerevség az egyedi rugómerevségek összege. Sorba kapcsolt rugók esetén, pedig mindegyik rugóra a teljes terhelés hat, így ebben az esetben az eredő rugómállandóra igaz hogy az egyes rugóállandók összege. A 7.2 a b c ábra párhuzamosan kapcsolt, a 72 d ábra sorba kapcsolt rugókat mutat. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 222 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 223 ► 7.6 ábra

Párhuzamosan és sorba kapcsolt rugók 7.2 Húzó- ill nyomó igénybevételű rugók A legegyszerűbb húzórugó kialakítás a rúdalak (pl. huzal) volna, azonban ez a megoldás gyakorlatilag nem jöhet számításba. 7.7 ábra Gyűrűsrugó A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 223 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 224 ► A gyűrűrugó igen kedvező helykihasználással rendelkezik, zárt belső és külső gyűrűből áll. A tengelyirányú nyomóerő a kúpos felületeken keresztül a külső gyűrűt húzófeszültséggel, a belső gyűrűt, pedig nyomófeszültséggel terheli A rugalmas alakváltozás következtében a gyűrűk egymásba csúsznak, így a rugóoszlop megrövidül. A terhelés megszűnésekor vagy csökkenésénél, ahhoz hogy a rugóoszlop visszarugózzon, a kúpszögnek nagyobbnak kell lennie a súrlódási félkúpszögnél, így α=12.15°, a

rugó karakterisztika pedig lineáris. Azonos agyagú gyűrűk és közel azonos nagyságú gyűrűszelvények esetén megterheléskor: F= π ⋅ tg α ⋅ tg(α + ρ ) A ⋅ E ⋅ n Dm ⋅f Míg a tehermentesítés folyamán: F = π ⋅ tgα ⋅ tg (α − ρ ) A ⋅ E ⋅ n Dm ⋅f Ahol: α: a kúpfelület félnyílásszöge ρ: az érintkező kúpfelületen a súrlódási félkúszög n: a kúpfelületpárok száma Dm: a közepes átmérő E: a rugalmassági modulus f: a rugó összenyomódása az F erő hatására Így a veszteségtényező: ν= F F 7.3 Hajlító igénybevételű rugók 7.31 A laprugók A laprugók különböző kivitelű szalagacélokból, lapos acélokból kialakított rugószerkezetek. Ritkán egy lapból, nagyobb terhelések felvételére több lapból készítik. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 224 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄

225 ► A legegyszerűbb hajlított rugó az egyik végén befogott egylapos rugót mutat a 7.8ábra 7.8 ábra Egyik végén befogott lemezrugó A befogási keresztmetszetben ébredő feszültség σ= Mh 6⋅ F ⋅l = K b ⋅ s2 A rugó végének lehajlása: f = F ⋅l3 4 ⋅ F ⋅l3 = 3⋅ I ⋅ E b ⋅ s3E A laprugók bordás acélból készülnek (7.9 b) ábra), a főlapok száma általában az összes lapszám harmada (79 a) ábra) A lapokat bilinccsel fogják össze, ezt rendszerint izzó állapotban helyezik a rugólapokra és a hézagot a bilincs és a rugóköteg között bevert ékkel töltik ki. A lehűlés után a lapok a bilincsben összefeszülnek A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 225 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 226 ► 7.9 ábra Vasúti hordrugó A laprugók megtámasztásához általában rugószemet (7.10 a) ábra) alakítanak ki, de lehet a

rugóvég szem nélküli is (710 b) ábra), a gépjárművek rugóinál a rezgések és a dinamikus hatások csillapítására a rugó egyik végét gumiba szokás ágyazni (7.10 c) ábra) 7.10 ábra A lemezrugó végének kialakítási formái A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 226 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 227 ► 7.32 A spirálrugók A hajlításra terhelt rugók csoportjába tartozik a spirálrugó (pl. órarugó), felhasználása főként műszerek, órák, vezérlőszerkezetek esetén (7.11 a) ábra) történik. A csigarugó vagy hengeres forgatórugó olyan kör keresztmetszetű húzalból tekercselt rugó, amely csapra vagy tengelyre lazán van elhelyezve, és a két végén szabadon levő szárán elfordulás közben nyomatékot tud felvenni, illetve leadni (7.11 b) ábra) 7.11 ábra Csavarrugók 7.33 A tányérrugók A tányérrugónak kétféle

kialakítása lehetséges, a rugó szelvénye négyszögletes, (7.12 ábra) vagy a szilárdsági szempontból kedvezőbb trapézalak A tányérrúgók különösen alkalmasak kis helyszükséglet esetén nagy erők felvételére, kis berugózás mellett. A rugótányérokat megfelelő hengeres üregbe lehet beépíteni, vagy pedig csapra lehet felhúzni 7.12 ábra Tányérrugó A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 227 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Rugók Vissza ◄ 228 ► A tányérrugók terhelését igénybevételét és alakváltozását a 7.13 ábra mutatja A terhelés hatására a rugó szelvényei ugyan kis mértékben torzulnak, gyakorlatilag viszont csak elfordulnak, egy C pont körül, így tangenciális húzófeszültség (vonalkázott rész), illetve nyomófeszültség, (fennmaradó rész) keletkezik a szelvény pontjaiban. 7.13 ábra tányérrugók terhelése és alakváltozása

