ERŐGÉPEK. Vonóerőosztály szerint: I. - 9 kn II kn III kn IV kn

ERŐGÉPEK Erőgép: beépített motor segítségével erőkifejtésre képes Erőgépek: - Traktorok - Teherautók - Önjáró munkagépek Traktorok csoportosítása: Rendeltetés szerint: - eszközhordozó ~ - univerzális ~ - szántóföldi céltraktor

Vonóerőosztály szerint: I. - 9 kN II. 14 – 20 kN III. 30 – 40 kN IV. 50 – 60 kN

Járószerkezet szerint: - kerekes ~ - lánctalpas ~ - gumihevederes ~

I. BELSŐÉGÉSŰ MOTOROK 1. Csoportosítás: - Löketdugattyús motorok - OTTÓ (benzin) motor - DIESEL motor - Bolygódugattyús motorok (WANKEL ~) - Gázturbinák

2. Belsőégésű motorok működési elve: ~ zárt térben lezajló különböző folyamatok alapján hőenergiából mechanikai munkát állítanak elő Motorok munkafolyamata: ~ amely során a hengerekbe vezetett tüzelőanyag hőenergiája mechanikai munkává alakul át – ez a teljes munkafolyamat – általában nyílt körfolyamat A teljes munkafolyamat elkülöníthető ütemekből áll: - szívóütem - sűrítés (komprimálás) - terjeszkedés (expanzió) ez a munkavégző ütem - kipufogás Az ütemek egy része a hengeren kívül is lejátszódhat (2 ütemű motorok) A munkafolyamatot alkotó ütemek alapján a motorok lehetnek: - négyütemű motorok - kétütemű motorok

1

2.1 Négyütemű motorok A négy ütem a hengertérben zajlik le Jellemzői: - gázcserét szelepek vezérlik - forgattyús házban atmoszférikus nyomás uralkodik - egy munkafolyamat négy ütem, két főtengely körülfordulás alatt zajlik le Ütemek:

1. SZÍVÁS – a szívószelep nyitva, dugattyú ↓ halad (FHp → AHp) 2. SŰRÍTÉS (kompresszió) – szelepek zárva, dugattyú ↑ halad (AHp → FHp) a levegőt vagy keveréket komprimálja 3. TERJESZKEDÉS – szelepek zárva, dugattyú ↓ halad (FHp → AHp) ez a munkavégző ütem 4. KIPUFOGÁS – kipufogó szelep nyit, dugattyú ↑ halad (AHp → FHp)

~ általános szerkezete: Hengerfej a szelepekkel

VC

FHp

VH

S = lökethossz AHp

Henger Forgattyús hajtómű Forgattyúház

Alapfogalmak: Holtpont: ahol a dugattyú haladási iránya megváltozik FHp: felső ~ (a hengerfej felőli ~) AHp: alsó ~ (a forgattyúház felőli) Löket /S/: Az AHp és a FHp közötti távolság, S = 2r (r = forgattyú sugár) Lökettérfogat /VL/: Az AHp és a FHp közötti hengeres tér

D2 ⋅π VL = ⋅ S[cm3 ; dm3 ] 4 2

D = furatátmérő

Kompressziótérfogat /VC/: A FHp és a hengerfej fala közötti tér Hengertérfogat /VH/: VH + VC [cm3; dm3] Kompresszió viszony /ε/: A sűrítés mértéke.

VH VL + VC VL ε= = = 1+ VC VC VC

εOTTÓ = 8:1.......10 : 1;

εDIESEL = 16 : 1 .........22 : 1

2.2 Kétütemű motorok Jellemzői: - A gázcserevezérlés réseken keresztül történik (a gázcserét a dugattyú él és a dugattyú palást vezérli, esetleg 1 szelep). - Egy teljes munkafolyamat a motor 1 főtengely fordulata alatt játszódik le, → azonos hengertérfogat esetén 20 – 30 %-al nagyobb teljesítmény.

3. OTTÓ motorok ~ a benzinüzemű szikragyújtású motorokat nevezzük, ahol a benzin + levegő keverék képzése a motor hengerén kívül – a karburátorban vagy a szívócsőtorokban – történik. Két változata van: - négyütemű és - kétütemű 3.1 Négyütemű OTTÓ motorok Jellemzők: - Keverékképzés a karburátorban vagy a szívótorokban történik - Keveréket (levegőt + tüzelőanyagot) sűrít a dugattyú (emiatt az ε nem lehet korlátlan → öngyulladás) - A keveréket elektromos szikra gyújtja meg - A gázcserét szelepek vezérlik Motorok körfolyamata: → valóságos indikátor diagram - Az indikátor diagram a körfolyamat alatt a hengertérben lezajló nyomásváltozásokat mutatja a dugattyú elmozdulás ill. a térfogatváltozás függvényében. - Az 1 bar-os vonal a légköri nyomást jelöli. - A görbe a legkisebb térfogat (VC → FHp) és a legnagyobb térfogat (VH → AHp) között helyezkedik el.

3

Indikátor diagram p

+ 3 1 bar

1

-

2

4 AHp

FHp

V

1. Ütem – SZÍVÁS - A szívószelep a FHp előtt nyit 5 – 150-al (1) (a fojtás elkerülése miatt). - Szívóhatás, keverék beáramlási sebessége: 40 – 50 m/s. - Henger feltöltődik – mértékét a volumetrikus hatásfok (ηV) mutatja:  m  beszívott keverék tömege  m 0  elméletileg beszívható keveréktömege  - Normál motoroknál: ηV = 0,6 – 0,85 - Ha feltöltést alkalmaznak → turbófeltöltő: ηV ≥ 1 - Szívószelep zár: AHp után 40 – 500-al (2) → az áramló levegő tehetetlenségét kihasználva javul az ηV értéke.

ηv =

2. Ütem - SÜRÍTÉS Dugattyú ↑ halad, a keveréket komprimálja → nő a nyomás és a hőmérséklet. - A sűrítési végnyomás függ (pC) függ: - szívási végnyomástól (pa) - kompresszió viszonytól (ε) - Öngyulladás nem következhet be → kopogásos égés: - benzin minőség, - kompressziótűrő képessége befolyásolja 0 - FHp előtt ~ 5 – 30 -al (fordulatszámtól függően) GYÚJTÁS – égés megindul és gyorsan terjed. ÉGÉS: ~ befolyásolja a keverék minősége – levegő és tüzelőanyag arány. - Ezt a légfelesleg tényező (λ) mutatja.

4

Légfelesleg tényező:

λ=

L  1kg tüzelőanyag elégetéséhez rendelkezésre álló levegő  L0 1kg tüzelőanyag tökéletes elégetéséhez szükséges levegő 

1 kg benzin elégetéséhez 13,6.....18 kg levegő szükséges: - Dús keverék λ<1 (pl. gyorsításnál) - Normál keverék λ = 1 - Szegény keverék λ > 1 (gazdaságos üzem) Égési sebesség: 15 – 30 m/s – minden irányban Függ: - λ-tól (Vé max, ha λ = 0,85) - gyújtás időpontjától Jó a gyújtás, ha az égés szimmetrikus a FHp – ra

p = 25-40 bar t = 2000-2500 C0

Kopogásos égés: Kényszergyulladás – a gyújtószikra előtt Káros: - nagy igénybevétel, teljesítménycsökkenés Oka: kémiai reakció következtében peroxidok válnak ki detonációszerű égés (többszörös égési sebesség) ~ függ: - kompresszió viszony (ε) nagyságától p - a tüzelőanyag oktánszámától - az égéstér alakjától - a gyújtógyertya elhelyezkedésétől (legjobb a félgömb alakú égéstér középen elhelyezett gyújtógyertyával) 3. Ütem – TERJESZKEDÉS (munkaütem)

V

- A dugattyú a gáznyomás (p = 25 – 40 bar) hatására ↓ az AHp irányába mozdul el. 4. Ütem – KIPUFOGÁS Az égéstermékek eltávolítása a hengerből. Kipufogó szelep nyit: zár:

AHp előtt 40 – 600-al FHp után 5 – 250-al

Indikátordiagram 1–4 szakasz: szelepösszenyitás, a kiáramló 60–90 m/s sebességű gázok szívóhatást fejtenek ki a nyitott szívószelepen keresztül → ηV javul !

5

Szelepvezérlési kördiagram: a szelepek nyitási - zárási idejét mutatja meg 5-150

15-250

égés szívás kipufogás

40-500

40-600

3.2 Kétütemű ottómotor - A munkaciklus két löket – egy főtengely körülfordulás alatt zajlik le. - A dugattyú alatt is munkatér van (forgattyús ház), 2 ütem a dugattyú fölött, 2 ütem a dugattyú alatt. Általános szerkezet: 1. Ütem: Öblítés és kompresszió (a dugattyú fölött) Szívás (a forgattyús házban))

Kipufogó csatorna Átömlő csatorna

2. Ütem: Terjeszkedés (a dugattyú fölött) Elősűrítés (a forgattyús házban)

Szívó csatorna

Indikátor diagram: 1. Nyit az átömlő nyílás 2. Zár a kipufogó nyílás 3. Nyit a kipufogónyílás

p

3 1 1 bar

2 FHp

6

AHp

V

4. DIESEL motorok ~ azok a motorok, amelyek levegőt szívnak be, azt komprimálják, majd a nagynyomású és hőmérsékletű levegőbe tüzelőanyagot (gázolajat) fecskendeznek be. 4.1 Négyütemű DIESEL motorok Jellemzők: - A keverékképzés a hengertérben történik (belső keverékképzés). - Tiszta levegőt szív a dugattyú – emiatt ε elméletileg tetszés szerinti lehet. - A befecskendezett tüzelőanyag önmagától gyullad meg. - A gázcserét szelepek vezérlik. p

1. szívószelep nyit 2. szívószelep zár 3. kipufogószelep nyit 4. kipufogószelep zár

+

3 1

2

-

1 bar 4

AHp

FHp

V

~ működése: 1. Ütem – SZÍVÁS A dugattyú a FHp – ból AHp – ba tart, szívószelep nyitva a motor levegőt szív. A vákuum 0,1- 0,2 bar. Szívószelep előnyitás: 10 – 300 (1). 2. Ütem – SŰRÍTÉS A dugattyú AHp-ból FHp-ba tart. A szívószelep az AHp után zár 20-400-al (2). A levegő nyomása a sűrítés végén 35-45 bar, hőmérséklete 700-900 C0. A FHp előtt 15-300-al történik a tüzelőanyag befecskendezés – a tüzelőanyag keveredik a forró levegővel és öngyulladva az égés megindul. A gyulladási késedelem 0,001-0,0015 sec, a nyomás az égés végén 60-80 bar. 3. Ütem – TERJESZKEDÉS A gázerők a dugattyút a FHp-ból az AHp felé nyomják – szelepek zárva – munkaütem. 4. Ütem – KIPUFOGÁS Az AHp előtt nyit a kipufogószelep 20-400-al (3) – a dugattyú kipréseli az égéstermékeket. Kipufogási nyomás 1,1 – 1,2 bar. A kipufogó szelep a FHp után zár 10-300-al (4). 7

5. Különleges motor 5.1 WANKEL motor Bolygódugattyús motor, nem szükséges mozgásátalakító mechanizmus, nincsenek szabad tömegerők – egyenletes járás, OTTÓ és DIESEL üzemben egyaránt használatos. Szerkezeti kialakítás: Kipufogócsatorna

Szívócsatorna Dugatty

Kipufogás

Ház – belső profilja peritrohoid

Szívás Excenter Kompresszió-égés Gyújtógyertya

Működés: - A forgódugattyús motorban csak két mozgó egység található: - forgódugattyú - excentertengely - A motor vezérlése a házon kialakított réseken történik. - A dugattyú belső fogazású kerekével a kisfogaskeréken gördül le, és forgatóerőt gyakorol az excenterre. Fogszámok aránya 3:2. - A dugattyúszéleken kialakított tömítőlécek a sarlóformájú kamrák egymástól való tömítését szolgálják. - A háromszögformájú dugattyú egy körülfordulásával a kamrákban a négyütemű munkafolyamat egy-egy ciklusa játszódik le. Eközben az excentertengely 3-szor fordul körbe. 5.2 Feltöltéses motor - A töltés növelése lehetővé teszi, hogy azonos hengerűrtartalom mellett nagyobb teljesítményt érjünk el, alacsonyabb emissziós értékekkel. - Általában a kipufogógáz-turbótöltőt alkalmazzák, a kipufogógázok energiájával meghajtott turbina egy légszivattyút működtet, így a friss levegő elősűrített állapotban jut a szívószelepen keresztül az égéstérbe. - Több levegő + több tüzelőanyag = nagyobb teljesítmény - Turbina átmérőja = 60 mm, fordulatszáma = 100 000 f/min - Változatai: szabályozatlan- és szabályozott kipufogóturbina

8

6. Motorok üzemi jellemzői Indikált középnyomás: pik → Az indikátordiagramból származtatható, hengertérben uralkodó közepes nyomás. Effektív középnyomás: pe = ηm ⋅ pik

ahol: ηm a mechanikai hatásfok

Teljesítmények: Indikált teljesítmény: Pi (belső teljesítmény) Pi = 10-4 ⋅ pik ⋅ VL ⋅ z ⋅ n ⋅ i [kW] ahol: pik – indikált középnyomás (bar) z - a hengerek száma i - ütemek száma i=1 (2 ü); i=0,5 (4 ü); VL - egy henger lökettérfogata (cm3) n - főtengely fordulatszáma (f/s) Effektív teljesítmény: Pe a motor főtengelyén levehető hasznosítható teljesítmény Pe < Pi → a súrlódási veszteség miatt Általában fékpadi méréssel határozzák meg Pe = 10-4 ⋅ pe ⋅ VL ⋅ z ⋅ n ⋅ i [kW] Pe = ηm ⋅ Pi [kW]; Pe =

M⋅n [kW] 160

M – nyomaték [Nm] n – ford. szám [f/s]

Literteljesítmény: PL 1 dm3 hengerűrtartalomra jutó teljesítmény

P  kW  PL = e  3  VH  dm 

Diesel motorok: 30-50 kW/dm3 Ottó motorok: 40-60 kW/dm3

Hatásfokok: Jósági fok: ηj

az indikált teljesítmény és az ideális gép teljesítményének hányadosa.

