GEG II. 4. konzultáció Siklócsapágyak
Csapágyak meghatározása A csapágyak olyan gépelemek, melyeket egymáshoz képest elforduló alkatrészek közé építünk be úgy, hogy a forgás minél kisebb ellenállásba ütközzön. Feladatai: 1. Az alkatrészek relatív helyzetének biztosítása kis súrlódási ellenállás fellépése mellett 2. Terhek közvetítése 3. Szerelhetőség, javíthatóság
Csapágyak csoportosítása a súrlódás csökkentésének módja szerint Az álló és forgó felületek elválasztása történhet: 1. siklócsapágy: kenőanyaggal 2. gördülőcsapágynál: gördülő elemmel 3. mágnes csapágy: lebegtetéssel
Gördülőcsapágyak
Siklócsapágyak
Mágnes csapágy
Siklócsapágyak súrlódási körülményei
A súrlódást úgy csökkentjük, hogy a tengely és a gép váza közé perselyt építünk be, amely:
speciális anyagú, finom felületi megmunkálású, általában kent.
1.Tengely 2. Persely
Az üzemi állapot súrlódási jellege szerint a siklócsapágyak lehetnek:
3. Axiális csapágy gyűrű 4. Futó gyűrű
Hidrosztatikus (külső erő) Hidrodinamikus (folyadéksúrlódású) Vegyes súrlódású Szárazon futó
radiális
axiális
Siklócsapágyak siklási körülményei Hidro /aerosztatikus pkülső
V=0
(külső energiaforrás bevonása)
Hidrodinamikus Kialakulás feltételei: 1. Sebesség különbség 2. Viszkózus folyadék a hézagban 3. Tapadás a felületek és a kenőanyag között 4. Mozgás irányába szűkülő rés
Hidrodinamikus siklócsapágy működésének vizsgálata A tengely hozzáér a perselyhez
n=0
v
S μ N Száraz súrlódás: nincs kenés, a felületek szárazon érnek össze mozgás közben
μ 0,14 (acél acél)
v Vegyes súrlódás: kenőanyag van, de a sebesség viszonylag kicsi . Az érdesség csúcsok időnként összeérnek.
F
0,14...0,01
v A felületeket kenőanyag választja el. A súrlódási erő függ a felületi nyomástól és a csúszás sebességétől.
Fs
μ 0,01...0,001
Stribeck diagram és a siklócsapágy működésének kapcsolata Vegyes súrlódás
Folyadék súrlódás
Száraz súrlódás
A tengely középvonala által leírt vonal, amit a perselyben való mozgása közben leír (n=0 –tól nüzemi-ig)
n
A Stribeck diagram megmutatja kenőanyag alkalmazása esetén hogyan függ a súrlódási tényező a sebességtől (fordulatszámtól) és a felületi nyomástól.
Stribeck kísérlete t
h
dv dy
dinamikai viszkozitás [Ns/m2]
Terhelés szerinti csapágy kialakítások
Fax
Fax
Frad
Hidrodinamikai kenéselmélet: nyomáseloszlás a keresztmetszetben Hossz mentén 1.
Állógyűrű
2.
futógyűrű
3.
csapágyrés
Keresztmetszetben
Szűkülő rés irányába eltolódó nyomás görbe
F pdA A
Hidrodinamikai kenéselmélet: nyomás eloszlás a hossz mentén „b/d” függvényében pmeg
F bd
szögsebesség
dinamikai viszkozitás
h pmeg 2 Csapágy jellemző szám
Relatív játék
Hidrodinamikai kenéselmélet: nyomás eloszlás a hossz mentén „h ” résméret függvényében 0
Nyomás eloszlás a tengely, perselyben történő elhelyezkedése ( a tengely deformációja)szerint
Tengely deformációt kompenzáló persely kialakítások
Nyomás eloszlás a perselyben kialakított horony szerint Terhelés irányába eső horony kialakítása helytelen
Hidrodinamikus csapágy jellemzői
0. b/d viszonyszám 1. játék(J) 2. relatív játék 3. excentricitás (e) 4. relatív excentricitás 5. opt. résméret (h0) 6. átlagos nyomás (p) 7. körülfogás 8. dimenzió nélküli csapágyjellemző számok , C, I
Sommerfeld - féle csapágyjellemző szám
Javasolható tartomány
A tengely a résben lengésre hajlamos
p h
2
A csapágy terhelhetőségét mutatja Javasolható tartomány a relatív excentricitás nagyobb mint 0,6 és a Sommerfeld szám 1-10ig terjedő területe Az alatta levő területen a tengely a résben lengésre hajlamos
Súrlódási szám C
Javasolható tartomány
Javasolható tartomány a relatív excentricitás nagyobb mint 0,6 és a súrlódási szám kisebb mint 25 területen A kis relatív excentricitás nem csak a bizonytalan működést segíti elő, hanem a súrlódási szám növekedését!
