Kétpofás fékszerkezetek

DEBRECENI EGYETEM MŰSZAKI KAR

Kétpofás fékszerkezetek Tervezési segédlet

Összeállította: Dr. Tóth Laboncz József Átdolgozta: Dr. Juhász György

Debrecen 2012

Kétpofás fékszerkezetek

Tervezési segédlet

Tartalomjegyzék 1.

KÉTPOFÁS FÉKSZERKEZETEK .............................................................................................................................. 3

2.

KÉTPOFÁS RÖGZÍTŐ FÉKEK TERVEZÉSI SZEMPONTJAI ............................................................................................... 5 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.6. 2.7. 2.8. 2.9. 2.10. 2.11. 2.12.

A FÉKTÁRCSA MÉRETEINEK MEGHATÁROZÁSA ..................................................................................................... 5 FÉKPOFÁK ÉS FÉKBETÉTEK............................................................................................................................... 6 SÚRLÓDÁSI TÉNYEZŐ ÉS MELEGEDÉSI VISZONYOK ................................................................................................ 7 HASZNÁLHATÓSÁGI DIAGRAM ......................................................................................................................... 8 A FÉKEZŐERŐ KISZÁMÍTÁSA ............................................................................................................................ 9 KARRENDSZER ÉS ÁTTÉTELEK ......................................................................................................................... 10 A RUGÓERŐ KISZÁMÍTÁSA ............................................................................................................................ 11 A ZÁRÓRUGÓ TERVEZÉSE.............................................................................................................................. 12 A RUGÓ SZILÁRDSÁGI MÉRETEZÉSE ................................................................................................................. 14 A RUGÓ ELLENŐRZÉSE KIHAJLÁSRA ............................................................................................................. 15 A FÉKLAZÍTÓ SZERKEZET MEGVÁLASZTÁSA .................................................................................................... 16 CSUKLÓK ELLENŐRZÉSE ............................................................................................................................ 17

3.

FÉKLAZÍTÓ SZERKEZETEK ........................................................................................................................ 18

4.

KONSTRUKCIÓS KIALAKÍTÁSOK .............................................................................................................. 24

ÁBRÁK JEGYZÉKE ............................................................................................................................................ 28 TÁBLÁZATOK JEGYZÉKE .................................................................................................................................. 28 FELHASZNÁLT IRODALOM .............................................................................................................................. 28

2



1. Kétpofás fékszerkezetek Emelőberendezések emelő- és gémbillentőműveibe, haladóműveibe, valamint forgatóműveibe, a nem kívánt mozgásba lendülés megakadályozására (rögzítő), a mozgás csökkentésére (lassító), a mozgás szabályozására (szabályozó) féket építenek be. E fékekkel szemben támasztott legfontosabb műszaki követelményeket az MSZ 19171/1-86 szabvány rögzíti. Biztonságtechnikai szempontból fontos, hogy a fék negatív működésű, zártrendszerű legyen. Ennek megfelelően a fék zárását állandó rugó-, kivételes esetben súlyerőnek kell végeznie. Rögzítő és lassító fékként igen gyakran kétpofás fékszerkezeteket alkalmaznak, melyeknek főbb szerkezeti egységei az 1. ábrán láthatók.

1. ábra. Kétpofás rögzítőfék 1. a féknyomatékot közvetlenül létrehozó féktárcsa és fékpofák a súrlódó betéttel 2. a karrendszer 3. a féket záró rugórendszer, vagy tömeg 4. a fék nyitását biztosító lazítószerkezet

A sokféle kialakítási lehetőség közül néhány elvi vázlatát az 2. ábra mutatja. E fékszerkezetek közös jellemzője, hogy a záró erőt rugó, a nyitást elektrohidraulikus féklazító végzi. A bemutatott megoldások közül az „a – h” típus lazítószerkezete beépített zárórugó nélkül készül. A zárórugót ezekben az esetekben a vázlatokon látható módon lehet elhelyezni. Ugyanakkor az „i” jelű megoldás féklazítója a zárórugót is tartalmazza.

3



2. ábra. Kétpofás fékszerkezetek elvi vázlatai

4



2. Kétpofás rögzítő fékek tervezési szempontjai A névleges fékezőnyomaték a féktárcsa tengelyén (egyszerűsített számítás): (2.1) ahol: µ - a pillanatnyi súrlódási tényező a fékbetét és a féktárcsa között Fn [N] – a fékpofákat a féktárcsához szorító erő D [m] – a féktárcsa átmérője

2.1.