ηj =

Pi Pid

ηj ottó = 0,4....0,7 ηj diesel= 0,6....0,8

Indikált hatásfok: ηi

ηi =

Pi Pi = Q' c ⋅ B ⋅ H

Q’: az időegység alatt bevezetett hőmennyiség telj. egyenértéke [kW] B: óránkénti tüzelőanyag fogyasztás [kg/h] ηi= ηt ⋅ ηj ahol ηt = termikus hatásfok 9

Mechanikai hatásfok: /ηm/ – súrlódás miatti teljesítmény veszteség

ηm =

Pe Pi

ηm ≅ 80%

Effektív (v. gazdasági) hatásfok: /ηe/ – az effektív teljesítmény és a tüzelőanyaggal bevitt hőteljesítmény viszonya.

ηe =

Pe Pe = Q' c ⋅ B ⋅ H

ηe OTTÓ = 0.25........0,30 ηeDIESEL = 0,30.......0,45 ηe= ηm ⋅ ηi = ηm ⋅ ηt ⋅ ηj

c = a mechanikai munka hőegyenértéke 1kWh = 3,6 MJ c = 1/3,6 H = a tüzelőanyag fűtőértéke [MJ/kg] H = 42 MJ/kg

Fajlagos fogyasztás: /b/ - teljesítményegységre vonatkoztatott időegységenkénti tüzelőanyag fogyasztás

B b = ⋅ 1000 [gr / kWh] Pe b=

B – óránkénti tüzelőanyag fogyasztás [kg/h] Pe – effektív teljesítmény [kW]

1000 1000 3600 B ⋅ 1000 = = = ηe ⋅ c ⋅ B ⋅ H ηe ⋅ c ⋅ H ηe ⋅ 1 / 3,6 ⋅ 42 ηe ⋅ 42

b=

86

ηe

[gr / kWh]

bOTTÓ = 345.....285 gr/kWh bDIESEL= 285....190 gr/kWh

b 2ü OTTÓ 4ü OTTÓ 4ü DIESEL 2ü diesel

n

10

Motorok jelleggörbéi: ~ a fordulatszám (n) függvényében ábrázolt üzemi jellemzők /P; M; b; B;/ Meghatározás: méréssel fékpadon történik P; M; b; M

Pmax P

Mmax

M B b bmin nP max

nM max

na

n max

na : alapjárat /na ottó = 200....300 f/min/ /na diesel = 300....400 f/min/ P: effektív teljesítmény [kW] M: motornyomaték [Nm] b: fajlagos fogyasztás [gr/kWh] B: órás fogyasztás [kg/h] Motorrugalmasság: /e; R/

e=

M max ; M P max

R=

M max ⋅ n P max M P max ⋅ n M max

Mmax: a motor maximális nyomatéka [Nm] M Pmax: forgatónyomaték a maximális teljesítménynél [Nm] n P max: a névleges fordulatszám [f/s] n M max: fordulatszám a maximális nyomatéknál [f/s] e ottó ≅ 1.2 e diesel ≅ 1.1 Az ottó motorok általában rugalmasabbak. 11

7. Motorok szerkezete A motorok a következő főbb szerkezeti egységekből állnak: - hengertömb a perselyekkel, forgattyú házzal, olajteknővel - forgattyús mechanizmus - hengerfej a szerelvényeivel 7.1 Hengertömb A motort az öntvényből készülő hengertömb fogja össze. Felülről a hengerfej, alulról az olajteknő zárja le. Anyaga: - lemezgrafitos öntöttvas vagy - alumínium-szilícium ötvözet Hengerfej a szelepekkel Hengertömb Forgattyús mechanizmus

Forgattyúház

Olajteknő Általában perselyezett hengertömböket készítenek: Előnye: a persely cserélhető. Két változata van: Nedves persely - Jó hűtés - Könnyű szerelés - Tömítésre ügyelni!

Száraz persely Hengertömb

Gumigyűrű tömítés

Persely anyaga: finomszemcsés centrifugál vasöntvény 7.2 Forgattyús mechanizmus ~ feladata a dugattyú alternáló mozgását forgó mozgássá alakítani Fő részei: - dugattyú, dugattyúgyűrűk - dugattyúcsapszeg - hajtókar /hajtórúd/ - fogattyús tengely /főtengely/ 12

- Rossz hűtés - Nehéz szerelés

Dugattyú: A dugattyúval szemben támasztott követelmények: - kis tömeg - nagy merevség, rugalmasság - nagy szilárdság - jó hővezetés hőállóság - kis hőtágulás

Dugattyú fenék Gyűrűhorony Dugattyúszem Seeger gyűrű horony Dugattyúpalást /szoknya/

A dugattyú öntéssel, majd forgácsolással készül anyaga: - szürkeöntvény vagy - alumínium-szilícium ötvözet (Cu; Ni; is található benne) Hőterhelése: dugattyúpalást ~ 120 C0; dugattyú fenék széle ~240 C0; közepe ~280 C0 A hőtágulás miatt a dugattyút lépcsősre, vagy kúposra készítik. Dugattyúgyűrűk → feladatuk:

- tömítés /kompresszió tartás/ - olajlehúzás a hengerfalról két csoport: - tömítő /vagy kompresszió/ gyűrűk - olajlehúzó- olajáteresztő gyűrűk Réselt formában készülnek, különleges, rugalmas öntöttvasból, nemes szürkeöntvényből, gömbgrafitos öntöttvasból, ötvözött Cr-Mo-V acélból. Súrlódás csökkentés végett a felületét Zn-; P-; Cu-; Cr-; Mo-val vonják be. Dugattyúgyűrűk kialakítása: Derékszögű gyűrű

0,3-0,6 mm

Percgyűrű Szimmetrikus trapézgyűrű Olajlehúzó-olajáteresztő gyűrű

Gyűrűvégek illesztési módjai: Derékszögű Ferde lapolt Lépcsős

13

Dugattyú csapszeg: ~ a működtető erőket viszi át a dugattyú és a hajtókar között. általában cső keresztmetszetű. A csapszeg rögzítési megoldások lehetnek: - dugattyú szemben rögzített - hajtórúd szembe rögzített - úszó csapszeg /az oldalirányú kicsúszást seeger gyűrű akadályozza meg/ Seeger gyűrű Csapszeg anyaga:

kemény kopásálló felület, szívós maggal → felületkezelhető cementált vagy nitridált acél

Hajtórúd: - összeköti a dugattyút a forgattyús tengellyel - átviszi a dugattyúerőt a főtengelyre Kialakítása: Hajtórúdszem Persely Hajtórúdszár Keresztmetszete Olajzófurat Osztott hajtórúdfej /szerelhetőség miatt/ Persely Anyaga: Nagy szilárdságú jó minőségű nemesíthető (C=0,35-0,45%) Cr, Mo és Mn ötvözésű acél. Nagy szilárdsága süllyesztékbe kovácsolással érhető el.

14

Forgattyús tengely: ~ alakítja át az alternáló mozgást forgó mozgássá. Szerkezeti kialakítása: Forgócsap /forgattyúcsap/ Állócsap

r r

Forgattyúkarok

→ forgattyú sugár

Olajvezeték

A főtengely alakját megszabja: a hengerek száma; a hengerek elrendezése; a löket nagysága; a gyújtási sorrend. Anyaga: - kovácsolt főtengely nemesíthető acélból, vagy nitridált acélból - öntött főtengely gömbgrafitos öntöttvasból Hajtórúdcsapágy és főcsapágyak: ~ osztott háromrétegű siklócsapágyakat használnak Fehérfém futóréteg: 0,02 mm

Ólombronz hordozóréteg: 0,5 mm (Cu; Pb; Sn) Acélpersely: 1-3 mm

Olajvezető gyűrű

- A hordozó és futóréteg között található egy nikkelgát (0,001 mm), amely megakadályozza, hogy az ón a fehérfém futórétegből átdiffundáljon az alatta lévő ólombronzba. - Az olaj tároláshoz és elosztáshoz a csapágynak egy gyűrű alakú körkörös hornya van. - A csapágyat támasztóorrok biztosítják elfordulás és elcsúszás ellen. - A csapágyak oldalirányú játékkal rendelkeznek, hogy a felmelegedett főtengely hosszirányú tágulását lehetővé tegyék.

15

7.3 Hengerfej: A hengerfej felülről zárja le a hengerteret. Hengerfejtömítés: hengertömb és a hengerfej között hőálló azbeszt lemez alul-felül általában réz fémszegéllyel. Hengerfejbe van kialakítva illetve elhelyezve: - az égéstér - szelepek, szelepmozgató mechanizmus - gyújtógyertya, porlasztó, izzítógyertya - szívó és kipufogó csatorna Hengerfej lehet: - osztott-, - osztatlan kivitelű Égéstér kialakítások: Az égéstér alakja döntő az égés minősége, a motor járása szempontjából. OTTÓ motorok égésterei:

L-alakú ~ Ricardó ~ Kedvezőtlen elnyújtott égésterek kopogásos égésre hajlamos

Hengeres~ Félgömb alakú ~ korlátozott szelepméret legkedvezőbb dsz ≤ D/2 gyors-, kopogásmentes égés

DIESEL motorok égéstérkialakításai: A keverékképzésre rövid idő áll rendelkezésre (belső keverékképzés miatt) – ezért igen lényeges az égéstér kialakítás. Diesel motoroknál: λ > 1 a jó égés biztosítására. Keverékképződés: befecskendezés és a levegő örvénylő mozgása hatására. Diesel égésterek: - osztatlan → vagy közvetlen befecskendezésű motor - osztott égésterek → kamrás motorok Osztatlan égésterű motorok: → dugattyú-kamrás motorok Lapos kamra → lassú járású dieselmotor Mély kamra → gyorsjárású dieselmotor - Számottevő levegőmozgás nincs, befecskendezés a dugattyú fölé - Finom porlasztás szükséges → többlyukú v. nagykúpszögű porlasztó - Nagy befecskendezési nyomás: pbe = 170 – 200 bar - Magas égési végnyomás: pégés = 80-120 bar, emiatt kemény járás

16

Hesselman ~

- jó keverékképzés - magas fordulatszám - alacsony fogyasztás - nagy nyomás - nagy motorzaj - teherautó motoroknál alkalmazzák

Man ~

- lágy égés - halkabb motorzaj - kisebb csúcsnyomás - kis tüzelőanyag fogy. - teherautó motoroknál alkalmazzák

Saurer ~

- jó keverékképzés - pbe = 180 bar - λ = 1,3 – 2; nagy légfelesleg

Osztott égésterű motorok: Kamrás motorok. Kamra a hengerfejben van kialakítva. - kisebb légfeleslegtényező λ = 1,1 – 1,3 - keverékképzés és az égés a kamrába indul meg - egylyukú porlasztófúvóka elég, pbe = 100 –140 bar - sima járás → elnyújtott égés - nagyobb fajlagos fogyasztás

Előkamrás ~ - jó keverékképzés - halk motorjárás - magas fordulatszámok - izzítógyertyás indítás kell - nagyobb tüza. fogyaszt. - VK=0,3-04 VC - pbe= 120-140 bar - személy-tehergépkocsiknál

Örvénykamrás ~ - jó keverékképzés - halk motorjárás - magas fordulatszámok - izzítógyertyás indítás kell - nagyobb tüza. fogyaszt. - VK=0,5-0,8 VC - pbe= 100-125 bar - személy-tehergépkocsiknál

17

Légkamrás ~ - változó kamrakialakítás és kamra térfogat

8. Gázcserevezérlés elemei A gázcserét 4 ütemű motoroknál szelepek vezérlik. A szelepmozgatás módja és szerkezeti elemei: Szelephimba

Állítócsavar

X = 0,2-0,4 mm → szelephézag

Szelepemelő szár

Szeleprugó tányér Szeleprugó

Szelepemelő tőke

h Vezértengely bütyök

Szelep

Vezértengely hajtása a főtengelyről történik i = 1:2 lassító áttétellel A szelep teljes nyitásakor h = D/4 (D → a szeleptányér átmérője). A szelepek elhelyezkedése szerint lehet: állószelepes →

függőszelepes →

A vezértengely és a szelepek elhelyezkedése szerint: - Alulvezérelt oldalszelepelt - Oldalvezérelt felülszelepelt (OHV) - Felülvezérelt felülszelepelt (OHC) Szelepek: Nagy hőterhelésnek vannak kitéve; szívószelep → 550 Co kipufogószelep → 800 Co Anyaga: követelmény a nagy hőszilárdság, reve és korrózió állóság - szívószelep → króm-szilícium acél - kipufogószelep → feje króm-mangán acél; szára króm-szilícium acél - siklási tulajdonságok javítására a szelep szárát krómozzák Vezérműtengely: Feladata → szelepek nyitása-zárása, emelése, nyitvatartása - Bütyökpárok helyzetét a gyújtási sorrend határozza meg. Anyaga: - öntött vezérműtengely; gömbgrafitos öntöttvas, kéregöntvényből vagy temperált öntöttvasból készül - kovácsolt vezérműtengely; ötvözött acélból felület keményítéssel Meghajtása: - homlokfogaskerékkel → kis távolság esetén pl. V-motorok - vezérműlánccal → nagy távolság esetén, zajos működés - fogazott szíjjal → csendes működés, olcsó korszerű megoldás.

