JÁRMŰRENDSZEREK TERVEZÉSE

JÁRMŰRENDSZEREK TERVEZÉSE Hajtómű méretezése 2010 Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus Tizedik javított, bővített változat

Terv. 01. Bevezetés

1

A gépjármű igénybevételét meghatározó tényezők 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Motorteljesítmény Raksúly kihasználás mértéke Közlekedési viszonyok Útviszonyok Domborzati viszonyok A gépkocsivezető szakmai hozzáértése

Méretezni lehet: Statikus igénybevételre Dinamikus Igénybevételre Élettartamra Terv. 01. Bevezetés

2

A HAJTÓMŰ MAXIMÁLIS TERHELÉSE

A DINAMIKUS TÉNYEZŐ A hajtómű maximális igénybevétele indításkor lép fel. Figyelembevétele a λ – dinamikus tényezővel is lehetséges.

M max  M m max Ahol: Mmax a hajtóművet terhelő maximális nyomaték, Mmmax- a maximális motornyomaték.

T02 Maximális terhelés

Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus

2

A MOTOR MAXIMÁLIS NYOMATÉKA Mérési adatok hiányában a sebességváltómű bemenő tengelyét terhelő maximális nyomaték, a hajtómű összmódosításának (kö) függvényében az alábbi empirikus kifejezéssel határozzák meg: Ha kö ≤ 20

M max  2   M m max ,

 ahol:

M t max , M m max

β - a tengelykapcsoló nyomatékfelesleg tényezője, Mtmax - a tengelykapcsoló által átvihető maximális statikus nyomaték, Mmmax - a maximális motornyomaték, Mmax - a hajtóművet terhelő maximális nyomaték.

kö  ksebváltó  khajtotthíd



3

Ha kö ≥50

M max  1,35M ,

M 

  m  g  r , kö  mech

ahol: M- a hajtott tengelyen, a tapadás által átvihető nyomaték, m- a hajtott tengelyre jutó tömeg,  ≈ 0,8 - a tapadási tényező, g = 9,81 m/s2 - a nehézségi gyorsulás, mech- a hajtómű mechanikai hatásfoka, r - a gumiabroncs gördülési sugara.

Ha 20 < kö < 50 A hajtóművet terhelő maximális nyomatékot interpolálással határozzuk meg

M max  2  M m max


2  M  

m max

 1, 35 M 30


 k

ő

 20 

.

4

HIDROMECHANIKUS HAJTÓMŰ Hidromechanikus hajtómű esetében a turbinakeréken lévő maximális nyomaték:

MT max  M sz( iH 0 )  kH max ,

ahol: MTmax - a turbinakereket terhelő maximális nyomaték, Msz(iH=0) - a szivattyúkerék által iH(=0) értéknél felvett nyomaték, iH - a hidraulikus áttétel, kHmax - a hidraulikus nyomatékmódosítás maximális értéke.

„Egyéb hajtóműrész” maximális terhelése: A turbinakerék nyomatékából kiindulni

A turbinakerék és az adott alkatrész közötti nyomatékmódosítást figyelembe venni A mechanikai hatásfokot figyelembe venni Az így kiszámolt nyomaték nem lehet nagyobb, mint a hajtott tengely tapadási nyomatékából számolt nyomaték. Ha az kisebb, akkor abból kell kiindulni. T02 Maximális terhelés


5

A tapadás által, az adott alkatrészt terhelő nyomaték:

M max

  m  g  r  , , kö,  mech

ahol: φ = 0,8 - a tapadási tényező, - a turbinakerék és az adott hajtóműrész közötti nyomatékkö, módosítás, , mech - a turbinakerék és az adott hajtóműrész közötti erőátvitel mechanikai hatásfoka.



6

ÖSSZKERÉK HAJTÁSÚ GÉPKOCSIK KARDÁNTENGELYÉT TERHELŐ MAXIMÁLIS NYOMATÉK Az i-dik tengelyt terhelő maximális nyomaték:

M i 

mi  g 2

 r,

ahol: mi - az i-dik tengelyre jutó járműtömeg, φ = 0,8 - a tapadási tényező, r - a gumiabroncs gördülési sugara.

Az i-dik tengelyt hajtó kardántengelyt terhelő nyomaték: mi  g    r M i,  , ki0  iomech ahol: ki 0 - az i-dik hajtott híd nyomatékmódosítása, iomech- az i-dik hajtott híd mechanikai hatásfoka.



7

Hajtóműcsapágyak mértékadó igénybevétele Gold módszer

Megfigyelhető, hogy adott járműkategóriák (pl. tehergépkocsi), adott útviszonyok között és adott forgalmi szituációban, függetlenül a beépített motor teljesítményétől, egy adott Vk közepes sebességgel haladnak.

Ha egy gépjármű adott útviszonyok között egyenletes sebességgel halad, akkor a haladáshoz szükséges vonóerő a mozgásegyenlet alapján már meghatározható:

kw  A  V 2 F  G   13

N,

ahol: G - a jármű súlya [N], ψ - az útellenállási tényező, kw - a légellenállási tényező, A - a gépjármű homlokfelülete [m2], V - a jármű sebessége [km/h].

T 03 Gold módszer


2

A haladáshoz szükséges vonóerő mérésekkel is meghatározható. Ezt tette Gold is aki számos kísérletet elvégezve, az egyes járműkategóriákra vonatkozóan, az út és a forgalmi viszonyokat figyelembe véve meghatározta a fajlagos vonóerőt, és az átlagsebes-séget (l. alábbi táblázat)

T 03 Gold módszer


3

Ha ismerjük a fajlagos vonóerőt (F/Gö) , akkor az adott esetre vonatkozóan, meghatározhatjuk a sebességváltómű kimenő tengelyén fellépő Mhk közepes hajtóműnyomatékot:  F  Gö  r M hk     Gö  k0  0 mech

 Nm  ,

ahol: F =2Fk – a vonóerő (kétkerékhajtás esetén), Fk – a járműkeréken fellépő vonóerő, r a gumiabroncs gördülési sugara, k0 – a hajtott híd nyomatékmódosítása, η0mech – a hajtott híd mechanikai hatásfoka, Gö – a gépjármű összgördülősúlya.

A jármű összgördülő súlya:

Gö  G0  T  GT ,

ahol: G0 - az üres jármű súlya, GT – a gépjármű hasznos terhelése, μT - a terhelési tényező (átlagos értéke 0,7…0,8). Személyszállító járműveknél egy fő tömege= 75kg + 20 kg csomag. T 03 Gold módszer


4

A közepes sebesség (Vk) ismeretében, egy adott forgalmi szituációra vonatkozóan, meghatározható a sebességváltómű kimenő tengelyének közepes fordulatszáma:

nhk 

Vk  k0 , 0,377 r

ahol: Vk - a közepes járműsebesség [km/h], k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, r - a gumiabroncs gördülési sugara [m].

T 03 Gold módszer


5

Változó üzemviszonyokat feltételezve, a sebességváltómű kimenő tengelyét terhelő egyenértékű hajtóműnyomaték (Mhe) :

M he  m

,

 100

M 

m, , hk



 100

M 

, ,, m hk



 100

M 

, ,,, m hk

 ......,

ahol: α; β; γ - az üzemidők %-os megoszlása m’ – kitevő értéke: görgőscsapágy m’ = 3,33, golyóscsapágy m’ = 3,00.

Tehergépkocsik becsült üzemidő megoszlása: Városi üzem……………………………………………… Távolsági üzem, aszfalt, beton burkolat………………. Távolsági üzem, köves-, ill. jóminőségű földút……….. Távolsági üzem, rossz minőségű nedves földút………

T 03 Gold módszer


 = 30%  = 40%  = 20%  = 10%

6

Öszkerékhajtású gépkocsik becsült üzemidő megoszlása: Keményburkolatú utak……………... 30% Földút, száraz………………………….25% Földút, nedves…………………………15% Havas út …………………………….…15% Terep……………………………………15%

A sebességváltómű kimenő tengelyének egyenértékű fordulatszáma:

Vke  k0 nhe  , 0 ,377 r ahol: Vke – redukált közepes sebesség,

Vk    Vk    Vk   Vke  . 100 V’k,,, V’’k , V”’k – az egyes forgalmi szituációk közepes sebessége, α’ , β’ , λ’ – az egyes forgalmi szituációk %-os időmegoszlása K0 – a hajtott híd nyomatékmódosítása. T 03 Gold módszer


7

Az egyenértékű (redukált) motornyomaték és motorfordulatszám:

M me

M he  , kk

nme  nhe kk , ahol kk – a sebességváltómű közepes nyomatékmódosítása,

ak1  bk2  ck3  ... kk  , 100 ahol:

a, b, c, ......... - az üzemidő fokozatonkénti %-os megoszlása, k1 , k2, k3 ,... - a sebességváltómű nyomatékmódosításai.

A hajtómű csapágyszámításainál figyelembe veendő nyomaték és fordulatszám: Sebességváltómű: Mme; nme, Sebességváltó utáni hajtóműegységek : Mhe; nhe. T 03 Gold módszer


8

A sebességváltómű fokozatai igénybevételének %-os megoszlása I:

T 03 Gold módszer


9

A sebességváltómű fokozatai igénybevételének %-os megoszlása II.

T 03 Gold módszer


10

MEGJEGYZÉS! 1. A Gold féle, a fajlagos vonóerőt, és a közepes sebességeket tartalmazó táblázat adatai elavultak. 2. Ha ezt a módszert kívánjuk a gyakorlatban használni, akkor a konkrét járműre vonatkozóan, az út és forgalmi viszonyokat, az átlagsebességeket, és azok százalékos megoszlását figyelembe véve, a mozgásegyenlet alapján határozhatjuk meg a redukált nyomatékokat. 3. A redukált fordulatszámokat, az átlagsebességek és azok százalékos megoszlását figyelembe véve számolhatjuk ki.

T 03 Gold módszer


11

A sebességváltómű fogaskerekeinek mértékadó igénybevétele Dümsüc módszer

Ezen módszer szerint a sebességváltómű fogaskerekei mértékadó igénybevételét, melyet az élettartam-számításoknál használhatunk, a futásteljesítményből kiindulva az alábbiak szerint határozhatjuk meg. A számításhoz szükséges kiindulási adatok: L – a jármű futásteljesítménye, (a selejtezésig megtett út) [km]  i-- a futásteljesítmény fokozatonkénti %-os megoszlása Mmmax – a maximális motornyomaték F/G – a fajlagos vonóerő Meghatározásra kerülő paraméterek: Mmred - a redukált motornyomaték (ezt használjuk a fogaskerék élettartam-számításainál) Nred - a redukált ciklusszám (körülfordulások száma) A futásteljesítmény becsült értékei: Személygépkocsi……………………… …….200…300 ezer km. Tehergépkocsi, autóbusz……………………..500…700 ezer km. T_04 Dümsüc módszer


2

A számítások menetét, egy előtéttengelyes sebességváltóra alapozva mutatjuk be. Az indirekt rendszerű váltóknál a módszert értelemszerűen kell alkalmazni Előtéttengelyes sebességváltómű hajtásvázlata

Az ábrán látható jelölések: N’f1 – a nyeleskerék tényleges ciklusszáma, N’f2 – az előtéttengelyen lévő folytonjáró fogaskerék, tényleges ciklusszáma, N’i1 ; N’i2 – az i-dik fogaskerékpár, előtét-, ill. kimenőtengelyen lévő fogaskerekeinek tényleges ciklusszáma

kf ; k’i ; k0 – a folytonjáró-, az i- ik fokozat, ill. a hajtott híd fogaskerékpárjának nyomatékmódosítása r – a gumiabroncs gördülési sugara. T_04 Dümsüc módszer


3

A futásteljesítmény fokozatonkénti megoszlása

T_04 Dümsüc módszer


4

A számítás menete Állandóan egy adott fokozatban üzemeltett sebességváltómű az idik fokozat kimenő tengelyén lévő fogaskerekének, a tényleges ciklusszám, és a futásteljesítmény közti kapcsolata:

2  r  N i2 L k0 ahol: L - a gépjármű futásteljesítménye [ m], r - a gumiabroncs gördülési sugara [m], k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, N’i2 - az i-dik kimenőtengelyen lévő fogaskerék tényleges ciklusszáma.

