fogaskerekek-hajtasok

Széchenyi

István

Egyetem

NYOMATÉKÁTSZÁRMAZTATÓ HAJTÁSOK

Széchenyi

István

Egyetem

A tengelyek között olyan kapcsolatot létesítő egységet, amely a forgatónyomaték egyszerű átvitelén kívül azt változtatni is tudja, hajtóműnek, a hajtóműveken belül a különböző viszonylagos helyzetű tengelyek közötti kapcsolatot megvalósító, összetartozó elempárt hajtásnak nevezzük.

A különböző elven működő hajtóművek és hajtások elnevezésével utalunk a bennük lejátszódó energiaátalakító folyamatban résztvevő egységek jellegére, így megkülönböztetünk:• kényszerkapcsolatú hajtást,

• súrlódásos hajtást.

Széchenyi

István

Egyetem

Kényszerhajtások

• fogaskerékhajtás,

• lánchajtás,

• karos és bütykös mechanizmusok.

Fogaskerékhajtás

• Fogaskerékhajtásnak nevezzük a tengelyekre erősített, egymással folyamatosan kapcsolódva elforduló fogaskerékpárokkal megvalósított hajtószerkezetet.

• A fogaskerékhajtásokat az ún. kinematikai hajtóművekben a forgómozgás átvitelére és átalakítására, a teljesítmény-hajtóművekben pedig a forgatónyomaték nagyságának átalakítására használják.

Széchenyi

István

Egyetem

Fogaskerekek

A fogaskerekek olyan gépelemek, amelyek fogazatuk révén tengelyek közötti kényszerkapcsolat megvalósítására alkalmasak úgy, hogy a fordulatszámot is módosíthatják közben.

A fogaskerekeket alakjuk és fogazatuk, valamint tengelyük relatív helyzete szerint csoportosíthatjuk.

Széchenyi

István

Egyetem

henger kúp globoid

Geometriai alakjuk szerint lehetnek:

• hengeres,

• kúpos,

• globoid fogaskerekek.

Széchenyi

István

Egyetem

Fogazatuk szerint lehetnek:

• egyenes,

• ferde,

• ívelt,

• nyíl fogazatú fogaskerekek.

Széchenyi

István

Egyetem

A tengelyük relatív helyzete szerint

• párhuzamos,

• kitérő,

• metsző tengelyű fogaskerékhajtások lehetnek.

párhuzamos tengelyelrendezés külső

fogazattal

párhuzamos tengelyelrendezés

belső fogazattal

Széchenyi

István

Egyetem

kitérő tengelyvonalak esetén használhatunk

csavarkerekeket csigát és csigakereket ún. hypoid kúpkerékpárt

Széchenyi

István

Egyetem

egymást metsző tengelyvonalak esetén

egyenes- ferde- vagy

íveltfogazatú

kúpkerékpárt

Széchenyi

István

Egyetem

A fogaskerekek geometriája

Alapfogalmak és jelölések

A gördülőkör értelmezése

Széchenyi

István

Egyetem

A csúszás nélküli gördülés feltétele, hogy a gördülőkörök kerületi sebessége azonos, vagyis:

v1 = v2

r1*ω1 = r1*2*π*n1 = r2*ω2 = r2*2*π*n2

A v1 = v2 feltételből következik, hogy az áttétel

r

r

n

ni

2

2

1

2

1vagyis:

a fordulatszámok, a szögsebességek és a gördülőkör- sugarak aránya.

Széchenyi

István

Egyetem

Ha n1 a hajtóoldal fordulatszáma és i < 1 gyorsító, ha i > 1 lassító áttételről beszélünk.

A geometriai számításoknál alapadat a fogaskerekek fogszáma. Ezek hányadosa a fogszámviszony:

,1

2

z

zu ahol z2 a nagyobb, z1 pedig a

kisebb kerék fogszáma

Széchenyi

István

Egyetem

Egyenes fogazatú hengeres fogaskerék elemei és elnevezései

Széchenyi

István

Egyetem

Fogaskerekek ábrázolása

Hengeres fogaskerék jelképes ábrázolása

Széchenyi

István

Egyetem

Kapcsolódó fogaskerékpár

Hengeres

fogaskerékpár

külső

kapcsolódása

Széchenyi

István

Egyetem

Kapcsolódó fogaskerékpár

Hengeres

fogaskerékpár

belső

kapcsolódása

Széchenyi

István

Egyetem

Az osztókör két szomszédos fog középvonala közé eső ívhosszát fogosztásnak (p) nevezzük. Egymással kapcsolódó kerekek osztásának meg kell egyeznie.