18

9. Levegőellátó berendezés A motorok levegőellátó berendezése a szívócsatornából és a szívócsatorna elé helyezett légszűrőből áll. Légszűrés célja: a levegő megtisztítása a mechanikai szennyeződésektől (portól). Légszűrési elvek: Ciklonszűrők: - A levegő a terelőlemezek mentén forgásba lendül. A porrészecskék a centrifugális erő hatására kifelé repülnek. - Csak durva tisztításra, előtisztításra alkalmas. Kicsapódott por Tiszta levegő

Olajtükrös levegőszűrők:

Érintőleges levegőbelépés

Poros levegő

Tiszta levegő Levegő ütköztetése olajjal – szennyeződés megkötődik az olajban Irányváltoztatás Olaj

Szűrőbetétes levegőszűrők: Száraz papírbetétes, vagy olajjal átitatott fémszövet betéten keresztül jut a levegő a hengertérbe. Kombinált légszűrők: Mezőgazdasági erőgépeken alkalmazzák; gyakran poros körülmények között dolgoznak.

Ciklonszűrő Portartály Motorhoz

Fémszövet szűrőbetét; a levegővel érkező olajcseppek a betétbe csapódnak, nedvesítik a felületet és a lecsepegő olaj a porszemcséket az olajfürdőbe mossa. Olajtükör 19

10. Motorok hűtőberendezései Hűtés célja: hulladékhő elvezetése és az üzemi hőmérséklet biztosítása. Belsőégésű motorok üzemi hőmérséklete: tü = 80....90 Co Hűtési rendszerek: - levegőhűtés – kisebb teljesítményű egyszerűbb motorokon - vízhűtés → párológtató hűtés - régen stabil motoroknál alkalmazták → termoszifonos hűtés - a vízmozgást a hideg- és a meleg víz sűrűségkülönbsége biztosítja → termosztátos hűtés – mai motorokon alkalmazzák 10. 1 Levegőhűtés: Lényege: bordázott nagy felületű henger és hengerfej, a jobb hőátadást célozza Levegőáram hűtése történhet: - menetszéllel → motorkerékpárok - ventillátor légáramával → turbóhűtés (erőgépek)

Burkolat

Hűtőbordák

Jellemzői: - egyszerű felépítés, - üzembiztos, nem igényel karbantartást, - nincs befagyás veszély, - üzemi hőmérséklet változik, - nagy motorzaj, - nagyobb dugattyúhézag.

Motorblokk

10.2 Termosztátos hűtés /kényszercirkulációs ~/: A hűtőrendszerbe egy keringető szivattyú és egy hőfokszabályzó szelep – termosztát – van beépítve. A kényszeráramlás miatt kevesebb víz szükséges. Általában a kiegyenlítő tartályos zárt hűtőrendszert alkalmazzák. Kiegyenlítő tartály Termosztát

Hengerfej

M

Hűtőtartály

Vízszivattyú Ventillátor 20

Hengertömb

Jellemzői: - Kis-vízkör: → A hűtőfolyadék még nem érte el az üzemi hőfokot, a termosztát zárva. A víz útja; vízszivattyú → hengertömb → hengerfej → zárt-termosztát → vízszivattyú. - Nagy-vízkör: → Üzemi hőmérséklet elérése után a túlmelegedés elkerülése érdekében nyit a termosztát. A víz útja; vízszivattyú → hengertömb → hengerfej → nyitott-termosztát → hűtőtartály → vízszivattyú. - Ventillátor meghajtása: főtengelyről vagy villanymotorral történik. - Vízszivattyú: centrifugál szivattyú, a főtengelyről ékszíjjal hajtjuk meg.

11. Tüzelőanyag-ellátó berendezések Feladat: Levegő tüzelőanyag keverék előállítása, illetve tüzelőanyag bejuttatása az égéstérbe. 11.1 OTTÓ motorok tüzelőanyag ellátó rendszere Alkalmazott tüzelőanyag: motorbenzin Keverékképzés módja: - külső – hengeren kívül, karburátorban, légtorokban - belső - újabban megjelent a közvetlen befecskendezés Levegő és tüzelőanyag útja: Légszűrő

Szívócsatorna

Karburátor

Henger Szűrő

Tápszivattyú

Tartály

Üzemanyag szivattyú

Injektor

Tartály: Ónozott, belül lakkozott acéllemez, belül lyukacsos hullámtörő lemezekkel. Tartozékai: betöltő nyílás a zárófedéllel, ülepítőtér, és szellőzőcsövek a töltéshez-ürítéshez. Üzemanyag szűrő: Papír- vagy filcbetétes cserélhető szűrőanyag. Membrános tápszivattyú: Nyomószelep Szívószelep

Membrán

Szivattyúház Nyomórugó

21

A nyomórugó mindig a fogyasztásnak megfelelő mennyiséget szállít. püzemi = 0,2-0,4 bar

Karburátorok: Feladata: Keverékképzés – megfelelő benzin-levegő keverék előállítása a motor üzemi fordulatszám tartományában (na.....nmax). Elemi karburátor: Pillangószelep Sebesség és nyomásviszonyok: - v1< v2 ; Szívócső - p2 < p 1 Tűszelep Az elemi karburátor hibája: Egy adott motorfordulatszámon adja a megfelelő keverékarányt. - nagyobb fordulaton → dús - alacsonyabb fordulaton → szegény keveréket ad.

Torok 2

Úszó

1 Szórócső

Fúvóka

Úszóház

Fékfúvókás karburátor: Három részből álló keverőcső rendszer. A fúvókát kis fordulatszámra méretezik – nagy fordulatszámnál a beáramló levegő fékezi a keverék dúsulását. Pillangószelep Kupak Kehely Perforált cső Főfúvóka

A növekvő fordulatszámnál csökken az üzemanyagszint a perforált csőben, és a szabaddá váló réseken fékezőlevegő áramlik be.

Üzemanyag

Motorkerékpár karburátor: A szívócső keresztmetszet változással szinkronban változó fúvóka keresztmetszet biztosítja csak az állandó keverék összetételt.

Gázhuzal Rugó Tolattyú Kúpos fúvókatű Levegő

Alapjárati csatorna

Fúvóka keresztmetszet szabályozás: Fordulatszám: Alacsony Közepes Magas

Szívócső

Fúvóka Benzin

Tű 22

Fúvóka

Karburátorok kiegészítő berendezései: Alapjárati fúvóka: - üresjáratban, zárt pillangószelep helyzetben állítja elő a megfelelő keveréket ~10:1 keverékarányban. Indítófúvóka:

- hidegindításkor dús keverék szükséges ~3:1 keverékarányban.

Gyorsító szivattyú:- gyors fordulatszám növelés dús keverékkel történhet, hirtelen gázadáskor benzint fecskendez a szívótorokba, ~8:1 keverékarányban. Benzinbefecskebdezés – injektoros OTTÓ motor A szennyezőanyag emisszió csökkentése, a katalizátorok alkalmazása a keverékösszetétel nagyon pontos összeállítását teszi szükségessé, amit benzinbefecskendezők alkalmazásával teljesíthetünk. Elektronikus vezérlésű benzinbefecskendezés: Finomszűrő

Vezérlő egység

Tápszivattyú Tüzelőanyag tartály

Befecskendező szelep

Levegő mennyiség mérő Hidegindító

Fojtószelep kapcsolóval

Akkumulátor

Hőkapcsoló Hőmérő Gyújtáskapcsoló

Vezérlő egység: Az alábbi jelek futnak be; levegőmennyiség, motorhőmérséklet, pillangószelep állás, fordulatszám, lambdaszonda jele. A beérkező jelek kiértékelése után meghatározza a befecskendezés időpontját és időtartamát. Tápszivattyú: villamos motorral működtetett görgőcellás szivattyú, 2,5-3,0 bar nyomást biztosít a tüzelőanyag elosztó csőben. Befecskendező szelep: minden hengerhez egy elektromágneses elven működő befecskendező szelep tartozik, melyet a vezérlőkészülék elektromos impulzusai nyitnak-zárnak. A befecskendezés a szívótorokba történik. Az árammentes fúvókatűt csavarrugó nyomja a záróülésbe.

23

11.2 DIESEL motorok tüzelőanyagellátó rendszere Diesel motorok tüzelőanyaga: gázolaj A belső keverékképzés miatt nagy nyomású befecskendezés /porlasztás/ szükséges. Tüzelőanyagellátó rendszer elemei: Porlasztók Visszafolyó vezeték Előszűrő

Nyomócső

Finom szűrő

Adagoló

Tartály Csap

Fordulatszám szabályzó

Tápszivattyú

Tartály, szűrők: az ottó motorokhoz hasonló kialakításúak. Tápszivattyú: - membrános (ritkán alkalmazott) - dugattyús (leggyakrabban alkalmazott) - forgólapátos - fogaskerekes Bosch-rendszerű dugattyús tápszivattyú: Forgólapátos adagolószivattyú: Nyomószelep

Kézi tápszivattyú (légtelenítés) Szívószelep

Szívótér

Lapát

Nyomórugó Dugattyú Forgórész Nyomórúd Szivattyúház

A tápszivattyú nyomása: 2....3 bar. Kézi tápszivattyú: a tüzelőanyag rendszer feltöltésére - légtelenítésre alkalmazzuk, a motor álló helyzetében. 24

Nyomótér

Adagolóhoz

A tápnyomás nagyságát a szabályzószelep ill. a rugó befolyásolja – a többlet üzemanyag visszaáramlik.

Adagolószivattyú: A tüzelőanyag adagolását és a hengertérbe juttatását végzi nagy nyomáson. Általában az állandó löketű, ferde vezérlőéllel ellátott dugattyús szivattyú rendszert /BOSCH/ alkalmazzák.

S1

q1

S2

S3

S4

q2 q3

q4

A löket állandó S = 10 mm, de a szállítás különböző /változtatható/ lökethossz mentén történik /S1, S2,...stb. A szállított mennyiség /q/ a dugattyú helyzetétől függ – elfordítással változtatható.

S = állandó

Az adagolóelem szabályozása: fogasív-fogasléc kapcsolat – fogasléc a gázkarral van összeköttetésben. A tüzelőanyag a fejszelepen keresztül történik. Fejszelep: Feladata: a nyomás hirtelen megszüntetése és a nyomócsövek tehermentesítése. Rugó

Tányér Gallér

Fejszelep

Adagolóelemtől

Nyomócső: Nagy falvastagságú, nagy szilárdságú cső. Belső átmérője d=1...1,5 mm. Többhengeres motoroknál azonos hosszúságúra készítik az egyenletes adagmennyiség miatt /nagy nyomás → tágulás/. Porlasztó: Feladata: a tüzelőanyag befecskendezése az égéstérbe finom cseppekben és a keverékképzési eljárásnak megfelelően időben elosztva. A porlasztó nyitónyomását a nyomórugó előfeszítése határozza meg. Ha a tüzelőanyagnyomás nagyobb, a fúvókatű az ülékéből felemelkedik.

25

Porlasztó szerkezete:

Állítócsavar Rögzítő anya

Rugó

Fúvókák: /Porlasztócsúcsok/ Fajtái:- csapos hengeres kúpos - csap nélküli kúpos ülékű lapos ülékű ezen belül - egylyukú /kamrás mot./ - többlyukú /közv. befecsk./

Porlasztó ház

Hengeres csapos

Kúpos csapos

Porlasztótű Porlasztócsúcs

Csap nélküli kúpos

Csap nélküli többlyukú

A csapos fúvókák végén lévő csap alakja meghatározza a befecskendezési sugár formáját. Nyitónyomás: 110...135 bar

A befecskendező lyukak méretét és számát, a sugár irányát az égéstér kialakítása, a tüzelőanyag menynyisége határozza meg. Nyitónyomás: 150...250 bar A porlasztó helyes beállítása a gazdaságos motorüzem alapfeltétele. Fordulatszám szabályzók: A fordulatszám szabályzás célja: A diesel motorok állandó légfelesleggel dolgoznak → Következmény: terhelés csökkenésekor hajlamosak a megszaladásra. Szabályozás szükséges: - a max. fordulatszám behatárolására - alapjárat szabályozására Erőgépeknél: minden beállított fordulatszám tartására Szabályzók csoportosítása: - maximum ford. szabályzók /1 fordulat/ - maximum – minimum szabályzók /2 fordulat/ - mindenüzemű ford. szám szabályzó / a teljes üzemi tartományban/ 26

Röpsúlyos /mechanikus/ fordulatszám szabályzó működése: Rugó Fc

Fogasléc

Korrektor Alapjárati rugó

Gázkar

x

Max.ford.szab.

Excenter Fc=m • r • ω2

Adagolótengely

Fc=f (n)

Szögemelő

Fc

Röpsúly

Az üresjárati fordulatszámot a külső gyengébb rugók szabályozzák. A maximális fordulatot a külső-belső rugó együttesen és a fogaslécen lévő rugó előfeszítéséből származó visszaható rugóerő szabályozza. A gázpedál állásától, tehát az előfeszítéstől függően a min.-max. fordulat között bármely fordulatszámra beállítható. Kipufogóberendezés: → Hangtompítás, kipufogógázok tisztítása. Hangtompító egység: Feladata: hangenergia elnyelése, turbulens áramlás csökkentése, kipufogógáz szabadba vezetése. - Hangcsillapítás: hangterjedés, reflexió megakadályozása az előrehaladó és visszaverődő hullámok átfedésével – interferenciával. - Hangtompítás: hangenergia hangelnyelő anyagba súrlódással hővé alakul.

Reflexiós hangtompító /mélyhangok tompítása/

Adszorbciós hangtompító /magas hangok csillapítása/

Kombinált hangtompító

A motorhoz gondosan illesztett hangtompítórendszert alkalmaznak – a jobb töltés és a nagyobb teljesítmény érdekében. A hangtompító károsodását főleg a belső korrózió okozza. A tüzelőanyag elégetésekor vízgőz keletkezik és a kéntartalommal kénessavat alkotva alacsony hőmérsékleten kicsapódik. Anyaga: jó minőségű hőálló acél, amit galvanizálnak vagy Al-réteggel vonnak be.

27

Kipufogógáztisztító- berendezések A keverési arány változása lehetetlenné teszi a CO, NOx és CH kipufogógáz komponensek együttes minimum értéken tartását. λ < 1 → magas CO és CH értékek alacsony nitrogén-oxid arány

CO

λ > 1 → alacsony CO és CH értékek magas nitrogén-oxid arány

CH

2CO+O2 2C2H6+7O2 2NO+2CO NOx

katalizátor

2CO2 4CO2+6H2O N2+2CO2

A szénmonoxid és az el nem égett szénhidrogének égetéssel, oxidációval nem mérgező széndioxiddá és vízzé alakíthatók át → katalizátor. A nitrogénoxid redukcióval nitrogénre és oxigénre semlegesíthető → katalizátor.