A tányérokat egymásba lehet helyezni kötegbe vagy pedig váltakozó értelemben szembefordítva lehet szerelni. A tányérok szétcsúszásának elkerülése érdekében célszerű előfeszíteni, legfeljebb 15% terhelési értekkel A tányérkötegeknél az egyes tányérok között súrlódás lép fel, ez a szerkezetcsillapítás amely legtöbbször előnyös. Ennek következtében az elméleti jelleggörbétől a valódi jelleggörbe fel- és leterhelésénél 2.5%-kal eltér. A tányérrugók méreteivel és tulajdonságaival gyári katalógusok foglalkoznak, ezek szerint a tányérrugókra jellemző, hogy nagyon változó görbéjű rugókarakterisztikájú oszlopokat lehet belőlük összeállítani. A 7.14 ábrán tányérrugó, rugóköteg, rugóoszlop és rugóköteg oszlop, és karakterisztikájuk látható. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 228 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék |

Irodalom Vissza ◄ 229 ► 7.14 ábra Tányérrugók és karakterisztikájuk 7.4 Csavaró igénybevételű rugók 7.41 Rúdrugók Igen egyszerű rugószerkezetet kapunk, ha egyenes kör keresztmetszetű rúd két végét csavaró nyomatékkal terheljük, amelyek hatására az rugalmasan elcsavarodik. Az ilyen rugót leggyakrabban úgy használják, hogy egyik végét szilárdan megfogják, a másik végére, pedig olyan kart erősítenek fel, amely a rugózandó szerkezeti részt hordja. A körszelvényű rúdrugóban MT nyomaték hatására ébredő legnagyobb feszültség: τ cs = M T 16 ⋅ M T = Kp d 3π A rugó szögelfordulása a MT nyomaték hatására: ϕ= M T ⋅ l 32 ⋅ M T ⋅ l = 4 I p ⋅G d π ⋅G A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 229 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 230 ► Egy kialakítási módot mutat a 7.15 ábra A csavart rúdrugók

(torziós rugók) kialakításánál fontos szempont, hogy a csavaráson kívül minden más igénybevételtől mentesüljön. 7.15 ábra Rúdrugók 7.42 Csavarrugók A körszelvényű hengeres csavarrugó minden rugófajta közül a legelterjedtebben használatos rugóféle. A 7.16 ábra körszelvényű hengeres nyomó csavarrugó fő méreteit és jelleggörbéjét mutatja. Gyakorlatilag minden követelményt ki tudunk elégíteni csavarrugóval, annak megfelelő méret, alak és anyag megválasztása útján. Amennyiben elegendő hely áll rendelkezésre. A körszelvényű hengeres csavarrugók esetén ezeket a követelményeket a rugószál vastagságával, és felcsévélési átmérőjének, valamint a menetszámnak a megfelelő megválasztásával lehet kielégíteni. A csavarrugónak nincsenek karbantartandó súrlódó felületei. További előnye még a körszelvényű rugónak az is, hogy körülbelül 10 mm szálátmérőig patentozott huzalból lehet ridegalakítással

készíteni. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 230 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 231 ► 7.16 ábra Csavarrugók A hengeres csavarrugók nyomó- és húzóterhelésre alkalmasak, a terhelésátadás céljából a húzó rugóknál megfelelő fület, szemet, vagy behengerelt menetes orsót kell készíteni a tekercsrugó két végén. A méretezés alapjául szolgáló jellemző feszültséget, úgy számíthatjuk, hogy az igénybevételek közül csak a csavarást vesszük figyelembe, és a szelvényben ébredő nyomatékot tekintjük csavaró nyomatéknak (7.17 ábra). Mivel az igénybevétel és a keresztmetszet is állandó a rugó egyenszilárdságú, így az összes keresztmetszetének maximális feszültsége a szélső szálban közelítőleg: τ= MT 8⋅ F ⋅ D = Kp d 3π A rugóhuzal görbültségét nem hanyagolhatjuk el, ugyanis a legnagyobb feszültség az

A pontban ébred, ezt a k feszültségtényezővel vesszük figyelembe. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 231 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom τ =k ◄ Vissza 232 ► MT 8⋅ F ⋅ D =k Kp d 3π 7.17 ábra Erőhatás a csavarrugóban A k értéke a D/d viszonyában: D/d 3 3,4 4 4,6 5 5,6 6 6,5 7 7,5 8 k 1,55 1,47 1,38 1,32 1,29 1,26 1,24 1,22 1,2 1,19 1,17 7.1 táblázat 7.5 Gumirugók A gumi kedvező tulajdonságai folytán igen bevált rugózó elemnek, megfelelő acél fegyferzettel, amelyre a gumit rávulkanizálják. Felhasználása motorok, készülékek felfüggesztésére, tengelykapcsolóknál, lökésgátló elemeknél történik A gumirugókat lényegében három alapformában készítik • Lemezrugók, amelyek esetében rendszerint acéllemezre vulkanizálják a gumi-anyagot, az acéllemez (a fegyverzet) a csatlakozó alkatrészekhez való

szerelés megkönnyítésére szolgál. A terhelés lehet húzás, nyomás, nyírás. • Hüvelyes rugók esetén két csőszerű alkatrész közé van a gumiréteg vulkanizálva. • Tárcsás rugók azok, amelyek két fémből készült körtárcsa közé vulkanizált gumiból állnak. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 232 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 233 ► A gumirugó kapcsolatoknál a terhelés súrlódásmentesen, egyenletes megoszlással, általában feszültségcsúcs nélkül adódik át a gumira. Ahol a gumi és a fém egymáshoz képest nem tud elmozdulni (peremeknél), ott létrejön feszültségcsúcs. Van olyan megoldás is, amikor két cső közé a gumi mechanikusan be van sajtolva, és így a csöveknek feszülő guminál keletkező súrlódás viszi át a terhelést. A méretezésre általános érvényű szabályt nem lehet adni, mert az nemcsak az