Figyelembe véve az i - dik fokozat futásteljesítményének %-os részarányát: i 2  r  Ni2 L , 100 k0 ahol :

 i- az i-dik fokozat futásteljesítményének %-os részaránya.



5

A kimenő tengelyen lévő i-dik fogaskerék tényleges ciklusszáma:

N i2 

L   i  k0 200r

,

Az előtét tengelyen lévő i-dik fogaskerék tényleges ciklusszáma:

N i1  ki  N i2 .

Az előtét tengelyen lévő folytonjáró fogaskerék tényleges ciklusszáma: N f 2   N i1 .

A nyeleskeréken lévő folytonjáró fogaskerék tényleges ciklusszáma: N f 1  N f 2  k f .



6

A redukált ciklusszám (általános alak) N red  a m  N , , ahol: Nred N‘ a m m=6 m=3

- a redukált ciklusszám, - a tényleges ciklusszám, - a nyomaték-kihasználási tényező, – kitevő értéke az igénybevétel jellegétől függ; – hajlítóigénybevétel esetén, - felszíni szilárdság esetén,

a

M mred , M m max

Mmred – redukált motornyomaték, Mmmax – maximális motornyomaték.



7

A nyomaték-kihasználási tényező meghatározásához szükséges paraméterek: Közepes sebesség:

Fajlagos vonóerő:

Va  0,377

r  nM , k0  k s

F M m max  ks  k0  mech  G Gr

ahol: k0 - a hajtott híd nyomatékmódosítása, ks - a sebességváltómű adott fokozatának nyomatékmódosítása, ηmech – a hajtómű mechanikai hatásfoka, G - a terhelt gépjármű súlya.

Az élettartam számításokhoz szükséges redukált motornyomaték:

M mred  a  M m max . T_04 Dümsüc módszer


8

A nyomaték-kihasználási tényező meghatározását segítő diagram

Fajlagos vonóerő



9

Megengedhető hajlítófeszültség 10  N / mm2



10

Megengedhető Hertz feszültség 10  N / mm2



11

Tengelykapcsoló méretezése

NYOMATÉKFELESLEG TÉNYEZŐ A tengelykapcsoló gyakori megcsúszását elkerülendő, az általa átvihető nyomaték maximális nyomaték (MTmax ) egy un. nyomatékfelesleg tényezővel (β) növelten, nagyobb a motor maximális nyomatékánál (Mmmax).



MT max , M m max

Tapasztalati értékek: Személygépkocsi:……………….1,2…1,75 Tehergépkocsi, autóbusz:……..1,5…2,20 Terepjáró gépkocsi:……………..1,8…3,00 A javasolt értékek, a nyomórúgó kifáradása és a súrlódó tárcsák kopásából adódó csökkenést is figyelembe veszik.

T_05 Tengelykapcsoló méretezése


2

A MŰKÖDTETÉSHEZ SZÜKSÉGES NYOMÓERŐ FT 

MT max M m max    , rk    i rk    i

ahol: rk – a súrlódó tárcsa közepes súrlódási sugara,

2 R3  r 3 rk  , 2 2 3 R r R – a tárcsa külső sugara, r – a tárcsa belső sugara, I - a súrlódó felületek száma, i = 2 – egytárcsás tengelykapcsoló i = 4 – kéttárcsás tengelykapcsoló μ – a súrlódási tényező. közepes értéke: μ = 0,22…0,30. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


3

A SÚRLÓDÓ TÁRCSA MÉRETEI Előzetes felvétele az alábbi összefüggések segítségével történhet:

Személygépkocsi: D 

M m max ; 47

Tehergépkocsik: D 

M m max ; 36

Tgk. (nehéz üzemviszonyok: D 

M m max ; 19

Ahol: Mmmax – a maximális motornyomaték [Ncm], D - a súrlódó tárcsa külső átmérője [cm].

A belső átmérő : d  0,6 D. T_05 Tengelykapcsoló méretezése

Falvastagság:


f  3...4 mm. 4

A súrlódó tárcsa kerületi sebessége

V

  nm max 30

0,5D m s ,

ahol: nmmax – a maximális motorfordulatszám [min-1], D - a tárcsaátmérő [m].

Vmeg = 65…70 m/s – öntöttvas nyomólap esetén.

A súrlódó tárcsa felületi nyomása p ahol:

FT AT D d

-

FT 4FT  , AT   D 2  d 2 

a tárcsákra ható nyomóerő a súrlódási felület, (egy oldal), a súrlódó tárcsa külső átmérője, a súrlódó tárcsa belső átmérője.

A felületi nyomás megengedhető mértéke: p = 0,14…0,3 MPa. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


5

A TENGELYKAPCSOLÓK NYOMÓRÚGÓJÁNAK MÉRETEZÉSE 1 2 3 4 5

1 12 4 4 46

12

4 6 5

5

3

Központi rugós

Peremrugós

Tányérrugós

1 – surlódótárcsa; 2 – nyomólap; 3 – kiemelőkar; 4 – nyomórugó; 5 – kinyomócsapágy 6 – torziós lengéscsillapító. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


6

Körkeresztmetszetű hengeres csavarrugóban ébredő feszültség és rugódeformáció F

A rugóban ébredő csavarófeszültség:



16  r  F k, 3  d

ahol: F – a rugót terhelő erő,

k – a rugóban ébredő, hajlítófeszültséget is figyelembe vevő tényező. D/d

k

3

3,4

4

4,6

5

5,6

6

6,5

7

7,5

8

1,55 1,47 1,38 1,32 1,29 1,26 1,24 1,22 1,20 1,19 1,17

D = 2r.

 meg  700...800 MPa. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


7

A rugódeformáció:

8  D3  F  n f  , 4 Gd ahol: n – a lengő menetek száma, G – a csúsztatási modulus.

A rugó merevségi tényezője:

F Gd4 s  . f 8  D3  n



8

Peremrugós tengelykapcsoló duplasoros körszelvényű hengeres csavarrugójának méretezése F

A számítás menete A külső peremrugó merevségi tényezője:

f1

d 14  G s1  ; 8  n1  D13

f2

l2

d2 d1 D2 D1

l1

A belső peremrugó merevségi tényezője: d 24  G s2  ; 3 8  n2  D2 ahol: G=8,3·104 MPa- Csúsztatási rugalmassági modulus, n1;n2 – a lengő menetek száma.



9

FT F , Z

Egy rugópárra jutó nyomóerő: ahol: FT – a tárcsára ható nyomóerő, Z – a peremrugók száma.

A külső peremrugó összenyomódása f1 , az F terhelő erő alatt. Az ismert F  f  s kifejezést a mi esetünkre alkalmazva: Egy rugópár által felvett erő:

F  f 1  s1   f 1   l1  l2   s2 . Ezt az egyenletet f1 –re megoldva a külső peremrugó deformációja:

f1 

F   l 1  l 2  s2 s1  s2

A belső peremrugó deformációja: T_05 Tengelykapcsoló méretezése

.

f 2  f 1   l1  l 2  .


10

A nyomólap elmozdulása kiemeléskor: l  i   , ahol: i – a súrlódó felületek száma, δ – a súrlódó felületek közti hézag [mm], általában: egytárcsás tengelykapcsolóknál két-, ill. többtárcsás tengelykapcsolóknál

δ = 0,8…1,5 mm δ = 0,4…1,0 mm.

A külső peremrugó által felvett erő:

F1  f1  s1 ,

A belső peremrugó által felvett erő:

F2  f 2  s2 ,

A külső peremrugót terhelő max. erő:

F1max  1,1  F1  l  s1 ,

A belső peremrugót terhelő max. erő:

F2 max  1,1  F2  l  s2 ,

A külső rugóban ébredő feszültség: A belső rugóban ébredő feszültség: T_05 Tengelykapcsoló méretezése

16  r1  F1max k1 , 3   d1 16  r2  F2 max 2  k2 . 3   d2

1 


11

Kúpos körszelvényű rugóban ébredő feszültség és rugódeformáció F A rugódeformáció:

f 

16F r  r2   r12  r22   n, 4  1 Gd

A merevségi tényező :

F d 4 G s  , 2 2 f 16n   r1  r2  r1  r2





ahol: n – lengő menetek száma, n =teljes menetszám-1,5…2,0.

A fellépő feszültség:



16F  r2 k, 3  d

ahol: a k tényezőt, D/d alapján a korábbi táblázatból kell kiválasztani. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


12

Négyszögszelvényű kúpos rugóban ébredő feszültség és rugódeformáció F r1

A rugódeformáció:

f F

  n   r1  r2   r12  r22  4G  a 4

a b

Merevségi tényező: r2

F 4G  a 4 s  ; f   n   r1  r2  r12  r22



A rugóban ébredő feszültség: b/a

ahol:



 T_05 Tengelykapcsoló méretezése





F  r2 ; 2 2  a  b

2,0

2,5

3,0

0,246

0,528

0,267

1,713

1,256

0,995


13

Tányérrugós tengelykapcsoló üzemállapotai

F

Zárt állapot


Oldott állapot


Rugó

14

Tányérrugók méretezése

Az ábrán látható jelölések:

Fki b

F

F - a nyomólapra ható erő, Fki – az oldáshoz szükséges erő b - a tárcsavastagság: Személygk.: b= 2,0…2,5 mm, Tehergk. : b= 3,0…3,5 mm, .

A kikapcsoláshoz szükséges erő:

Fki  F



De  Dc . Dc  Di 15

A nyomólap által átadott, rugóra ható erő:

ln  1   1  k1  1  k1   2   E b  l 1  k1  2  F b   h  l1  h  0 ,5l1  , 2  2 2 3 1   De  1  k2   1  k2  1  k2    ahol: k1 =Da / De ; k2 = Dc / De , E ≈ 2·105 MPa – a rugalmassági modulus, μ ≈ 0,26 – Poisson szám.

A tányérrugó „szirmai” végének l2 – elmozdulása:

l2  l2  l2 , Gyakorlatilag l 2 T_05 Tengelykapcsoló méretezése

l 2  l1

Dc  Di . De  Dc

elhanyagolható, igy l 2  l 2 . Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus

16

Tervezéskor javasolt értékek: De

Da

De

h  1,5...2,0; b

 1,2...1,5;

Di

 2,5;

De

b

 75....100;

Javasolt „sziromszám” = 8…20. Ha h  1,6

b

akkor hosszú szakaszon állandó a tengely irányú erő.

h  2,8 akkor a rugó kifordulhat. b

Hajlító feszültség a veszélyes (B) keresztmetszetben 2 2  Fki  Da 0,5E 0,5  D  Da    b    2  , b  Di  Da  1   2 Da

ahol:

D

 De  Da  ln  

De

 Da 

;



2h . ( De  Da )

A fenti feszültséget az anyag folyási határához (ReH) kell viszonyítani. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


17

Kéttárcsás tengelykapcsoló vezető csapjának szilárdsági ellenőrzése

A csapra ható tangenciális erők:

FT

FT

FT, 

M T max , 2r0  zcs

(Két súrlódó felület)

FT 

M T max , 4r0  zcs

(Egy súrlódó felület)

90o –al elforgatva

ahol: MTmax – a tengelykapcsolóval átvihető nyomaték, zcs

- a csapok száma,

r0

- a csapok forgástengelytől való távolsága.



