KArcs0ı;.AToK B'iíTYKösTÁResÁs HAJTÓMÍÍ Nronószöes És MIÍRETEI KÖZÖTT* HUHN ERHARD a lšarl-Marx-Stadti Műszaki Főiskola lV[eehanizmusok Tanszékének ad junktusa
Az AZt által körülírt [1] 'nyomószög és a mechanizmus bizonyos méretei
között, a hajtómű minden helyezetében határozott kapcsolat áll fenn. Ezt az összefüggést a bütyköstárcsás hajtómíívek tervezésére használhatjuk fel. Először Florflce [2] ismertetett szerkesztő eljárást, amely azonban csak közelítő módszer volt. Később pontosabb szerkesztő eljárást mutatott be Kretzsckmalr [3]. Újabban terjed az egzakt számítási eljárások és táblázatok használata li-il] -[7]. ÍE tanulmányok azonban mindeddig a hajtott tag egyenesvezetésérc k orlátozódtak.
Kretzschmar eljárásának bemutatása után a kapcsolatok vizsgálata következett [8]. E tanulmány e vizsgálatok összefoglalását tartalmazza, részletesen kifejtve a módszer levezetéseít, a törvényszerűségeket, a különleges eseteket és az alkalmazási lehetőségeket.
1. Bevezetés A bütyköstárcsás hajtómíívekkel nehézség nélkül valósíthatók meg előírt mozgástörvények a méretek megfelelő megválasztása segítségével. Előírt állvány- és lengőkarhossz esetén a bütyköstárcsa profilgörbéje pontról pontra lıatározható meg. A b`ütyk`o`stárcsa előállítása csak a költségektől és a gyártási pontosságtól függ, vagyis attól, hogy mennyire sikerül az elméleti tárcsajıro ilt a valóságban megközelíteni. A szerkesztés súlypontja, hogy a hajtómű mentől jobb futástulajdoııságokkal rendelkezzék. Ehhez Alt [1] a nyomószöget vezette be. Ma már' lıvlıizonyosodott, hogy a nyomószög nem az egyetlen befolyásoló tényező. K ülönöscn csuklós síkbeli mechanizmusok esetében előfordul, hogy a nyomósziig és a futástulajdonságok ellentétes hatásúak. A nyomószög valószínűleg csak egyike a sok befolyásoló tényczőııı-k. Iűzzvl szi-.ııılıcn a l`ıíityk<`istár(°sás hajtómíivekben a jt nyomószög - valószíııii“'.\ ll. N`ı'ııızı'lkı"ızi 'I`ııı|ııııı:'ııı_vos í'l|ı*ssv.:ıkı`:ı (Mı~ı~|ı:ıııi`/.ııııısok ıˇ~s ll:ıjl.ı'ıııııˇi\fı~k l.:ˇıı`::yliı"ıı`ıˇi) |H`| 1'll|lÜ!l ı`Iı"ı:ııIı`ısi ııııyıııı íı
lııılo \ı`/.:ı;.~_i'ı.|iıli lı'~ııyı~'/.ıˇí. Miıııloıı vsı~tı`e a ııyoıııoszög és a ııı(~ı`ctı-k |u`iz<`itti Ioı|ıı-Hıı|:ıl-ııl<ıı.l- isıııı~ı`ııíiıı|< ki-ll, hogy toválıbi lıel`olyás()ló tényezőket vizsgállımı.-iı|ıı|<_
2. Az alakzáró bíityköstáresás hajtómíívek Íorgáspont-tartománya, ha a lengötag hossza véges 3. I. /I /Orgáspont-tartomány szerkesztése szimmetrikus mozgástörvényelcre
Az 1. ábrabeli lengőtagos bütyköstárcsás hajtómű tetszőleges B pontjában a következő egyenletek írhatók az elforgatott sebességvektorokra: _,
_*
-§
71341 = 'UB21 "Í" 'UB42 -
Ugyanakkor a ju nyomószöget a 'D341 és 'D342 Vektorok között lévő szög jelenti.
/
'
/"“\\-
Uzf
..
