Gépészet | Gépgyártástechnológia » Gördülőcsapágyazott forgórész tervezési feladat

BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM Gördülőcsapágyazott forgórész tervezési feladat NÉV -es munkacsoport BMEGEGE 03FB 2000/2001. 1 félév 2000. november 10 Bevezetés: Feladatunk a vázolt elrendezésű ventilátor forgórészének, csapágyazásának megtervezése. Mivel a járókerék a tengely végére kerül, ezért a két csapágyat egy közös házba szerelhetjük, ezzel az egytengelyűség mellett az egyszerűbb szerkezetet, a nagy merevséget, szerelhetőséget is biztosítjuk. A szerkezetet így gazdaságosabbá is tesszük, mivel a legolcsóbb, de a szögeltérésekre, egytengelyűségi hibákra nagyon érzékeny egysorú, mélyhornyú golyóscsapágyakat alkalmazhatunk, amely egyébként a legelterjedtebben alkalmazott típus igénytelensége, kicsi gördülési ellenállása, nagy teherbírása, széleskörű alkalmazhatósága és olcsósága miatt. A csapágyválasztást még gazdaságosabbá teszi, hogy gondozásmentes, ún. élettartam-kenésű golyóscsapágyat

választunk Ennél a típusnál a gyűrűk közötti teret kenőzsír tölti ki és tömítőgyűrű zárja ki a szennyeződéseket és be a kenőanyagot. Ezzel a házba szerelendő zsírzógomb elhagyható Tervezési adatok: Teljesítmény: P= 6,5 kW Üzemi fordulatszám: n = 48 1/s Járókerék axiális terhelése: Fa = 250 N Járókerék tömege: m = 20 kg Geometriai adatok: a  360 mm b  145 mm d  60 mm A meghajtásról tengelykapcsolón keresztül gondoskodunk, mechanikai szempontból tehát nem kell a terhelésével számolni. A választott csapágy adatai: 62214-2RS1 számú, SAF gyártmányú, egysorú mélyhornyú golyóscsapágy d = 70 mm D = 125 mm B = 31 mm C = 60500 N C0 = 45000 N Ahol C a dinamikus alapterhelés C0 a statikus alapterhelés. 2 2. A csapágyak terhelésének és élettartamának meghatározása: Méretezés határfordulatszámra: Az általunk választott csapágy SKF katalógus szerinti határfordulatszáma 3400 1/s, zsírkenés

esetén. A ventilátor fordulatszáma csak 2880 1/s lesz, tehát megfelelő A kenésről nem kell külön gondoskodnunk. A csapágyakat dinamikus terhelésre kell méretezni. A csapágyak terhelése a legritkább esetben tisztán radiális, ill. axiális irányú és legtöbbször időben is változó nagyságú Ilyen esetekben a csapágy élettartam-méretezését egy képzelt terhelés, az ún. dinamikus egyenértékű terhelés segítségével lehet elvégezni. Az SAF katalógus által ajánlott méretezéssel: P =XFr+YFa, ha Fa/Fr > e; P az egyenértékű dinamikus csapágyterhelés. Fa/C0 =250 N/45000 N=0,0055 A kapott eredményt hasonlítjuk egy, a katalógusban szereplő táblázatos értékhez, ez az e szám. Ennek ismeretében tudjuk meg az X és Y értékét A kapott eredményhez 0,22-es e érték tartozik, az ehhez tartozó X és Y pedig: 0,56 és 2. Tehát P = 0,56200+2250 = 612 N P0 = 0,6Fr+0,5Fa = 245 N, ez a statikus csapágyterhelés. Egy adott

típusú és méretű csapágyat különböző terhelések mellett vizsgálva, a csapágyterhelés és a 90%-os túlélési valószínűséghez tartozó névleges élettartam közötti összefüggés megadja a csapágy élettartamát: C  L     P  p 3  60500  L   98,85 m.k f  612  Ahol L az élettartam millió körülfordulásban. Az élettartamot célszerű üzemórákban kifejezni: Lh  10 6  L 10 6  98,85   572,04 h 3600  n 3600  48 4. Reakcióerők meghatározása: Szerkesztéssel meghatározzuk a tengely veszélyes keresztmetszetének helyét, mert itt ébred a legnagyobb hajlítónyomaték. Ezt a nyomatékot vesszük figyelembe az összetett igénybevétel számításánál. Ma: B0,36-2000,145=0  B= 80,55 N Mb: A0,36-2000,505=0  A= 280,55 N 3 A veszélyes keresztmetszet az a keresztmetszet: Mh = 29 Nm 5. A csavarónyomaték kiszámítása: Először az ismert adatokból a

szögsebességet számoljuk: =2n  301,59 1/s Ezután számíthatjuk a csavarónyomatékot: M cs  P   6500  21,55 Nm 301,59 6. A redukált nyomaték kiszámítása: M red  M h2  M cs2  841  464,41  36,13 Nm 7. A csavarófeszültség kiszámítása: Kp  d 3   60 3     42411,5 mm 3 16 16  M cs 21,55   0,51 N mm 2 K p 42411,5 Ahol Kp a poláris keresztmetszeti tényező. 8. A hajlítófeszültség kiszámítása: Ahol K a keresztmetszeti tényező. K Kp 2  21205,75 mm 3  4 Mh 29000   1,367 N mm 2 K 21205,75 9. A redukált feszültség kiszámítása Mohr szerint:  red  4   2   2  1,04  1,86  2,909 N mm 2 10. Teherviselő elemek szilárdsági ellenőrzése: A tengelykapcsoló tárcsát és a ventilátor agyat reteszkötéssel rögzítjük a tengelyen. Ennek szilárdságát ellenőrizzük: Meghatározzuk a nyomaték átvivő felületre ható erőt (Fk):

M cs  Fk  2 M cs 2  21550 d  Fk    718,33 N 2 d 60 Meghatározzuk a kötés nyomatékátvivő felületét: Ap = (h-f)(l-b)=738 mm2 h =18 mm b = 11 mm l = 100 mm f = 2 mm Ezután kiszámítjuk a reteszkötés működő felületére ható felületi nyomást. Ennek megengedett értéke: 100 N/mm2 p Fk 718,33   0,973 N mm 2 Ap 738 Az eredmény sokkal kisebb, mint a megengedett érték: a kötés megfelelő. Végeredményben a szerkezet erősen túlméretezett. 5 Irodalomjegyzék: 1) Gyulai Zoltán: Gépelemek tervezési segédlet Műegyetemi Kiadó 1998. 2) Tohterman-Bodenstein: Gépelemek I., Gépelemek II tankönyv Műegyetemi Kiadó, Budapest 3) Molnár László: Gépelemek 10.-Gördülőcsapágyak, gördülőágyazások Műegyetemi Kiadó, Budapest, 1991. 4) Kozma Mihály: Gépelemek 9.-Tribológia Műegyetemi Kiadó, Budapest 1991. 5) M 4000 SKF Főkatalógus 6) Zsáry Á.: Gépelemek I, Gépelemek II tankönyv Műszaki Könyvkiadó,

Budapest, 1995. 7) Kabai I.: Gépelemek I, Gépelemek II jegyzet Műegyetemi Kiadó, Budapest 1975. 8) Dr. Tóth S és Dr Karsai G előadásain készített saját jegyzet 1999/2000. IIfélév2000/2001 Ifélév 9) Dr. Magyar Sándor: Szerkesztési segédlet Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1991. 6