anyagtól, terheléstől, hanem nagymértékben a kialakítástól is függ. Ennek ellenére a különböző kialakítású gumirugókra ki vannak dolgozva a méretezési alapegyenletek, ahol a méretezés határértékei a megengedett deformációs határ statikus és dinamikus terhelésre Ebből következik hogy az egyes típusok rugómerevsége is levezethető A gyakorlatban használt gumirugók elvi kialakítására mutat be példákat a 7.18 ábra Az itt bemutatott gumirugók terhelése lehet csavarás, nyomás, nyírás 7.18 ábra Egyszerű gumirugó elemek A 7.19 ábra egy hüvelyes gumirugót mutat, amely rezgéscsillapító gépalátétként alkalmazható A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 233 ► Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 234 ► ◄ 234 ► 7.19 ábra hüvelyes gumirugó 7.6 Ellenőrző kérdések 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. A rugó szerepe a

gépszerkezetekben. A gépészeti gyakorlatban használt rugók igénybevétel szerint. A különböző rugó karakterisztikák. Ismertesse a gyűrűs rugókat! A lemezes laprugók ismertetése. Példa a laprugók megtámasztására. Jellemezze a tányérrugókat! Jellemezze a csavart rúdrugót! Ismertesse a csavarrugókat és alkalmazásukat! Ismertesse a gumirugókat és alkalmazásukat! 7.7 Példák 1. példa Egy csavarásra terhelt egyenes torziós rugónál: Tmax=800 Nm ϕmax =23° τcsmeg=300 N/mm2 G=8x104 N/mm2 Határozza meg a torziós rugó méreteit, ha a rugó: a) kör b) körgyűrű keresztmetszetű, és D/d=0,6 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza Gépszerkezettan II. Rugók A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 235 ► a) megoldása: τ = D=3 T T = 3 ⋅ 16 K p d ⋅π 16 ⋅ T 16 ⋅ 800 ⋅ 103 3 = = 23.86 ≅ 24mm 300 ⋅ π τ csmeg ⋅ π ϕ= ϕ= T ⋅ l ⋅ 32 D4 ⋅π ⋅ G ⇒l = T ⋅l I

p ⋅G D 4 ⋅ π ⋅ G ⋅ ϕ 24 4 ⋅ π ⋅ 80000 ⋅ 0,4 = = 1302,88 32 ⋅ T 32 ⋅ 800000 b) megoldása: Ip = (D 4 − d 4 ) ⋅ π (D 4 − 0.64 ⋅ D 4 ) ⋅ π D4 ⋅ π = = 0.8704 ⋅ 32 32 32 K p = 0.8704 ⋅ D=3 l= τ meg D4 ⋅ π 16 16 ⋅ T 16 ⋅ 800 ⋅ 10 3 =3 = 24,98 ≅ 25mm ⋅ π ⋅ 0,8704 300 ⋅ π ⋅ 0,8704 0.8704 ⋅ D 4 ⋅ π ⋅ G ⋅ ϕ 08704 ⋅ 25 4 ⋅ π ⋅ 8 ⋅ 10 4 ⋅ 04 = = 1335.2mm 32 ⋅ T 32 ⋅ 8 ⋅ 10 5 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 235 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 236 ► 8. Csővezetékek és tartályok A csővezetékek és elemeik folyékony, légnemű és ömlesztett anyagok (pl. szemes termények) vezetésére, továbbítására és tárolására szolgáló gépelemek. Belsejükben vákuum vagy túlnyomás uralkodik Tervezésük során figyelembe kell venni szállított közeg –

fizikai és kémiai tulajdonságait – mennyiségét, minőségét, hőmérsékletét, vegyi sajátosságait, áramlástani jellemzőit, a belső túlnyomást, a csővezeték hosszát, nyomvonalát, esetleges hőszigetelési igényét, stb. A csövek keresztmetszete leggyakrabban kör, ritkábban más síkidom. A csövek szabványos hosszúságban készülnek, egymással és a csőidomokkal, csőszerelvényekkel (csapok, tolózárak, szelepek stb.), műszerekkel (hőmérő, nyomásmérő stb.) oldható vagy nem oldható szükség szerinti tömített kötések segítségével kapcsolhatók. A hőtágulás felvételére beiktatott kiegyenlítő tagok szolgálnak A csővezetékek rögzítésére különböző állványzatokat, függesztékeket használnak. Az áramoltatáshoz szükséges energiát ventillátor, szivattyú vagy kompresszor biztosítja. A csővezetékek szerkezeti elemei, legfőbb jellemzői (pl névleges átmérő, nyomás) szabványosítottak. 8.1 Alapfogalmak A

névleges átmérő (NÁ) – mértékegység nélküli számérték – a csővezeték rendszerek egymáshoz tartozó alkatelemeinek bázis adata. Számszerű értéke megközelítően megegyezik a milliméterben kifejezett tényleges belső méretekkel. A névleges átmérőket a szabvány tartalmazza Megadási módja pl: 250 NÁ A csővezeték belső átmérőjét (db) a szállított anyagmennyiség figyelembevételével kell meghatározni. A számításhoz, ha nincs előírva, akkor a tapasztalat szerinti áramlási átlagsebességek (v) vízvezetéknél: 1,0.3,5 m/s; légvezetéknél: 12,0.25,0 m/s; gázvezetéknél: 20,035,0 m/s; gőzvezetéknél: 20,050,0 m/s Ebben a tartományban lamináris (réteges) az áramlás. A sebességeloszlás forgási paraboloid, amelynek átlagmagassága tekinthető átlagos áramlási sebességnek. (Részletesen a fizikában és áramlástanban) A turbulens (örvénylő) áramlás kedvezőtlenebb (növekednek a súrlódási veszteségek, csökken az