A féktárcsa méreteinek meghatározása

A pofás fékek kialakításánál törekedni kell a lehető legkisebb tárcsaátmérő és fékpofanyílásszög megvalósítására. A túlméretezett fékek beépítése dinamikailag és energetikailag is igen kedvezőtlen. Tervezéskor általában a fék által kifejtendő legnagyobb nyomaték Mfn és a hozzá tartozó nn fordulatszám adott, így a betétanyag megválasztásával, a felületi nyomás figyelembevételével és az α = 90° felvételével egy előzetes tárcsaátmérő meghatározható. (2.2) ahol: De – előzetes féktárcsa átmérő [mm] Mfn – a fék által kifejtendő legnagyobb nyomaték [Nm] min – minimális súrlódási tényező a fékbetét és a féktárcsa között pmeg – a fékbetét megengedett felületi nyomása [MPa] Az előzetes tárcsaátmérő alapján a tényleges tárcsaátmérő és a fékpofák jellemző méretei az 1. táblázatból megválaszthatók. D 160 200 250 300 350 400 500 600 Megjegyzés:

B 60 70 80 90 100 120 140 160

1. táblázat. A féktárcsa és a fékpofák jellemző méretei [mm] b1 c e e1 f d min 55 5 20 45 30 0,7 65 5 20 50 35 0,8 70 8 25 55 40 1,0 80 8 30 60 42 1,0 90 8 30 85 50 45 1,2 105 10 35 100 60 50 1,2 125 10 40 120 70 60 1,5 140 12 45 130 80 63 1,5

z 4 4 8 8 10 10 12 18

d1 5 5 6 6 8 8 8 8

min – minimális fékhézag z – javasolt szegecsszám a betét rögzítésére d1 – csőszegecs átmérő az MSZ 10813 szerint - a fékpofa közelítő hossza - a fékpofa szélessége (a c1 a tárcsaátmérő függvénye)

A fékpofa nyílásszöge  = 60° - 90° között választható. A DIN 15435 ajánlása szerint  = 70°-ra célszerű választani. A féktárcsát igen gyakran rugalmas tengelykapcsolóval építik egybe, így főbb méreteik szabványosítottak (MSZ 11720, DIN 15431). A (2.1) valamint a (2.2) összefüggésből a (2.3) figyelembevételével a még alkalmazható legkisebb fékpofa nyílásszög határozható meg, melynek végleges értéke lehetőleg 0-ra végződő legyen.

5


2.2.


Fékpofák és fékbetétek

A fékpofákat leginkább öntéssel készítik (öntöttvas vagy alumíniumöntvény), de egyedi gyártás esetén acélból hegesztéssel is kialakítható. Kialakítását és jellemző méreteit a 3. ábra szemlélteti, anyagait és főbb jellemzőit a 2. táblázat tartalmazza.

3. ábra. Fékpofák jellemző méretei A fékbetéteket a fékpofákhoz ragasztással, szegecseléssel vagy kivételes esetben csavarozással lehet rögzíteni. Kétkomponensű műanyag ragasztókkal megfelelő és gyors rögzítést lehet biztosítani. Előnye, hogy a betét teljes felülete működő, hátránya viszont, hogy a kapott betéteket csak forgácsolással lehet eltávolítani. Ez hosszadalmas művelet, ezért ebben az esetben a fékekhez új betéttel ellátott pofákat tartanak raktáron és a tönkrement kopott betéteket pofával együtt cserélik.

A betét anyaga Szövött azbeszt (szárazon) Préselt azbeszt (szárazon) Azbesztmentes

2. táblázat. Fékbetétek anyagai és főbb jellemzői Típus Súrlódási pmeg qh tényező [MPa] [W/mm2] BA 0,35-0,41 0,3 2,5 AS 10 0,32-0,42 0,3 2,5 MZ 41 0,30-0,44 0,4 3,0 VG 95/1 0,28-0,33 0,35 3,0 MS 21 0,30-0,40 0,35 3,0 COSID 101 0,38 1,2 9,12 COSID 110 0,4 1,2 19,2 COSID 120 0,43 3 38,7

tmax [C°] 125 125 150 225 175 350 350 450

Megjegyzés Ferodo

COSID [1]

Megjegyzés: az azbeszt tartalmú fékbetétek adatai csak tájékoztató jellegűek, alkalmazásuk manapság már tiltott.

A betétek rögzítésének legelterjedtebb módja a szegecselés. Alkalmazható szegecs típusok: - süllyesztett fejű szegecs (DIN 661), anyaga AlMgSi1, - csőszegecs (DIN 7340), anyaga: acél réz- vagy alumínium ötvözet. Az utóbbi beépítésére a 4. ábra és a 1. táblázat ad útmutatást. 6



4. ábra. Csőszegecs beépítésének méretei A szegecselés előnye a viszonylag egyszerű betétcsere, hátránya viszont, hogy csökkenti a betét hasznos felületét, melyet tervezéskor célszerű figyelembe venni.

2.3.

