G´epelemek 1. BMEGEGEAGG1 Hidraulikus munkahenger tervez´esi dokument´aci´o Istenisuggalat 2016.10.23
1
Tartalomjegyz´ ek 1 Tervez´ esi adatok
3
2 A szerkezeti elemek m´ eretez´ ese, ellen˝ orz´ ese
4
2.1
Tervez´esi adatok ellen˝ orz´ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.2
Henger falvastags´ ag´ anak meghat´aroz´asa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.3
A dugatty´ ur´ ud szil´ ards´ agi ellen˝orz´ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.4
Hengerfej m´eretez´ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
2.5
Dugatty´ u m´eretez´ese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.6
Ellen˝ orz´es kihajl´ asra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.7
Leng˝ ocsap ´es henger k¨ oz¨ otti k¨ot´es
6
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 T¨ om´ıt´ esek kiv´ alaszt´ asa
7
3.1
A dugatty´ u t¨ om´ıt´esei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.2
A dugattyur´ ud t¨ om´ıt´esei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
3.3
Statikus t¨ om´ıt´esek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
4 L¨ oketv´ eg-csillap´ıt´ as
8
5 Irodalomjegyz´ ek
9
2
1
Tervez´ esi adatok
A munkahenger u ¨zemi nyom´ asa: pn = 16 MPa N´evleges ´atm´er˝ o: D = 50 mm R´ ud´atm´er˝ o: d = 28 mm L¨okethossz: L = 250 mm A dugatty´ uu ¨zemi sebess´ege: v = 0.2-0.3 m/s ¨ Uzemi h˝om´ers´eklet: T =-30◦ C-100 ◦ C A csatlakoz´ as t´ıpusa: MT4 A munkahenger egy´eb m´eretein´el az [1] katal´ogus volt az ir´anyad´o. M˝ uk¨od´esi elv: A munkahengerek olyan hidraulikus elemek, amelyek a hidraulikus energi´at mechanikai energi´av´a alak´ıtj´ ak, ´es ek¨ ozben egyenesvonal´ u mozg´ast v´egeznek. Alkalmasak arra, hogy viszonylag egyszer˝ u eszk¨ oz¨ okkel biztons´aggal fejts´ek ki a legnagyobb er˝oket. K¨ ul¨on¨osen kedvez˝o a hidraulikus hengerek alkalmaz´asa az oda-visszamen˝o mozg´asokhoz, mert nincs sz¨ uks´eg a forg´ o mozg´ as egyenesvonal´ u mozg´ass´a val´o ´atalak´ıt´as´ara. A hidraulikus munkahengerek ¨ osszhat´ asfoka l´enyeg´eben a hidromechanikai hat´asfokkal azonos, a mechanikai vesztes´egeket a t¨ om´ıt´esek s´ url´ od´ asi ellen´all´asa jelenti. A kifejtett er˝ okh¨ oz viszony´ıtva az oda-vissza mozgatott t¨omeger˝ok csek´elyek. A hidraulikus munkahengereket ez´ert gyakran alkalmazz´ak szersz´amg´epekben, mez˝ogazdas´agi ´es f¨oldmunkag´epeken, rakod´o- ´es emel˝ og´epeken, darukon, pr´es- ´es fr¨occs¨ont˝o g´epekben, haj´okon, zsilipeken, manipul´atorokon, valamint egy´eb c´elokra. A henger varratn´elk¨ uli ac´elcs˝ ob˝ ol k´esz¨ ul, a dugatty´ ur´ ud kem´enykr´omoz´as´ u. k´et v´eg´et hengerfejek z´ arj´ ak le.