áramlás átlagos sebessége), ezért a méretek helyes megválasztásával is arra kell törekedni, hogy az áramlás réteges legyen. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 236 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 237 ► A térfogatáramlás (q), az A keresztmetszeten egy másodperc alatt átáramló folyadék térfogata, amely a súlyáramlás (G) és az áramló közeg fajsúlyának (ρ) a hányadosa, ebből a szükséges belső átmérő: db = 4⋅q v ⋅π Ezután az ehhez közeli névleges átmérő (NA) a szabványból kiválasztható. A szabvány foglalkozik a csővezetékek nyomásfokozataival, a névlegesüzemi-, és próbanyomással is A névleges nyomás (jele: NNy) az a legnagyobb nyomás, amelyre az adott alap-anyagú csővezetékek és szerelvényeik 20°C-on tartósan igénybe vehetők. Megadási módja: pl Nny 2,5 Mpa A megengedett üzemi

nyomás (jele: ÜNy) az a legnagyobb nyomás, amellyel egy meghatározott névleges nyomású csővezeték, illetve szerelvényei az adott üzemi hőmérsékleten tartósan terhelhetők. Vas és acél (ausztenites acél kivételével) alapanyag esetén – 10°C és +120°C közeghőmérséklet – határok között a névleges nyomás és az üzemi nyomás megegyezik. Más anyagoknál a hőmérséklet határok, a szilárdsági jellemzőktől függően módosulnak Megadási módja: pl ÜNy 5,0 Mpa – t450 (ahol az üzemi hőmérséklet t=450°C). Próbanyomás (jele: PNy) az a nyomás, amellyel – a felhasználási nyomástól függetlenül – a csővezetékelemet a gyártóműben a tömörségre és tömörzárásra ellenőrzik. A vizsgálatokat a készre szerelt csővezeték szigeteletlen és festetlen állapotában szobahőmérsékletű vízzel végzik Készre szerelt, szabadon fekvő gőz-, levegő- vagy gázvezeték vizes nyomáspróbája viszont nem ajánlatos, mert ez a

szerkezetek túlterhelését idézheti elő. A próbanyomás, ha előírás másként nem rendelkezik a névleges nyomás 1,5-szöröse. Nagyobb névleges nyomásoknál a felesleges túlméretezés elkerülése céljából a szorzószám ennél kisebb. Megadási módja: pl PNy 8,0 Mpa. Ha valamennyi beépített csővezeték elem sikeres nyomáspróbájáról gyártóművi bizonylat van, és a hegesztési varratokat roncsolásmentesen megvizsgálták, a készre szerelt csővezeték nyomáspróbája elhagyható. 8.2 A csövek A csővezeték anyagának megválasztásánál a belső túlnyomás és a szállított anyag tulajdonságai a mértékadóak. A leggyakoribb csővezetékanyagok: A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 237 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 238 ► öntöttvas, acél-acélöntvény, különféle ötvözött acélok, alumínium, ötvözött

alumínium, réz, bronz, ólom, horgany, aszbesztcement, beton, kőagyag, üveg, gumi, különféle műanyagok (polivinilklorid, polietilén, polipropilén) stb. 8.21 Vékonyfalú csövek falvastagságának méretezése A vékonyfalú csövek és csőidomok falvastagságát a mechanika szilárdságtan fejezetében tanult kazánformula anyag, üzemeltetési körülmények, gyártástechnológiai jellemzők függvényében módosított változatával számíthatjuk. Vékonyfalú a cső, ha a külső (dk) és a belső átmérő (db) viszonya nem nagyobb, mint 1,7 vagyis db = dk-2so, ahol so a kazánképlettel számított elméleti falvastagság. Az öntöttvas nyomócsövek falvastagsága s = s0 + c = pn ⋅ d n +c 2 ⋅ σ meg ahol so: elméleti falvastagság (a kazánformula alapján) c: korrekció az öntési egyenlőtlenségek ellensúlyozására pn: névleges nyomás dn: névleges (belső) átmérő σmeg: csőanyagára megengedett húzófeszültség A c értéke vékonyabb

falú csöveknél nagyobb (8.1 ábra), mert ezeknél nagyobb a gyártási egyenetlenségekből eredő hiba valószínűsége. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 238 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 239 ► So [ mm] 8.1 ábra Pótlék ( c ) az öntöttvas csövek falvastagságának számításához Acélcsövek falvastagságának számítása belső túlnyomásra A vékonyfalú acélcsövek elméleti falvastagságát (So) az igénybevétel módjától és az üzemi hőmérséklettől függően más-más szilárdsági jellemzővel (K) és biztonsági tényezővel (n) kell számítani. A pótlék c = c1+c2, ahol c1 a falvastagság megengedett negatív eltéréseit és c2 a korróziót és elhasználódást veszi figyelembe. A tényleges falvastagság pedig: s=so+c. A méretezésre a szabvány három kategóriát különböztet meg: 1. Egyenletes