Súrlódási tényező és melegedési viszonyok

A (2.1) összefüggés legbizonytalanabb paramétere a súrlódási tényező. Nagysága igen sok tényezőtől függ: pl. a betét és tárcsa anyaga, a felületi nyomás, a csúszási sebesség, a hőmérséklet, a felületek állapota (pl. szennyeződés) stb. A leggyakrabban alkalmazott anyagpárosítások esetén a várható µmin legkisebb és a µmax legnagyobb értékek az 2. táblázatban találhatók. Ha a betét hőmérséklete ezt a határt tartósan meghaladja, anyaga olyan szerkezeti átalakuláson megy keresztül, hogy feladatát nem tudja ellátni és tönkremegy. Ezért a fékeket úgy kell megtervezni, illetve működtetni, hogy káros felmelegedésük ne következzen be. A féktárcsa és a fékbetét felmelegedését az az energia okozza, melyet a fék von el a rendszertől fékezés közben. A fékezés során felszabaduló energia (2.3) Az összefüggésből a pillanatnyi súrlódási teljesítmény: (2.4) ahol: Q – a fékezés során felszabaduló energia [J] Ps – pillanatnyi súrlódási teljesítmény [W] tf – a fékezés ideje [s] Mfn (t) [Nm] – a pillanatnyi féknyomaték ω(t) – a féktárcsa pillanatnyi szögsebessége Ezzel a fékezéskor felszabadult hőmennyiség: (2.5) Az egységnyi idő alatt fejlődött hőmennyiség, melyet hőáramnak nevezünk, (2.6) mely a (2.7) szerint megegyezik a súrlódási teljesítménnyel. (2.7) Ugyanakkor a fékpofák egységnyi felületére eső hőáram a hőáramsűrűség (2.8) 7



ahol:  - hőáram [W] q – hőáramsűrűség [W/mm2] As [mm2] - a súrlódó felületek nagysága (lásd. 2.14) Rögzítő kétpofás fékek esetén egyszerűsített számítással a fék melegedésre megfelelő, ha a súrlódó felületeken fellépő hőáramsűrűség maximuma egy határértéket (qh) nem halad meg, melynek számszerű értéke a 2. táblázatból vehető. A féknyomatékot közelítésképpen időben állandónak tekintjük és a féktárcsa legnagyobb szögsebessége ω0 pedig a fékezés kezdeti pillanatában fennálló n0 fordulatszámból számítható. (2.9) Így a legnagyobb hőáramsűrűség (2.10) (2.11) ahol: qmax – legnagyobb hőáramsűrűség 0 – a féktárcsa legnagyobb szögsebessége [1/s] v0 - a féktárcsa legnagyobb kerületi sebessége [m/s] p – a fékpofa felületi nyomása [MPa] Tervezéskor a max súrlódási tényező értékkel célszerű számolni és ezzel a fékpofák melegedésre megfelelő méretűek, ha (2.12)

2.4.

Használhatósági diagram

Mivel a fékek által kifejtett féknyomaték a konstrukciótól függő mértékben állítható, minden féknyomatékhoz található egy olyan n fordulatszám, mely mellett a fék még melegedésre megfelel. Ugyanis a (2.8) és (2.12) összefüggések felhasználásával: (2.13) Továbbá a (2.10) figyelembevételével, ha (2.14) (2.15) adódik, mivel a (2.16) jobb oldala egy adott fék esetén állandó (2.16) ahol: kf – a melegedési fékállandó [W] összefüggéssel az összetartozó féknyomaték – határfordulatszám értékek meghatározhatók. (2.17) A (2.16) összefüggés az Mf – n0 koordinátarendszerben egy hiperbolával ábrázolható. Ha logaritmikus léptékű koordinátarendszert használunk a hiperbola egyenes lesz, ahogyan azt az 5. ábra mutatja. Mivel a (2.2) összefüggés szerint a féknyomatékot a felületi nyomás megengedett értéke (pmeg) korlátozza, ezt a tényt az ábrában figyelembe kell venni, az (2.18) 8



magasságban meghúzott határegyenessel. További határt szab a tárcsa forgásából adódó gyűrűfeszültség is, amely: v0max = 40 m/s - öntöttvas tárcsákra a megengedett legnagyobb kerületi sebesség A tényleges felületi nyomás ellenőrzése után a melegedési fékállandó számítható (2.17) és a használhatósági diagram megrajzolható. Az üzemi pont berajzolásával, valamint a (2.12) vizsgálat elvégzésével a fék melegedésre ellenőrizhető.

Ebből az (2.19) számítható és az ábrán jelölhető.

5. ábra. Fékek használhatósági diagramja Így kialakul a fékek melegedés szempontjából mértékadó un. használhatósági diagramja, melyben ha ábrázoljuk az éppen aktuális összetartozó Mf – n0 értékpárral meghatározott üzemi pontot, és az a belső területre esik a fék melegedésre megfelel. Mivel tervezéskor a féknyomatékot a minimális, a hőáramsűrűséget a maximális súrlódási tényezővel határozzuk meg a melegedési fékállandó számításánál ezt figyelembe kell venni, azaz a (2.20) értékkel célszerű számolni.