0,90 1,00 1,10 légviszonytényező λ

Kipufogógáz katalizátor: Katalizátorok olyan anyagok, amelyek a kémiai reakciót gyorsítják anélkül, hogy részt vennének a kémiai folyamatban. A katalizátor hőmérsékletálló magnézium – alumínium - szilikát anyagból készített kör vagy ovális keresztmetszetű henger, kb. 1mm2 keresztmetszetű csatornákkal. Az alaptestre nemesfém bevonatot – platina, rodium, palládium – kerül. A katalizátort a kipufogórendszerbe építik.

Beágyazó betét

Hőszigetelé Kerámia monolit

Egyágyas-oxidációs katalizátor

Levegő

Friss levegő bevezetésével a szénmonoxid és a szénhidrogén komponensek oxidálódnak. A nitrogénoxid tartalmat nem befolyásolja.

CH, CO

28

Levegő

Három komponensre ható kétágyas katalizátor NOx

CH, CO

Első katalizátor levegőhiányban a NOx redukálja, majd a friss levegővel keveredve a második katalizátor a CH és CO komponenseket oxidálja.

Egyágyas három komponensre ható katalizátor

AC

Oxigénszonda- lambda szonda szabályozás, a motorban állandó λ=1 értéken tartja a levegő tüzelőanyag arányát. A szabályozó egységnek folyamatosan jelzi a kipufogógáz oxigéntartalmát. NOx, CH, CO Mindhárom komponensre egyszerre hat. Ez az un. szabályzott katalizátor.

Lambda – szonda: Kipufogócső Lyukacsos platina-elektróda (+) külső levegővel érintkező oldalon

A szonda feszültsége attól függ, hogy a két elektróda mennyi oxigént érzékel. A szonda a kipufogógáz oxigén(+) tartalmát méri. A két lyukacsos platina elektróda között kerámiaÉrintkezőrugó elektrolit – cirkonoxid van.

Lyukacsos platina-elektróda (-) kipufogógázzal érintkezve

Dieselmotor károsanyag-kibocsátásának csökkentése: Dieselmotor az égés során légfelesleggel /λ=1,4 teljes terhelésnél, λ=10 üresjáratban/ dolgozik. Ez eltérő károsanyag tartalmat okoz. Káros összetevők: - Kéndioxid /SO2/: vízzel kénessavat alkot, max 0,2 súly % megengedett. - Részecskék: korom 10-95%, nagysága 0,1-1µm; pernye; fémrészecskék; stb. - Nitrogén-oxidok: katalitikus redukcióra nincs lehetőség – légfelesleg! - Szénhidrogének: korom formájában van jelen, oxigén katalizátorral csökkenthető. Csökkentés → szerkezeti megoldással: - égéstér kialakítás; tüzelőanyag befecskendezés; porlasztás; levegő hűtése; kipufogógáz visszavezetés. Csökkentés → kipufogógáz utókezeléssel: - dieselkatalizátor; oxidációs katalizátor CH és CO részecskék oxidálása, - részecskeszűrő; koromtartalom csökkentése keramikus szűrővel – regenerálás! 29

12. Motorok kenése

Egymáson elcsúszó alkatrészek között súrlódás lép fel → melegedés, kopás. Kenés célja: - súrlódás csökkentése - a keletkező hő elvezetése - égés során a visszamaradt szennyeződések, kopadékok eltávolítása - dugattyúgyűrűknél a tömítés javítása - szerkezeti anyagok korrózió elleni védelme Lényege: az alkatrészek közé kenőanyagot viszünk → súrlódás csökken Olaj

Száraz súrlódás

Tiszta folyadék súrlódás Forgó alkatrész kenése

Lehetőleg tiszta folyadéksúrlódás legyen:

Olajnyomás

- legkisebb a kopás - kicsi a melegedés

Olajozási rendszerek: - merítő olajozás → a forgó alkatrész szórja fel az olajat a kenendő helyekre - kombinált olajozás → szóró- és a főcsapágyak nyomó olajozása - nyomó olajozás → a jelenleg használatos motorokon alkalmazzák - központi olajozás → nyomó olajozás, minden kenendő helyre külön vezeték - keverék olajozás → benzinbe kevert kenőolaj, kétütemű ottó motornál. 12.1 Nyomó- /kényszer-/ olajozás Lényege: olaj cirkulál az olajteknő és a kenőhelyek között – a szállítást szivattyú végzi nagy nyomáson (psz= 4...6 bar). Jó kenést és hűtést biztosít. Olajhőmérséklet és nyomás ellenőrzése szükséges, olajgőzök miatt a forgattyúsház szellőzését biztosítani kell. ~ vázlata: Szelepvezérlés Nyomásmérő Főáramkörű szűrő Biztonsági szelep

Megkerülő szelep

Forgattyús mechanizmus

Sz

Szűrőkosár

Olajleeresztő

Szivattyú

30

Az ellenőrzéshez két olajnyomás kapcsolót használnak, az egyik alapjáraton gyullad ki ha a nyomás 0,3 bar alá esik, a másik kb. 2000 f/min fordulatszámnál, ha a nyomás 1,8 bar alá süllyed, gyakran hangjelzést is alkalmaznak. Fésűs résszűrő: /Durvaszűrő/ Fogaskerék szivattyú:

Biztonsági szelep

Fésű Szűrőlemezek Szűrőbetét távolsága ~0,1 mm

Fésű

A szennyezőanyagok a A fogaskerekek a ház falával szűrőlemezek között akadnak képzett kamrákban szállítják az fenn. A fésű a rést biztosítja és olajat. Önfelszívó szivattyú, a folyamatos tisztítást végez. legmélyebb pontra építik. Szitaszűrő: ~ foszforbronzból, króm-nikkel acélból vagy műanyagból készítik, a betétek henger, tárcsa vagy csillag formájúak. Kivehetők és tisztíthatók, főáramkörű szűrőkén használják, szűrőfinomság ~ 0.03 mm. Finom papírszűrő: Speciálisan impregnált papírbetét, a felület növelése céljából csillagformára hajtogatják. A szennyezett betétet cserélni kell, mellékáramkörű szűrőként alkalmazzák, szűrési küszöb: 0.005 mm. Centrifugál olajszűrő: Szűrőház Forgó dob Perforált csőtengely Szennyező anyagok Fúvóka

A beáramló olaj a csapágyazott rotor üreges tengelyén keresztül jut a forgó dobba. A fúvókákon kiáramló olaj a dobot a seegner elven forgásba hozza. A centrifugális erő hatására a dob belsejében a szennyező anyagok kiválnak. Mellékáramkörű szűrő.

Olajhűtők: Nagy teljesítményű motoroknál a kenőanyag kenőképességének megtartásához szükség lehet hűtésre. Vízhűtőkhöz hasonló elven működik. 12.2 Keverék olajozás: Kétütemű, forgattyúház öblítésű ottó motoroknál alkalmazzák. Lényege: a tüzelőanyaghoz adott arányban /1:33; 1:40; 1:50/ keverik a kenőolajat. A keverékkel együtt képződő olajköd keni az alkatrészeket. Hátránya: olajfogyasztás, rossz kenés, kormozó égés. 31

13. Erőgépek elektromos berendezései Az elektromos rendszer elemei az erőgépek kiegészítő egységei – az üzemeltetéshez nélkülözhetetlenek /indítás, világítás, jelzés, szabályozás stb./. ~ funkciójuk alapján lehetnek: Szabályzók - Feszültség szabályzó - Áramkapcsoló - Áramkorlátozó - Gyújtás-szabályzó - Töltés-szabályzó

Áramforrások - Aktív ~: - generátor - dinamó - Passzív ~: - akkumulátor

Fogyasztók - Önindító - Izzítórendszer - Világító-, jelzőrendszer - Gyújtórendszer - Egyéb fogyasztók

13.1 Áramforrások Feladatuk: a fogyasztók ellátása elektromos árammal. Álló motor esetén → akkumulátor. Üzem közben → generátor (dinamó). Jellemzőjük: Tápfeszültség UT = 12 V /vagy 6 V/ Akkumulátorok: Feladat: elektromos energia tárolása; töltés /generátor v. hálózat/, kisütés /fogyasztók/ - Általában a savas, ólomakkumulátorokat alkalmazzák Ólomakkumulátorok működési elve: Töltés IT -

G

Töltés: Elektromos áram hatására a két ólomszulfát elektróda átalakul: - elektróda: ólommá /+ töltés/ + elektróda: ólomdioxiddá /- töltés/ közben a kénsav töménysége a max. nő. ρmax= 1,285 kg/dm3

Kisütés IK -

+

+

Elektródák Cellaedény Sav-elektrolit H2SO4+H2O Ólom

Ólomdioxid

Ólomszulfát

Kisütés: Fogyasztót kötve a pólusokra áram indul meg – kisütés közben az elektródák anyaga ólomszulfáttá alakul át, közben a kénsav töménysége csökken. ρmax= 1,143 kg/dm3

Az akkumulátorok elektromos tulajdonságai: Az akkumulátor sorba kapcsolt (n = 3..6..12) cellából áll. Egy cella feszültsége: UC1 = 2V /névleges/. A kapocsfeszültség: UK = n ⋅ UC1 Kapacitás /tárolóképesség/: az akkumulátorból nyerhető elektromos energia. Kapacitás (K) = terhelő áramerősség ⋅ kisütési idő → Mértékegysége: Aó (amperóra) Töltőfeszültség: UT ≅ 1,2..1,3 ⋅ UK /V/ → (12 V-os rendszerben 14-16 V). Töltőáram: ~ normál töltésnél → a kapacitás 10%-ka, IT = K/10 /A/, töltési idő = 8-12 h ~ gyorstöltésnél → IT = a normál töltőáram 5..10 szerese, töltési idő = 0,5 h ~ csepptöltésnél → IT = névleges kapacitás 0,1%-ka, a töltés folyamatos. 32

Akkumulátor szerkezete: - Mindenegyes sorbakapcsolt cellában 5 negatív és 4 pozitív lemez található. Porózus szigetelőlapok - A lemezrácsok ólom-antimon ötvözetből állnak, köztük szigetelőlemezekkel. Az Lemezcsomag antimon javítja az önthetőséget és a egy cellához szilárdságot, de kedvez a korróziónak és gyakori desztillált víz utántöltés szükséges. - Az egyes cellák pólusai cellaösszekötővel sorba vannak kapcsolva. - Az akkumulátorház átlátszó műanyagból (polipropilénből) készül. - Az elektrolit 37,5% koncentrált kénsav és 62,5% desztillált víz Karbantartás mentes akkumulátor: - Kis 2..2,5% antimon tartalmú ólomrács, a cella alján iszaptérrel. Karbantartáshoz elegendő 2 évente, vagy 40 000 km-enként a savszínt ellenőrzése. - A cellalemezek ólom-kalcium rácsból készülnek, töltőnyílás általában nincs, a keletkező gázok mikroporózus nyíláson keresztül távozhatnak. Az elektrolit folyékony vagy zselésített higított kénsav. Áramfejlesztők /dinamó, generátor/: Üzem közben a motortól kapott mechanikai munkát elektromos energiává alakítja. Áramtermelés: fogyasztók ellátásához és akkumulátor töltéséhez szükséges. Lehet: - egyenáramú /dinamó/; - váltóáramú /generátor/ Dinamó működési elve: É

Alapelv: Ha mágneses térben vezetőt mozgatunk (forgatunk) az erővonalmetszés hatására a vezetőben feszültség indukálódik: Ui = B ⋅ l ⋅ v ⋅ sin α /V/

D

B: a mágneses indukció l: a vezető teljes hossza v: a kerületi sebesség α: az erővonalak és a vezető által bezárt szög

Állandó mágnes

v

Kommutátor Vezetőhurok

Mivel v = f(n) → Ui = f(n): az indukált feszültség arányos a fordulatszámmal – a dinamók (generátorok) feszültségét szabályozni kell. Szerkezeti kialakítás: IT +

Ig

D _

Gt

A párhuzamosan kapcsolt gerjesztőtekercs árama (Ig) hozza létre a mágneses indukciót (B). Általában az öngerjesztő dinamót (generátort) alkalmazzák → a remanens (visszamaradó) mágnesesség hatására indul meg az áramtermelés. 33

Pólusok

D

+

Gerjesztő tekercsek É

É

Armastúra (Forgórész) Áramtekercs

D

D É

-

Kommutátor szeletek

Szénkefék

A két szénkefe egyenáramot vesz le a kommutátorról. Az állórész pólusai és a forgórész jól mágnesezhető lágyvas lemezekből készülnek. Jellemzői: - egyenáramot termel - Ui a forgórészben keletkezik - meghibásodásra hajlamos - szénkefe, kommutátor kopás - kisebb teljesítmény - régebbi gépjárművekben haszn.

Generátorok: 3 fázisú tekercselésű állórész

Előnyeik a dinamókkal szemben: - egyszerűbb szerkezet – üzembiztos - ugyanolyan elektromos teljesítményhez kisebb méret és súly - jó hatásfok - alapjáraton már tölti az akkut - egyszerű kezelés, karbantartást nem igényel Hátránya: - váltóáram keletkezik→egyenirányító diódák alkalmazása szükséges

Forgórész

É D

D

É

É D Mágneses szegmensek

Működési elv: Csúszógyűrűkön a forgórészbe bevezetett gerjesztőáram hatására kialakuló mágneses tér forog, az indukált feszültség az állórész tekercseiben keletkezik. A váltakozó feszültséget egyenirányító diódákkal egyenirányítják. 13.2 Szabályzók - Mivel Ui = f(n), a generátor (dinamó) feszültségét szabályozni kell. Cél: - minél előbb érje el a töltési feszültséget - egy max. feszültségnél ne legyen nagyobb a generátor feszültsége – akkumulátor, fogyasztók védelme. - Ha Ui < UT, a generátort (dinamót) le kell választani az akkumulátorról /viszáram megakadályozása miatt/. - A maximális töltőáramot korlátozni kell – elektromos rendszer védelme.