igénybevétel és legfeljebb 120°C üzemi hőmérséklet: s = s0 + c = pt ⋅ d k +c K 2⋅ ⋅v n ahol: so: elméleti falvastagság (a kazánformula alapján) dk: a cső külső átmérője pt: tervezési nyomás c: korrekció (lásd fent) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 239 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 240 ► v: hegesztés jósági foka (varratnélküli csöveknél v = 1) n: biztonsági tényező (1,6-2,0) K: szilárdsági jellemző itt =σf a csőanyagának folyáshatára 2. Lüktető igénybevétel és legfeljebb 120°C üzemi hőmérséklet: A méretezést megengedett alakváltozásra (s*) és kifáradásra (s) is el kell végezni. A nagyobb érték a mértékadó s * = s0 + c = pmax ⋅ d k +c K 2⋅ ⋅v n ahol az eddig ismerteteken felül: pmax: tervezési nyomás + a nyomásváltozás, azaz a maximális nyomás n: biztonsági

tényező (1,7-2,0) K: szilárdsági jellemző itt =σf a csőanyagának folyáshatára. s * = s0 + c = ( pmax − pmin ) ⋅ d k + c K 2 ⋅ − ( pmax − pmin ) n ahol a fentiekben ismerteteken felül: pmin: tervezési nyomás – a nyomásváltozás, azaz a minimális nyomás n: biztonsági tényező (2,2-2,5) K: szilárdsági jellemző itt =σr a lüktetőszilárdság. 3. Egyenletes igénybevétel és 120°C feletti üzemi hőmérséklet: s = s0 + c = pt ⋅ d k +c K 2 ⋅ ⋅ v + pt n A K szilárdsági jellemző helyébe az alábbi variánsok közül a számítás során mindig a legkisebb értékűt kell behelyettesíteni: K = meleg folyáshatár t°C-on, (akkor n = 1,6.1,8) K = 100 000 órás időleges szilárdság t°C-on, (n = 1,5) K = mint az előző, de t+ ∆t°C hőmérséklet, (n = 1,5) K = 1%-os, 100 000 órás kúszáshatár t°C-on, (n = 1,5) A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 240 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és

tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 241 ► A szabvány szerint a próbanyomás értéke mindhárom esetben: REH (s − c1 ) 1,1 d k + (s − c1 ) 2⋅v⋅ pb = 8.22 Vastagfalú csövek méretezése Belső és külső (pl. vákuum vezetékek) nyomás hatására a vastag falú csőben térbeli feszültségi állapot keletkezik (82 ábra) Az eredő feszültség összetevői a σr radiális-, σa axiális – és σt érintőleges irányúak. (σa nyitott csöveknél = 0) A méretezéshez szükséges mértékadó redukált feszültség meghatározása során a belső- és a külső egyenletesen eloszló nyomás hatására (p) fellépő feszültségeket külön-külön számítjuk. Bevezetve az a=db/dk jelölést, a keletkező feszültségek Mohr szerint a levezetések mellőzésével (lásd a szilárdságtanban tanultak) a következők: 8.2 ábra Feszültségek vastagfalú csövekben a.) Belső nyomásra terhelt vastagfalú csövek (83

ábra) belső átmérője (db) mentén σr = −p és 1 + a2 σt = p 1 − a2 A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 241 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 242 ► 8.3 ábra Feszültségek vastagfalú csövekben b.) Külső nyomásra terhelt vastagfalú csövek (83 ábra) belső átmérője mentén σr = −p és σt = 2p a2 1 − a2 a redukált feszültség σ red ⎛ a2 + 1 ⎞ = p ⋅⎜ 2 + 1⎟ ≤ σ meg ⎜ a −1 ⎟ ⎝ ⎠ A falvastagság (s) meghatározásának alapösszefüggése: σmeg >= σred Ebből a belső átmérő (db) felvételével a külső átmérő (dk), illetve a falvastagság (s) számítható. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 242 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Csővezetékek és tartályok Vissza ◄ 243 ► 8.3 Tároló- és

nyomástartó tartályok A tartályok különböző halmazállapotú anyagok tárolására szolgálnak. A tartályok lehetnek hengeres, hasáb, ívelt oldalú hasáb, kúpos, gömb, szteroid, csepp alakúak, stb. Anyaguk: ötvözetlen vagy ötvözött acél, alumínium, réz, különféle műanyagok (pl: üvegszállal erősített poliészter), vasbeton, stb Az acél tartályok, ha szükséges a vegyi anyagokkal szembeni ellenállás érdekében gumi, ólom-, műanyag-, stb bélessel is elláthatok Feladatuk szerint a tartályok tároló- vagy nyomástartó edények. A tárolótartályok vagy edények terhelése a bennük tárolt anyag súlyából, illetve a hidrosztatikai nyomásból származik. A tényleges falvastagságot úgy kell megállapítani, hogy a tartály kellően merev legyen, ugyanakkor az anyag megválasztásánál a tárolt közeg kémiai tulajdonságait és a hőmérsékletet is figyelembe kell venni. A nyomástároló tartályok belsejében túlnyomás vagy vákuum