2.5.

A fékezőerő kiszámítása

A fékezőerő megválasztásához a (2.2) egyenlet feltételeinek teljesülniük kell, azaz a maximális fékezőerőt a fékbetétre megengedett felületi nyomás pmeg korlátozza(1. táblázat), míg a minimális 9



fékezőerőt célszerű úgy választani, hogy ne csökkenjen a névleges érték 15 %-a alá. (2.21) feltételnek teljesülnie kell. ahol: - évlege fékezőerő [N] -m

(2.22)

mál fékezőerő [N]

(2.23)

b1 ajánlott értéke az 1. táblázatban megtalálható.

2.6.

Karrendszer és áttételek

A fékpofák féktárcsákhoz viszonyított mozgását és a zárórugó erejének a féktárcsához történő közvetítését a fék karrendszere biztosítja. Egyik legjellemzőbb adata a karáttétel, mely a fékpofák és a működtető rugó (ipR), a fékpofák és a lazító (ipL), a rugó és a lazító között (iRL) értelmezhető. Súrlódásmentes esetben ezek (2.24) (2.25) (2.26) formában adhatók meg, és a karok arányából egyszerű számítással meghatározhatók. A 2. ábrán látható megoldások esetén a számítási összefüggéseket a 3. táblázat tartalmazza.

Az ábra jele a–d

3. táblázat. A karrendszer áttételei ipR ipL

iRL

e–h i Ajánlott értékek

1 2…4

5…10

Megjegyzés: az ajánlott értékektől kivételes esetben el is lehet térni.

Abban az esetben, ha konstrukciós okok miatt – pl. a HD típusú féklazító alkalmazásával – a zárórugó előfeszítése nem szabályozható, a féknyomaték beállításához a karrendszer változtathatóra kell készíteni. A karrendszer elemei, így a fékkarok és esetleg a szögemelő sorozatgyártás esetén könnyűfémből vagy gömbgrafitos öntöttvasból készülnek. Egyedi gyártás esetén hegesztett kivitelt alkalmazhatunk acéllemez vagy hidegen alakított zártszelvényű idomacélok felhasználásával. A hosszirányú méreteket a féktárcsa átmérő és a kívánt áttétel határozza meg, ugyanakkor célszerű ha a fék tengelymagassága illeszkedik a villanymotorok tengelymagasságához. Keresztirányú méreteiket inkább merevségi, mint hajlító igénybevételük szempontjából választjuk meg. A fékkart és a szögemelőt összekötő vonórúdnak állítható hosszúságúnak kell lennie, ezáltal a. 10



fékhézag beállíthatóvá válik. Igénybevétele váltakozó húzás, így kifáradásra szilárdságilag ellenőrizni kell. A karrendszer egy többcsuklós labilis szerkezet, melynek helyzetét a fék zárt állapotában a féktárcsa, nyitott helyzetében egy állítható ütköző biztosítja, mellyel a szimmetrikus fékhézag is beállítható (lásd 17…23. szerkezeti ábrák). Általában két ütközőt szokás kialakítani, de a fék helyes beállítása után csak az egyik működik, mert egyébként a lazító nem tud a felső holtpontig elmozdulni.

2.7.

A rugóerő kiszámítása

A szükséges féknyomaték létrehozásához a fékpofákat Fn pofaerővel kell a féktárcsához nyomni. Az Fn nagysága az (2.1)-ből számítható. Ezt a pofaerőt a fékszerkezetbe épített rugó előfeszítő ereje FR biztosítja a karrendszer közvetítésével. Ha a működtető rugó és a fékpofa közötti karáttétel ipR a rugó szükséges előfeszítő ereje. (2.27) ha  = 0,9 felvételével a csapsúrlódásból adódó veszteségeket is figyelembe vesszük. Ha a rugó merevsége s [N/mm], a rugó előfeszítési úthossza (2.28) Természetesen ez a rugóerő a fék bezárt állapotában kell, hogy rendelkezésre álljon. Ugyanakkor, ha a fék helyesen van beállítva és nyitott állapotban a fékpofák és a féktárcsa közötti fékhézag min (1. táblázat) értékű, a rugó nyitáskor további összenyomódást szenved, melynek nagysága: (2.29) ahol  = 1,1-gyel a csapjátékokat és a karrendszer rugalmas alakváltozását vesszük figyelembe. A rugót terhelő legnagyobb erő így: (2.30) lesz. Mivel üzem közben a fékbetétek kopnak; az eredetileg beállított fékhézag nő. Ez igen kedvezőtlen a fék működésére több szempontból is. A megengedett legnagyobb érték legyen (2.31) amely a (2.32) ahol: ln – a féklazító névleges lökete fékbetét kopása esetén jön létre. Mivel az FRmax egy adott beállítás mellett állandó, a fékbetét kopása miatt a rugóerő csökken, mely a féknyomaték csökkenését is okozza. Kopott betét esetén a rugóerő: (2.33) ha (2.34) Így a pofaerő 11