34

Feszültségszabályzó: A dinamó töltési feszültségét automatikusan szabályozzák a gerjesztőtekercs /Gt/ áramerősségének /Ig/ változtatásával. Mivel: Ui = B ⋅ l ⋅ v ⋅ sinus α és B = f (Ig) → Ui = f (Ig) A szabályzás elve: Rugó 1 2 3

+

G

Gt

-

Áramkapcsoló:

Lámpa Rugó

IT +

G

Gt

Feladata: a generátor és az akkumulátor közötti összeköttetést automatikusan szabályozza Ha UG ≥ UA (v. UT) összeköt Ha UG < UA (v. UT) leválaszt Célja: visszáram megakadályozása Ha: UG < UT, az érintkező nyitva van – a jelzőlámpán /L/ keresztül visszáram /IV/ folyik – töltés nincs

IF Fogyasztókhoz

„n” - fordulatszám

A szabályzás módja: „n” alacsony: - nagy Ig kell Mozgó érintkező 1-es helyzetben / Ig1/ „n” közepes: - kisebb Ig / Ig2 < Ig1 / Mozgó érintkező úszó helyzetben (2) „n” nagy: - Ig3 = 0 (remanens mágnesesség elég) Mozgó érintkező rövidre zárja a Gt- t (3)

Ig1

Ig2

Ig1 > Ig2 ; Ig3 = 0

Akku

Ha: UG ≥ UT, az érintkező zár /relé behúz/ IT áram folyik a fogyasztók felé, lámpa elalszik.

Áramkorlátozó: Bizonyos töltőáramnál /ITmax/ leválasztja a generátort a fogyasztóról, az áramkapcsolóhoz hasonló elven működik. 13.3 Fogyasztók Az elektromos energiát igénylő, azzal működő szerkezeti egységek. Motorok indítása- önindítók: A motorok működésbe hozásához a forgattyús tengelyt meg kell forgatni – az a fordulatszám amelyen a motor beindul a gyújtási fordulatszám /ngy/: - Kétütemű OTTÓ motoroknál 100 – 150 f/perc - Négyütemű OTTÓ motoroknál 50 – 60 f/perc - DIESEL motoroknál 150 – 200 f/perc 35

Indítást megkönnyítő berendezések: - Dekompresszor → a szelepeket megemelő szerkezet – kompresszió nem alakul ki – könnyű forgatás. - Izzítórendszer → kamrás motoroknál az égéstér előmelegítése, hideg motornál a gázolaj meggyújtása. Indítási módok: - Kézi indítás → kézi erővel közvetlenül a főtengelyt megforgatva indítókötéllel, vagy berugó karral motorkerékpároknál. - Vegyes üzemű indítás → OTTÓ üzembe indítani, utána átkapcsolás DIESEL üzembe – kiegészítő berendezések szükségesek. - Segédmotoros indítás → kis teljesítményű /4-8 kW/ OTTÓ rendszerű segédmotor – tengelykapcsolóval a főtengellyel összeköthető. - Elektromos indítómotorral → önindító, akkumulátorról működtetett villanymotor forgatja meg a főtengelyt. Elektromos indítómotorok változatai: Emeltyűs csavarlöketű /Menetes tengelyes/: Kapcsolómágnes Kapcsolókar Főáramkapcsoló

Fogaskerék

Elektromágnes kapcsolja össze a fogaskerekeket, kapcsolódás után a főáramkapcsoló zár, a motor forgat.

Armatúra

Fogaskoszorú

Csúszóarmatúrás: Behúzótekercs Indítókapcsoló

Kapcsoló

Az armatúra a fogaskerékkel együtt tengelyirányban elmozdul. Az indítás két fázisa:

210

Kapcsoló „1” helyzetben: Segédgerjesztő tekercs kap áramot. Az armatúra lassú forgással elcsúszik, a fogaskerekek kapcsolódnak. Segédgerjesztő tekercs Főáramtekercs Akku 36

Kapcsoló a „2” helyzetbe kerül: A főáramtekercs is kap áramot – a motor erőteljesen forgat.

Elektromos gyújtóberendezések OTTÓ rendszerű motoroknál a kompresszió ütem végén a FHp előtt 10-300-al gyújtószikra gyújtja meg a keveréket. Az elektromos gyújtóberendezés feladata a gyújtószikra előállítása. Két megoldás ismeretes: - Akkumulátoros gyújtás - Mágneses gyújtás Akkumulátoros gyújtás: Az akkumulátor energiáját használja fel a gyújtószikra előállításához. Vázlata: 3

Elosztó

Gyújtás kapcsoló

4

-

Primer tekercs

+

1

Szekunder tekercs

Akku

1 Megszakító

Gyújtótekercs

2

K 2

3

4

Gyújtógyertyák

Működése: A 12 V feszültségű primer tekercs áramkörének megszakítása pillanatában a nagy menetszámú szekunder tekercsben 15 000-20 000 V feszültség keletkezik. Ezt a feszültséget a megfelelő gyertyához vezetve (gyújtáselosztó) szikra keletkezik. Fő szerkezeti részei: Gyújtótekercs: lemezelt vasmagból és az azt körülvevő 100-200 menetszámú ∅0,4-0,6 mm-es primer, valamint a 10 000-20 000 menetszámú ∅0,05-0,1 mm-es szekunder tekercsekből áll. A tekercseket kitöltő és szigetelőanyag, valamint a köpenylemez veszi körül. Megszakító: A primer áramkör megszakítását végzi. Kalapács

Rugó

x Bütyök Üllő

x : megszakító hézag; x = 0,3 – 0,5 mm ~ bütykös működtetésű kapcsoló, amely a primer áramkört a fordulatszám ütemében nyitja és zárja. - A bütykök száma megegyezik a hengerek számával.

A korszerű motorokban a primerkör megszakítására - a kopás miatt gyakori beállítást igénylő mechanikus megszakító helyett - tirisztort alkalmaznak, melynek vezérlése (nyitása-zárása) rövid ideig tartó áramimpulzussal történik.

37

Kondenzátor: A megszakítás pillanatában a primer tekercsben 300-400 V feszültség indukálódik, amely a megszakító érintkezőinek beégését okozná. Ezt a szikrázást csökkenti a kondenzátor. Általában papírszigetelésű tekercskondenzátorokat alkalmaznak. Elosztó: Gyújtáskábel Elosztófedél Elosztópipa Elosztóház

Több hengeres motoroknál a magasfeszültségű gyújtófeszültséget a gyújtási sorrendnek megfelelően vezeti a gyújtógyertyákhoz.

Gyújtógyertya: A szikra előállítását végzi az égéstérben. Csatlakozás Szigetelő test (porcelán)

Gyertyajellemzők: - szikraköz = 0,3 – 0,8 mm - csatlakozó menet /pl. M14 x 1,25; 4 ütemű motor/ - hőérték, hőértékszám; öntisztulási hőfok kb. 800 C0

Menetes rész

Újabban 3-4 testelektródával készítik a gyertyát: - biztonságos gyújtás, erőteljesebb szikra - kisebb testelektróda terhelés, hosszabb élettartam

Elektródák

Előgyújtásszabályzók: Az előgyújtásszög értéke a fordulatszámtól függ: - alacsony fordulatszámon kisebb, nagyobb fordulatszámon nagyobb előgyújtás szükséges. Az előgyújtásszabályzók az előgyújtási szög értékét automatikusan változtatják a fordulatszám függvényében. Lehetnek: - röpsúlyos-, vagy vákuumos gyújtásszabályzók Röpsúlyos~: Forgás hatására kitérő röpsúlyok elfordítják – a megszakítótengely forgásirányával megegyezően – a megszakítóbütyköt, így a gyújtás előbb következik be. Vákuumos~: Kondenzátor Üllő

Kalapács

Membrán Rugó

Megszakító bütyök

Szívótorokhoz Elforduló alaplemez

38

A szívócsőhöz kapcsolt membránlemez a megszakító bütyök forgásával ellentétesen fordítja el az alaplemezt a megszakítóval együtt. Izzítórendszer: Diesel motorok indításának megkönnyítésére használják. Hideg motornál előmelegíti az égésteret, ill. meggyújtja a beporlasztott gázolajat. Izzítógyertya: elektromos árammal hevíthető fűtőszál. Gyertyák sorba kapcsolva. - Korszerű kamrás motoroknál az izzítógyertya egy csőfűtőtestből áll. - Az izzóspirált elektromosan szigetelő porágyban helyezik el. - Az akkumulátor kíméléséhez rövid előizzítás idejű R-gyertyákat alkalmaznak. - Izzítóteljesítmény: 100-120 W. - Az izzítási folyamatot általában automata vezérli.

Csatlakozó csavar

Gyertyatest Izzóspirál UR=1,7 V

Elektromos világító és jelzőberendezések Közlekedésrendészeti előírások szerint: - 2 db tompított fényű fényszóró (biluxégőkkel), - helyzetjelző lámpa, féklámpa, rendszámtábla megvilágítás, - irányjelző lámpák, - elektromos kürt szükséges.

14. Erőátviteli berendezések Az erőátviteli berendezések feladata: a motor hajtásának (nyomatékának) módosítása és továbbítása a járószerkezethez, a hidraulikához és a teljesítményleadó tengelyhez. Erőátvitel részei:

M

T

S

T: tengelykapcsoló S: sebességváltó D: differenciálmű V: véglehajtás

D V

14.1 Tengelykapcsolók: Feladata: a hajtás módosítás nélküli továbbítása a motortól a sebességváltó felé Követelmény: - oldható legyen (forgás közben is → a motor függetlenítése az erőátviteltől indításkor, sebességváltáskor) - tegye lehetővé a sima indítást, gyors szétkapcsolást - védje az erőátvitel részeit a túlterheléstől - csillapítsa a torziós lengéseket 39

Tengelykapcsolók csoportosítása: - Mechanikus /súrlódásos/ ~: - Tárcsás; egytárcsás, kéttárcsás kettős működésű többtárcsás - Kúpos - Röpsúlyos, stb. - Hidraulikus /folyadékos/ ~ Tárcsás tengelykapcsolók Tengelyek összekapcsolása súrlódóbetéttel ellátott tárcsa (tárcsák) segítségével. Elv: µ Fs DK Az F=F’ összeszorító erő hatására súrlódóerő ébred a súrlódótárcsa felületén: Fs=µ⋅F [N] F F’ Az átvihető nyomaték nagysága: Fs M=Fs⋅DK [Nm] A keletkező nyomaték hatására a két tengely együtt forog, F erő megszűnésekor a tengelyek külön válnak. Az F erőt a gyakorlatban rugóerő biztosítja. Egytárcsás tengelykapcsoló: Kapcsolótárcsa Nyomólap Kiemelőkar Nyomórugó

Kiemelő villa Összekötő rudazat

Pedál

A tengelykapcsoló pedál benyomásakor a nyomócsapágy a kiemelő karok segítségével eltávolítja a nyomólapot a kapcsolótárcsától, ezáltal megszűnik a rugók összeszorításából származó súrlódóerő – a hajtás megszűnik

Nyomócsapágy Lendítőkerék

A kapcsolótárcsa bordázott agyú acéltárcsa, amelynek mindkét oldalára súrlódó betétet szegecselnek, vagy ragasztanak. A kiemelő karok végei és a H nyomócsapágy homlokfelülete között bizonyos hézagot kell hagyni a tökéletes kapcsolás és a nyomócsapágy kímélése miatt. Ez a hézag a lábpedálnál holtjáték formájában jelentkezik. Az adott értéket be kell állítani. Z= 2-3 mm; H=20-50 mm. Z Súrlódóbetétek kopása csökkenti a holtjátékot! 40

14.2. Sebességváltó művek Feladata: az erőgép haladási sebességének és vonóerejének változtatása az üzemi követelményeknek (körülményeknek) megfelelően. Biztosítani kell: - a vonóerő és a sebesség változtatását, - a motor kedvező sebességének megválasztását, - a hátramenetet, - a motor és a hajtott kerekek közötti kapcsolat tartós megszüntetését („üres”). Általában fogaskerekes sebességváltókat alkalmaznak – áttételekből állnak. Fogaskerekes hajtás elve: P1 M1

z1: hajtó fogaskerék fogszáma z2: hajtott fogaskerék fogszáma M1: bemenő tengely nyomatéka M2: kimenő tengely nyomatéka P1: bemenő teljesítmény P2: kimenő teljesítmény

z1

n1

P2 M2

z2

n2

Hajtásáttétel:

i=

z2 n1 = ; z1 n2

P1 =

M 1 ⋅ n1 ; 160

Mivel P1≈P2 ; M1 ⋅ n1 = M2 ⋅ n2

P2 =

i=

M 2 ⋅ n2 ; [ kW ] 160

n1 M 2 = n2 M1

A nyomaték a fordulatszámmal fordítottan arányos. Ezért: fordulatszám csökkentés = nyomatéknövelés Ha több áttétel van: P2 < P1 Az áttételek mechanikai hatásfoka: η me ch = Több áttétel esetén az eredő áttétel:

iö = i1 ⋅ i2……..in

Erőgépeken alkalmazott sebességváltók: - Egylépcsős - Előtéttengelyes - Szorzórendszerű - Többtengelyes

41

P2 P1

Egylépcsős sebességváltók: Elvi felépítése: 1

2

z1

Bordástengely z2 1. i = z1

3 z5

z3

z4 z3 z i= 6 nki 3. z5

2. i =

nbe

z2

z6

z4

Általában két tengelyesek Előnyük: - minden fokozatban jó a hatásfok - egyszerű szerkezet Hátrány: - nagy méret és súly - fokozatok száma kevés

Előtéttengelyes sebességváltó: Gyakori megoldás, általában 3 tengellyel oldható meg. 1 4 3 2 Előnye: z5 z7 z3 nbe z1 - minden fokozat két áttételből áll (kisebb méretű fogaskerekek kellenek) - ugyanakkora helyen több fokozat fér el nki Hátrány: - rosszabb hatásfok z6 z8 z2 z4 Fokozatok: 1. 3.