van. A túlnyomással terhelt tartályok veszélyes üzeműek, ezért tervezésük, kivitelezésük és üzemeltetésük csak a vonatkozó szabályzatok (kazánbiztonsági szabályzat, a nyomástartó edények biztonsági szabályzata) és szabványok előírásai szerint történhet. Az alak szerint a tartály lehet: • karcsú tartály, ha L/D > 2 • arányos tartály, ha 1≤ L/D ≤ 2 • zömök tartály, ha L/D < 1 Itt L a tartály hengeres szakaszának hossza, D a tartály külső átmérője. A nyomástartó edények lezárására alkalmazott edényfenekek kialakítása lehet: • • • • sík elliptikus félgömb kosárgörbe (sekély- és mélydomborítású) alakú (8.4 ábra) A lezárást azonban általában vagy a sekélydomborítású kosárgörbe idomú edényfenékkel, vagy a mélydomborítású, kosárgörbe idomú edényfenékkel oldják meg. Egészen kis nyomás esetén használható a síkfedél, mivel szilárdságilag kedvezőtlen megoldás, míg a

legnagyobb nyomásokra a félgömbfedél a megfelelő A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 243 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 244 ► A félgömb alakú fenék szilárdságilag a legkedvezőbb, előállítása azonban nehéz. Célszerű előnyben részesíteni a mélydomborítású edényfeneket, miután szilárdságilag kedvezőbb. A domború tartályfenekek kialakítása olyan, hogy a középső részük R sugarú gömbnek felel meg, ezután következik az átmeneti, r sugarú rész, amely hengeres toldattal folytatódik. 8.4 ábra Edényfenék kialakítások Tervezésnél a névleges űrtartalom és tervezési nyomás ismeretében megválasztjuk a tartály hosszának és átmérőjének viszonyát, ebből a szabványos tartályfenék átmérőkhöz alkalmazkodóan meghatározzuk a köpeny átmérőt. Majd a tartály anyagának, hőmérsékletének

ismeretében megállapítjuk a megengedhető feszültséget és kiszámítjuk a falvastagságot A 8.5 ábra néhány edénykialakítást mutat Az a) és b) ábra helyhez kötött, fekvő és álló tartály alakjára ad vázlatot, míg a c) és d) ábra fekvő, és álló hengeres melegvíztárolót – előfejjel – szemléltet vázlatosan. A tartályok kevés kivételtől eltekintve hegesztett kivitelben készülnek. A köpeny szilárdságilag leggyengébb része a hosszvarrat, amelynek gyengítő hatását a varrat szilárdsági tényezőjének felvételével veszik figyelembe. A szilárd-sági tényező a varrat és az ép lemez szilárdságának a viszonya Az egyes tartálykialakítások fő méreteire a vonatkozó szabványok tartalmaznak adatokat. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 244 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Csővezetékek és tartályok Vissza ◄ 245 ► 8.5 ábra

Különböző nyomástartó edény kialakítások 8.31 Edények szilárdsági méretezése A nyomásálló tartályok méretezésekor, mint az előzőekben már utaltunk rá elsősorban két fő szerkezeti rész számítását kell elvégezni: • a hengeres öv, vagy köpeny szilárdsági méretezését • és a domborított tartály fenekek szilárdsági számítását A szilárdságtan szerint egy belső nyomásra terhelt, két végén edényfenékkel lezárt üres henger falában háromtengelyű feszültség állapot keletkezik. Az edényfalhoz képest érintőleges feszültség (σt) a tengelyirányú feszültség (σa) és a radiális feszültség a (σr). A korábbiakban, már tárgyaltuk a belső nyomásra terhelt vastag falú csövek feszültségeit. Ezek az összefüggések természetesen a vastag falú edényekre is érvényesek, azzal a különbséggel, hogy itt az axiális feszültség is zérustól különböző. A nyomástartó edények esetében a falvastagság

kicsi, így a radiális feszültség elhanyagolható nagyságú. A vékonyfalú hengeres köpeny méretezéséhez az alapot a csővezetékek méret megállapításának tárgyalásakor már megismert kazánformula adja A kazánformula bizonyos fokú átalakításával jutunk el a méretezési összefüggéshez. Mér- A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 245 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 246 ► tékadó átmérőnek a fal középátmérőjét tekintjük, és figyelembe vesszük a hosszvarrat gyengítő hatását a (v) jósági tényezővel. Ezek után az elméletileg szükséges falvastagság: s= (D + s) ⋅ p t Db ⋅ pt Dk ⋅ p t + c1 = + c1 = + c1 K K K 2⋅ ⋅v 2⋅ ⋅ v − pt 2 ⋅ + pt n n⋅v n b ahol Dk: a hengeres köpeny külső átmérője pt: a méretezési (tervezési) nyomás K: a szilárdsági tényező, a megengedett

feszültségből származtatjuk v: a jósági tényező, értéke a hegesztési technológiától függ, és szabványok határozzák meg v= 0,7.0,85 1,0 között A Dk értékkel való számolást az indokolja, hogy a nyomástartó edény külső átmérőjét kell kiinduló adatnak tekintenünk, mert ez egyezik meg az edényfenék szabványos átmérőjével. Az előzőek szerint kiszámított elméleti falvastagságot növelni kell a falvastagság pótlékkal, amely három részből tevődik össze: ahol: c=c1+c2+c3 • c1 – a korróziós pótlék, mellyel azt vesszük figyelembe, hogy az edény élettartama során korróziós hatásoknak is ki van téve, és így bizonyos üzemidő után vékonyabb lesz az eredeti állapotnál • c2 – a lemez negatív tűrését kiegyenlítő pótlék, ugyanis a lemezek hengerlésekor negatív tűrés is megengedett, ennek ellensúlyozására szolgál • c3 – a gyártástechnológiai pótlék, amely a technológiai műveletek (húzás,