18

A csapra, kiemeléskor ható maximális axiális erő:

F2 

 - a peremrugót kiemeléskor terhelő maximális erő, ahol: Fmax zr

- a peremrugók száma,

zcs

- a vezető csapok száma.

  zr Fmax , zcs

A csaptőre ható hajlítónyomaték:

M h  FT  a  FT  b 

MT max M M a  T max b  T max  2a  b  2r0  zcs 4r0  zcs 4r0  zcs

A csaptőben fellépő hajlítófeszültség:

MT max  2a  b  Mh Mh h    , 3 3 K 0,1d 4r0  zcs  0,1d ahol: Mh - a csapot terhelő hajlító nyomaték, d - a csapátmérő a veszélyes keresztmetszetben a és b’ - az Fr és Fr erők támadáspontjának csaptőtől mért távolsága. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


19

A csapokban ébredő húzófeszültség kiemelt állapotban:

 

4 F2

 d 2

.

A csapok szilárdsági ellenőrzése felületi nyomásra

p0 

FT , b1  d 1

p0 

FT , b2  d 1

ahol: b1 – a középső nyomólap vastagsága, b2 – a szélső nyomólap vastagsága, d1 – a csapátmérő. Megengedhető értékek:


p0meg  100...150 MPa


20

A nyeleskerék bordásprofiljának szilárdsági ellenőrzése Ellenőrzés felületi nyomásra

p0  ahol : Mmmax Ψ zb A

A A számításoknál f és r elhanyagolható!


D; d f r rk

M m max ,   zb  A  l  rk

- a maximális motornyomaték, - a terhelés-eloszlási tényező, - a bordaprofilok száma, - a fajlagos teherhordó felület,

Dd  f r, 2

rk 

Dd , 4

- a külső / belső átmérő, - a profil külső letörése, - belső lekerekítés, - közepes sugár,


21

Ellenőrzés nyírófeszültségre



M m max ,   zb  rk  l  b

ahol: l – a borda terhelt hossza, b – a borda szélessége.

Megengedhető feszültségek:

 meg  150...300 MPa  meg  50...150 MPa



22

Torziós lengéscsillapítók főbb paraméterei A torziós lengéscsillapítók feladata: A torziós lengések csökkentése és a lengésenergia felemésztése.

2

1 – a súrlódótárcsa elemei, 2- torziós rugó, 3- súrlódásos csillapító betét, 4 – bordásagy, 5 – feszítő rugó. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


23

Mµ - súrlódási nyomaték M    0,06...0,17  Mm max , ahol : Mmmax – a maximális motornyomaték.

Mef - az előfeszítési nyomaték Mef   0,08...0,15  M m max

Mzár – a zárási, a csillapítót blokkoló nyomaték M zár  M m max   M j , ahol:  M j   0,2...0,4  M m max - torziós lengések maximális amplitúdójának nyomatéka, így M zár   1,2...1,4  M m max .



24

A tangenciálisan elhelyezett tekercsrugók szokásos paraméterei: Darabszám…………………z = 6...10 Huzalátmérő……………… d = 3...4 mm Közepes tekercsátmérő…. Dk = 15...18 mm Teljes menetszám……….. nö = 5...6 Rúgómerevség…………… sr =100...300 N/mm

Egy rugót terhelő maximális erő:

FT 

M max  1,2...1,3    M m max  , rr  z rr  z

ahol:  - a nyomatékfelesleg tényezője, Mmma - a maximális motornyomaték, rr - a rúgók elhelyezkedésének sugara, z = - a torziós rúgók darabszáma.



25

A rugóban ébredő csavarófeszültség:  

8  FT  Dk k 3  d

ahol: k - a hajlítófeszültséget is figyelembevevő tényező, Dk/d k

3

3,4

4

4,6

5

6

6,5

7

7,5

8

1,55 1,47 1,38 1,32 1,29 1,26 1,24 1,22 1,20 1,19 1,17

A megengedhető csavarófeszültség:

A tekercsrugó merevségi tényezője: ahol:

5,6

meg = 700... 900 MPa FT G d4 Sr   , 3 f 8  nm  Dk

f - a rugódeformáció, nm - a lengő menetek száma, nö - az összmenetszám, nö = nm + (1,2...2,0), G - a csúsztatási rugalmassági modulus, G = (8...9)104 MPa.



26

A TENGELYKAPCSOLÓ ELLENŐRZÉSE FAJLAGOS MUNKÁRA A tengelykapcsoló terhelési viszonyainak jellemzésére elterjedten használják mint mutatót, a - a fajlagos súrlódási munkát, és a T - a hőmérsékletváltozást, (emelkedést). Mindkét mutatót helyből való elindulásra vonatkoztatják. A fajlagos súrlódási munka meghatározására az alábbi kifejezés szolgál: a  ahol:

W A



4W

 iD d 2

2



,

W - a súrlódási munka, A - az összesített súrlódási felület.



27



W   M   t m  a  dt , 0

ahol:M(t)

 m a

- az időben változó súrlódási nyomaték. Értéke a nullától a maximumig változhat, - a kapcsolási (zárási idő), - a motor főtengelyének szögsebessége, - a sebességváltómű bemenő tengelyének szögsebessége.

A gyakorlatban használatos empirikus kifejezés

0,5J a  M m max  m2 W  , M m max  M ahol: Mmmax – a maximális motornyomaték, Ja - a gépjármű tömegének, a sebességváltó bemenő tengelyére redukált forgó tömeg tehetetlenségi nyomatéka.



28

A kinetikai energia egyenlősége alapján:

J a  a2   mö V 2  , 2 2 ahol: a mö V



- a sebességváltómű bemenő tengelyére redukált, feltételezett lendítőkerék forgásának szögsebessége, - a gépjármű össztömege, - a gépjármű sebessége, - a gépjármű forgó tömegeinek tehetetlenségét figyelembe vevő tényező

  1   1   2  kÖ2 1 - a járműkerekek forgását figyelembe vevő tényező, 2 - a motor forgó tömegeinek forgását figyelembe vevő tényező, kö - a hajtómű nyomatékmódosítása. T_05 Tengelykapcsoló méretezése


29

Figyelembe véve, hogy:

V  k  r ,

k 

Ja 

a kö

,

  mö  r 2 kö2

,

r

- a gumiabroncs gördülési sugara.

m

- a motor főtengelyének szögsebessége,

m = 0,75 P - dízel motorok esetében a felvehető érték. P

m 

- a főtengely, maximális motorteljesítményhez tartozó szögsebessége,

M 3

 50 ,


- benzinmotorok esetében.


30

M

- a menetellenállás nyomatéka,

M  Gö  = 0,015...0,04 kö

mechö

Gö   r , kö mechö

- a gépjármű összgördülő-súlya, - az útellenállási tényező, - a hajtómű nyomatékmódosítása, - a hajtómű mechanikai hatásfoka.

Számításoknál: személygépkocsi, járműegyüttes –első fokozat tehergépkocsi – második fokozat. A fajlagos munka megengedhető értékei: Személygépkocsi: a = 10... 40 J/cm2 Tehergépkocsi: a = 50...70 J/cm2 Járműegyüttes: a = 15...120 J/cm2 T_05 Tengelykapcsoló méretezése


31

A TENGELYKAPCSOLÓ MÉRETEZÉSE MELEGEDÉSRE A számításokat helyből való indulásra vonatkoztatva végezzük. A hőmérséklet emelkedés

T 

  W mT  cT

,

ahol: 

- a hőátadási tényező,  = 0,5 - egytárcsás tengelykapcsoló nyomólapja, és a kéttárcsás tengelykapcsoló középső lapja.  = 0,25- a kéttárcsás tengelykapcsoló nyomólapja. mT - az ellenőrzés tárgyát képező alkatrész tömege, cT - az ellenőrzés tárgyát képező alkatrész fajhője. cT = 481,5 J/kg C - acél és öntöttvas esetében.

A nyomólap megengedhető hőmérséklet-emelkedése:

T  10...15 C T_05 Tengelykapcsoló méretezése


32

A TENGELYKAPCSOLÓT MŰKÖDTETŐ MECHANIZMUS PARAMÉTEREINEK MEGHATÁROZÁSA

Mechanikus működtetés A mechanikus működtetés erőmódosítása

km 

ac e , bd f

Általában, km=30…45

A mechanikus működtetés pedálútja

S p  S  km  

ac . bd

ahol: SP – a teljes pedálút, S - a nyomólap elmozdulása, Δ - a kinyomókar és a kinyomócsapágy közti hézag Általában, Δ = 2…4 mm T_05 Tengelykapcsoló méretezése


33

A nyomólap elmozdulása

S  i    m, ahol:

 - a súrlódó felületek közti hézag oldott tengelykapcsolónál, i

- a súrlódó felületek száma,

m - a tárcsadeformáció, bekapcsolt állapotban, m = 1,00...1,50 mm - rugalmas tárcsa esetén, m = 0,15...1,00 mm - merev tárcsa esetén,

 = 0,75...1,00 mm - egytárcsás tengelykapcsoló esetén,  = 0,50...0,60 mm - kéttárcsás tengelykapcsoló esetén.

A pedálút megengedhető mértéke: SP = 150…180 mm.



34

Hidraulikus működtetés

Erőmódosítás

a c e d 22 kh  , b d f d 12 Pedálút

a c d 22 S p  S  kh   , 2 b d d1 ahol : d1 – a pedálnál lévő főhenger átmérője, d2 - a munkahenger átmérője.



35

A pedálerő meghatározása

Fp  ahol:

FF max , k mech

FFmax k

- a nyomólapra ható maximális erő, kikapcsolt állapotban, - a működtető mechanizmus erőáttétele, mech - a működtető mechanizmus mechanikai hatásfoka, mech = 0,7...0,8 -mechanikus működtetés esetén, mech = 0,8...0,9 - hidraulikus működtetés esetén.

A pedálerő megengedett mértéke Szervo nélkül:

Fp = 250 N,

Szervóval:

Fp = 150 N.



36

Mechanikus sebességváltómű méretezése

A mechanikus sebességváltómű főbb paramétereinek megválasztása A sebességváltómű módosítási tartománya

max 

k s max , k s min

ahol: ksmax – a legnagyobb nyomatékmódosítás, ksmin – a legkisebb nyomatékmódosítás.

Néhány korszerű személygépkocsira vonatkozó adatot a következő dián láthatunk. A módosítási tartomány szokásos értékei: Személygépkocsi, mikrobusz: max = 3...6 Tehergépkocsi, autóbusz: max = 5...8 Járműegyüttesek, terepjárók: max = 9...13

T_06 Sebességváltómű

Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus.

2

Személygépkocsi sebességváltók módosítási tartományai Motor

Fokozatok

Módosítási

Teljesítmény kW(LE)

száma

tartomány

1 Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo

51 (70)

5

4,91

2 Lancia Ypsilon 1.4 16V Platino

70 (95)

5

4,36

3 Smart Forfour 1.5 Passion

80 (109)

6

4,80

4 Ford Focus 1.6 16V

84 (115)

5

4,08

5 Renault Mégane CR 1.9 DCI

88 (120)

6

5,83

6 Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA

96 (130)

6

3,65

7 Peugeot 407 2.0 HDI

100 (136)

6

6,43

8 Ford Fiesta

110 (150)

5

4,08

9 BMW 120 i

110 (150)

6

5,08

10 Mercedes SLK 200 Kompressor

120 (163)

5

4,76

11 Peugeot 307 CC 180 Sport

130 (180)

5

3,40

12 Mercedes E240 T 4Matic

130 (180)

5

4,76

13 Audi A6 V6 TDI Qattro

165 (225)

6

6,04

14 Mazda RX-8

170 (231)

6

4,46

N o

Jármű típus



3

Fokozati lépcső

 fok 

ki , ki  1

ahol: ki - az i-dik fokozat nyomatékmódosítása, ki+1 - az i+1 - dik fokozat nyomatékmódosítása.