A henger
A munkahengerek megmunk´al´asa nagy gy´art´asi pon-
toss´agot ´es finom fel¨ uletmin˝ os´eget ig´enyel, k¨ ul¨on¨osen a henger furat´at ´es a dugatty´ ur´ ud ´atm´er˝oj´et illet˝ oen. A dugatty´ u ´es a henger furata, valamint a dugatty´ ur´ ud ´es hengerfej k¨oz¨ott a sziv´ arg´ asmentes z´ ar´ ast a nyom´ast´ol ´es az u ¨zemi viszonyokt´ol f¨ ugg˝oen megv´alasztott speci´alis t¨ om´ıt´esek biztos´ıtj´ ak, amelyek sz´eles v´alaszt´ekban k´esz¨ ulnek. A dugatty´ ur´ udra a fej ´altal´aban szabv´ anyos menetes k¨ ot´essel csatlakozik.
3
2 2.1
A szerkezeti elemek m´ eretez´ ese, ellen˝ orz´ ese Tervez´ esi adatok ellen˝ orz´ ese
Ellen˝orizzuk, hogy a kapott dugatty´ u, illetve dugatty´ ur´ ud ´atm´er˝ok szabv´anyosak-e. Az [2] t´abl´azat szerint a dugatty´ u D = 50 mm ´es a dugatty´ ur´ ud d = 28 mm szabv´anyosak, teh´at haszn´alhatjuk ezeket. Tov´ abbi adatot nem kell ellen˝orizni.
2.2
Henger falvastags´ ag´ anak meghat´ aroz´ asa
A henger anyaga legyen E355 ac´el, melynek foly´ashat´ara Re = 315 MPa. [3] H´onolt ac´elcs¨ ovet v´ alasztottam a [4] katal´ogusb´ol, ´atm´er˝oje 50H9. Dpn A cs˝o minim´ alis falvastags´ aga: s0 = = 2.68 mm, ahol z = 2 a biztons´agi t´enyez˝o. Re 2 − pn z A v´egleges falvastags´ ag legyen s = 5 mm.
2.3
A dugatty´ ur´ ud szil´ ards´ agi ellen˝ orz´ ese
Anyaga legyen C35E ac´el. Foly´ asi hat´ara Re = 380 MPa. 380 Re = = 190 MPa A megengedhet˝ o fesz¨ ults´eg: σmeg = z 2 D2 π A dugatty´ urudat terhel˝ o er˝ o: F = pn = 31415 N 4 F F = 2 = 51 MPa A r´ udban ´ebred˝ o fesz¨ ults´eg: σ = A d π 4 σ < σmeg teh´ at a r´ ud szil´ ards´ agilag megfelel˝o. σmeg = 3.72 σ
2.4
Hengerfej m´ eretez´ ese
A hengerfejeket GE300 jel˝ u ac´el¨ ont´esb˝ol k´esz´ıtj¨ uk. Foly´asi hat´ara: Re = 300 MPa Re σmeg = = 150, ahol z = 2 a biztons´agi t´enyez˝o z r pn A z´ar´o hengerfej fen´ekvastags´ ag´ anak minim´alis m´erete: h = 0.6 = 9.78 mm σmeg A v´egleges fen´ekvastas´ ag h=10 mm lesz. A bels˝o nyom´ asb´ ol sz´ armaz´ o axi´ alis er˝ot n = 4 darab M12x1.75 [5] csavarral vessz¨ uk fel, melyeket mindk´et v´eg¨ uk¨ on any´ aval r¨ogz´ıt¨ unk a k´et hengerfejhez. A csavarokat az u ¨zemi laz´ıt´ oer˝ o k´etszeres´ere fesz´ıtj¨ uk el˝o. 2F Fv = = 15707.5 N n da A megh´ uz´ ashoz sz¨ uks´eges nyomat´ek: T = Fv [tan(α + ρ0 ) + µ ] ahol 2 µ = 0.12 a surl´ od´ asi t´enyez˝ o 4