<;]
l
V821
,Í `
\
` z 9 _,
14944
/,
4
\ \ A0 /'V842 2 `\_,„ ,/ „Lnëiı 1
\ý
\
z
e
B0
1. ábra. Elforgat-ott sebességhárornszög a B pontban, ahol ll./I,,,5B21 = M BAÜ
Az MU léptéket a Vektorok rajzolásához úgy választjuk, hogy ÜB21 vektor B-ből indulva éppen A0-ban végződjék. Ezzel a léptékállandó kiszámítható:
Jınëm, z M,„B,, = M 1 „;
(1)
Mvwgl BAU _- M BAU; Mvw2l : M'
(2)
Mivel általában a lengőtag B pontjának sebességállapota az előírt mozgástörvényből adott, az M„vB41 jelet rögzíthetjük. Az M„T2342 és M„TJ B2, hosszak mégsem ismertek még. Annak a pontnak, amelyben a két vektor találkozik, azon az fm. egyenesen kell feküdnie, amelyet akkor kapiınk, ha a ja szöget a 7i?„„„ vektor végpontjában `Í`elmórjük. IC pont cgybcrı a lıíityköst:i.ı'<-sás lıajtónıíi táı`csájáııal< forgáspoııtja, amit a célszeı`ı'ivn \.-fálaısztıot-1. l(~|ıtı'-k lıızoııyíí-. A 2. :i.lıı`alı(~|ı I(-.ııgől-ag-helyzethc-ıı a |ııı1`._\'kos1ar:-sa loı`g:ı.s|ıoıı1||:ı .|„ ı
Íili
ı
..
..
Í
I
I
1
lıaıı. .-H,-lıı-ıı. .»sl,';-In-ıı. vagy az -m. egyeııes lıáıs`irı(~.l_v más jıoııtjáhaıı v:'ı.|:ı.szt lıaló aıı('~lki`ı|. lıogy megváltozna. Írjuk elő ,ıi.,„i„-ot és határozzuk meg segítségével a lengőkar ıııiııdı-ıı
|ıı~|_vzetébmı az m egyeneseket, akkor megkapjuk a mértani helyeit az összes lelıetséges hiityköstárcsa forgáspontjának, amelyek a tárcsa teljes lcörülfordulásálıoz tartoznak ,amin-hoz. ___.?>____
/
,//
[Í lzf \
'/ 0121
3
fi .sz " ,. i/ Í? gygzgfë. {
- :I
0 „
V821
sz..
--1
/
>`
V321/ / \ám
-< O ` z. ,
|\)
I
”/pi.,-E:-`
/,
iz
z
yı *J V, 'o Y8+2
J/ - V822 \
-çfzj
\ J] Š„Hl`Í_2,_
842
X
\. n
_
_../_
__
_
,_
1
80
2. ábra. A bütyköstárcsás hajtómű táresájának forgáspontjait meghatározó mértani hely (m egyenes egyetlen lıelyzetében vizsgálva)
A B pont elmozdulására a következő egyenletek írhatók: 3 = '5'HÍ(
'Ü
ds
ds dfp
ds
l80°
dzd
,U = il-Lfıw18()0 .
(PP
(PP
7?
Iűzı-\kben az egyenletekben v és (D az 1. ábrában felrajzolt 113,1 és (D21 értékeit jvlt*-I"lti.l{.
További kiegészítést jelent a lépték:
M„»„ = Si 139- ff (ii M.„„. (PP
75
.fPP
A (2)-bo] pedig _ .
_
H
l8Ü°
„'
J
Íl1,,r : !l1-`Ü---~~- l (ii) (ill)
77;
.
.
[mm]
(-I)
(Pl)
ilılıitlilš.
|
li?
H / _X\j
Ečag
\\ Š 3í I NW. EQ / \ Qgk] \EN
W/ É
MŠ_5w5328_ 3p
`_“
/ `
\/ [gX ŠjÉ __/
mm C
_. / W Ü __
(>, X j// `\\
_ Šdñç _Nm®“_ă_H®`Nm
\cm
4_>C_: -E51_mi_ ~_`
\
\4\ F/
/\`_ /K _R3> DmG
G_* jãıãã__§N Nâgwoűog* mü *UI uY_Z_
ılıılljjj
ZEN
1
g
_ Qă
ëawgj _* &
/ + '/]_
QÓ
mu EL wzz
Ijjılııı
m lI Illlıl
`_N3
mm
5
Ég ëwzmămwzww WR _:_::`
_ _:H Ij cm H
jña[Qgg
llgyııakkoı-a lıosszakat kapunk szerkesztéssel is, ha a nıı>zg:i,stöı`vóıı_vl. ıliagramlıan ismerjük [8]. __
lülegendő a tetszőleges hosszúságú lengőtag néhány helyzetólıez a 13,, 13,. iv re a sebességet felrajzolni. A 3. ábrán a (pp és (pN nyolc részre osztva látható.