A fokozati lépcsők értékei, a felső fokozatok felé, általában csökkenő tendenciát mutatnak. Erre magyarázatot a Gépjárműmechanika c. tantárgy vonatkozó fejezeténél találhatunk. Néhány korszerű személygépkocsira vonatkozó adatot a következő dián láthatunk



4

Személygépkocsi sebességváltóművek fokozati lépcsői N o

Motor

Jármű típus


Fokozati lépcsők I/II

II/III

III/IV

IV/V

V/VI

1

Opel Corsa 1.3 CDTI Cosmo

51 (70)

1,90

1,50

1,38

1,25

2

Lancia Ypsilon 1.4 16V Platino

70 (95)

1,81

1,46

1,32

1,25

3

Smart Forfour 1.5 Passion

80 (109)

1,61

1,52

1,34

1,24

4

Ford Focus 1.6 16V

84 (115)

1,76

1,44

1,31

1,23

5

Renault Mégane CR 1.9 DCI

88 (120)

1,76

1,50

1,40

1,29

1,22

6

Ford Mondeo 1.8 SCI GHIA

96 (130)

1,55

1,46

1,38

0,91

1,27

7

Peugeot 407 2.0 HDI

100 (136)

1,92

1,59

1,40

1,23

1,23

8

Ford Fiesta

110 (150)

1,76

1,44

1,28

1,26

9

BMW 120 i

110 (150)

1,76

1,48

1,35

1,23

10

Mercedes SLK 200 Kompressor

120 (163)

1,63

1,62

1,49

1,20

11

Peugeot 307 CC 180 Sport

130 (180)

1,56

1,37

1,29

1,22

12

Mercedes E240 T 4 Matic

130 (180)

1,63

1,62

1,49

1,20

13

Audi A6 V6 TDI Qattro

165 (225)

1,78

1,54

1,33

1,32

1,25

14

Mazda RX-8

170 (231)

1,66

1,38

1,39

1,19

1,19



1,19

1,18

5

Fokozatok száma A fokozatok számának növelésével Javulnak a jármű dinamikai tulajdonságai Csökken a tüzelőanyag-fogyasztás Kedvezőbb feltételek a szinkron szerkezet működtetéséhez Bonyolultabb, nehezebb és drágább konstrukció Szokásos értékei:

Személygépkocsik: Tehergépkocsi: Öszkerékhajtású gépkocsi: Városi autóbusz: Távolsági autóbusz :

5...6 5...8 5...6 5...6 5...8

Néhány korszerű személygépkocsira vonatkozó adatot a következő dián láthatunk T_06 Sebességváltómű


6

Személygépkocsik sebességváltóinak fokozatszáma N o

Jármű típus

Motor

Fokozatok


száma

1


51 (70)

5

2


70 (95)

5

3


80 (109)

6

4

Ford Focus 1.6 16V

84 (115)

5

5


88 (120)

6

6


96 (130)

6

7

Peugeot 407 2.0 HDI

100 (136)

6

8

Ford Fiesta

110 (150)

5

9

BMW 120 i

110 (150)

6

10


120 (163)

5

11


130 (180)

5

12


130 (180)

5

13


165 (225)

6

14

Mazda RX-8

170 (231)

6

15

Lexus GS 300

183 (249)

6



7

A sebességváltómű fajlagos tömege Fajlagos tömeg= Váltómű tömege/ Motorteljesítmény Szokásos értékei: Mechanikus személygépkocsi-váltók: Mechanikus tehergépkocsi-váltók Hidromechanikus nyomatékváltók Elektromechanikus nyomatékváltók

0,30...0,50 kg/kW 0,50...2,00 " 0,35...2,00 " 5,00...10.0 "

A sebességváltóművek nyomatékmódosításainak meghatározása Először az első, majd ezt követőleg a közbeeső fokozatok nyomatékmódosításait, a direkt fokozatig bezárva, határozzuk meg, végül a kímélő fokozat nyomatékmódosításának felvételére kerül sor

Néhány korszerű személygépkocsira vonatkozó adatot a következő dián láthatunk T_06 Sebességváltómű


8

Személygépkocsik sebességváltóinak nyomatékmódosításai N o

Jármű típus

Motor

Nyomatékmódosítások


I.

II.

III.

IV.

V.

VI.

H

1


51 (70)

3,73

1,96

1,31

0,95

0,76

3,31

2


70 (95)

3,91

2,16

1,48

1,12

0,90

3,87

3


80 (109)

3,07

1,91

1,26

0,94

0,76

4

Ford Focus 1.6 16V

84 (115)

3,58

2,04

1,41

1,08

0,88

5


88 (120)

3,15

1,79

1,19

0,85

0,66

0,54

2,92

6


96 (130)

3,23

2,08

1,42

1,03

1,13

0,89

3,05

7

Peugeot 407 2.0 HDI

100 (136)

3,41

1,78

1,12

0,80

0,65

0,53

4,18

8

Ford Fiesta

110 (150)

3,58

2,04

1,41

1,11

0,88

9

BMW 120 i

110 (150)

4,32

2,46

1,66

1,23

1,00

10


120 (163)

3,95

2,42

1,49

1,00

0,83

3,46

11


130 (180)

2,92

1,87

1,36

1,05

0,86

3,33

12


130 (180)

3,95

2,42

1,49

1,00

0,83

3,67

13


165 (225)

4,17

2,34

1,52

1,14

0,87

0,69

3,40

14

Mazda RX-8

170 (231)

3,76

2,27

1,65

1,19

1,00

0,84

4,44



0,64

3,23 4,06

3,62 0,85

3,38

9

Az első fokozat nyomatékmódosítása Meghatározása, a „Gépjárműmechanika” c. tárgyban tanultak szerint, a maximális kapaszkodóképesség alapján történik.

k1  ahol: Gö

max

Gö maxr , Mm max k 0  mech

- a jármű összgördülősúlya, - a maximális útellenállási tényező,

 max  f cos   sin f

 r k0 Mmmax

mech


- a megadott gördülési ellenállási tényező, - a megadott emelkedési szög, - a gumiabroncs gördülési sugara, - a hajtott híd nyomatékmódosítása, - a maximális motornyomaték, - a hajtómű mechanikai hatásfoka.


10

A közbeeső fokozatok módosításának meghatározása A geometriai sorozatnak megfelelően:

km  n1 k1nm , ahol: km n m k1

- a sebességváltómű m - dik fokozatának módosítása, - a direkt fokozat sorszáma, - a meghatározandó fokozatmódosítás sorszáma, - a sebességváltómű első fokozatának módosítása

A módosítások megválasztásánál figyelembeveendő szempontok: A jobb dinamika érdekében célszerű a fokozatokat a felső tartományban sűríteni.

A tehergépkocsik rendszerint a második fokozatba kapcsolva indulnak, az elsőt hegymenetben használják, ezért az első és a második fokozat között nagyobb ugrás engedhető meg. T_06 Sebességváltómű


11

A kímélő fokozat megválasztása Előnyei: Kíméletesebb motorüzem Kedvezőbb tüzelőanyag-fogyasztás Kisebb zaj Szokásos értéke: kkímélő=0,6…0,8

A tengelytáv előzetes felvétele Előtéttengelyes sebváltók esetében: a  K a 3 M ki max , ahol: Ka - a jármű kategóriát figyelembe vevő tényező, Ka = 8,9...9,3 - személygépkocsi , Ka = 8,6...9,6 - tehergépkocsi, autóbusz, felső határ dízelmotor, Mkimax - a sebességváltóműből kijövő max. nyomaték; Nm, a - a tengelytáv; mm. T_06 Sebességváltómű


12

A tengelytáv szokásos értékei: Személygépkocsi:

a  65...80 mm.

Tehergépkocsi, autóbusz: A maximális motornyomaték függvényében: Mmmax [Nm] a [mm] ------------------------------------------------------170 85 260 105 340 - 420 120 700 - 850 140 900 - 1150 160 A fogaskerekek normálmoduljainak tapasztalati értékei: Személygépkocsi: mikro…… ….…………...- m = 2,25...2,75 mm közepes … ……….……- m = 2,75...3,00 mm Tgk., autóbusz: kis és közepes……….... - m = 3,50...4,25 mm nagy……………….… …- m = 3,50...5,00 mm Nagy teherbírású tg. első fokozat…- m = 5,00...6,00 mm T_06 Sebességváltómű


13

A fogferdeség szokásos értékei: Személygépkocsi: kéttengelyes váltó  = 20...25 háromtengelyes v.  = 22...34 Tgk.,autóbusz:………………. ………. = 18...26 Az első fokozat fogszámainak szokásos értékei:

Személygépkocsi:Z1 = 17...15 (k1 = 3,5...3,8) Tgk., autóbusz: Z1 = 16...12 (k1 = 6,0...8,0 Foghosszúság szokásos értékei: Ferde fogazat………………… b = (4,4...7,0) m Egyenes fogazat……………… b = (7,0...8,6) m ahol: m………………................- a normálmodul

A sebességváltómű-ház hosszúsága: Személygépkocsi:……………. - négyfokozatú Tgk., autóbusz:……………….. - négyfokozatú - ötfokozatú - hatfokozatú ahol: a....................................- a tengelytáv; mm. T_06 Sebességváltómű

L = (3,0...4,0)a L = (2,2...2,7)a L = (2,7...3,0)a L = (3,2...3,5)a


14

Tengelyátmérők előzetes felvétele

Nyeleskerék:

d  K d 3 M m max ,

ahol: Kd = 4,0...4,6 Mmmax d

Előtéttengely: Kimenő tengely:

- korrekciós tényező, - a maximális motornyomaték; Nm, - a nyeleskerék átmérője; mm

d  0,16...0,18 l d  0,16...0,21 l

Csapágyméretek előzetes felvétele a tengelytáv %-ban ahol: d/D -a csapágy belső /külső átmérője, B - a csapágy szélessége.

d – a legnagyobb tengelyátmérő, l - a csapágyak közti távolság.

Csapágy helyzete

Hátsó csapágy

Első csapágy


d

D

B

Bemenő tengely

45

90

22

Kimenő tengely

40

90

22

Előtét tengely

30

72

20

Előtét tengely

30

61

20


15

A csapágy és tengelyterhelések meghatározásánál figyelembe kell venni, az Fa - axiális erő nagyságát, és irányát is!!!

Fa F Foghajlásirány: bal Forgató kerék

A csapágyak élettartam-számításánál követendő lépések: 1) A Gold módszert alkalmazva fokozatonként kiszámítjuk az adott csapágy élettartamát. 2) Ezek ismeretében a teljes élettartam:

a b c 100    ....  , L1 L2 L3 L

Fa F

ahol: a, b, c,… az üzemidő fokozatonkénti megoszlása, L1,L2 ,L3 .élettartam az egyes fokozatokban, L………..a csapágy teljes élettartama.

Foghajlásirány: jobb Forgatott kerék T_06 Sebességváltómű


16

A sebességváltómű szinkronszerkezetének méretezése A szinkronszerkezet feladata: „Recsegés mentes” kapcsolás biztosítása A fordulatszámok kiegyenlítése

„Papucsos” szinkron szerkezete, és működési elve

a) Összekapcsolás

előtt

b) Fordulatszám kiegyenlítés

c) Ford.számok kiegyenlítve

d) Összekapcsolás befejezve

T_07 Szinkronszerkezet


2

„Csillagreteszelős szinkron” szerkezete a kapcsolás folyamata

a) Kapcsolás előtt

b) Fordulatszám kiegyenlítés

c) Összekapcsolás folyamata



3

Konstrukciós változatok



4

A méretezés alapjául szolgáló szinkronszerkezet erőhatásai



5

A méretezés feladata: 1) A szinkronizálást végző kúpfelületek fékúpszögének (α ) meghatározása. 2) A reteszelő elem, idő előtti fokozatváltást megakadályozó β – jelű szögének meghatározása. 3) Az Mµ - surlódási nyomaték meghatározása. 4) A tsz – szinronizálási idő meghatározása.