1.75 P =arctan = 2.935◦ a menetemelked´esi sz¨og d2 π 10.863π ! µ 0.12 ρ0 =arctan = 7.88◦ a surl´od´asi f´elk´ upsz¨og =arctan β cos30◦ cos( ) 2 dk + df 18 + 14 da = = = 16 a anya alatti felfekv˝o fel¨ ulet k¨oz´ep´atm´er˝oje. 2 2 Ezek ismeret´eben T = 18080 Nmm lesz. Fv d2 π A menetben ´ebred˝ o h´ uz´ ofesz¨ ults´eg: σ = = 206 MPa, ahol A = 3 = 76.26 mm2 a A 4 T = 96.3 MPa, ahol h´ uzott kereszmetszet. A menetben ´ebred˝o cs´ usztat´ofesz¨ ults´eg: τ = Kp d3 π Kp = 3 a keresztmetszet pol´ aris t´enyez˝oje. 16 √ A reduk´alt fesz¨ ults´eg a Mohr-elm´elet szerint: σred = σ 2 + 4τ 2 = 282 MPa Ez alapj´an a α =arctan
csavar anyag´ at v´ alasszuk 5.8-nak, ´ıgy a szak´ıt´oszil´ards´aga Rm = 500 MPa ´es a foly´ashat´ara Re = Rm · 0.8 = 400 MPa lesz. Re = 1.42 σred
2.5
Dugatty´ u m´ eretez´ ese
A dugatty´ u-dugatty´ ur´ ud k¨ ot´est egy M24x2-es finommenetes csavark¨ot´essel oldjuk meg. A laz´ıt´oer˝ o: F1 = pn A1 2 50 − 322 A1 = π = 1159.2 mm2 a dugatty´ u szabad fel¨ ulete a h´ uz´o oldalon. 4 Innen m´ar F1 sz´ amolhat´ o. F1 = 18547 N Az el˝ofesz´ıt˝ o er˝ o legyen ennek k´etszerese: Fv = 2F1 = 37095 N da d2 tan(α + ρ0 ) + µ ahol: A megh´ uz´ asi nyomat´ek: T = Fv 2 2 µ = 0.08 a surl´ od´ asi t´enyez˝ o P 2 α =arctan =arctan = 1.60◦ a menetemelked´esi sz¨og d2 π 22.7π ! µ 0.08 = 5.27◦ a surl´od´asi f´elk´ upsz¨og =arctan ρ0 =arctan β cos30◦ cos( ) 2 d1 + d2 32 + 24 da = = = 28 mm a felfekv˝o fel¨ ulet k¨oz´ep´atm´er˝oje. 2 2 Ezek alapj´ an T = 92256 Nmm a megh´ uz´asi nyomat´ek. Fv d2 π A menetben ´ebred˝ o h´ uz´ ofesz¨ ults´eg: σ = = 99.1 MPa, ahol A = 3 = 374.4 mm2 A 4 T A menetben ´ebred˝ o cs´ usztat´ ofesz¨ ults´eg: τ = Kp d33 Kp = = 2044 mm3 a pol´ aris keresztmetszett´enyez˝o. 16 92256 = 45.2 MPa 2044 √ A Mohr-f´ele reduk´ alt fesz¨ ults´eg:σred = σ 2 + 4τ 2 = 134.2 MPa
τ=
5
A dugatty´ ur´ ud anyaga C35E, ´ıgy a foly´asi hat´ara: Re = 380 MPa Re =2.83 teh´ at az M24x2-es csavark¨ot´es megfelel˝o σred A dugatty´ u hossz´ at l = 0.9D k´eplet szerint v´alasztjuk meg. l = 0.9 · 50 = 45 mm. A dugatty´ u anyaga legyen 11SMnPb30 jel˝ u automata ac´el.
2.6
Ellen˝ orz´ es kihajl´ asra
A befog´asi eset meg´ allap´ıt´ asa a [6]-os t´abl´azat szerint t¨ort´ent, majd a CAD modellen t¨ort´en˝o m´er´essel kaptam meg a kihajl´ asi hosszat. Kihajl´asi hossz l = 523 mm v u d4 π r u u l I 64 = d ⇒ λ = 4l = 74.7 λ = , ahol ix = =u t ix A 4 d d2 π 4 r E = 82.57 λ0 = π 0.8Re Mivel 60< λ < λ0 ⇒ Tetmajer egyenessel kell sz´amolni. Re = 380 MPa eset´en a Tetmajer egyenes: σ = 308 − 1.14λ. Ide behelyettes´ıtve azt kapjuk hogy σ = 222.8 MPa Ft 137211 = = 4.37 F 31415 Az aj´anlott biztons´ agi t´enyez˝ o kihajl´as eset´en 3 ´es 5 k¨oz¨ott van, teh´at a konstrukci´o kihajl´ asra megfelel˝ o.