Ila a vektorvégpontokat görbével kötjük össze, az ún. orthogonális hodográfot k apjuk. Egyenlő értelmű forgáskor az elforgatott Vektorok mindig B0 irányú ak. Ezek után a tetszőlegesen megrajzolt sebességvektorok végpontjábaıı a tárcsa forgásértelmében ,amin-mal megrajzolhatók az m egyenesek (4. ábra). Ezek az egyenesek burkológörbéket alkotnakzmp és 2 'mN ágakkal. .\`livel a ,u,m„, és 180°- ,amin AZt szerint az erőátvitel szempontjából azonos 1'-rtékű, célszerű ezt a szöget is megvizsgálni ( 5. ábra), amellyel Z kp és Z /:N ágú
lıurkológörbéket nyerhetünk. A 6. ábrán mind a négy ág együtt látható. A bütyköstáresa forgáspontját ezek után a vonalkázott területeken választlıatjuk A0 és Z A0'), ha a jimm-m()t nem szabad csökkenteni. A határvonalakon ja = jumin, míg a vonalkázott területen n> ,u,mi„.
Z
L
K
/f
U21
/z
C3
_ //Q”
I
Š”
,
,
lj
°^""í`o
l
j
j
1
l li I/
ly M
` Í
íj
,
CD. TD
\`
//
f y
/,
ˇ ni-„ „I Í
)
\\ i4}' « .
D
jl jf
/
i
ZA/ P \
\\\\ ltj 5
@ 90 P
içãf űo- ,u„,,`„ \
5. fi-bra.. A l80°-;ı.„„„-1ı'1a.l szerkesztett burkológörl`Jé.k
A vonal l(azo í, z , (-súrsait A0,, és ./l„,,' jelekkel kii l ön böztetjiikıneg' tt területek ' ` ellenkezo" (-elra " is `. hasznalhato, ' ' amikor a köı iillordıılzis. :ılatl . A lıodogral ' megadja ° azt ls, ˇ iı ııyoıııószög~változást keı"essiik. hlgyszeríi szeı`l<(*sztes lı ol liı | ı 'li' Ííııılıı
2.2. Összefüggések az zitváltozások, O; forgáspont ta.rto~n`ıá-72,je/Olc és a bütyköstárcsa alctkjct között különböző feltételek esetén
A Z A0 és Z A0' tartományok abban különböznek, hogy az T sugarú belső kör az egyik esetben pillanatnyi, másik esetben üzemszünetes szélső üzem-
állapotot képvisel. E köröknek (pa és (pe szögek felelnek meg. Az A0 tartomány esetén az s útszakaszokat a belső körből kifelé kell felmérni. A '7.(ı. ábrán ez az .SH i_rányításából látható (innen a centrifugális görbe elnevezése). Az A0' tarto-
mányban viszont a lengőíveket az R sugarú külső körből kell befelé mérni (71). ábra). Ezek éppen ezért eentrifugális görbék. ' A szimmetrikus hodográfok azonos méretű hajtóművek esetén a két tartományra eltérő görbéjű bütyköstáresát szolgáltatnak, ha a ma és gt, is eltérő (7. ábra). Ez különösen kitűnik a 7. ábrán, mert (Pa = 0° go, : 180°. Ha viszont az üzemszünethez rendelt szögek azonosak, a bütyköstárcsák kongruensek.
Aszimmetrikus hodográfok esetén az A0 tartományok is eltérőek. A 8. ábrán pl. az A70-tartomány. a lengőtag középhelyzetéhez közelebb esik, mint
az /lt,-tartomány. A szimmetrius hodográfhoz tartozó tartományhatárokat sz*w` li-ltételével is az /l'0-tartomáiiy kedvezőbb átviteli tulajdonságokat teremt. .Ilyenkor az azonos iizemsziinet szögek ellenére sem egybevágóak a lıíitykösl_:'ı.ı`(-salš.
I
/\ 1-:ı.ı`tonı:i-ııv akkor is v:'ı.ltozik. ha (H. (H, esetén l`e.|eseı`éljiik a hodogı`al`o|<:ıl-. luzzel ıı. ıııozg:ı.ssz:ı.l
'ill
O
ŠŠ ÉgsmQ
ÍÉj /_Q \ l [XI _ \ Qj`
m\ __“_]_\ Í _`N_\`I
\\ \X \í \/// _] tm
x㊠3 QBEEE pã63% mmw_596% m“üñtmÉãšw_ë>N®_oHgÉ&_ñšmw_ã5Boäqg_m®ágqOo w ñom
\\\\j\ > _Q`
\ 1 “Ij
` H
5 Š pNM22ImDWG® Ü Q
Š 3
\_ \I
ly/ \
.Il`
H
\ H nlırnlınıı ıı szııggıılııll- \ oııalak a kiiııılıılási \'iszoıı_\'okal- nııılal ják. |*Ikkoı` -; ,.