Kiindulási feltételek:  Normál hőmérsékleten való kapcsolást feltételezve, az olajkavarásból származó forgási ellenállást elhanyagoljuk.  A jármű sebessége állandó.

A redukált lendítőkerekek alkotó elemei: Ja – jelű: A kimenő tengellyel kényszerkapcsolatban lévő forgó tömegek és a gépjármű egyenes vonalú mozgást végző tömege.

Jb – jelű : A tengelykapcsoló súrlódó tárcsája A bekapcsolandó fokozat fogaskerekeivel üres állásban is együtt forgó, és kényszerkapcsolatban lévő fogaskerekek, tengelyek. T_07 Szinkronszerkezet


6

A balodali, Jb –redukált lendítőkerék mozgásegyenlete:

d M  Jb , dt ezt az egyenletet átalakítva, t sz

b

 M  dt   J d b

0

a

Az integrálást elvégezve, Mµ -t álladónak feltételezve,

M  Jb

b  a t sz

,

(1)

ahol: b - a bekapcsolandó, felgyorsítandó, (lelassítandó) fogaskerék szög sebessége, a - az előző fokozat fogaskerekének szögsebessége, tsz - a szinkronizálás, sebességváltás ideje.



7

Az ωb és ωa szögsebesség kifejezhető a motor főtengelyének ωm – szögsebességén keresztül is.

b 

m ki  1

, a 

m ki

,

ahol: ki - az előző fokozat nyomatékmódosítása, ki+1 - a következő, bekapcsolandó fokozat nyomatékmódosítása.

Az előbbieket az (1) képletbe behelyettesítve,  1 1 M  t sz  J bm   . k  i  1 ki 

Innét a szinkronizálás idejét kifejezve: t sz 


J bm M

 1 1   .  ki  1 ki 


(2)

8

Az M súrlódási nyomatékot, az F -normálerőn, a  -súrlódási tényezőn és r - súrlódási sugáron keresztül (l. ábra) kifejezve: M   F    r

A M -t a (2) -be behelyettesítve t sz 

Ismeretes, hogy

és


J b  m F    r

 1 1   .  ki  1 ki 

(3)

   nm  m   ,   30 

F 

Fx F k   k k k , sin  sin 


9

ahol : Fx Fk Fk Fk kk

- a kapcsolóagyra kifejtett tengelyirányú erő, - a sebváltókarra kifejtett erő, = 60 N - személygépkocsi, autóbusz, = 100 N - tehergépkocsi, - a sebváltó-működtető mechanizmus erőmódosítása, k - a működtető mechanizmus mechanikai hatásfoka,  - a félkúpszög,  - a kúpfelület súrlódási tényezője,  = 0,06...0,08, acél-bronz. nm - a motor fordulatszáma; min-1 .

A fentiek figyelembevételével a szinkronizálási idő: t sz 

J b  sin     nm   1 1    Fx    r  30   ki 1 ki 

Alacsonyabb fokozatba való kapcsoláskor ; nm=nM, Magasabb fokozatba való kapcsoláskor;

nm=nP,

ahol: nM – a maximális nyomatékhoz tartozó motorfordulatszám, nP – a maximális teljesítményhez tartozó motorfordulatszám. T_07 Szinkronszerkezet


10

A szinkronizálási idő szokásos értékei: Személygépkocsi tsz = 0,15...0,3 s felfelé kapcsolás tsz = 0,50...0,8 s visszakapcsolás Tgk, autóbusz tsz = 0,30...0,8 s felfelé kapcsolás tsz = 1,00..1,5 s visszakapcsolás

A szinkronizálás fajlagos munkájának meghatározása A szinkronszerkezet szilárdsági számításainak keretében meg szokták határozni a szinkronizálás fajlagos munkáját is: A fajlagos munka:

a  ahol: a W A T_07 Szinkronszerkezet

W A

,

- a fajlagos súrlódási munka, - a súrlódási munka, - a súrlódási felület. Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus

11

A súrlódási munka:

W 

t sz

 M  

b

 a dt .

(4)

0

Súrlódási nyomaték, az előzőek szerint: M   J b

Ebből (b- a) –t kifejezve,

 b  a  

A (4) – be behelyettesítve, W 

t sz

 0

az integrálást elvégezve,


W 

M   t sz Jb

M 2  t sz

2J b

t sz

,

.

dt ,

Jb

M 2  t sz2

b  a

,


12

A korábbról ismeretes szinkronizálási időt J b  sin     nm   1 1 t sz     Fx    r  30   ki 1 ki 

A Wµ kifejezésbe behelyettesítve, a súrlódási munka képletének végleges alakja, 2

2

1  J    nm   1 W   b    .  k 2 30 k     i 1 i 

A súrlódási felület, A  2  r  b0 , ahol: b0 r

- a kúpfelület szélessége, - a súrlódási középsugár

A fajlagos munka szokásos értékei: a = 0,2 MJ/m2 - felső fokozat, a = 0,3...0,5 MJ/m2- alsó fokozat A felületi nyomás megengedhető mértéke p0  (1,0...1,5) MPa T_07 Szinkronszerkezet


13

A reteszelő mechanizmus méretezése A reteszelő mechanizmus feladata: a szögsebesség kiegyenlítés elött, a sebességváltás megakadályozása.

A teljesítés feltétele: A súrlódásból adódó, rb –sugarú köríven ható Fµk – kerületi erő nagyobb, mint a kapcsolóhüvelyre kifejtett Fx – tengelyirányú erő Fbk – tangenciális komponense. Vagyis,

Fk  Fbk

Figyelembe véve, hogy

F k  és


M rb



Fx    r rb  sin 

,

Fbk  Fx  tg  , Dr. Ilosvai Lajos Prof. Emeritus

14

A reteszelést biztosító feltétel az alábbi alakot ölti:

tg  



r

sin  rb

,

ahol: 

- a reteszelési szög. A különböző kivitelek vonatkozásában, a közölt ábra segít eligazodni.   26...42 Az előző képlettel meghatározott értéknél csak 2...3 -al kell kisebbre venni. ,  - a félkúpszög. Értékének megválasztásánál ügyelni kell arra, hogy a szerkezet nehogy önzáró legyen.   6...8 - a gyakorlatban.



15

Megnövelt súrlódófelülettel rendelkező szinkronszerkezet A

B

1 – a bekapcsolandó fogaskerékkel együtt forgó középső szinkrongyűrű 2 - tengellyel együtt forgó , „blokkolást végző” külső szinkrongyűrű, 3 - a külső szinkrongyűrűvel (2) együtt forgó belső szinkrongyűrű, 4 – a bekapcsolandó fokozat fogaskereke.



16

A szinkron szerkezet működési elve: 1) A kapcsoló hüvely balra történő elmozdításakor, a három kúpos felület összeér.

2) A fordulatszámok eltérő volta miatt a külső szinkrongyűrű fél fognyira elfordulva megakadályozza kapcsoló hüvely további mozgásával , a sebességváltást. 3) A fordulatszámok kiegyenlítődése után, a kapcsoló hüvely a külső szinkrongyűrű elfordításával megszünteti a mozgását gátló akadályt, és bekapcsolja a következő fokozatot. A következő dián egy ZF gyártmányú megnövelt súrlódófelületű szinkronszerkezet látható



17



18

Dupla kúpfelület



19

A szinkron szerkezet előnyei: Háromszorosára növelt súrlódási nyomaték,

  Fx M  r 1  r 2  r 3  ,  sin  ahol: rµ1; rµ2 és rµ3 – a szinkrongyűrűk közepes súrlódási sugarai,

Azonos feltételek mellett: Kisebb Fx – kisebb kapcsolóerő igény Rövidebb szinkronizálási idő, Kíméletesebb üzemmód, hosszabb élettartam. A szinkrongyűrűk anyaga: Külső/belső – bronz. Középső acél.



20

Kardánhajtás méretezése

T_08 Kardánhajtás


1

A kardánhajtás kinematikája

a)

Egycsuklós kardánhajtás A két tengelyt, szinkron kardáncsuklóval összekapcsolva, a sebességeik egymáshoz való viszonya:

1  const .  2  változó. T_08 Kardánhajtás


2

Az ábrán látható kardánkereszt két jellemző helyzete: 1. A O1O1 tengely melyhez képest a kardánkereszt síkja elfordul, a rajz síkjában helyezkedik el. A kardánkereszt síkja viszont merőleges az 1- jelű tengelyre (a jelű ábra) 2. Az O1O1 tengely merőleges a rajz síkjára. A kardánkereszt síkja viszont merőleges a 2 - jelű tengelyre (b jelű ábra). Az O1O1 tengely, az 1 - jelű tengely körül térbeli mozgást végez. A C1 és C2 pontok kerületi sebességét az 1- és 2- jelű tengelyek forgásának szögsebességén keresztül kifejezve az alábbi összefüggést nyerjük

Vc1  1 r1  2 r2  Vc 2 A C1 és C2 pontok 1- és 2- jelű tengelyhez viszonyított forgási sugarai az alábbi összefüggéssel írhatók le:

r2  r1 cos  , r1  r2 cos  . T_08 Kardánhajtás


3

Az előzőek alapján: Az első helyzetre vonatkoztatva:

A második helyzetre vonatkoztatva:

2  1 / cos  . 2  1 cos  .

A kardánkereszt közbeeső helyzeteiben, a 2- jelű tengely szögsebesség ingadozásainak tartománya:

1 / cos   2  1 cos  . A két tengely szögelfordulásai közti kapcsolat:

tg1  tg 2 cos  . Az állandó szögsebességgel forgó 1-jelű tengelyhez viszonyítva a 2 - jelű tengely forgásának egyenetlensége,  - hajlásszög értékével együtt növekszik. T_08 Kardánhajtás


4

Megengedhető hajlásszögek, névleges terhelésű járműre vonatkoztatva: Személygépkocsi:  = 3 Tehergépkocsi, autóbusz  = 4 Öszkerékhajtású gépkocsi  = 8

Ezen kívül, ügyelni kell arra, hogy a  szög értéke, a tűgörgős csapágy görgői "be-brineleződésének" elkerülése végett ne legyen kisebb 1 - nál. Térbeli kardánszögek esetében, a szög abszolút értéke: 2 2    vizsz int   függ ,

ahol:

 vizsz int - a vízszintes irányú szög,  függ - a függőleges irányú szög,

T_08 Kardánhajtás


5

Kétcsuklós kardánhajtás (a fogásszögek közti kapcsolat)

Az 1- és 2-jelű tengelyek:

tg 2 

tg 1 . cos  1

A 2- és a 3- jelű tengelyek:

tg 2 

tg 3 . cos  2

Az azonos szögelfordulás 1 és 3 biztosításához, a 2-jelű tengelyen a kardánvilláknak azonos síkban kell lenniük. Ekkor az 1 és 3 szögelfordulások egyenlősége csak abban az esetben biztosított, ha tg 1  tg 3 , Illetve,  1   2 . T_08 Kardánhajtás


6

Háromcsuklós, közbetéttengelyes kardánhajtás

Az 1 és 4 jelű tengelyek szinkronforgásának feltételei: 1) cos  1  cos  2  cos  3 2) A 3-jelű tengely kardánvilláinak egy síkban kell lenniük, 3) A 2-jelű tengely kardánvillái egymáshoz képest 900 –al el vannak forgatva. A haladó mozgást végző gépjárműnél a kardántengelyek hajlásszögei változhatnak. Ezért teljes szinkronizálás nem lehetséges. A szinkronizálás mértéke γ1- csökkentésével javítható Javasolt érték: T_08 Kardánhajtás

 1  1...20 .