(2.35) és a féknyomaték (2.36) értékre csökken. Ha automatikus fékhézagállítót nem alkalmazunk, célszerű a fékszerkezetet úgy megtervezni, hogy a nyomatékcsökkenés a névleges érték 15%-át ne haladja meg. Ennek egyik hatásos megoldási módja, ha a rugót a lehető legkisebb merevségűre készítjük. Ha a féklazító a zárórugót is tartalmazza - pl. HD – típus sorozat -, annak karakterisztikája adott (8. táblázat). Ekkor a szükséges pofaerőt a karáttétel helyes megválasztásával kell biztosítani.

2.8.

A zárórugó tervezése

A beépítendő rugót az MSZ 4333-01, vagy az MSZ 5737-80 szabvány szerint kell megtervezni. A rugók tervezéséhez szükséges jelöléseket, összefüggéseket, megnevezéseket a 2.37 – 2.53 egyenletek és a 6-7. ábra tartalmazza. A rugók anyagának célszerű NS minőségű patentozott rugóacélt (MSZ 4373) választani. Csúsztatási modulus: G=80416 MPa A rugóvégek kialakítása: zárt végű, köszörült. Jelölések és meghatározások - rugó középátmérő [mm]

(2.37)

ahol: Dk – a rugó külső átmérője [mm] d – a rugó szálátmérője [mm] - átmérőv zo y tervezésnél ajánlott érték a  5

(2.38) - lokkolá ho z [mm]

ö

(2.39)

ahol: nö – a rugó összes menetszáma nk – köszörült menetek száma, ajánlott érték: . - legk e

héz gok ö zege

(2.40)

ahol: y – fajlagos rugóhézag tényező (7-8. ábra) - működő menetszám, ajánlott értéke: ö Ütésszerű terheléskor vagy nagy sebességgel működő rugóknál nagyobb minimális rugóhézagot kell hagyni a menetek között: z y - rugó z

ho z [mm]

(2.41)

ahol: fe – a rugó előfeszítési úthossza [mm] (lásd 2.28) f+ - arugó összenyomódása nyitáskor [mm] lásd (2.29) . - rugóút

lokkolá g [mm]

(2.42)

ahol: H0 – a rugó szabad hossza [mm] - rugóho z legk e 12

héz g e eté [mm]

(2.43)



- leg ö

gyo

üzem rugóút [mm] (2.44)

- rugó me etemelke é e [mm]

(2.45)

ahol: - záró menetszám, ajánlott értéke: - rugó zámított merev ége [N/mm]

(2.46)

- rugóerő lokkolá kor [N]

(2.47)

– mege ge hető leg

gyo

rugóerő [N]

(2.48)

– fe zült égté yező

(2.49)

- f jl go fe zült ég [MP /mm]

(2.50)

- leg

gyo

üzem fe zült ég [MP ]

(2.51)

- leg

gyo

fe zült ég lokkolá kor [MP ]

(2.52)

– a rugó mege ge ett fe zült ége [MPa]

6. ábra. Hidegen alakított nyomó csavarrugók jellemzői

7. ábra. Melegen alakított nyomó csavarrugók jellemzői 13

(2.53)


2.9.


A rugó szilárdsági méretezése

A hengeres nyomócsavarrugók szilárdsági méretezésnél célszerű figyelembe venni a következőket:   

kialakításából következően a rugó gyakorlatilag nem terhelhető túl, mert egy adott nagyságú terhelésnél a rugó menetei összezáródnak és így mint rugó megszűnik működni az esetek döntő többségében a rugót előfeszített állapotban szerelik be, az üzemi terhelés csak ezen felül adódik a rugóra a rugó mindig csak egyirányú nyomó terhelést kaphat, így időben váltakozó terhelés csak lüktető igénybevételt okozhat