sajtolás, hajlítás) során fellépő lemez él vékonyodását veszi figyelembe Köpenylemeznél elhanyagolható mértékű, és így figyelmen kívül hagyható. Edény fenekek számítása: A belső túlnyomásra terhelt tartályfenék feszültségeloszlása nem állandó, hanem pontról-pontra változik. Mivel a hengeres és gömbszakasz közötti átmeneti rész deformációja, kerületirányú nyúlása kisebb, mint a másik két A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 246 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 247 ► csatlakozó részé, ezért a feszültségeloszlásban az átmeneti résznél kapjuk a csúcsértéket. A feszültséggörbéket mutatja a 8.6 ábra, a feszültségváltozás a külső és belső szálban, sugárirányban és a kontúrhoz érintőlegesen, vagyis meridián irányban látható. Megállapítható, hogy a legnagyobb feszültség

az átmeneti rész belső oldalán van. Feszültség változás( MPa) Sugár/meridián irány (mm) σtk-tangenciális külsőszál σtb-tangenciális belsőszál σrk-radiális külsőszál σrb-radiális belsőszál 8.6 ábra Belső nyomásra terhelt telifenék feszültségeloszlása Ha a hengeres köpenyt egy félgömbfedéllel zárjuk, akkor a csatlakozásnál a tangenciális feszültség egyben a henger axiális feszültsége is lesz. σ t = σ ax = Db ⋅ p 4⋅s Ezt a σax összefüggést közvetlenül nem használjuk edényfenék falvastagság meghatározására, mert bizonyos szempontok szerint módosítani kell. A Db belső átmérő helyett a külső átmérővel, Dk-val számolunk, mert gyártási ok miatt az edényfenekek jellemző mérete a Dk. Mint ezt már jeleztük, a gyakorlatban nem félgömbfeneket alkalmaznak – ez legfeljebb nagynyomású tartályoknál jön szóba – hanem kosárgörbével határolt feneket. Ennek alakja eltér a gömbtől és így

szilárdságilag kedvezőtlenebb A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 247 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 248 ► A méretezés kiindulása itt is a kazánformula, a kis sugarú sarokgörbület feszültség-gyűjtő hatását egy β alaktényezővel vesszük figyelembe, amelynek a következők: • a sekélydomborítású kosárgörbe idomú edényfenék esetén β=3,35 • a mélydomborítású, kosárgörbe idomú edényfenék esetén β=2,00 • a félgömb idomú edényfenék esetén β=1,10 Így a szilárdságilag szükséges fenék falvastagság: s= Dk ⋅ p t ⋅ β + c2 K 4⋅ ⋅v n Ahol a jellemzők megegyeznek a köpeny számításánál alkalmazottakkal. A fentiek alapján megállapított falvastagság csak a belső túlnyomás hatását veszi figyelembe. Adódhatnak a nyomástartó edény üzemében olyan járulékos terhelések, vagy

gyakori terhelésváltozások, amelyek a nyomástartó edény igénybevételét jelentősen növelik. A tartályok feszültségállapotát jelentősen befolyásolhatja még a szükséges alátámasztások szerkezeti alakja. Jelentős járulékos feszültségek ébrednek ugyanis az alátámasztások (támasztógyűrű, nyereg, készülékpata) következtében a tartály falában. Ezeket a feszültségeket pontosan meghatározni igen nehéz, a gyakorlatban közelítő értékeket állapítanak meg, melyekről a szakirodalom ad tájékoztatást Ezek hatását a szilárdsági tényező (K) meghatározásánál vesszük figyelembe. A legkisebb köpeny falvastagság légtartály esetén s = 3 mm lehet, gőzkazánnál és melegvíz-tarolónál s = 5 mm. Az edényfenék méretezésénél ügyelni kell arra, hogy a fenéklemez vastagsága és a köpenylemez vastagsága között kis eltérés legyen, mert nagy eltérés esetén hegesztési nehézségek lépnek fel. Hasonlóan gondolni kell arra

is, hogy a köpeny átmérője olyan legyen, amelyhez van szabványos edényfenék, vagyis az edényfenék átmérője szabja meg a köpeny átmérőjét. Az így kiszámított falvastagság értéket a későbbiekben majd próbanyomásra ellenőrizni kell. Miután a tartályok falvastagságát meghatároztuk, főtervet készítünk, azaz kijelöljük a varratokat, feltüntetjük a csőcsatlakozások, kezelőnyílások, alátámasztások, szerelvény csatlakoztatási helyeket, pl. 87 ábra, majd előírjuk a részletes gyártástechnológiát. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 248 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 249 ► A 8.7 ábra szerinti hegesztett légtartályon lévő csőcsonkok (1, és 2) a levegő be- és kivezetését illetve a biztonsági szelep csatlakoztatását (3) szolgálják, a lecsapódó víz ürítésére kifolyócsonkot (4)

alkalmaznak, végül buvónyílás (5) és az alátámasztó lábak (6) teszik befejezetté a berendezést. 8.7 ábra Hegesztett légtartály 8.4 Ellenőrző kérdések 1. Mikor beszélünk vastagfalú csőről? 2. Vékonyfalú csövek falvastagságának meghatározási módjai 3. Vastagfalú csövek falvastagságának meghatározása 4. Edényfenék kialakítások 5. Tartályok feladat szerinti csoportosítása 6. Hengeres öv, vagy köpeny falvastagságának meghatározása 7. Tartályfenék falvastagságának meghatározása A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 249 ► Gépszerkezettan II. Csővezetékek és tartályok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 250 ► 8.5 Példák 1. példa Számítsa ki a belső túlnyomással terhelt tartály falvastagsági méreteit, ha: Dk =1200 mm anyaga KL3 [ReH=280 N/mm2] ! c=0.7 köpenyre c=1 edényfenékre β=2 pt =1.6 MPa n=1,5 A köpenylemez vastagsága a kazánképlet