Ft = σA = 137211 N ⇒ z =
2.7
Leng˝ ocsap ´ es henger k¨ oz¨ otti k¨ ot´ es
A leng˝ocsap ´es a henger k¨ oz¨ otti k¨ ot´est hegeszt´essel oldjuk meg. A gy¨okm´erete legyen a = 3 mm, ezt fogjuk ellen˝orizni. √ F F Az ´ebred˝o fesz¨ ults´eg: σ = = = 76 MPa, ahol Dh = D + a · 2 = 64.24 mm 2 2 A D −D π h 4 Re ν 300 · 0.7 A megengedhet˝ o fesz¨ ults´eg: σmeg = = = 175 MPa, ahol ν = 0.7 a hegeszt´es z 1.2 j´os´agi t´enyez˝ oje ´es z = 1.2 a biztons´ agi t´enyez˝o σ σ⊥ = √ = 54 MPa, σ⊥ = τ⊥ = 54 MPa 2 √
σ⊥ + 3τ⊥ = 2σ⊥ = 2 · 54 = 108 MPa σmeg σossz ≤ σmeg = 1.6 σossz Teh´at az a = 3 mm gy¨ okm´eret˝ u hegeszt´es megfelel˝o.
σossz =
6
3 3.1
T¨ om´ıt´ esek kiv´ alaszt´ asa A dugatty´ u t¨ om´ıt´ esei
A dugatty´ ura k´et vezet˝ o gy˝ ur˝ ut ´es egy t¨om´ıt˝o gy˝ ur˝ ut helyez¨ unk. Ezeket a Trelleborg katal´ ogusb´ol [7] v´alasztottam. T¨om´ıt˝o gy˝ ur˝ u t´ıpusa: Turcon Glyd Ring (PG4400500) M˝ uk¨od´esi param´eterei: pmax = 60 MPa vmax = 15 m/s T = −45◦ C−200◦ C Anyag: Turcon M12 ´ Abra 1: Dugatty´ u t¨om´ıt˝o
O-gy˝ ur˝ u param´eterei: T = −30◦ C−100◦ C
gy˝ ur˝ u
Anyag: NBR 70 A vezet˝o gy˝ ur˝ u t´ıpusa: Turcite Slydring (GP4300500)
M˝ uk¨od´esi param´eterei: pmax = 25 MPa vmax = 2 m/s T = −60◦ C−100◦ C Anyag: Turcite T47
3.2
A dugattyur´ ud t¨ om´ıt´ esei
A dugatty´ ur´ udra egy vezet˝ o gy˝ ur˝ u, egy t¨om´ıt˝o gy˝ ur˝ u ´es egy szennyleh´ uz´o gy˝ ur˝ u illeszkedik, a [7] katal´ ogusb´ ol lettek kiv´ alasztva.