Statikus terhelés esetén (N < 104) A rugó geometriai méreteinek vizsgálatából kitűnik, hogy a rugót teljesen összezáró Fv erő nem sokkal nagyobb mint a geometriai feltételekből adódó legnagyobb Fn erő, így a belőlük származó feszültségek között sem adódik nagy különbség, ezért célszerű a rugót úgy tervezni, hogy az blokkolásig összenyomható legyen. Ennek feltétele, hogy a (2.51) vagy (2.52) összefüggés segítségével kiszámítható v u.n. blokkolási feszültség ne haladja túl a rugóra jellemző meg értéket, vagyis Ha ez nem biztosítható, egyrészt gondoskodni kell valamilyen összenyomódást gátló ütköző beépítéséről, valamint a gyártási rajzon fel kell tüntetni, hogy a rugó blokkolásig nem nyomható össze. Szilárdsági számításokat ebben az esetben is az előzőek szerint kell végezni, csak a várható legnagyobb terhelést kell számításba venni. A meg jellemző feszültséget az alkalmazott rugóanyag Rm szakítószilárdsága alapján lehet megválasztani, amely hidegen alakított rugóhuzal esetén függ az átmérőtől. Hidegen alakított rugóacéloknál alkalmazható érték. Időben változó terhelés esetén (N  107) A rugót időben váltakozó terhelés esetén kifáradásra kell ellenőrizni Az ellenőrzést a 8. ábrán látható kifáradási diagramok alapján lehet elvégezni, amelyek korlátlan élettartamú (N > 107) rugókra vonatkoznak, és a rugó kifáradási határfeszültségét adják meg. A lüktető igénybevétel miatt a rugóban a feszültség az erőváltozás miatt egy kmin és egy kmax között periodikusán változik, melynek különbsége az úgynevezett löketfeszültség ks . Tapasztalat szerint inkább ennek a nagysága, mint az ébredő maximális feszültség okoz kifáradásos törést a rugóban. A rugó tehát kifáradásra megfelel, ha

lüktető terhelésből adódó feszültség amplitúdója kisebb, mint a diagramból meghatározható löketfeszültség.

14



8. ábra. Hidegen alakított nyomórugók kifáradási görbéi a.) ötvözetlen patentozott rugóacél huzal, b.) nemesített rugóacél huzal, c.) szeleprugó (a szaggatott vonalak sörétezett rugókra vonatkoznak)

2.10. A rugó ellenőrzése kihajlásra A rugó terhelhetőségének nem csak szilárdságtani, hanem geometriai korlátja is van Az y rugóhézag-tényezőt az anyagtól és szálátmérőtől függően a 6-7. ábra alapján lehet megválasztani. Viszonylag hosszú (H0 > 5D) rugók nagyobb alakváltozások, vagy nem kellő megvezetés esetén kihajolhatnak és mint karcsú nyomott rudak rugalmasan instabil helyzetbe kerülhetnek. A kihajlást létrehozó deformációt egy kritikus fajlagos rugóúttal (f/H0) vehetjük számításba, melyet a rugó karcsúsági foka (Ho/D) függvényében a 9. ábrából határozhatunk meg. 9. ábra. Rugók kihajlási diagramja Az 1. jelű görbe a rugótányérban megvezetett köszörült végű rugókra, a 2. jelű görbe egyéb esetekre vonatkozik. A rugó nem hajlik ki, ha a legnagyobb üzemi deformáció esetén is fennáll, hogy

Ha a rugó kihajlásra veszélyes, akkor azt vezető csapon vagy vezető hüvelyben kell működtetni. A vezető hüvely belső furatátmérőjének a meghatározásánál figyelembe kell venni, hogy a nyomórugó külső átmérője terheléskor kissé megnő. Az „nö” összes menetszámot célszerű 0,5-re végződően megválasztani, mert így a rugóvégek 180°-al eltolva szemben helyezkednek el, és a rugó kevésbé lesz veszélyes kihajlásra.

15



2.11. A féklazító szerkezet megválasztása A fékszerkezet nyitását a növekvő rugóerő ellenében a 12-16. ábrákon látható féklazító szerkezetek biztosítják. A lazítás szempontjából lényeges tulajdonságuk, hogy ln [mm] névleges löket alatt FLn. [N] erőt képesek kifejteni. Ha a rugó és a lazító közötti áttétel iRL adott a megválasztott karrendszer méreteiből, a lazítót terhelő legnagyobb erő a fék nyitott állapotában (2.54) A féklazító helyesen van megválasztva, ha feltétel teljesül, azaz nincs túlméretezve és biztonságosan kinyit. Mivel a fékpofák és a féklazító közötti áttétel (2.55) A féklazító nyomófejének elmozdulásai valamint a hozzájuk tartozó lazítóerők meghatározhatók, melyet a 10. ábra mutat. Ha a fékszerkezet bezár, a felső holtpontból a nyomófej az alsó holtpont felé mozdul (2.56) tehát (2.57) (2.58) (2.59) a féklazító tényleges lökete az éppen fennálló fékhézagtól függ és az értékei a (2.56-59) egyenletekkel számíthatók.

10. ábra. A féklazító erő-elmozdulás diagramja

16



Vigyázni kell arra, hogy a lazító üzem közben sohase kerüljön az alsó holtpontba, mert a féknyomaték megszűnik. Ugyanis ilyenkor a zárórugó a dugattyút a lazítóházban kiképzett alsó peremhez szorítja, így a pofák nem tudnak a féktárcsára feszülni. E helyzet elkerülése érdekében feltételt célszerű betartani.