Előtéttengely

z z z i1 = i Á ⋅ 7 = 2 ⋅ 7 ; z 8 z1 z 8 z z z i3 = i Á ⋅ 3 = 2 ⋅ 3 ; z 4 z1 z 4

z5 z2 z5 = ⋅ z6 z1 z6

2.

i2 = iÁ ⋅

4.

i4 = 1 → nbe = nki direkt fokozat

;

Hátramenet biztosítása: Hátrameneti fogaskerék közbeiktatásával – forgásirányt változtatja meg Előre

H

Hátra

nki Hátrameneti fogaskerék

nbe

42

Szorzó rendszerű sebességváltó Erőgépeken a leggyakrabban alkalmazott megoldás nbe

nki

3

2

1O

T

Előnye: - sok kapcsolható fokozat (lassúbb és gyorsabb sebességtartomány) Szorzóváltó – Terepváltó Sebességváltó után még két fokozat (a sebességfokozatok számát megkétszerezi) Gömbcsuklós mozgatószerkezet:

Kapcsolható fokozatok száma: 3 x 2 = 6

Fogaskerekek kapcsolása:

Kapcsolókar

Bordás tengelyen való elcsúsztatással: - gömbcsuklós - kulisszás - forgatókaros szerkezetekkel

Retesz Kapcsolóvilla

Tolórúd Fogaskeréktöm

Szinkronváltók: Különböző fordulatszámú /álló és forgó/ fogaskerekek összekapcsolása nehéz – fogak nehezen kapcsolódnak össze. Tolóvilla Futó fogaskerék

Szinkrongyűrű

Biztosító rugó

nbe nki

Hajtott fogaskerék

43

A szinkronizált sebességváltóknál először kúpos súrlódó felületek segítségével azonos kerületi sebességre (szinkron fordulatra) hozzuk a két összekapcsolandó fogaskereket – utána összekapcsolhatók. Zaj nélküli, kíméletes kapcsolást biztosít.

Fokozat nélküli sebességváltók A kívánt fordulatszám /bizonyos tartományban/ fokozat nélkül beállítható. Ékszíj variátoros nbe

nki r2

r1

i1 =

r4

r3

- mg. munkagépeken alkalmazzák - Az ékszíj felfekvési sugara megváltozik /tárcsafelek közelítésével, távolításával/ így változik az áttétel is.

r2 r1

i2 =

r4 r3

i1 > i 2

Automatikus sebességváltó

1

Három fő részből áll: 1- Hidrodinamikus nyomatékváltóból 2- Bolygóműves hajtóműből 3- Hidraulikus vezérlésből

2 3

A nyomatékváltó induláskor 2-2,5 szeresére növeli a motor nyomatékát, ha a fordulatszám arány /turbina/szivattyú/ 0,86-ra nő tengelykapcsolóként működik. Az áttétel módosítása a bolygómű részeinek lemezes tengelykapcsolóval, vagy szalagfékkel történő rögzítésével, lefékezésével ill. összekapcsolásával történik. A hidraulika vezérlés a fordulatszám, a nyomaték vagy a vezérlővákuum függvényében végzi az egyes elemek kapcsolását, rögzítését ill. fékezését. Hidrosztatikus hajtás A folyadék /olaj/ nyomása viszi át a munkát /pl. kombájnok járószerkezetének hajtása/.

V M

Sz

HM

Szü

M: belsőégésű motor Sz: szivattyú Szü: szűrő V: vezérmű /fojtószelep/ HM: hidromotor T: olajtartály

T A hidromotor fordulatszáma /nyomatéka/ a szállított olaj mennyiségétől és nyomásától függ. 44

14.3 Kiegyenlítőmű /Differenciálmű/ A hajtott kerekek féltengelyei közé kell beépíteni.

R2

Oka: kanyarodáskor, irányváltoztatáskor a hajtott kerekek különböző utakat tesznek meg: R1 ≠ R2 R2 = R1 + A Ezért: időegység alatt nem egyenlő utat tesz meg: n2 > n1

R1

A

A differenciálmű a fordulatszám kiegyenlítését teszi lehetővé hajtás közben. Kiegyenlítő művek változatai: - kúpfogaskerekes /általánosan alkalmazott/ - előtéttengelyre szerelt /erőgépeknél alkalmazzák/ - féltengelyre szerelt /személy- és tehergépkocsiknál/ - homlokfogaskerekes Kiegyenlítőmű szerkezete: Sebességváltó

Rugó

Diff. zár kar z1

n1

n2

nj

Féltengely kúpkerék

Bolygókerék

nj

nb

z2 nf1 nb

Féltengely Tányérkerék

nf2

Körmöskapcsoló

Differenciálmű áttétele:

iD =

Bolygóműház

z2 z1

Egyenes menetben: Együttforognak a féltengelyek a bolygóházzal; ∆nj = 0; n2 = nf1 = nf2 A bolygókerekek a saját tengelyük körül nem forognak; nb = 0 Ívmenetben: A kanyarodási középponttól távolabb lévő járókerék fordulatszáma nagyobb nf1 > nf2. Ezért a bolygókerekek /∆nf-nek megfelelő arányban/ saját tengelyük körül is elfordulnak → nb ≠ 0 Kátyúban: pl. az egyik oldali kerék kipörög a másik áll, /pl. nf2 = 0/ → nb ≠ 0 Differenciálzár: Bekapcsolva a diff. művet kiiktatjuk – a féltengelyeket összekapcsoljuk. Ekkor: nf1 = nf2 Csak egyenes menetben használható! 45

14.4 Véglehajtás Általában fordulatszám csökkentő – nyomatéknövelő áttétel a diff. mű és a járókerék közé iktatva. Változatai: -homlokfogaskerekes; -bolygóműves; Homlokfogaskerekes:

Homlokfogaskerekekből álló áttétel. z2 A véglehajtás áttétele: iv = z1 Általában z1< z2, ezért iv>1 → lassító. Előnye: - egyszerű szerkezet Hátránya: - nagy súly / +előtéttengely és nagy fogaskerekek/ - helyigénye nagy

S z1 D z2 Véglehajtás

Bolygóműves: Szerkezete:

S Koszorúkerék /zK/ D Napkerék /zN/ Véglehajtás Bolygócsillag Bolygókerekek /zB/

Előnye: kis helyszükséglet Hátránya: bonyolultabb mint a homlokfogaskerekes

A három rész közül egyet rögzíteni kell. Szokásos megoldás véglehajtásként: - Koszorúkerék rögzítve /nK=0/ - Hajtó elem, napkerék /nN/ - Hajtott elem: Bolygócsillag /nB/

z zB ; i2 = K zB zN z z z i V = i 1 ⋅ i 2 = B ⋅ K = K ; iv > 1 → lassító zN zB zN

Áttétele: i 1 =

15. Erőgépek járó-, kormány- és fékszerkezetei 15.1 Járószerkezetek A járószerkezet teszi lehetővé az erőgép helyzetváltoztatását. Feladata: a traktor súlyának viselése, gördülés /haladás/ lehetővé tétele. Változatai: - kerekes; - lánctalpas; - fél-lánctalpas járószerkezetek Kerekes traktorok járószerkezete: Általában gumiabroncsozású kerekek tengelyekkel az alvázhoz kapcsolva. Előnyei: - nagy sebesség érhető el; - olcsóbb mint a lánctalpas; Hátrányai: - meghibásodásra hajlamosabb; - nagyobb fajlagos talajnyomás; - kisebb kifejthető vonóerő; 46

A járószerkezet részei: - kerekek; - tengelyek; - rugók; Gumi abroncsozású kerék: Bordázott gumiköpeny Tömlő

Tömlő: Levegővel felfúvatva – légpárna rugózás. Tengelycsonk Köpeny: Merev tartású textilbetétes gumi. A talajjal közvetlenül Kúpgörgős csapágyak érintkezik, ezért felülete, Kerékagy bordázata fontos. Kerékpánt

Kerék anya

Keréktárcsa

A kerék kapcsolata a talajjal: A hajtott kerekek fejtik ki a vonóerőt. Mk

rk Fv Ga

µa Fa

Fk

Eg

Fa → adhéziós erő /a kerékkel megcsúszás nélkül max. kifejthető (kerületi) erő/ Fa = Ga ⋅ µa ahol: Ga: adhéziós súly /hajtott kerekekre jutó súly/ µa: adhéziós /tapadási/ tényező Fv: kifejtendő vonóerő

Mk → nyomaték a kerék tengelyen Mk = Mm ⋅ iö ⋅ ηö [Nm]

Mm: a motor nyomatéka iö: összáttétel; iö = is ⋅ iD ⋅ iV ηö: össz hatásfok; ηö = ηT ⋅ηs ⋅ηD ⋅ηV

Fk → kerületi erő Mk = Fk ⋅ rk

→

Fk =

Mk [N] ; rk

Fk =

M m ⋅ ηö ⋅ i ö rk

[N]

Eg → gördülési ellenállás Eg = Ga ⋅ f [N]

f: gördülési ellenállás

A vontatás három esete: 1

Fk ≥ Eg + Fv ≤ Fa → vontatás van

2

Fk ≥ Eg + Fv ≥ Fa → a kerék megcsúszik /szlip/, nagy teljesítményű erőgépek rossz talajviszonyok között hajlamosak a megcsúszásra Fk ≤ Eg + Fv ≤ Fa → a motor nem bírja a terhelést, lefullad /visszakapcsolás alacsonyabb seb. fokozatba – Fk nő!/

3

47

Vonóerő növelés módjai: Adhéziós erő növelésével a kifejthető kerületi erő nő. - Súlyterhelés /Ga/ növelésével: - abroncsok vízfeltöltésével - pótsúlyok felszerelésével - antiszlip szerkezettel - Tapadási viszonyok /µa/ javításával: - ikerkerékkel /kapaszkodó felület nő/ - rácsos kerékkel - kapaszkodók /pl. lánc/ felszerelésével - terra gumiabroncsokkal Mellső futómű: Univerzális traktorok mellső kerék kormányzása

Nyomtávállítás: a féltengelyek kihúzhatók a csőtengelyből Billenőcsap Csőtengely Tengelycsonk

Segédmellsőkerék hajtásnál ill. összkerékhajtású erőgépnél a mellső kerekek is hajtottak, ezért differenciálmű beiktatása szükséges

Változatok: - Segéd mellsőkerékhajtás – kisméretű mellsőkerekek, súly főleg a hátulsó kerekeken – vonóerőnövekedés csekély - Azonos kerékméretek – a súlymegoszlás egyenletes /50 – 60 % súly a mellső kerekeken/ 20 – 30 %-os vonóerő növekedés - Tandem megoldás – két kétkerékhajtású traktor összekapcsolása, Fv≅ 2⋅ Fv1 Mellső tengely rugózása: - laprugókötegekkel - spirál nyomórugóval a tengelycsonkoknál Hátsó futómű: Mereven kapcsolódik az erőátvitel házhoz Felépítmény D V Féltengely a)

Nyomtávállítás: - csavarbilincses kerékagy - csigás állítómechanizmus (a) - keréktárcsa forgatás (b)

48

x1

b)

x2

Kerekes traktorok kormányzása: Az erőgép haladási irányának megváltoztatásához a kerekeket /első v. hátsó/ el kell fordítani. Alkalmazott kormányzási módok: - tengelycsonk kormányzás - ízelt kormányzás - összkerék kormányzás Tengelycsonk kormányzás: Kormánytrapéz

Irányváltoztatás a kormányzott kerekek síkjának elfordításával. Az elfordítás történhet: - mechanikus - hidraulikus - kombinált módon /szervokormány/

Mechanikus működtetésű kormányszerkezet: Kormánykerék Kormánytrapéz Kormányoszlop Kormánymű Kormánykar Kormányrúd Irányítókar

Kormányművek: A kormánykerék forgó mozgását átalakítja lengő mozgássá /kormánykar/ és átadja a rudazatnak.

Tengelycsonk

Típusai: Csiga

Csavar

Csigakerék

Anya Csavar-csavaranya

Csiga-csigakerék

Globoid csiga Fogaskerék Görgő

Fogasléc

Fogaskerék-fogasléc

Globoid csigás 49

A kormányzott kerekek beállítása: KERÉKDŐLÉS /α/: α

β

M

A x

B

M’

A’

x’

B’

A kerék kifele dől: α = 1,5 – 30 A csap befelé dől: β = 3 - 50 Emiatt az A és B pont közel kerül egymáshoz x < x’ Így a kerék elforgatásához szükséges nyomaték is kisebb lesz M< M’ Eredmény: könnyebb kormányzás

KERÉKUTÁNFUTÁS /γ/: γ γ = 50 A kerék így önbeálló, kanyarodás után az „A” pontban ható súrlódóerő visszafordítja egyenesbe a kereket /ill. megkönnyíti a vsszaállítást/ Eredmény: könnyebb kormányzás C

A

KERÉKÖSSZETARTÁS: Lh

Állítócsavar Le

Lh – Le = 5....15 mm kerékösszetartás Az iránytartás javítása miatt a kerekek előre összefelé állnak. Állítása: a kormánytrapéz összekötő rúdjának hossz – szabályozásával.

KORMÁNY HOLTJÁTÉK: A kormánykerék szabad elmozdulása. Használat során α (s) a holtjáték nő a kormány elemeinek kopása miatt. α = 10 - 150; s = 15 – 20 mm Személykocsiknál, nagyobb sebességű járműveknél holtjáték nem lehet. Hidraulikus működésű kormányszerkezet: Cél: a kormányzáshoz szükséges erőkifejtés csökkentése /nagy erőgépeknél/ Egyik változata: a hidraulikus szervokormány /mechanikus + hidraulikus rásegítés/. Lényege: a kormányoszloppal egyúttal tolattyút is mozgatunk, amely egy kettősműködésű hidraulikus munkahengert vezérel. 50

Ízelt /törzs/ kormányzás: A vázszerkezet két részből készül – csuklós összekapcsolás. Az irányváltoztatás a két rész relatív elfordításával lehetséges. A kormányzás erőigénye nagy – hidraulikus kormányberendezés szükséges.