Átáramlási szám
q I v
Csapágy és tengely egymáshoz viszonyított helyzete
ház persely
szoros illesztéssel
Persellyel anyagával szemben támasztott követelmények:
Megfelelő siklási tulajdonság Megfelelő szilárdsági tulajdonság Alakíthatóság Beágyazódási képesség (ón) Korrózióval szembeni ellenálló képesség Megfelelő hővezetési tényező
Acéltengelyhez ajánlott perselyanyagok
Különféle bronzok (a bronzok réz alapú ötvözetek, réztartalom legalább 60% és a fő ötvöző nem cink). Pl.: Cu-Sn, Cu-Pb, Cu-Al (réztartalom 90% körül). Vörös ötvözet (Cu-Sn-Zn, réztartalom 90% körül). Fehérfém (Ón alapú ötvözet, 80-90% Sn, a többi Cu, Pb, Sb). Vékony rétegben a persely bélelésére használják, mert kis szilárdságú. Sárgaréz (réz alapú ötvözet, réztartalom legalább 50% és a fő ötvöző cink). Műanyagok: pl. poliamid, teflon (bélésként) Kompozitok
Csapágypersely anyagok
Csapágyház kialakítás osztott persely
acél ill., öv. támasztógyűrű
osztott ház
olajgyűjtő
olajelosztó horony
öntött csapágyfém persely
Axiális, radiális terhelés felvételére alkalmas beépítés Frad
Tengely Elfordulás Fax elleni biztosítás Persely Perselytest
Ház
Kúpos furatú siklócsapágy Osztatlan persely
támasztógyűrű menetes vállmegoldás
menetes vállmegoldás
Laza kenőgyűrűs siklócsapágy
Pajzscsapágyak
Kenőanyag adagolás
Osztott ház
Olajelosztó horony
Öntött osztott persely
olajgyűjtő
Szinter fémek:
különböző
fémek, grafit, molibdén-diszulfid poraiból (szemnagyság 0,01-0,2 mm) keveréket készítenek. Ezt néhány ezer bar nyomással a kívánt alakra sajtolják, majd 1000 Co körüli hőmérsékleten izzítják. A lejátszódó diffúzió révén a szemcsék erősen kötődnek és egy porózus anyag alakul ki (kb 25% pórustérfogat). A csapágyat 120 Co-on olajjal átitatják. Ez a kenőanyag sokszor a teljes élettartamra elegendő.
Szinter (porfém) csapágyak
Ha nincs kenési lehetőség, vagy el akarjuk kerülni a karbantartást
Tömör bronz csapágy: - széles körben használatos -nehéz üzemi körülmények között is magas követelményeknek képes megfelelni --jó korrózióálló -Anyaga: ónbronz (CuSn10P) -- alkalmazása olaj vagy zsírkenés mellett
Szinterbronz : - önkenő, karbantartás mentes -nagy siklási sebesség engedélyezett Anyaga: szinterezett bronz, 28% porózusságú SINT A50-es ásványolajjal átitatva
Hajlított bronz: - futófelületén gyémánt formájú kenőanyag tasakok találhatók, ennek köszönhetően érzéketlen a szennyeződésekkel szemben -- Hengeres és peremes kivitel Anyaga: CuSn8 bronz anyagbú szalagból készül, kalibrálás után hajlítják Utána készítik el a kenőanyag tasakokat, amit zsírral ill. Olajjal töltenek fel
PTFE (polytetrafluor etilén) Compozit: - kenőanyag nélküli üzem -nagy terhelés és nagy fordulatszámnál alkalmazható -Hengeres , peremes, és támasztó csapágyként is alk. -Anyaga: az acél mechanikai és a PTFE csúszófelület kis súrlódását
POM (polyoximetilén) kompozit:
csekély előzetes
kenést igényel -Hengeres , peremes, és támasztó csapágyként is alk. Anyaga: három rétegből áll rézbevonatú acél hordozó lemez szinterezett ónbronz acélgyanta
PTFE Poliamid.: hőre lágyuló poliamidból és PTFE adalék és üvegszálból készült Önkenő, száraz üzemre tervezve
Teflonszálas: Száltekercselés útján üvegszál, műgyanta, PES, PTFE anyagokból készül Szárazüzeműek a különleges csúszási tulajdonságoknak megfelelően
Olajozó berendezések
Olaj hűtés
Tömítési megoldások
Axiális siklócsapágyak
Axiális terhelésű hidrosztatikus siklócsapágy
További információk:
Kenőanyagok, viszkozitás, axiális csapágyak : jegyzetből 177,192,194 oldal Tömítések : jegyzetből 247-257 oldalig