2.12. Csuklók ellenőrzése A csuklók kialakításánál törekedni kell a kis csaphézag elérésére. Ezt megfelelően megválasztott illesztéssel és a kopások lehetőség szerinti kiküszöbölésével érhetjük el. Ajánlott illesztés: H9/e8, H9/f8. A csapkopások csökkentése részben az átlagos felületi nyomás (p) alacsony értéken való tartásával, részben a megfelelő kenés biztosításával érhető el. A csapokat tehát felületi nyomásra ellenőrizni kell. Megengedhető felületi nyomások a 4. táblázatban találhatók 4. táblázat. Csuklók megengedett felületi nyomásai Anyag pmeg [MPa] Kar vagy persely Csap Öntöttvas Acél 5 Öntöttvas Acél 7 Acél Acél 15 Acél Acél 25 Bronz (Bzö 12) Acél 15 Danamid Acél 10 Teflon Acél 7

17

Megjegyzés Kenés nélkül Kenve Kenés nélkül Kenve Kenve Kenés nélkül Kenés nélkül



3. Féklazító szerkezetek A kétpofás fékszerkezetek működtetésére alkalmas elektrohidraulikus féklazító szerkezeteknek számos; egymástól csak részletekben különböző változatuk alakult ki.

11. ábra. HD típusú elektrohidraulikus féklazító metszete

A visszatérítő rugó nélküli típusok közül a magyar gyártmányú VHF sorozat főbb méreteit és adatait a 12-13. ábra, valamint az 5-6. táblázat tartalmazza. A TGM jelű típusok a 14. ábra és a 7. táblázat alapján választhatók ki. Ezeket a féklazítókat a 2 ábra „a – h” elvi felépítésű fékeihez alkalmazzuk. A HD-HDN típusú elektrohidraulikus féklazítók beépített rugóval rendelkeznek. Szerkezeti felépítésüket és méreteiket a 15-16. ábrán, műszaki adataikat és méreteiket a 8-9. táblázatban lehet megtalálni. Ezeket a féklazítókat az „i” típusú fékszerkezeteknél alkalmazzuk. Végezetül néhány kivitelezett illetve sorozatban gyártott kétpofás fékszerkezet megoldását mutatják a 17 - 23. ábrák.

18



12. ábra. VHF 160 típusú elektrohidraulikus féklazító

50

1500

0,4

39,2

618

63

1000

0,4

98,1

981

100

300

0,66

19

[V]

[Hz]

39,2 44,1 49,1

380/ 220

50

Y/D 0,43 0,74 0,6 1,4 1 1,73 1,22 2,1

Súly olaj nélkül

490,3

[N] 14,7

Leadott teljesítmény

24,5

[s] 0,542,4 0,51,5 0,512,8 0,61,2

Felvett teljesítmény

[s] 0,4

Névleges áram

[k/h] 2000

Névleges frekvencia

[mm] 50

Névleges feszültség

Működési idő

[N] 313,9

Olajtöltés

Max. bekapcsolási gyakoriság

[Nm] 15,7

Visszatérési idő

Névleges löket

VHF 160 VHF 250 VHF 400 VHF 1000

Névleges erő

Jel

Névleges munkaképesség

5. táblázat. VHF típusú elektrohidraulikus féklazítók jellemző adatai

[VA] 170

[W] 100

[N] 196

250

180

365

350

598

500

450

883

412



13. ábra. VHF 250 típusú elektrohidraulikus féklazító

6. táblázat. VHF típusú elektrohidraulikus féklazítók méretei Méretek [mm] a b c d e f g h i VHF 160 420 202 390 142 50 35 15 25 VHF 250 510 216 471 202 168 50 40 15 27 VHF 400 574 245 530 232 182 63 50 20 40 VHF 1000 651 270 606 270 188 100 50 20 40 Megjegyzés: m= a nyomófej furata ±0,1 mm Jel

20

k 20 30 30 26

l 48 48 48 50

m 12 12 18 18



14. ábra. TGM típusú féklazító

Típus

TGM-25 TGM-50 TGM-80

7. táblázat. TGM típusú féklazító jellemző adatai Névleges Méretek [mm] nyomóerő H H1 B1 B2 B3 R a [N] 250 355 379 87,5 125 212,5 12 14 500 400 432 92 125 227 16 16 800 400 432 92 125 227 16 16

21

b

c

d

ln

20 25 25

60 60 60

12 16 16

50 50 50



15. ábra. HDN 25/5 típusú elektrohidraulikus féklazító

8. táblázat. HD-HDN típusú elektrohidraulikus féklazítók főbb jellemzői [3] Típus Rugóerő [N] Löket [mm] Nyomóerő rugó nélkül Fmax Fmin K [N] HDN 25/5 305 250 50 360 HDN 75/5 860 750 50 950 HD 125/6 1420 1230 60 2350 HD 200/6 2340 1910 60 2350 HD 200/12 2350 1880 120 2350 HD 300/6 3250 2800 60 3400 22