7

A kardántengely mechanikai hatásfoka Értéke a beállított hajlásszögek növekedésével csökken Kétcsuklós kardántengely esetében, 0 ha   8 akkor mech  0,99,

  150 akkor mech  0,95.

A kardánhajtás szilárdsági ellenőrzése Ellenőrzésre kerülő alkatrészek: Kardánkereszt Kardánvilla Kardáncső Tűgörgők T_08 Kardánhajtás


8

A kardánkereszt és kardávilla erőhatásai

A kardántengelyt terhelő mértékadó nyomaték

M k max  M m max  k k , ahol: Mmmax – a maximális motornyomaték, A dinamikus erőhatásokat a megengedhető feszültség megállapításánál vesszük figyelembe! β - a tengelykapcsoló nyomatékfelesleg tényezője, kk - a motor és az adott kardáncsukló közötti nyomatékmódosítás T_08 Kardánhajtás


9

A kardánkereszt veszélyes keresztmetszetében ébredő hajlítófeszültség

M m max    kk  a . 3 2r  0,1d

h 

A megengedhető hajlítófeszültség:

 h meg  300MPa.

A kardánkereszt csapját terhelő nyírófeszültség:



2M m max    kk  d2 r

A megengedhető nyírófeszültség:

 meg  60...80MPa.

A kardánkereszt AA metszetének szakítószilárdsága



2M m max    kk , 2r  Ak

ahol: Ak - a keresztmetszet területe. T_08 Kardánhajtás


10

A kardánvilla veszélyes keresztmetszetének hajlítófeszültsége:

 ahol:

b  h2 K 6 b  h2 K 10

M m max   kk  c , 2r  K

- téglalap alakú keresztmetszet esetén, - ovális keresztmetszet esetén.

A megengedhető hajlítófeszültség:  h meg  60...80MPa.

T_08 Kardánhajtás


11

A kardánvillát terhelő csavarófeszültség:

 ahol:

M m max   kk  a , 2r  K p

K p    h  b - a téglalap poláris keresztmetszeti tényezője,

Kp 

bh 5

- az ovális felület keresztmetszeti tényezője

A fenti képletben szereplő  - tényező a h/b függvényében határozható meg: h/b

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

α

0,208

0,231

0,240

0,258

0,267

A megengedhető csavarófeszültség:

T_08 Kardánhajtás

 meg  120...150MPa


12

A tűgörgős csapágyak megengedhető terhelése:

Fmax  7900

zt  l t  d t 3

tg

nM kk

,

ahol: zt lt dt nM kk

- a tűgörgők száma, - a tűgörgők hossza; mm, - a tűgörgők átmérője; mm, - a maximális motornyomatékhoz tartozó motorfordulatszám; min-1, - a motor és az adott kardáncsukló közti nyomatékmódosítás,  - a kardántengely hajlásszöge, F = 0,5Mmmax ·kk/r - a tűgörgős csapágyat terhelő radiális erő; N.

T_08 Kardánhajtás


13

A kardáncső ellenőrzése csavarófeszültségre

 ahol: Kp

M m max   kk , Kp

- a kardáncső poláris keresztmetszeti tényezője

Kp 

  D4  d 4  16 D

,

ahol: D – a kardáncső külső átmérője, d – a kardáncső belső átmérője.

A megengedett csavarófeszültség:

T_08 Kardánhajtás

.meg  300MPa


14

A kardáncső ellenőrzése csavarásra:

M k  Lk 180 o k  , J p G  ahol: Mk = Mmmax·kk ; Nm, Lk - a kardáncső hossza; m

Jp 



D  32

4



 d 4 ; A kardáncső poláris másodrendű nyomatéka; m4,

G  8,5·104 MPa - a csúsztatási rugalmassági modulus.

A megengedhető szögdeformáció:

T_08 Kardánhajtás

 k   3...9  / m.


15

Peremes agy szilárdsági ellenőrzése Bizonyos esetekben a kardánvilla, tárcsás formában kapcsolódik a sebességváltómű kimenő, illetve a hajtott híd bemenő tengelyéhez.

A forgató nyomaték átviteli lehetőségei:

Túlfedéssel illesztett, nyíró-igénybevételnek kitett csavarokkal (a jel), A homlokfelületen fellépő száraz súrlódással. A hézaggal illesztett csavarok (b jel) húzó igénybevételnek vannak alávetve. T_08 Kardánhajtás


16

Túlfedéssel illesztett csavarok szilárdsági ellenőrzése Az egy csavarra ható nyíróerő:

F1 

2M max , D   z

ahol: D Mmax z

- a csavarok lyukkörátmérője, – a tárcsáskapcsolót terhelő maximális nyomaték, - a csavarok száma,   0,75 - a terheléseloszlási tényező.

Nyírófeszültség a csavarkeresztmetszetben:

4F1  , 2  d ahol: d – a csavar átmérő. T_08 Kardánhajtás


17

A szilárdsági szempontból szükséges d – szárátmérő (az előbbiek alapján),

d2

2M max ,   D   z   meg

A megengedhető nyírófeszültség:  meg   0,2...0,3  Reff .

Hézaggal illesztett csavarok szilárdsági ellenőrzése Erőzáró kötés esetében a két tárcsát olyan erővel kell egymáshoz szorítani, hogy a nyomatékátvitelhez szükséges nagyságú súrlódás keletkezzék.

T_08 Kardánhajtás


18

A kör alakú felfekvő felület rk – súrlódási középsugarának ismeretében, a csavarok által kifejtendő Ft – tengely irányú erő, és az átviendő M – forgatónyomatékra, a következő összefüggés írható fel:

d 12   M  rk    Ft  rk    z  meg , 4 ahol: rk – a súrlódási középsugár,

2 R3  r 3 rk  , 2 2 3 R r r – a súrlódási felület belső sugara, R – a súrlódási felület belső sugara,   0,14...0, 2 - az acélfelületek közti súrlódási tényező, d1 – a csavar magátmérője, z - a csavarok darabszáma, σmeg - a megengedhető húzófeszültség.

T_08 Kardánhajtás


19

A csavarokra vonatkozó

 meg Reff

értékek

Anyag/Átmérő

d0= 6…16

d0=16 …30

d0= 30…60

Szénacél

0,2…0,25

0,25…0,40

0,40…0,60

Ötvözött acél

0,15…0,20

0,20…0,30

0,3

Megjegyzés: d0 – a csavar névleges átmérője

A csavarok előfeszítési nyomatéka: Ahhoz, hogy az M- nyomaték átviteléhez szükséges Ft nyomóerőt biztosítsuk, a csavarokat Mk- nyomatékkal kell meghúzni.

M k  Ft  0, 5d 2  tg       C  Ft  d 0 ,

ahol: d2 – a csavarmenet közepes átmérője,  - a közepes átmérővel számolt menetemelkedési szög,  - a menetes illesztés súrlódási szöge, T_08 Kardánhajtás


20

   arctg ,



 

cos



,

2

µ - a menetes illesztés súrlódási tényezője β – a csavarmenet profilszöge, d0 – a csavar névleges átmérője

C

d2 1 tg     , 2 d0

A metrikus menet C és

  értékei C



Finoman megmunkált, olajos

0,07

0,1

Durván megmunkált, olajos

0,12

0,2

Durván megmunkált, száraz

0,17

0,3

Az illeszkedő felületek állapota (acél(acél-acélon)

T_08 Kardánhajtás


21

Ellenőrzés kritikus fordulatszámra A forgó kardántengely egyenlőtlen tömegeloszlása és excentricitása következtében fellép egy centripetális erő. Ez az erő a kardáncsőben hajlító lengéseket generálhat, melynek körfrekvenciája bizonyos szögsebesség mellett egybe eshet a hajtómű torziós lengéseinek önfrekvenciájával (rezonancia jelenség). Azt a fordulatszámot melynél fellép a rezonancia a kardántengely kritikus fordulatszámának, nevezik. A kritikus fordulatszámnál a kardántengely elveszti stabilitását és bekövetkezhet tönkremenetele. A forgásközben fellépő centripetális erő csökkentése érdekében meghatározott értékek között tartják a kardántengely kiegyensúlyozatlanságát és excentricitását és ügyelnek arra, hogy a kardántengely üzemi fordulatszáma jóval a kritikus fordulatszám alatt maradjon. T_08 Kardánhajtás


22

A

kiegyensúlyozatlanság

megengedhető

mértéke

alapvetően

az

üzemi

fordulatszámtól függ, értéke: 15...100 g.cm. Tájékoztatásul szolgáljanak az alábbi adatok: VAZ-21013 (személygépkocsi) 22 g.cm. KAMAZ-5320 (tehergépkocsi)

50 g.cm

Az összeszerelt kardántengely megengedhető excentricitásának érzékelésére is közlünk két konkrét adatot: GAZ-3102 (személygépkocsi) MAZ-5335 (tehergépkocsi)

nkr  1,185  10

0,3 mm 1,5 mm. 7

D2  d 2 1 min , L2

ahol: D - a kardáncső külső átmérője; cm, d - a kardáncső belső átmérője; cm, L - a kardántengely hossza; cm. (A két kardánkereszt középpontja közti távolság). T_08 Kardánhajtás


23

A tömör tengellyel egyenértékű csőhossz, és az összetett tengely kritikus fordulatszáma

A tömör tengely és a vele megegyező cső kritikus fordulatszáma d nkr  1,185  10 2t  1,185  107 Lt 7

T_08 Kardánhajtás


D2  d 2 lcs2 24

innét az ekvivalens csőhossz:

lcs  Lt

D2  d 2 dt

Az előbbiek alapján a teljes, redukált tengelyhossz:

L  Lcs  lcs , ahol: L - a számítás alapját képező redukált csőhossz, Lcs- az eredeti csőhossz, lcs - a tömör tengelyhosszal egyenértékű redukált csőhossz. A megengedhető biztonsági tényező:

kb 

nkr  1,2...1,5. nk max

ahol: nkmax - a maximális motorfordulatszámnak megfelelő kardánfordulatszám

T_08 Kardánhajtás


25

Szinkron kardáncsuklók méretezésének alapjai

a gépjárművek mellső, hajtott tengelyeinél szögsebességingadozás mentes un. Szinkron kardáncsuklókat alkalmaznak.

Szerkezeti kivitelüket tekintve a szinkron kardáncsuklóknak többféle kivitele ismeretes. A következőkben ezek közül a Bendix-Weiss és a Rzeppa rendszerű kardáncsuklókkal foglalkozunk.

T_08 Kardánhajtás


26

Bendix-Weiss féle kardáncsukló A csuklók terhelésének meghatározásánál figyelembe kell venni, a differenciálmű belső súrlódását melynek hatására a nyomatékmegoszlás a tengelyek között az alábbiak szerint módosul.

Gyorsabban forgó féltengely: M   0, 5M 0 1  k  ,

lassabban forgó féltengely: M   0, 5M 0 1  k  , ahol: M0 – a differenciálmű-házat terhelő nyomaték, k - az un. önzárási tényező.

T_08 Kardánhajtás


27

Az önzárási tényező szokásos értékei: Normál kúpkerekes differenciálmű

k = 0,05…0,15

Csigakerekes differenciálmű

k = 0,8

Csuszótagos „önzáró” differenciálmű

k = 0,3

A szükséges golyóátmérő az alábbi összefüggésből határozható meg:

pmeg  5100 3

10FN , 2 d

ahol: pmeg≈ 300…400 kN/cm2 – a megengedhető felületi nyomás, Fn – a nagyobb terhelésnek kitett golyóra ható erő; N, d - a golyóátmérő; cm.

T_08 Kardánhajtás


28

A tengelyek elforgatásakor az 1- és 2- jelű golyók forgástengelytől mért távolsága különböző. Ennek következében a golyóra ható tangenciális erők F1 ; F2 is eltérnek egymástól.