T¨om´ıt˝o gy˝ ur˝ u t´ıpusa: Turcon Stepseal 2K (RSK200280) M˝ uk¨od´esi param´eterei: pmax = 60 MPa vmax = 15 m/s T = −45◦ C−200◦ C Anyag: Turcon M12 O-gy˝ ur˝ u param´eterei: T = −30◦ C−100◦ C Anyag: NBR 70 ´ Abra 2: Dugatty´ ur´ ud t¨om´ıt˝o gy˝ ur˝ u
7
Vezet˝o gy˝ ur˝ u t´ıpusa: Turcite Slydring (GR6500280) M˝ uk¨od´esi param´eterei: pmax = 25 MPa vmax = 2 m/s T = −60◦ C−100◦ C Anyag: Turcite T47
Szennyleh´ uz´ o gy˝ ur˝ u t´ıpusa: Zurcon Scraper DA22 (WD2200280) vmax = 1 m/s T = −35◦ C−100◦ C Anyag: Zurcon 201
´ Abra 3: Szennyleh´ uz´o gy˝ ur˝ u
3.3
Statikus t¨ om´ıt´ esek
A statikus t¨ om´ıt´esk´ent O-gy˝ ur˝ uket a Simrit [8] katal´ogusb´ol v´alasztottam. H´arom helyre sz¨ uks´eges statikus t¨ om´ıt´es: a henger ´es a hengerfejek k¨oz´e, a dugatty´ u ´es a dugatty´ ur´ ud k¨ oz´e, ha az olaj ´ atsziv´arogna a menetes r´eszen, illetve a hengerfej ´es a dugatty´ ur´ ud t¨ om´ıt´eseit tartalmaz´ o persely k¨oz´e. Mindh´arom t¨om´ıt´es anyaga NBR-72.
4
L¨ oketv´ eg-csillap´ıt´ as
A dugatty´ u mindk´et v´eg´ere k´ upos l¨ oketv´eg-csillap´ıt´as ker¨ ul. Tov´abb´a mindk´et oldalon k´et 5 mm sz´eles ´es 3 mm m´ely horony ker¨ ult kialak´ıt´asra. Az ´erintkez˝o fel¨ uletek ∅ 32H11/c11 t˝ ur´es˝ uek. A l¨ oketv´eg-csillap´ıt´ as pontos megtervez´es´et ´es m´eretez´es´et jelen t´argy keretein bel¨ ul nem v´egezz¨ uk el.
8
5
Irodalomjegyz´ ek
[1]http://www.krwest.com/pdf/Milwaukee%20Cylinder%20-%20Full%20Catalog%20PDF.pdf 2016.11.15 [2]T´oth S´andor, G´epelemek 1 Tervez´esi seg´edlet, Budapesti M˝ uszaki ´es Gazdas´agtudom´anyi Egyetem G´ep´eszm´ern¨ oki Kar, p.3-2 [3]T´oth S´andor, G´epelemek 1 Tervez´esi seg´edlet, Budapesti M˝ uszaki ´es Gazdas´agtudom´anyi Egyetem G´ep´eszm´ern¨ oki Kar, p.4-13 Megjegyz´es: Minden anyag foly´ ashat´ara innen lett megadva [4]http://www.mertl.com/en/product/cylinder-tubes/ 2016.12.01 ´ azol´as, Budapesti M˝ [5]H´azk¨ot˝o Istv´ an, M˝ uszaki 2D-s Abr´ uszaki ´es Gazdas´agtudom´anyi Egyetem G´ep´eszm´ern¨ oki Kar, p.88 Megjegyz´es: Minden menet´ atm´er˝ o innen lett megadva [6]T´oth S´andor, G´epelemek 1 Tervez´esi seg´edlet, Budapesti M˝ uszaki ´es Gazdas´agtudom´anyi Egyetem G´ep´eszm´ern¨ oki Kar, p.3-5 [7]http://www.tss.trelleborg.com/remotemedia/media/globalformastercontent/downloadsautomaticly createdbyscript/catalogs/hydraulic complete gb en.pdf 2016.11.15 Megjegyz´es: A h´ arom ´ abra is innen lett ´atv´eve. [8]http://www.basco.com.pe/pdf/simrit/simrit orings us.pdf 2016.11.18