Egyenes menet Kanyarodás

Alkalmazás: nagy teljesítményű szántóföldi céltraktorok /pl. RÁBA STEIGER/

Összkerék kormányzás: → A tengelycsonk kormányzás változata. Az igényeknek megfelelően három kormányzási mód választható:

α

Mellső kerék kormányzás

Ívmenet /kis kanyarodási sugár/

Oldalazó mozgás

15.3 Lánctalpas traktorok járó és kormányszerkezete Járószerkezet: Végtelen acélláncon gördülő kerekes járószerkezet. Jellemzői: - Nagy felfekvési felület /kicsi a fajlagos talajnyomás/ - Jó kapaszkodási képesség /nagyobb vonóerőkifejtés/ - Drága a láncszerkezet /gyors kopás/ - Korlátozott alkalmazási terület → gumiheveder A lánctalpas járószerkezet a vázhoz kapcsolás szerint lehet: - merev; - félmerev; - rugalmas; Rugalmas lánctalpas járószerkezet: A lánctalpon futó járókerekek és a váz között rugó van /himbakocsi/ Felépítmény

Támasztó görgő Lánctalp Lánckerék /hajtó/

Láncfeszítő kerék

Himbakocsi

51

Támasztókerekek

Szerkezeti elemek: - Lánc – lánckerék:

Lánc

Lánckerék Csaposlánc

Tarajoslánc

A lánctalpat tagokból szerelik össze – végtelenített formában. Az összekötőelem a lánccsapszeg; jóminőségű, kopásálló, ötvözött, hőkezelt acél. Láncfeszítő kerék: A lánc feszességének szabályozására rugós feszítőszerkezeteket alkalmaznak. Feszítőrugó

Feszítő csavaranya

Lengőtengely

A beállítandó láncfeszesség függ: - a talaj típusától - a talaj állapotától - Laza, sáros, vizenyős talajon laza lánc /pl. homok/ - Kemény, kötött talajon feszes lánc használata célszerű. Támasztókerekek: Segédcsap

Főcsap

Általában rugalmas felfüggesztésű himbakocsis megoldást alkalmaznak.

Támasztókerék

52

Lánctalpas traktorok kormányzása: A lánctalpas traktorok irányváltoztatása a kétoldali láncok egymáshoz viszonyított sebességének (hajtásának) változtatásával lehetséges. v1

v2

v1

v1

v2

R

A

B vk

v1

v2

vk

v1

Egyenes menet v1 = v 2 = v k

Kanyarodás v1 > v k > v 2

v1

v2

vk

Sarkonfordulás v1=2vk; v2=0; vk=v1/2; R=B/2

Szerkezeti kivitel szerint a kormányművek lehetnek: - Egyszerű differenciálműves: • a differenciálműből kijövő féltengelyeket egyszerű szalagfékkel fékezzük, • régi erőgépeken használták, rossz a hatásfoka, kanyarodáskor túlterheli a motort. - Kettős differenciálműves: • a kettős differenciálmű bolygó fogaskerekeit lehet fékezni, • jobb hatás a motorra, de sarkonfordulás nem lehetséges vele, • bonyolult szerkezet. - Bolygóműves: • túlságosan bonyolult, drága ezért nem alkalmazzák. - OLDALTENGELYKAPCSOLÓS: ~ általánosan alkalmazott megoldás • Előnye: kanyarodáskor nem terheli túl a motort, szerkezete egyszerű olcsó. • Hátránya: tengelykapcsolók, fékek gyakori utánállítása szükséges szerkezeti vázlata: Kezelőszervek Fékpedál

Botkormány

Véglehajtás Fékszalag

Sebváltó

A fékpedál csak a botkormány behúzása után használható – egyébként motorfékezés. Sarkonfordulni is képes. Lánckerék

Többtárcsás tengelykapcsoló 53

15.4 Erőgépek fékszerkezetei A fékszerkezetek feladata: - lassításkor, lejtőn lefelé menet a jármű fékezése – mozgási energia surlódási energiává (hővé), nyomási energiává (motorfék) alakítása, - megálláskor, álló helyzetben a jármű rögzítése. A fékezés kinematikája: a jármű kinematikai (mozgási) energiájának átalakítása súrlódás révén hővé. VH sebességgel mozgó jármű mozgási energiája:

Em =

1 m ⋅ vH2 2

m: a gép tömege [kg]

Az elérhető max. fékezőerő: Ga: a fékezett kerekek athéziós súlya [N] µ : súrlódási tényező

Fmax = Ga· µ Newton szerint:

Fmax = m · alass.max → alass . max =

Fmax Ga = ⋅µ m m

A fékút:

vH2 s= 2a

→

v H2 s = 26 ⋅ a

[m]

s min =

v H2 2alass. max

a: lassítás [m/s2] vH : [m/s]

vH : km/h 26 = 3.62· 2

KRESZ előírások: - két egymástól független fékrendszer, - üzemi féknek valamennyi kerékre hatni kell, átlag 2,5 m/s2 lassulással, - hátulsó kerekekre ható mechanikus rögzítőfék, átlag 1,5 m/s2 lassulással, - üzemi fék működését hátul vörös féklámpával kell jelezni. Fékszerkezetek: LASSÍTÁS

MEGÁLLÁS

MOTORFÉK

ÜZEMI /LÁB/ FÉK

RÖGZÍTÉS

KÉZIFÉK

Motorfék: a gázpedálról ha levesszük a lábunkat, vagy alacsonyabb sebességfokozatba kapcsolunk a hajtás iránya megfordul – a jármű mozgási energiája a motor hajtására fordítódik. Üzemi fék: lábbal működtethető súrlódó fékszerkezet.

54

Kézi fék: kézzel működtethető rögzítőfék, - általában az üzemi fékszerkezetre hat, csak a mozgatórendszere más. Csoportosítás: A súrlódó elem szerint: - dobfék - tárcsafék - szalagfék Működtetés szerint:

- mechanikus - hidraulikus - pneumatikus /légfék/

DOBFÉK: Kerékdob /fékdob/

FS

Fékfolyadék Fék munkahenger

Vk Fékpofa Rugó

FS Csap

Súrlódó betét

A fékdob együtt forog a kerékkel, a fékpofák álló tárcsára vannak szerelve. A fék munkahenger olajnyomása a fékpofákat nekifeszíti a fékdobnak és a keletkező súrlódó erő /FS/ fékezi azt. FS függ : - a fékezés erejétől - a súrlódó felületek nagyságától és minőségétől

A fékdobokat általában öntik; készülhetnek kettős fémöntéssel AL-ötvözetből öntöttvas gyűrűvel. Öntvények anyagaként gömbgrafitos öntöttvasat, vagy temperöntvényt alkalmaznak. Hűtőbordával rendelkezők nagyobb szilárdságúak és jobb hőelvezetők. A fékpofák acéllemezből sajtolással és hegesztéssel, illetve AL-ötvözetből öntéssel készülnek. A surlódóbetétek műanyagból /pl. duroplaszt/, acél-sárgaréz fémszálakból, vagy grafit-cellulózból készülnek. Rögzítésük a fékpofához szegecseléssel /sárgaréz, Al, vörösréz/, vagy ragasztással történik. Dobfék előnye: zárt térben elhelyezkedő fékpofák szennyeződése, kopása kicsi ezért hosszabb élettartam. hátránya: zárt tér miatt rossz hűtés, ezért korlátozott terhelhetőség alkalmazása: haszongépjárműveken, személykocsik hátulsó tengelyén. üzemi nyomása: 25-50 bar Dobfék típusai: - szimplex → egy munkahenger két dugattyúval - duplex → két munkahenger egy-egy dugattyúval - duo-duplex → két munkahenger két-két dugattyúval 55

TÁRCSAFÉK: Fixnyerges

Úszónyerges

Féknyereg

Féknyereg Fékmunkahenger

Fékbetét

Fékbetét

Fékmunkahengerek Féktárcsa

Folyadéknyomás Féktárcsa

Axiálisan eltolható kengyel veszi körül a féktárcsa egy részét. Egy dugattyú nyomja csak a fékbetétet a tárcsára. A másik betétet a reakcióerő az eltolható kengyellel nyomja a tárcsára. Kisebb helyigény.

Rögzített kengyel veszi körül a féktárcsa egy részét. A fékbetéteket mindkét oldalról dugattyúk nyomják a féktárcsára. Nagy helyigény.

A tárcsafék előnye: nagy fékerő, jó hőelvezetés, automatikus utánállítás, hátránya: szennyeződésre érzékeny → gyorsabb kopás Üzemi nyomása: 50-80 bar SZALAGFÉK: A fékdobot ráfeszülő fékszalag fékezi – általában rögzítőfékként alkalmazzák Fékkar Rugóskilincs Fogasív Állítócsavarok

Fékkulcs Fékszalag

Dob

56

A fékkar meghúzásakor a fékszalag ráfeszül a fékdobra, a feszítő erőt a súrlódás növeli. A fékszalag kopása növeli a kar holtjátékát, ezért gyakori utánállítást igényel, pl. oldaltengelykapcsolós kormányműveknél. Rögzítőfékként a fékszalag kopás nem jelentős.

Fékműködtető szerkezetek Mechanikus: - A fékpedálon kifejtett fékerőt rudazatok, karok, huzalok viszik át a fékszerkezetre. - Általában jellemző: a fékezéshez nagy erőkifejtés szükséges. Kormányfék: erőgépeknél alkalmazzák, külön fékezhető a hátulsó jobb- vagy baloldali kerék → sarkonforduláshoz használják. Fordulás után a pedálokat össze kell kapcsolni!

1. fékkör

Hidraulikus fék: ~ A fékerőt folyadéknyomás viszi át.

Kiegyenlítő tartály

Munkahenger

Vákuumos fékrásegítő

Működése: Ha a fékpedált megnyomjuk a főfékhengerben hidraulikus nyomás keletkezik. Ez a nyomás a fékcsöveken a kerék munkahengerekhez jut. A munkahengerek dugatytyúját szétfeszíti és a fékpofákat a fékdobhoz nyomja.

Fékpedál 2. fékkör

Főfékhenger

Fékezőelemek

A fékezés erőviszonyai: Főfékhenger dugattyújára ható erő:

F ' = Ff ⋅

Ff

k1 k2

D

A1

K1 K2

Az ebből származó nyomás: F

F

F' 4⋅ F' p= = A1 D 2 π

A2

p

d

A fékhenger dugattyúin keletkező erő:

d 2 ⋅π F = p ⋅ A2 = p ⋅ 4

4 ⋅ F' d 2 ⋅π d F= 2 ⋅ = F '⋅  D ⋅π 4 D

A dugattyú átmérő arányában a fékerő növekszik. Előnye: - a pedálon kisebb fékerő szükséges - egyszerű mozgásátvitel A fékszerkezet légtelenítése fontos!

57

2

F’

Általában a kétkörös fékberendezést használják: -

A mellső tengely és a hátsó tengely képeznek egy-egy fékkört. A fék működtetésekor a fékkörök egymástól hidraulikusan elválasztva fékeznek. Nagyobb biztonság, tömítetlenség esetén csak egyik fékkör esik ki. A KRESZ előírás a kétkörös fék alkalmazása.

Fékfolyadék: - Alkoholból és glicerinbázisú anyagból áll. - A levegő páratartalmát megköti, a megkötött víz korróziót okoz a munkahengerekben, télen jégdugót képezhet a rendszerben → évente cserélni! - Követelmények: vízmentes, magas forráspont (~260 oC), alacsony fagyáspont (- 50 oC), kémiailag stabil, tömítéseket ne támadja meg. Blokkolásgátló (ABS): - Megakadályozza a kerekek blokkolását erősebb fékezésnél és csúszós úton. - A csúszva gördülő keréknek nagyobb a fékhatása, és a jármű irányítható marad. - Részei: - fordulatszám érzékelők, - szabályzó elektronika, - hidraulikus egység → szivattyúval és mágnesszelepekkel. Pneumatikus fék: - a fékeket nagynyomású levegő működteti /p=5….6 bar/ - a fékpedálon csak kis szabályzóerő kifejtése szükséges. Részei: Légtartály

ERŐGÉP

Nyomásszabályzó

Abroncstöltő olajleválasztó Nyomásmérő Kompresszor

Fékszelep Fékpedál

Fékhengerek Fékhenger /Membrán/ PÓTKOCSI

Csatlakozó

Légtartály Elosztószelep

58

15.5 Erőgépek kiegészítő berendezései Kiegészítő berendezések feladata kapcsolatot biztosítani a munkagépekkel - vontatás - vontatás + működtetés (hajtás) - VONÓSZERKEZET - FÜGGESZTŐSZERKEZET - HIDRAULIKA - ERŐLEADŐ TENGELY (TLT) Vonószerkezet Vonóhorog: → pótkocsik, munkagépek vontatására → Vonólap: Merev vonólap

Lengő vonólap

Vonószeg biztosító

Függesztőszerkezet Munkagépek többsége függesztett kivitelű, a függesztett munkagépek előnyei: - egyszerűbb szerkezet, kisebb súly /40…60 %/ - könnyebb kezelhetőség - jobb kormányozhatóság - kisebb vonóerőszükséglet, stb. Az erőgépeket hátul - esetenként elöl is - hárompont függesztőművel látják el. Vázlata: Emelőkarok

Támasztóorsó

Bekötési pontok

Beállítható a munkagép: - keresztirányú vízszintje - hosszirányú vízszintje

Rögzítőlánc

Alsó függesztőkarok

Követelmény: a gyors, könnyű kapcsolás és beállíthatóság.

59

Hidraulika Feladatuk: - Függesztőműre kapcsolt munkagépek működtetése (emelés-süllyesztés). - Munkagépek hidraulikus szerkezeteinek (munkahenger, hidromotor) működtetése. Lehetnek:

- Blokkhidraulikák (tömbös elhelyezés) - Osztott elhelyezésű ~

Szerkezete és működése:

Munkahenger

Fe

Vezérmű Szivattyú

Egyszeres működésű munkahenger: Csak egy irányba fejt ki hidraulikus emelőerőt.