F1 

M max  R1 , 2 2 R1  R2

ahol: Mmax

F2 

M max  R2 , 2 2 R1  R2

– a féltengelyre ható, az önzárási tényezőt is figyelembe vevő maximális nyomaték,

F1 ; F2 – a golyókra ható erők,

R1 ; R2 – a golyók 00 tengelytől mért távolsága.

T_08 Kardánhajtás


29

Az R1 és R2 – távolság az alábbi összefüggésekkel határozható meg:

   R1  R  cos    sin   , 2      R2  R  cos    sin   , 2   ahol: R – a golyók elhelyezkedésének sugara, a   arcsin ( egy adott kardáncsuklón belül állandó) R a – a horonyközép távolsága a csuklóközéptől, α – a kardántengely hajlásszöge, φ – a forgató tengely (3) elfordulási szöge.

T_08 Kardánhajtás


30

Az F1 és F2 erők ismeretében a normálerők:

FN 1  F1

1  tg 2  cos 2 1 , cos 1 2

FN 2  F2

1  tg 2  cos 2  2 , cos  2 2

ahol:

cos 1 

a  R1  cos   tg R

 2,

cos  2 

a  R2  cos   tg R

 2,

  arctg  sin   tg  .

Az FN – normálerő φ = 900 – nál veszi fel maximális értékét, vagyis akkor, amikor a golyók függőleges síkban helyezkednek el.

T_08 Kardánhajtás


31

Rzeppa-féle kardáncsukló méretezése A kardáncsukló méreteinek megválasztásakor figyelembe veendő tényezők:

 a kardáncsuklót terhelő csavaró- nyomaték ,  a forgási sebesség ,  A kardántengelyek hajlásszöge.

A kardáncsuklót terhelő maximális nyomaték, a tapadásból kiindulva:

Mmax  Gk    r , ahol: Mmax – a kardántengelyt terhelő maximális nyomaték; Ncm, Gk – a maximális statikus kerékterhelés; N, φ = 1 – a tapadási tényező, r - a gumiabroncs gördülési sugara; cm. T_08 Kardánhajtás


32

A Rzeppa csuklókban páros számú golyó található, (általában 6 db). A szilárdsági számításoknál a kardán hajlásszögét nullának (α = 00 ) veszik.

Az A – irányba történő forgatásnál az F kerületi erő R- sugáron hat. Ha a 2- jelű tengelyt Mmax – nyomatékkal forgatjuk, akkor az 1 – jelű golyóra ható kerületi erő:

F

M max . 6R

A horonyban lévő golyó és az agy érintkezési felületén hat az FN – normálerő, mely az érintkezési felületre merőleges és keresztül megy a golyó középpontján T_08 Kardánhajtás


33

Az F és FN erők közötti összefüggés:

F FN  , cos 

vagy,

FN 

M max , 6 R  cos 

ahol , a gyártó adatai szerint λ= 400.

A normálerő, λ= 400 esetén

M max M max FN   . 6  0, 766 R 4, 6 R Konstrukciós meggondolások alapján:

R  1, 71, d ahol: d – a golyóátmérő.

T_08 Kardánhajtás


34

Ez utóbbit figyelembe véve,

FN 

M max M  max . 4, 6  1, 71 d 7, 87d

A tapasztalat szerint, két azonos átmérőjű acélgolyó akkor megy tönkre, ha, 2

FQ  46000d ,

ahol: FQ – összenyomó erő; N, d – a golyóátmérő; cm. A normálerő megengedhető értéke: FN =2660d2.

Ennek figyelembe vételével: Mmax  21000d . 3

Innét a keresett golyóátmérő:

d

3

M max , 21000

ahol: Mmax – a maximális csavarónyomaték; Ncm, d - a golyóátmérő; cm. T_08 Kardánhajtás


35

A golyóátmérőt ismerve a csukló többi mérete az alábbi összefüggésekkel határozható meg: a golyók elhelyezkedési sugara ..…..r = 1,71 d, a belső gyűrű szélessége ………... B = 1,80 d, a golyóskosár szélessége………....B1 = 1,80 d, a belső gyűrű külső átmérője…..….D1 = 3,25 d,

a külső agy átmérője …………........D = 4,90 d, a golyóskosár vastagsága …….......b = 0,185 d, a horonyszélesség……………….....b1 = d, a rövid horony hosszúsága…….…..l1 = 1,33 d,

a hosszú horony hosszúsága ……………l1 = 1,80 d, a középpont eltolás ……………………….h = 0,12 d, a tengelyátmérő (nem kevesebb)…… .d2 = 1,55 d, l = 2,40 d,

a középpontok eltolási szöge…………….Δ = 4…50 . T_08 Kardánhajtás


36

Merev híd féltengelyeinek szilárdsági ellenőrzése

A féltengelyek fajtái

Teljesen tehermentesített

Félig tehermentesített

Háromnegyed részig tehermentesített

Terhelési esetek Intenzív fékezés, gyorsulás Kanyarban való haladás Rossz úton való haladás Az egyes terhelési esetek figyelembe vétele a féltengely fajtájától függ!! T_09 Féltengely


2

Teljesen tehermentesített féltengely

Kiindulási feltételek: A hajlítónyomatékot a hídház veszi fel A féltengely csak csavarásra van igénybe véve T_09 Féltengely


3

Ellenőrzés csavaró igénybevételre



Rx  r Tmax  , Kp Kp

ahol: Rx - a kereken ébredő kerületi erő, r - a gumiabroncs gördülési sugara, Tmax - a keréken fellépő maximális csavaró nyomaték,

Tmax  0,5G2    r , Gz - a statikus tengelyterhelés,  = 0,8 - a tapadási tényező, Kp - a poláris keresztmetszeti tényező ,

Kp 

 d3

d - féltengely átmérője, r - a gumiabroncs gördülési sugara.

16

A csavarófeszültség megengedhető mértéke: T_09 Féltengely

,

 meg  500...700 MPa.


4

Ellenőrzés szögdeformációra

 max

Tmax L 180 o  , GJp 

ahol: max - a féltengely szögdeformációja; o, Jp - a féltengely poláris másodrendű nyomatéka,

Jp 

 d4 32

,

G - a csúsztatási rugalmassági modulus, L - a féltengely hossza.

o A szögdeformáció megengedhető mértéke:  meg   6...10  / m.

T_09 Féltengely


5

Félig tehermentesített féltengely

A reakcióerők következtében fellépő hajlító nyomaték, teljes egészében a féltengelyt terheli. A féltengely ezen kívül csavarásra is igénybe van véve. A méretezés terhelési esetei: Intenzív fékezés, gyorsulás, Kanyarban való haladás, Rossz úton való haladás.

A számításokat mindhárom terhelési esetre el kell végezni. A legnagyobb feszültség a mérvadó! T_09 Féltengely


6

Intenzív fékezés, gyorsulás A féltengelyt hajlító és csavaró igénybevételre kell ellenőrizni.

Függőleges terhelés:

Rz max  1,2Rzstat ,

ahol: Rzmax - a maximális kerékterhelés, Rzstat - a statikus kerékterhelés.

A hosszirányú terhelés: Rx max  Rz max   max , ahol: Rxmax - a maximális hosszirányú kerékterhelés, max = 0,8 - a tapadási tényező maximális értéke.

Oldalirányú terhelés: Ebben a terhelési esetben nem lép fel. T_09 Féltengely


7

A féltengelyben ébredő hajlítófeszültség:

Rx2 max  Rz2max

h  b

K

A féltengelyben ébredő csavarófeszültség:

Rx max  r  Kp Ahol:

Kp 

 d3 16

,

K

 d3 32

A féltengelyben ébredő eredőfeszültség:

 e   h2  4 2 T_09 Féltengely


8

Kanyarban való haladás Az üzemviszonyokat figyelembe véve, a féltengelyt csak hajlítófeszültségre ellenőrizzük.

T_09 Féltengely


9

A függőleges kerékterhelés, az átterhelődés figyelembe vételével

h   max  Rzk  G2  0,5  B 

 , 

h   max  Rzb  G2  0 ,5  B 

 , 

ahol: max = 1 - az oldalirányú tapadási tényező, h - a gépjármű súlypontmagassága, B - a gépkocsi nyomtávolsága.

Az oldalirányú terhelés maximális értéke:

Ryk  Rzk   max , Ryb  Rzb   max .

Hosszirányú terhelés Ebben az esetben nem lép fel. T_09 Féltengely


10

A "külső" féltengelyen fellépő hajlítófeszültség:

 hk 

Ryk  r  Rzk  b K

.

A "belső" féltengelyen fellépő hajlítófeszültség:

 hb 

Ryb  r  Rzb  b K K

T_09 Féltengely

.

 d3 32


11

Rossz úton való haladás A féltengelyt csak a függőleges terhelésből adódó hajlítófeszültségre kell méretezni! Hossz- és oldalirányú terhelés nem lép fel! Függőleges terhelés:

Rzd  Rzst  kd ,

ahol:Rzd - a dinamikus kerékterhelés, Rzst - a statikus kerékterhelés, kd - a dinamikai tényező, kd = 1,75 - személygépkocsi, kd = 2,00 - tehergépkocsi, kd = 2,50 - öszkerékhajtású tehergépkocsi.

A féltengelyben fellépő hajlítófeszültség:

Rzd  b h  , K

K

A félig tehermentesített féltengelyeknél megengedhető feszültség: T_09 Féltengely


 d3 32

.

 hmeg  600...750MPa. 12

Háromnegyed részig tehermentesített féltengely

A méretezés terhelési esetei: Intenzív fékezés, gyorsulás, Kanyarban való haladás, Rossz úton való haladás.

A számításokat mindhárom terhelési esetre el kell végezni. A legnagyobb feszültség a mérvadó! T_09 Féltengely


13

Intenzív fékezés, gyorsulás A féltengelyt hajlító és csavaró igénybevételre kell ellenőrizni.


Rz max  1,2Rzstat ,

ahol: Rzmax - a maximális kerékterhelés, Rzstat - a statikus kerékterhelés.

A hosszirányú terhelés: Rx max  Rz max   max , ahol: Rxmax - a maximális hosszirányú kerékterhelés, max = 0,8 - a tapadási tényező maximális értéke.

Oldalirányú terhelés: Ebben a terhelési esetben nem lép fel. T_09 Féltengely


14

A tengelyt terhelő csavarófeszültség:

Tcs Rx max  r  , Kp Kp



ahol: Tcs - a csavarónyomaték, r - a gumiabroncs gördülési sugara, Kp - a poláris keresztmetszeti tényező,

Kp 

 d3 16

.

A belső csapágy reakcióereje:

R

b Rx2 max  Rz2max . a

A veszélyes keresztmetszetet terhelő hajlítónyomaték:

Mh  c  R T_09 Féltengely


15

A veszélyes keresztmetszetben fellépő hajlítófeszültség:

h 

Mh  K

c

b Rx2 max  Rz2max a . K

K

 d3 32

Redukált feszültség a veszélyes keresztmetszetben:

 e   h2  4 2 . A megengedhető feszültség:

T_09 Féltengely

 e  600...750MPa.


16

Kanyarban való haladás

Az üzemviszonyokat figyelembe véve, a féltengelyt csak hajlítófeszültségre ellenőrizzük.

T_09 Féltengely


17

A függőleges kerékterhelés, az átterhelődés figyelembe vételével

h   max  Rzk  G2  0,5  B 

 , 

h   max  Rzb  G2  0 ,5  B 

 , 

ahol: max = 1 - az oldalirányú tapadási tényező, h - a gépjármű súlypontmagassága, B - a gépkocsi nyomtávolsága.