llıı
S
os ıj N
Í
l2ll”`. A lloılııgı'ii.l`ol( li*l('s(*l'('!les(Ív(Pl f)-1. ff: l_lÍl" es qgj
(ill
zıılöılili. A l`o|yl_-orıos vonalak telıát egészen más ereılrnényt adnak. Mindig a lı-lıı-lo lı-gliı-ılvezőlılı lıelyigényű megoldást kell választani. \
\
/Í \
/
ˇ\\
_ c;:Z> U21
\
l
\
\
\
\ \
\\
*
/ \
` l
i l
l l
I \
\
f
Q \( /
\
Ba O
/
O
` \\
'iii
Á
//
\
\
z,_l`
}
E-,`
wr
'
l l
\
/
l l
\
/
/
ı
_` l
\
\\ j
Í j
/
/
\
j
\f \
\
.
\
\ \
___] l NME HE B
/
A
/ //
/
/
/N
P0
\ _
\
S. ábra. At, tartományok aszimnıetrikus lıodográfokhoz
Aszimmetrikus hodográfokhoz a fordulati értelmet- felcserélve négy különböző görbéjű bütyköstáresa adódik. Ezt legszemléletesebben a 10. ábrán látható olyan bütyköstárcsás hajtóművön követjük, amely tulajdonképpen egy lengőtagos négycsuklós mechanizmust helyettesít. Habár (pt, = (pü = 0°, _mégis eltérőek a bütyköstáresák. Az alaphajtómű tárcsagörbéje excentrikus
kör, amely kör a másik három hajtóműben az' összehasonlítás céljából látható. A szimmetrikus hodográfok mindig két tárcsagörbét eredményeznek, fiiggetleniil attól, hogy az iizemszünetes szögek eltérőek-e, csak a forgásértelmet kell megváltoztatni. _ A ll. ábrán a tárcsagörbék, a mozgástörvények a hodográfok összeliiggéslıen láthatók a lelıctséges elrendezósekre. Az egymáshoz tartozó elmozilıılásszakaszokat azonos jellel emeltiik ki. Szinıı'netrikıısal< a lıodográl`ok. azért adódııak csak kétféle tá.ı`<-s:ı.göı`lıı'~k. E --I [L
3. Különleges esetek 3.1. Erözáro' bfiityköstdrcsázs lmjtömfűvek Az eddig táı`gyalt lıajtónıíivek alakzáróak voltak. Ezekben a hajtott got lıáı`nıilyeıı liırgásórtelem ıiıellett a lıiityköstárcsa görlıepá,ly:'ıjá.ı lak :ıl:ıl\ f " r ' lıajtonıııveklıen. ' " .`j a l l ci'-ııvszı-ı`ı`el lıajtja. Masa lıelyzet az erozaro Ekkor ın.
a két löket valaınel_vikólıen a vezetett tagot valaınilyeıı l
tag mozgására kihat. A másik viszont passzív; csak arra szolgál, hogy ıı I
I
kiegészítő erő által kényszerített mozgás valamilyen mozgastörveny szerinl
1
történjék, m_iközben a hajtott tagot a tárcsára szorítja. Nyilvánvaló tehát,
12. (ibm. Erőzarás eseten az A0-tartomány: ci) Az erõ az azonos lergásérteleni esetén hat; b) Az cró az ellenkező fordulatértelem esetén hat
hogy csak az aktiv tárcsagörbe hodográfja hat ki a lehetséges tárcsaforgópontok tartományhatárára. A 12.a. ábraa burkológörbe szerkesztését mutatja a következő feltételekre: (PP : (PN : 600; luınin : 450 J
a hütyköstárcsa az óramutatók szerint forog, míg az erő az azonos fordulatórtelem esetén működik. _ A Z A0 forgáspont-tartományt a__ ZmN burkológörbeág és aka egyenes lıatarozza meg; hasonlokeppen 2 A0 -t 2 kN es me. Osszehasonlítasul szaggatya a meg nem osztott hodográfok burkoló görbéi is láthatók. Ha az erő az ellenkező értelmű forgás során hat, akkor a tartományokat három vonal
határozza meg _(l2b ábra). A Z A0-t aZkN, ma és me, míg a Z A0' -t a zfıril., /.`„_ es kt. hatarolja. 3.2 Hnýtfímfűvek egyenesert vezetett /zfzzytott taggal A tartoınán y szerkesztése egyszeríiblı, ha a hajtott tag pál_vája egyenes (azaz lı'„ a -lıeıı van). Ezt igazolja a l3. ábra. Mivel az ell`oı`gatott Vektorok |ııirlııızamosak, a lıııı`kológöı`lıék lıelyett elegendő az mN, mp, kg és l`,. lıatár 1-;:.'_\i`ı-ııı~.-iı-lael ıııı~gszeı`keszleııi. Ezek a lıodogı`ál`oklıoz ı'~ı`iııtő|egı~sel< és a vek --IL1
13. ábra. A0-tartományok egyenesen Vezetett görgő- és alakzáró bütyköstárcsás haj tómű esetén
4. A bütykőstáresa egyenlőtlen elfordítása Néha az is előfordulhat, hogy a rendelkezésre álló kevés hely vagy kinematikai feltételek miatt az egyenlőtlen fordulatszámú rendelkezésre álló tengellyel hajtjuk a bütyköstárosát. A 14. ábrán ezt egy kettősforgattyús meohanizmussal szemléltetjük. Más esetben ezt az egyenlőtlen forgást azért vezetik be különféle előtétberendezésekkel, hogy az áttételi viszonyok javuljanak.