9
B 5:1
3H11
2,5
2
,6
Ra1,6 R0,
,5
M24x2
30
R0
24H9/h9
2x45
C
Élmentes, sima lekerekítés 16
28 32
45
77
89
R1
35
13 Ra 1,6
1x20
R0,3
28
+0,2 2 0
21 0,2
Ra1,6
2
2
Ra 1,6
33H8
38,7H9
43 0,2
Ra 1,6
+0,2 4,2 0
Ra 1,6
,3 R0
R0, 4
3
36H9
R0,2 Ra1,6
+0,2 5,6 0
R0,
1x45
Ra 1,6
R0,3 Ra1,6 R0,2 R0,2
2
31H11
R2
Ra1,6
+0,1 5 0
+0,2 2 0
R0,6
Ra 1,6
0,50x45
R0 ,2
R1
2,5
R0,4
23
2x45
3H11
17
36 0,2
16
5
A 5:1
25f8
32H11
10
E
40
1 6 15
10
4
15
11 10
432
14
D
0,05
0,05
Jelölt felület keménykrómozva 0,03 mm mélyen
A
2x45
M24x2
0,5x45
E
Ra 0,2
Ra 0,4
2x45
32H11
40H11/h11
28f8 0,05 A
25
5
2x45 ° 20
B
3
3
G 1/2
50H9
G 1/2
20
75
10
360 1
A
13 12
28
2x45
9
Jelölt felület keménykrómozva 0,02 mm mélyen
M16
22 3
M20
M50
5
R0,
5
7
1,5x45
M12
5
+0,2 2 0
4,5
D-D
8
1,35x45
46,9h8
R0
,3
23,5
Ra 1,6
+0,2 4,2 0
39h9
2 R0,
R1
R0 ,5
Ra1,6
R0
Ra 1,6
R1
Ra1,6
1,5x20
13
+0,2 4 0
Ra 1,6
+0,2 4 0
R2
,3 R0
R0 R0, 2
35
9
Ra 6,3
Ra 1,6
,2
18 20
19
C 10 : 1
21
32c
11
E-E Általános tűrések: ISO 2768-mK A munkahenger befoglaló méretei összezárt állapotban: 503x129x89
23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
D
89h14 129
1 Álló dugattyúrúd tömítés 40 445523 NBR72 1 Álló tömítés 22 446513 NBR72 2 Statikus tömítés 46 444509 NBR72 50 PG4400500 NBR70 1 O-gyűrű (dugattyú) 1 Dugattyú tömítés 50 PG4400500 PTFE 2 Dugattyú vezetés 50 GP4300500 PTFE 1 Dugattyúrúd vezetés 28 GR6500280 PTFE 1 Dugattyúrúd tömítés 28 RSK200280 PTFE 1 O-gyűrű (dugattyúrúd) 28 RSK200280 NBR70 1 Szennylehúzó gyűrű 28 WD2200280 PTFE 8 Rugós alátét 12,2 DIN 7980 Fst 8 Hatlapú csavaranya M12 ISO 4034 5.8 0,02 4 Menetes rúd M12 AGG1-16-211 5.8 0,4 1 Lengőcsap 89x129x40 AGG1-16-210 GE300 1,3 32x35 AGG1-16-209 C25 0,1 1 Csillapító persely II. 1 Csillapítópersely I. 32x32 AGG1-16-208 C25 0,1 1 Vezetőpersely M45x33 AGG1-16-207 C25 0,1 75x16 AGG1-16-206 11SMnPb30 0,4 1 Hengerfedél 60x120 AGG1-16-205 E355 2,1 1 Henger 75x45 AGG1-16-204 GE300 1 1 Hengerfej II. 1 Hengerfej I. 75x65 AGG1-16-203 GE300 1,2 49,5x45 AGG1-16-202 11SMnPb30 0,4 1 Dugattyú 1 Dugattyúrúd 28x470 AGG1-16-201 C35E 1,9
Tsz Db
Megnevezés
Tervező:
Gyártmány:
Méret
Rajzszám Méretarány:
Hidraulikus munkahenger
Dátum:
Megnevezés:
2016.11.20
Összeállítási rajz
Ellenőrizte:
Anyag:
1:1 Vet.mód Tömeg:
11,9 kg
Anyag
Simrit Simrit Simrit Trelleborg Trelleborg Trelleborg Trelleborg Trelleborg Trelleborg Trelleborg
Tömeg Megjegyzés
BME GÉP- ÉS TERMÉKTERVEZÉS TANSZÉK Rajzszám:
AGG1-16-200