A belső csapágynál ébredő reakcióerők:

Rk 

T_09 Féltengely

Ryk max  r  Rzk max  b a

,

Rb 

Ryb max  r  Rzb max b


a

.

18

A veszélyes keresztmetszetek hajlítónyomatékai:

A külső keréken:

A belső keréken:

M hk  Rk  c 

M hb  Rb  c 

Ryk max  r  Rzk max  b a Ryb max  r  Rzb max  b a

c,

c.

A veszélyes keresztmetszetekben fellépő hajlítófeszültség:

M kh k  , K M bh b  . K T_09 Féltengely


K

 d3 32

19

Rossz úton való haladás A féltengelyt csak a függőleges terhelésből adódó hajlítófeszültségre kell méretezni! Hossz- és oldalirányú terhelés nem lép fel!


Rzd  Rzst  kd ,

ahol:Rzd - a dinamikus kerékterhelés, Rzst - a statikus kerékterhelés, kd - a dinamikai tényező, kd = 1,75 - személygépkocsi, kd = 2,00 - tehergépkocsi, kd = 2,50 - öszkerékhajtású tehergépkocsi.

T_09 Féltengely


20

A belső csapágynál fellépő reakcióerő:

b R  Rzd . a A féltengelyt terhelő hajlítónyomaték:

Mh  c  R  c

b Rzd . a

Hajlítófeszültség a veszélyes keresztmetszetben:

Mh b 1 h   c Rzd , K a K

K

 d3 32

.

A megengedhető hajlítófeszültség:  hmeg  600...750MPa. T_09 Féltengely


21

1

T10_Hídhajtás


2

A hajtott híd nyomatékmódosításának (k0) járműdinamikai szerepe

Csak k0 változott.

Megállapítások:  k0 hatása minden fokozatban jelentkezik  Vmax ha (PY + Pw) = Pkmax

T10_Hídhajtás


3

k0 megválasztása városi autóbuszoknál

k0 > mint az optimális Vmax < DV-l kisebb az optimálisnál

Javul a jármű gyorsítóképessége.

T10_Hídhajtás


4

k0 - meghatározása nagy teljesítménydotációval rendelkező:  sport-, versenyautóknál  személygépkocsiknál  távolsági autóbuszoknál

rnP k0  0,377 , VP ahol: r - a gumiabroncs gördülési sugara,

nP - a maximális motorteljesítményhez tartozó motorfordulatszám, VP - a motor maximális teljesítménye alapján elérhető végsebesség.

Egyéb esetekben a gyorsítóképesség javítása céljából

k0  (1,1...1, 2)k0opt , ahol: k0opt - a VP -hez tartozó optimális nyomatékmódosítás T10_Hídhajtás


5

T10_Hídhajtás


6

Egyfokozatú hátsókerékhajtás

Tányérkerék

Kúpkerék

T10_Hídhajtás


7

Kettősáttételű hátsókerékhajtás, nehéz járművek részére

Homlokfogaskerékpár

T10_Hídhajtás

Kúpfogaskerékpár


8

Mellsőkerékhajtás hosszirányú motorral

Kúpfogaskerékpár T10_Hídhajtás


9

Mellsőkerékhajtás keresztirányú motorral

Homlokfogaskerékpár

T10_Hídhajtás


10

A hídhajtás fogaskerekei

T10_Hídhajtás


11

Ívelt fogazású kúpkerékáttételek Előnyei: Kapcsolószámuk és szilárdáságuk 2-3 szor nagyobb mint az egyenes fogazású kúpkerékéJárásúk zajtalanabb. A kiskerék fogszáma minimálisan négy is lehet. Maximális nyomatékmódosításuk k= 7…7,75 Hátránya:  A viszonylag nagy tányérkerék átmérő.

Az íveltfogazásuk közül legelterjedtebbek: GLEASON – körív alakú fog. KLINGENBERG – evolvens alakú fog SPIROMATIC …- epiciklois alkú fog

T10_Hídhajtás


12

Kúpkerekes hajtás ívelt fogazattal

1

Az ívelt kúpkerekes hajtást 1913 óta alkalmazzák. Az alkalmazás célja: • Méretcsökkentés • A személygépkocsik súlypontmagasságának • csökkentése • A fogaskerekek szilárdságának növelése. Nyomatékmódosítás k 0 

dk2

A kúpkerék fogszáma

d k1 

z2 z1

z1  d k1  cos 1  mn

A tányérkerék fogszáma z 2  d k2  cos 2  mn Ahol: d k1 ill d k 2 A kúp ill a tányérkerék osztókör sugara;

1 , 2  A kúp- ill. a tányérkerék fogívelésének közepes hajlásszöge mn  A normálmodul. Mivel 1  2 k 0  z2 / z1  d k2 / d k1 Elérhető minimális kúpkerék fogszám = 5…6

Szokásos közepes fogívelésszög:   30...40

o

T10_Hídhajtás

Mech. hatásfok: mech  0,97...0,98


13

Hipoid hajtás hajtás ívelt fogazattal d k2

E

A hipoid hajtásnál, ellentétben a kúpfogaskerekes hajtással, a két kerék forgás tengelye nem keresztezi egymást. A kúpkerék forgástengelye egy E-vel jelzett távolságnyira van a tányérkerék forgástengelye alatt, vagy fölött. A hipoid hajtást 1925-ben alkalmazták először személygépkocsiknál. Alkalmazásának célja a padlószint magasságának csökkentése, ami együtt járt a súlypontmagasság csökkentésével, a stabililitás növekedésével. Személygépkocsiknál a kúpkerék forgástengelye, a tányérkerék forgástengelye alatt, összkerékhajtásúaknál, a terepjáró képesség növelése érdekében, ez utóbbi fölött, helyezkedik el.

T10_Hídhajtás


14

Jobbirány

Balirány

A hipoid hajtás erőhatásai

1

F1

2

Fn

 2 1

Fn F2

A fogak beékelődésének elkerülése végett, a kúpkerék fogaskerekeinek szöghajlása alsó elhelyezésnél balirányú, felső elhelyezésnél jobbirányú. Ebben az esetben a tengelyirányú erő a kúp alapja felé irányul.

Fn - a normálerő F1 , F2 - a kerületi erő, a kúp ill. a tányérkeréken 1 ,  2 - a kúp, ill. a tányérkerék közepes foghajlásszöge A hipoid hajtás nyomaték módosítása

kh 

z2 d k 2  cos  2  z1 d k1  cos 1

A jelölések a kúpkerekével azonosak

Mivel a tányérkerék foghajlásszöge nagyobb mint a kúpkeréké, és a különbség a forgástengelyek E- távolságával együtt növekszik, ezért cos 2  cos 1. Legyen cos 2 / cos 1  k g . Általában kg=1,2…1,5.

k g értéke személygépkocsinál nagyobb mint tehergépkocsiknál. Megjegyzendő, hogy a nagyobb foghajlásszög nagyobb tengelyirányú erőt eredményez. T10_Hídhajtás


15

A hipoid hajtás nyomatékmódosítása kifejezhető a kerekekre ható nyomatékon keresztül is .

kh  M 2 / M1  F2  dk 2 / F1  dk1

Ahol: M1 , M 2

F1 , F2 d k1 , d k 2

-a kúp ill. a tányérkerékre ható nyomaték - a kúp, ill. a tányérkerékre ható kerületi erő - a kúp, ill. a tányérkerék osztókör sugara

Mivel a P1 normálerők mindkét keréken azonosak, a spirális szögek különbözőek, a kerületi erők a következő összefüggéssel számolhatók:

F1  Fn  cos 1; Ezt figyelembe véve:

kh 

F2  Fn  cos 2 . Fn  cos  2  d k 2 d k 2  kg . Fn  cos 1  d k1 d k1

A kúp, ill. a hipoid hajtás nyomatékmódosításának közepes értékei:

kh  3,5...4,5 - személygépkocsik kh  5...7

- tehergépkocsik, autóbuszok.

Mechanikai hatásfok: h  1 +   tg 2 / (1 +   tg 1 )  T10_Hídhajtás


  0,05...0,1 -surlódási tényező. 16

A kúpkerekek erőhatásai

F1

FX1

F1

FR1

a)

FX1

FR1

b)

F1 - Kerületi erő; FR1 - Radiális erő

FX1 - Tengely irányú erő

A tányérkerék erőhatásainak jelölései: F2 , FR1, FX1.

T10_Hídhajtás


17

Erőhatások GLEASON,KLINGELNBERG ÉS SPIROMATIC FOGAZÁS ESETÉN ( A két kerék forgástengelye metszi egymást) Kúpkerék Kerületi erő: Ahol: MMmax

kö

MMmax  kö F1  , rk

- a motor maximális nyomatéka - a hajtómű nyomatékmódosítása

rk  ra  0.5 l sin 1.

rk l

- a közepes osztókör –sugár; - a fogaskerék szélessége - a szerszámkapcsolószög -a félkúpszög

ra

- a kúpkerék talpánál mért osztókör-sugár

 

Tengely irányú erő:

FX1 

F1   tg sin 1 sin 1  cos 1  cos 1

„-” jel ha a forgásirány és a foghajlásszög iránya egyforma; „+” jel ha a forgásirány és foghajlásszög iránya különbözik T10_Hídhajtás


18

Radiális erő:

F1 FR1  cos  tg cos 1  sin  sin 1   1

„+” jel ha a forgásirány és a foghajlásszög iránya egyforma; „-” jel ha a forgásirány és foghajlásszög iránya különbözik Pozitív (+) eredmény esetén , az erő a kúp talpa felé hat Negatív (-) eredmény esetén az erő esetén az előbbivel ellentétes Tányérkerék Kerületi erő: F2  F1, Tengely irányú erő: FX2  FR1, Radiális erő: FR2  FX1.

T10_Hídhajtás


19

Erőhatások Hipoid fogazás esetén ( A két kerék forgástengelye nem metszi egymást) Kúpkerék

Kerületi erő:

Ahol: MMmax

F1 

MM max  kö , rk

rk l

- a motor maximális nyomatéka - a hajtómű nyomatékmódosítása - a közepes osztókör –sugár; - a fogaskerék szélessége - a szerszámkapcsolószög -a félkúpszög

ra

- a kúpkerék talpánál mért osztókör-sugár

kö

 

A tengely irányú erő:

FX1 

F1  tg  sin 1 sin 1  cos 1  cos 1

„-” jel ha a forgásirány és a foghajlásszög iránya egyforma; „+” jel ha a forgásirány és foghajlásszög iránya különbözik T10_Hídhajtás


20

A radiális erő:

FR1  cosF1  tg cos 1  sin  sin 1  1

1

„+” jel ha a forgásirány és a foghajlásszög iránya egyforma; „-” jel ha a forgásirány és foghajlásszög iránya különbözik Pozitív (+) eredmény esetén , az erő a kúp talpa felé hat Negatív (-) eredmény esetén az erő esetén az előbbivel ellentétes

Tányérkerék

F2 

F1  cos 2 cos 1

Tengely irányú erő:

FX2 

Kerületi erő:

Radiális erő:

T10_Hídhajtás

FR2 

F1    tgsin 2 sin 2  cos 2   cos1 



F1  tg cos 2  sin 2 sin 2 cos 1


 21

Csapágy reakció erők Mindegyik fogazásra érvényes Kúpkerék a) jelü ábra 2

2

2

2

R A  1   F1  b  +  FR1  b  FX1  rk  a     R B  1  F1 c  +  FR1 c + FX1  rk  a    

Kúpkerék /Tányérkerék b) jelü ábra 2 2 1     R A   Fi  c  +  FRi  c + FXi  rki  a     2 2 1     R B    Fi  b  +  FRi  b  FXi  rki  a    

Ahol: i=1 – kúpkerék; i=2- tányérkerék T10_Hídhajtás


22

JÁRMŰRENDSZEREK TERVEZÉSE

Recommend Documents