Pl. valamilyen technológiai feladat megvalósításához előírt ,amin-mal olyan mozgástörvényt kell kielégíteni, amely a 15. ábrán szaggatva jelölt lıorlográfot és burkológörbéket adja. Más feltételek kielégítése miatt azonban az .I-10 forgáspontot az eredeti tartományhatrárokon kívül kell megválasztani. A lıíiityl<őstáı`osa 14. ábrabeli módon Való hajtásával (fordulatszám nem :i.|lan(ló) a viszoııyok annyira megváltoztathatók, ahogyan azt a folytonos vonal:-ı.|< nıııtatjzik. l*ll
z-~ e 45
C3
//
,
/
,f
". j
/
`
C," “""G9'ˇ
í
Ã
\\ _
il
A ,_
élt 80 @
Le
gšzlû Á, /,
\
gy!//||,
~`_"__._'
4_.-“
30
jl'NE Hifi
11. (_ízbT`r.z. A lJüt.ykös1;áı`L-.sa fonlıılatszáıııa nem állandó
Az egyenlőtlen fordulatszámú üzem kihat a hodográf felrajzolásakor szükséges vektorokra. Legyen a lengőkar elfordulása a fő hajtómííhöz viszonyítva oc-val jelölve, akkor
'Sí
8 = SH "*-O-. “_
Ӥz""
g É
'--ıı-I
\"'IIıı1lI'/
ós az előtétberendezés függvénye legyen:
fr == az
(H)
\ il-la ismét a B pontbeli sebességet keressük, akkor 1 _ ds _ ds doı drjg
ds doc
líšûo
1 _ (1: ˇ da. de az _ dzz de “° az ' l l :l
dó' (lo:
Z
_
“H , °< ~ otp
0:9
:ı|
(lo:
,
r
`
ŰÍP ..._ ___ -_ (PP g . »~~ 0! `
0,8
Ocp
oclz
A,
,
, Of. *'11 ( j Űfıf l8U _ fu . I VI
17.
ff
(K/P)
J Í
/
/
//'V-H“il"\\
\
/ /
/
\
I
\
\\
X \\ \ /
/
I J K
\
\ §\\
//
/
l \
_ 1,
l \
J'
Ba .
B6'
i
\\`\\, \\ \ \ \_
R
\
\
\
\
\
\`
/ //
ki
\
/
/
L n
l
/
// A0
/
f
/
\ 1
l
/'I
\
\ ı
/'/ Í
/ / /
\
`\`
_
` ~
/
INMF _':*E_!§.
Ű
50 1.". J (í_.bTa-. A u -ta1_`toı`nányhatá1`Ok állandó és egyenlőtlen fordulatszánzıú bí`ıtykös tárcsa fordulatszaın eseten
l*lgészítsük ki e képletet itt is az JL, léptékkel, akkor:
f<->
MU 2: : ÍVÍULOSH 1800
ap e
*Q
.z H /"'-"'“×
R,ãsz \×,--./
a (2)-vel viszont
z f'(-> S2
M «„ z M
^- E:
(2
III
(mm) _
S2
\
Oil)
_
.-\ |ıııı|ugı`:il`ııl :ı ııı:'ıı` |ı~íı`l ıııóılıııı sz:-ı`|<ı~szllıı-ljii|<. IH