Szűrő

Kettős működésű munkahenger: Mindkét irányban emelőerőt tud kifejteni.

Szivattyúk: általában fogaskerekes rendszerű - P = 30…..100 bar /nyomás/ - Q = 16…..70 dm3/perc /térfogatáram/ Szivattyú hasznos teljesítménye:

Psz =

Q⋅ p 106

Q: dm3/s p: Pa

[kW]

Felvett teljesítmény:

Pf =

Psz

η

η: szivattyú hatásfoka

Függesztőmű-hidraulika szabályozási módjai: - Támasztókerekes mélységszabályozás: a mankóskerék a talajfelszínhez viszonyítva vezeti a munkagép művelő szerszámait. - Erőszabályozás: a vonóerő változása szabályozza a hidraulikus munkahengert. /inhomogén talajszerkezetnél változó munkamélységet eredményez, a kerékcsúszás állandó értéken tartja! - Helyzetszabályozás: a munkagép helyzetét az erőgéphez képest állandósítja, egyenetlen talajfelszín esetén változó munkamélységet eredményez! - Kombinált szabályozás: a mélység és erőszabályozás kombinációja, állandó munkamélységet és a legkisebb kerékcsúszást biztosítja.

60

Antiszlip – szerkezet: A hajtott kerekek csúszását akadályozza meg, illetve csökkentik. Lényege:

Gm

Ga

A függesztett munkagép súlyának áthelyezése az erőgépre – a hidraulika henger a munkagépet kissé megemeli – az adhéziós súly a hajtott kerekeken nő – nagyobb vonóerő, kisebb szlip.

Hidroakkumulátoros antiszlip berendezés: Munkahenger Olajtartály Vezérmű

Nyomásszab. szelep Szivattyú

Szabályzócsavar

Hidroakkumulátor

1. A vezérlőegység segítségével a rugóelőfeszítésű dugattyúval ellátott hidroakkumulátort, a szabályzócsavaron beállítható nyomással a szivattyúval feltöltjük. 2. A hidroakkumulátor statikus nyomását a munkahengerhez vezetjük, ami a munkagépet a beállított értékű nyomással emeli, áthelyezve a súlyát az erőgépre.

Erőleadő tengely (TLT) Feladata: munkagépek hajtása, pl. szivattyú működtetése. TLT → kardántengely → munkagép TLT fordulatszámok: Motorarányos: Szabványos fordulatszámok:

n1= 540 f/perc n2= 1000 f/perc Újabb erőgépeken gazdaságos üzemeltetésre ettől eltérő fordulatok is beállíthatók. Járókerékarányos: egyes munkagépek hajtásához szükséges. TLT szerkezete: Szabványosított bordás tengelycsonk /6 bordás, φ / 61

VÁLTAKOZÓ ÁRAM JELLEMZŐI Ohmos fogyasztók esetén - a feszültség és az áramerősség fázisban van egymással Körfrekvencia: ω = 2· π · f

P

Ueff = 0,7 · Umax Ieff = 0,7 · Imax

I

U

Induktív fogyasztók esetén - az áramerősség a feszültséghez viszonyítva 900-ot (π/2) késik U

+

I

P

+

~U

_

L

I

Induktív ellenállás: XL= ω· L

A feszültség és az áramerősség fázis eltolódása miatt megjelenik a Pm meddő teljesítmény.

_

Kapacitív fogyasztó esetén - az áramerősség a feszültséghez viszonyítva 900-ot siet P U +

+

_

I

Kapacitív ellenállás:

I

~U

XC =

1 ω ⋅C

_ R

Váltóáramú ellenállás /Z – impedancia/ ohmikus

induktív

XL

XC

kapacitív

1   Z = R + L ⋅ω −  ω ⋅C  

2

R

2

XC 1

Z XL

A váltakozó áram teljesítménye (egy fázisú) Látszólagos teljesítmény:

PL = U · I

Wattos (hatásos) teljesítmény:

PW = U · I · cos φ [W]

Meddő teljesítmény:

Pm = U · I · sin φ [VAr]

PW

[VA]

V

PL A

r = reaktív

cos ϕ =

PW PL

tgϕ =

Pm PW

W M

φ

M

Pm

Háromfázisú váltakozóáram Csillagkapcsolás

U

Uf

0 R

UV

S UV

0

120

Uf

Uf

UV

T Deltakapcsolás (háromszög ~)

Uf

UV UV UV

R

UV = Uf

S

IV = 3 · I f

T

Uf = 380 V

Látszólagos teljesítmény:

P L= 3 · U · I

Wattos teljesítmény:

PW= 3 · U · I · cosφ

Meddő teljesítmény:

Pm = 3 · U · I · sinφ

2

UV = 3·Uf IV = I f Uf = 220 V

ASZINKRON (INDUKCIÓS)VILLANYMOTOROK A legelterjedtebb villanymotor fajta Csoportosítása és szerkezete: KALICKÁS ASZINKRONMOTOR: egyszerű szerkezetű, üzembiztos, olcsó megoldás ÁLLÓRÉSZ: - ház a talppal Hűtőbordák - lemezelt vastest hornyokkal - 3 fázisú tekercselés - kapocsdeszka Y

U

Csillagkapcsolás Z

UV= 380 V

V Uf= 220 V

W

R

S

T

U

V

W

UV = 3·Uf IV = I f

X

Z

Y

X

Delta kapcsolás UV UV

UV

R

UV = Uf

S

IV = 3 · I f

T

Uf = 380 V

R

S

T

U

V

W

Z

X

Y

Kalicka

FORGÓRÉSZ: - tengely - lemezelt vastest - kalicka (rövidrezárt tekercs) - hűtőventillátor

Rövidrezárt gyűrűk

CSAPÁGYTARTÓ PAJZSOK: (GOLYÓSCSAPÁGYAK) CSÚSZÓGYŰRŰS ASZINKRONMOTOR Bonyolultabb, drágább, de nagy Mind (indító nyomaték), kíméletes indítás. ÁLLÓRÉSZ: → hasonló a kalickás motoréhoz FORGÓRÉSZ:

- tengely - lemezelt vasmag - 3 fázisú tekercselés - szigetelt csúszógyűrűk 3

CSAPÁGYTARTÓ PAJZSOK + kefék + kefeemelő – rövidrezáró szerkezet INDÍTÓELLENÁLLÁS: a forgórész áramkörébe iktatjuk az indítás kezdetén, majd a fordulatszám növekedésével arányosan kiiktatjuk. Üzem közben a forgórészt rövidre zárják és a keféket leemelik. Kapcsolási vázlata: Csúszógyűrűk

R

Rövidrezáró

S T

Kefék Indító ellenállások

Forgórész

Állórész

ASZINKRON MOTOROK MŰKÖDÉSI ELVE: ~ Az állórész vastestében forgó mágneses tér alakul ki. Φ

I.

I.

II.

III.

n0 =

1200 t

II.

60 ⋅ f p

Pl. 1 póluspárnál → n0 = 3000 f /min

III.

- Az állórészben kialakuló forgó mágneses tér hatására a forgórész vezetőiben /kalickában/ feszültség indukálódik. - A forgórész zárt áramkörében – rövidrezárt vagy ellenálláson keresztül zárt – ez áramot hoz létre, és ennek mágneses tere „belekapaszkodik” az állórész forgó mágneses mezejébe és forgásba hozza a forgórészt. - A forgórész fordulatszáma mindig kisebb mint az állórész mágneses mezejének fordulatszáma – ha szinkron forog nincs erővonalmetszés a forgórész vezetőiben és nem tud kialakulni a mágneses terek kölcsönhatása. - Minél nagyobb a terhelés, annál nagyobb a fordulatszám különbség. s 100%

s – a forgórész „csúszása” 3-6 %

ffr= 50 Hz

n0 =

1 póluspárnál n = 2880 f/min 2 póluspárnál n = 1440 f/min 3 póluspárnál n = 960 f/min

ffr= 0 Hz 4% 0

ffr= 2 Hz

60 ⋅ f ⋅ (1 − s ) p

nsz 4

VILLANYMOTOROK KIVÁLASZTÁSA Feszültség: Y (csillagkapcsolás) 380/220 (380 Y) ∆ (deltakapcsolás) 660/380 (380 ∆) Y → 5,5 kW-ig alkalmazzák ∆ → > 5,5 kW Csúszógyűrűs motor > 100 kW

∆-ban leég. Y-ban 1/3 teljesítmény.

Fordulatszám: 60 ⋅ f ⋅ (1 − s ) p n0 1 póluspár esetén 3000 f/perc 2 póluspár esetén 1500 f/perc 3 póluspár esetén 1000 f/perc n=

n 2880 névleges 1440 960

Teljesítmény: (látszólagos) [VA] PL = 3 · U · I PW= 3 · U · I · cosφ (wattos) [W]

Pnévl = Pm=

M ⋅n = 3 ⋅U ⋅ I ⋅ cos ϕ (tengelyről levehető) [W] 160

3 · U · I · sinφ (meddő) [VAr]

A teljesítményt úgy kell megválasztani, hogy a villanymotor melegedése ne haladja meg a megengedett értéket. Szabványos teljesítménysor [kW] 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3; 4; 5,5; 7,5; 11; 15; 18,5; 22; 30; 40; 55; 75; 100; Változó teljesítményű munkagép hajtásához szükséges teljesítmény meghatározása: P

P1

P2 t1

t2

P3

P4 t3

P5

P=

P 2 + P2 ⋅ P3 + P32 P 4 + P4 ⋅ P5 + P52 P12 + P1 ⋅ P2 + P22 ⋅ t1 + 2 ⋅ t2 + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ + 4 ⋅ t4 3 3 3 t1 + t 2 + t 3 + t 4

t4

5

A hatásfok és a cosφ változása a terhelési tényező / τ / függvényében: P= 3·U·I 1,0

η∆

P = 3 · U · I· sinφ mddő telj.

P = 3 · U · I· cosφ

0,8

cosφ∆

0,6

P = 3 · U · I· cosφ · η

0,4 Hasznos teljesítmény

s

02

[τ] 100% τ =0,5 – 0,8 között → cosφ nem romlik jelentősen Q⋅P Szivattyú: Psz = 3 Pmot= 1,2 · Psz 10 ⋅ η sz

Veszteségek (surlódás melegedés hűtés)

50%

Q = m3/s P = Pa P = kW

Építési alak, csatlakozási méretek: - Talpas

- peremes

Tengelyek elrendezése: Méretek:

Védettség:

- vízszintes - függőleges

- tengelymagasság - felerősítő furatok távolsága - peremméret IP (International Protection)

Első számjegy 0-6 → védettség szilárd, idegen testek behatolásával szemben 0 – nincs, 6 – teljes védettség Második számjegy → védettség víz behatolásával szemben 0 – nincs, 8 – tartós vízbe merítéssel szemben IP 22 → csepegő víz és 1 cm-es tárgy IP 44 → teljesen zárt

6

VILLANYMOTOROK ÜZEMBE HELYEZÉSE Nagyobb motorok emelése hordgyűrűkkel történik. Beépítés:

- P < 10 kW

- betonpadlóra alapcsavarokkal - fali konzolra

- P > 10 kW

- betonalapra (10-20-szoros tömegű alap)

- beállítás alátétlemezekkel Karbantartás:

- vízszintesség - egytengelyűség

- golyóscsapágyak feltöltése hőálló zsírral (a térfogat 1/3-át) - 2000-3000 üzemóránként (évenként) a zsírt cserélni kell

VILLANYMOTOROK INDÍTÁSA: M I

I-n

M-n

M-n munkagép Mn

Mgy

Mi

ha Mgy túl nagy a villanymotor lökésszerűen indul nn

n0

Indítási módok: Közvetlen indítás: - általában 3 kW alatt (Y kapcsolású motoroknál) Mi ~ Mn → Iind = 4-7 · In → ez a hálózaton feszültségesést okoz ∆ szivattyúmotorok közvetlenül is indíthatók, ha a szivattyútelep saját transzformátorról üzemel Csillag-delta indítás: M

- kis indítónyomaték esetén (Mi < Mn/2) a kapcsolók gyorsan elhasználódnak

∆

Ii = 4· In

Y

n 7

Csúszógyűrűs motorok indítása: A forgórész áramkörébe ellenállást iktatva az n.M görbe eltorzul, - Mi - nő, - Ii -csökken M

> R2 > R3

R1

> R4 = 0

Mi

n

Az indítás menete: - indító ellenállást maxra állítjuk - rövidrezáró gyűrűt kiemeljük és a keféket a csúszógyűrűkre helyezzük - az állórészt áram alá helyezzük - az indító ellenállást fokozatosan csökkentjük - ha a motor felgyorsult a névleges fordulatszámra, a keféket leemeljük és a csúszógyűrűket rövidrezárjuk

Indítás után a csúszógyűrűs motor rövidrezárt motorként működik. ASZINKRON VILLANYMOTOROK VÉDELME: Rövidzárlat elleni védelem: - Diazed rendszerű olvadóbiztosíték (6 – 200 A) - Késes rendszerű olvadóbiztosíték (63 – 630 A) Lomha kioldású betéteket alkalmaznak Ibizt = 2· Inévl Jelzőtárcsa

t

Olvadószál

L

t1 < t2

Késleltető gömb

t1 t2

Gy

Gyors kioldású

Izárlati

Lomha kioldású

Feszültségkimaradás, feszültségcsökkenés elleni védelem: - A mágneskapcsoló behúzótekercsét két fázisra kötjük, feszültségkimaradáskor a mágneskapcsoló old. - Feszültségcsökkenésre a mágneskapcsoló elenged. Túlterhelés elleni védelem:

közvetlen

Ikerfémes hőkioldóval; + 25 % terhelés 2 óra + 50 % terhelés 2 perc utána kikapcsol

fűtőszál

8

áramváltós

fűtőszál