16. ábra. HDN 75/5 típusú elektrohidraulikus féklazító

9. táblázat. HD-HDN típusú elektrohidraulikus féklazítók méretei [3] Típus B C D E F G H HDN 25/5 335 152 70 93 40 15 16H7 HDN 75/5 435 180 94 108 80 20 16H7 HD 125/6 575 229 110 149 100 30 20H7 HD 200/12 695 229 114 145 100 30 20H7 HD 300/6 660 225 125 161 110 30 25H7

23

I 16H7 16H7 25H7 25H7 25H7

J 26 d8 24d8 32d8 32d8 38d8

K 50 50 60 120 60

Q R15 R19 R30 R30 R30



4. Konstrukciós kialakítások

17. ábra. „c” típusú kétpofás fékszerkezet

18. ábra. „d” típusú kétpofás fékszerkezet

24



19. ábra. „h” típusú kétpofás fékszerkezet

20. ábra. . „e” típusú kétpofás fékszerkezet

25



21. ábra. „f” típusú kétpofás fékszerkezet

22. ábra. „g” típusú kétpofás fékszerkezet

26



23. ábra. „i” típusú kétpofás fékszerkezet

27



Ábrák jegyzéke 1. ábra. Kétpofás rögzítőfék ................................................................................................................................... 3 2. ábra. Kétpofás fékszerkezetek elvi vázlatai ........................................................................................................ 4 3. ábra. Fékpofák jellemző méretei ........................................................................................................................ 6 4. ábra. Csőszegecs beépítésének méretei ............................................................................................................ 7 5. ábra. Fékek használhatósági diagramja .............................................................................................................. 9 6. ábra. Hidegen alakított nyomó csavarrugók jellemzői ..................................................................................... 13 7. ábra. Melegen alakított nyomó csavarrugók jellemzői .................................................................................... 13 8. ábra. Hidegen alakított nyomórugók kifáradási görbéi .................................................................................... 15 9. ábra. Rugók kihajlási diagramja ........................................................................................................................ 15 10. ábra. A féklazító erő-elmozdulás diagramja ................................................................................................... 16 11. ábra. HD típusú elektrohidraulikus féklazító metszete .................................................................................. 18 12. ábra. VHF 160 típusú elektrohidraulikus féklazító ......................................................................................... 19 13. ábra. VHF 250 típusú elektrohidraulikus féklazító ......................................................................................... 20 14. ábra. TGM típusú féklazító ............................................................................................................................. 21 15. ábra. HDN 25/5 típusú elektrohidraulikus féklazító ....................................................................................... 22 16. ábra. HDN 75/5 típusú elektrohidraulikus féklazító ....................................................................................... 23 17. ábra. „c” típusú kétpofás fékszerkezet ........................................................................................................... 24 18. ábra. „d” típusú kétpofás fékszerkezet .......................................................................................................... 24 19. ábra. „h” típusú kétpofás fékszerkezet .......................................................................................................... 25 20. ábra. . „e” típusú kétpofás fékszerkezet ........................................................................................................ 25 21. ábra. „f” típusú kétpofás fékszerkezet ........................................................................................................... 26 22. ábra. „g” típusú kétpofás fékszerkezet .......................................................................................................... 26 23. ábra. „i” típusú kétpofás fékszerkezet ........................................................................................................... 27

Táblázatok jegyzéke 1. táblázat. A féktárcsa és a fékpofák jellemző méretei [mm] ............................................................................... 5 2. táblázat. Fékbetétek anyagai és főbb jellemzői ................................................................................................. 6 3. táblázat. A karrendszer áttételei ...................................................................................................................... 10 4. táblázat. Csuklók megengedett felületi nyomásai ........................................................................................... 17 5. táblázat. VHF típusú elektrohidraulikus féklazítók jellemző adatai ................................................................. 19 6. táblázat. VHF típusú elektrohidraulikus féklazítók méretei ............................................................................. 20 7. táblázat. TGM típusú féklazító jellemző adatai ................................................................................................ 21 8. táblázat. HD-HDN típusú elektrohidraulikus féklazítók főbb jellemzői [3] ....................................................... 22 9. táblázat. HD-HDN típusú elektrohidraulikus féklazítók méretei [3] ................................................................. 23

Felhasznált irodalom [1]

Tóth-Laboncz J. Kétpofás fékszerkezetek. Tervezési segédlet, Debreceni Egyetem Műszaki Főiskolai Kar, 1993

[2] [3] [4]

http://www.cosid.de/images/stories/cosid/datasheet_images/db_cosid_indu-2011e.pdf EMTC Villamosgépgyártó Bt. (2012): HD-HDN elektrohidraulikus féklazító. Azonosító:900031-3 SIBRE Crane Drum Brakes (2012): http://www.icpltd.co.uk/contents/en-uk/d1137_cranedrum-brakes.html

28

Kétpofás fékszerkezetek

Recommend Documents