felhasználásával és a c járulék figyelembe vételével: s= Dk ⋅ pt 1200 ⋅ 1,6 = = 5,84mm , tehát a szükséges lemezvastagság 2 ⋅ ReH 2 ⋅ 280 1,5 n s=6mm A fenéklemez vastagsága: s fenék = Dk ⋅ p t ⋅ β 1200 ⋅ 1,6 ⋅ 2 +c = + 1 = 21,5mm , tehát a szükséges 280 ReH 1,5 n lemezvastagság s=22mm A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 250 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Irodalom Vissza ◄ 251 ► Irodalom Balázs Gyula: Ragasztástechnikai kézikönyv. Budapest, 1976, Műszaki Könyvkiadó Baránszky-Jób Imre: Hegesztési kézikönyv. Budapest, 1985, Műszaki Könyvkiadó Diószegi György: Gépszerkezetek méretezési zsebkönyve. Budapest, 1979, Műszaki Könyvkiadó, Doknslik János – Szendrő Péter: Hegesztett kapcsolatok számítása. Gödöllő, 1973, Oktatási segédlet Fáber Gusztáv: Hegesztett szerkezetek. Budapest, 1964, Műszaki Könyvkiadó Háromi F.

– Lászlóné P A – Nagy A – Tóth J: Géprajz-gépelemek (Gépelemek I) Budapest, 1987, Tankönyvkiadó J19–606 Herczeg I.: Szerkesztési atlasz Budapest, 1980, Műszaki Könyvkiadó Lendvay Pál: Sajtolt és zsugorkötések méretezése. Budapest, 1977, Műszaki Könyvkiadó Knoll Imre: Kötőgépelemek. Zsebkönyv Budapest, 1983, Műszaki Könyvkiadó Magyar József: Kiegészítések kötések és kötőelemek témákhoz. BME Gépészmérnöki Kar Gépelemek Tanszék kiadványa Kézirat 1970–74 Magyar József: Gépelemek II/I és II. Budapest, 1978–82, BME Gépszerkezettani Intézet kiadványa Kézirat Makhult Mihály: Gumirugók. Budapest, 1963, Műszaki Könyvkiadó Muttnyánszky Ádám: Szilárdságtan. Budapest, 1981, Műszaki Könyvkiadó Pattantyús Á. G: Gépész- és villamosmérnökök kézikönyve 3 Gépek szerkesztése és üzemtana. Budapest, 1961, Műszaki Könyvkiadó Terplán Z. – Nagy G – Herczeg I: Különleges tengelykapcsolók 1971, Műszaki

Könyvkiadó Tóth J. – Nagy A – Lodesz I – Háromi F: Géprajz-gépelemek (Gépelemek tervezési segédlet). Budapest, 1981, Tankönyvkiadó J19-517 Terplán Zénó: Gépelemek I., II jegyzet Budapest, 1975, Tankönyvkiadó Vargha Kálmán: Acélrugók méretezése. Budapest, 1966, KGM M Tud Taj Int. kiadványa Vörös Imre: Gépelemek I. Budapest, 1970, Tankönyvkiadó Zsáry Árpád: Méretezés kifáradásra a gépészetben. Budapest, 1965, Műszaki Könyvkiadó Zsáry Árpád: Kötőelemek és kötések. Budapest, 1973, Műszaki Könyvkiadó A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 251 ► Gépszerkezettan II. A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Irodalom Vissza ◄ 252 ► Zsáry Á.: Gépelemek I Budapest, 1989, Tankönyvkiadó Decker, K. H, Kabus, K: Maschinenelemente-Aufgaben München, 1970, Carl Hanser Verlag Göbel, E.F: Gummifedern, Berechnung und Gestaltung Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1969, Springer Verlag,

Král Ŝ. a kollektív: Časti a mechanizmy strojov I Diel Vydavatel’stvo Slovenska Technicka Univerzita v Bratislave, 1998. Král Ŝ. a kollektív: Časti a mechanizmy strojov II Diel Vydavatel’stvo Slovenska Technicka Univerzita v Bratislave, 2001. Matek W. – Muchs D – Wittel H – Becker M: Roloff/Matek Machinenelemente: Normung, Berechnung, Gestaltung 1994, Viewegs Fachbücher der Technik, Braunschweig/Wiesbaden. Neumann, A.: Schweisstechnisches Handbuch fur Konstrukteure I–IV kötet Berlin, Verlag Technik, 1960-66 Neumann, A.: Schweisstechnisches Handbuch fur Konstrukteure 1 kötet VEB Verlag Technik, Berlin, 1978. Shigley J. E – Mischke Ch R: Mechanical Engineering Design McGraw-Hill Book Co., International Edition 1989 Tochtermann W. – Bodenstein F: Gépelemek 1 kötet Budapest, 1986, Műszaki Könyvkiadó Csapágykatalógusok Magyar Szabványok A dokumentum használata | Tartalomjegyzék | Irodalom Vissza ◄ 252 ►