A fogazat alapvető adatai a fogszám (z) és a modul. A modul az egyenes fogazat osztásának és a π-nek a hányadosa:

A modul szabványos értékű (0,05; ...0,5; 0,6; 0,8; 1;1,25; 1,5; 2; 2,5; 3; 4; ...100), mértékegysége mm, és egymással csak azonos modulú fogaskerekek kapcsolódhatnak.

pm

Széchenyi

István

Egyetem

A modul a fogaskerekek legjellemzőbb adata, mert a fogaskerék valamennyi méretét a modullal fejezzük ki.

Az osztókör kerülete K = d * π,

de kifejezhető a fogszám és az osztás által isK = z * p.

,*p

zdEbből: mzd *vagyis

Széchenyi

István

Egyetem

Az elemi fogazású fogaskerék ábrázolásához szükséges adatok jelölése, elnevezései és összefüggései:

Fejmagasság: ha = m

Lábhézag: c = 0,25 * m

Lábmagasság: hf = 1,25 * m

Fogmagasság: h = 2,25 * m

Osztókörátmérő: d = m * z

Fejkörátmérő: da = d + 2 * m

Lábkörátmérő: df = d - 2,5 * m

Foghézag: j = p / 20

Széchenyi

István

Egyetem

A két fogaskerék tengelytávolsága elemi fogazat esetén - mivel az osztókörök érintik egymást - két osztókör sugár összege:

a = r1 + r2 behelyettesítve:

Fontos alapösszefüggés még a két osztókör sugár viszonya:2

*2

*

2

* 2122 zzm

zmzma

uz

z

zm

zm

r

r

1

2

1

2

2

1

*

*

Széchenyi

István

Egyetem

Az elemi fogazás mellett a szerszámállítás függvényében

beszélhetünk még kompenzált és általános fogazatról.

Fogaskerék kapcsolatnál a két fog a kapcsolóvonal mentén érintkezik egymással.

Az α-val jelölt kapcsolószög értéke általában 20°-os és mivel OC = r (az osztókör sugara), így ON, azaz az alapkör sugara (rb):

rb = r * cos α

Széchenyi

István

Egyetem

Széchenyi

István

Egyetem

A kapcsolódás feltételei és jellemzői

Ahhoz, hogy a fogaskerékpár kapcsolódjon és a fogfelületek legördülése fogról fogra egyenletesen jöjjön létre, a következő feltételeket kell kielégíteni:

• a hajtás valamennyi kapcsolódó kerekének az osztása egyenlő legyen, és a fogak középvonalra szimmetrikusak legyenek (átfordíthatóság);

• az egyik kerék fogai ne ékelődjenek a másik kerék fogárkaiba;

• a hajtás fogai ne okozzanak interferenciát.

A korszerű hajtásoknál az is fontos, hogy a hajtókerék szögsebességének állandósága esetén a hajtott kerék szögsebessége is állandó legyen.

Széchenyi

István

Egyetem

A kúpkerékhajtás alkalmazása, geometriája

Kúpkerékhajtást közös síkban fekvő, egymásra merőleges

tengelyek közötti nyomatékátvitelre alkalmazunk.

Széchenyi

István

Egyetem

A kúpfogaskerék jellemző felületeinek elnevezéseit és

méreteit, valamint azok összefüggéseit szemlélteti az alábbi ábra.

Látható, hogy az osztókörátmérő és fogmagasság értéke a hengeres fogaskeréknél tanultak szerint számítható ki, azonban a fogmagasságot az osztókúp alkotójára merőleges alkotójú, ún. hátkúpon (kiegészítő kúpon) értelmezzük.

Széchenyi

István

Egyetem

A kúpfogaskerék fogazatának jellemző méretei

Széchenyi

István

Egyetem

Fogaskerekek ábrázolása

Kúpfogaskerék jelképes ábrázolása

Széchenyi

István

Egyetem

A kúpfogaskerék alkatrészrajzán szükséges méretek

1. fejkörátmérő

2. fogszélesség

3. fogcsúcs lekerekítése

4. fogfelület érdessége

5. hátkúpszög vagy váltószöge

6. fejkúpszög

7. fejéltávolság

8. fejkúpcsúcs távolsága

Széchenyi

István

Egyetem

Kúpfogaskerék alkatrészrajza

Széchenyi

István

Egyetem

Kúpkerékpár

Széchenyi

István

Egyetem

A csigahajtás alkalmazása, geometriája

A csigahajtást nagy áttételek megvalósítására használjuk. A

hajtás tengelyei kitérőek.

A gyakorlatban a legelterjedtebb a hengeres csigahajtó-pár.

Széchenyi

István

Egyetem

A hengeres csiga és a csigakerék alkatrészrajzán szükséges méretek

a) b)

A hengeres csiga és a csigakerék alkatrészrajzán szükséges méretek

a) 1 fejkörátmérő; 2 fogazott (menetes) hossz; 3 éltompítás vagy lekerekítés;

4 fogfelület érdessége;

b) 1 fejkörátmérő; 2 fogszélesség; 3 szimmetriasík távolsága;

4 burkolóhenger átmérője; 5 fogtetőív sugara; 6 lekerekítési sugár;

7 fogfelület érdessége

Széchenyi

István

Egyetem

Csigakerék és csiga jelképes ábrázolása

Csigakerék

Csiga

Széchenyi

István

Egyetem

Csiga és csigakerék kapcsolódása

Széchenyi

István

Egyetem

Fogaskerék hajtóművek

A hajtóművek általában a fordulatszám és a forgatónyomaték átalakítására, valamint a forgásirány megváltoztatására szolgálnak.

Kapcsolható, tolófogaskerekes hajtómű (egy esztergagép mellékhajtóműve)

Széchenyi

István

Egyetem

Súrlódásos hajtások

Hengeres dörzskerékhajtás

Viszonylag kis tengelytáv esetén.

Működése során feltételezzük, hogy a palástján érintkező és kellőképpen összeszorított hengerek kerületi sebessége egyenlő, tehát a nyomatékátvitel csúszásmentes.

Széchenyi

István

Egyetem

21 vv

2211 **** nDnD

iD

D

n

n

1

2

2

1

Az előbbi jelölésekkel:

Állandó áttételű, kúpkerekes

dörzshajtás

Változtatható áttételű,

síktárcsás dörzshajtás

Széchenyi

István

Egyetem

Laposszíj-hajtás

Általában nagyobb tengelytávolságok esetében alkalmazott hajtási forma. A villamos erőátvitel előretörésével manapság csak viszonylag kis teljesítmények átvitelére alkalmazzák.

A hajtás áttételének megfelelő átmérőjű két tárcsára, a szükséges hosszúságban végtelenített - általában bőrből készült - szíjat helyeznek, amely a kívánt mértékű előfeszítés következtében a tárcsákra feszül és így nyomaték átvitelére alkalmas hajtás jön létre.

Széchenyi

István

Egyetem

Általában a nyitott elrendezésű szíjhajtást alkalmazzák, amikor

terheletlen állapotban a szíjágak a két tárcsa külső érintőjeként helyezkednek el. Ilyenkor a két tárcsa forgásértelme megegyezik.

Nyitott szíjhajtás

Széchenyi

István

Egyetem

Amennyiben a szíjágak a szíjtárcsák belső érintői, akkor a

tárcsák forgásértelme ellentétes.

Ezt kereszthajtásnak nevezzük.

Széchenyi

István

Egyetem

Ékszíjhajtás

Az ékszíjhajtást csak nyitott kivitelben, viszonylag kis tengelytávolság esetében, nagyobb áttételek megvalósítására alkalmazzák.

Z egyenlőszárú trapéz keresztmetszetű ékszíj a - befogadására alkalmas kialakítású horonnyal rendelkező - szíjtárcsákra feszülve, az oldallapjain ébredő súrlódóerő közvetítésével származtatja át a kerületi erőt a hajtótengelyről a hajtott tengelyre.

Széchenyi

István

Egyetem

Az ékhatás előnyeinek kihasználása érdekében az ékszíj csak

az oldallapjain fekszik fel a szabvány által előírt kialakítású horonyban.

Széchenyi

István

Egyetem

Az ékszíjak szerkezete

• W az ékszíjszelvény felső oldalának névleges szélessége

• Wp az ékszíjszelvény jellemző szélessége

• T az ékszíjszelvény névleges magassága

• a0 az ékszíjszelvény hajlásszöge

Széchenyi

István

Egyetem

Az ékszíjhajtás jellemző méretei

Nagyobb teljesítmények átvitelére kisebb helyigényű

keskeny ékszíjakat használunk. Üzemük max. 40 m/s

szíjsebességig biztonságos.

Széchenyi

István

Egyetem

Keskeny ékszíjak és ékszíjtárcsák jellemző méreteinek jelölése