Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Gép- és Terméktervezési Tanszék 3515 Miskolc – Egyetemváros
Szakdolgozat
Feladat címe: Tengelyrendszer tervezése binokulárhoz Készítette: Molnár László BSc szintű, gépészmérnök szakos Géptervező szakirányos hallgató
Konzulensek: Dr. Döbröczöni Ádám egyetemi tanár Miskolci Egyetem Gép- és Terméktervezési Tanszék
2012/2013 tanév, 2. félév
Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Gépészmérnök szak Géptervező szakirány
Szám: GET-727/2010 Gép- és Terméktervezési Tanszék 3515 Miskolc-Egyetemváros
SZAKDOLGOZAT Molnár László Neptun kód: CQIP9O, FIR azonosító: 79056573675, gépészmérnök (BSc) jelölt részére A tervezés tárgyköre: Termékfejlesztés A feladat címe:
Tengelyrendszer tervezése binokulárhoz
A feladat részletezése: 1. 2. 3. 4.
5.
Tekintse át az „óriásbinokulárok” és tengelyrendszereik fejlődését 80-100mm objekív átmérőig! Végezzen irodalom- és szabadalomkutatást! Készítse el a fejlesztendő termék feladatkitűzését (cél, igényjegyzék)! Keressen megoldásváltozatokat és értékelje azokat. Készítsen változatokat egy 100mm objektív-átmérőjű binokulár tengelyrendszerére. Legyen ez egyszerűen – kereskedelmi árukból – összeállítható változat is, amelyen a kiegyensúlyozás és a mozgás a valóságban modellezhető. Készítse el a szerkezet 3D-s modelljét Állítsa össze a szerkezet leírását, gyártására, ellenőrzésére és szerelésére vonatkozó legfontosabb ismereteket és előírásokat!
Tervezésvezető(k):
Dr. Döbröczöni Ádám, egyetemi tanár
Konzulens:
Németh Géza, egyetemi adjunktus
A szakdolgozat kiadásának időpontja
2012. szeptember 12.
A szakdolgozat beadásának határideje:
2013.május 3.
Miskolc, 2013.május 3. Dr. Kamondi László tanszékvezető, egyetemi docens
1
1. A szakdolgozat módositasa:
szükséges (módositast külön lap tartalmazza) nem szükséges (a megfelelő rész aláhúzandó)
Miskolc, 2013. …………………..
tanszékvezető aláirasa
2. A tervezést ellenőriztem: (1) (2) (3) (4) tervezésvezető aláirasa 3. A szakdolgozat:
beadható nem adható be
Miskolc, 2013. ………………….. konzulens aláirasa
4. A szakdolgozat
tanszékvezető aláirasa
… db szövegoldalt … db rajzot … db tervnyomtatványt, továbbá … db egyéb mellékletet tartalmaz
5. A szakdolgozat biralatra: bocsájtható nem bocsájtható A biraló neve: Miskolc, 2013. …………………..
tanszékvezető aláirasa
6. Osztályzat a biraló javaslata: a tanszék javaslata: a Záróvizsga Bizottság döntése:
Miskolc, 2013. …………………..
a Záróvizsgabizottság elnökének aláirasa 2
Tartalom SZAKDOLGOZAT ....................................................................................................................................... 1 Tartalom .................................................................................................................................................. 3 Binokulárok.............................................................................................................................................. 6 Binokulárok jellegzetes tulajdonságai, részegységei........................................................................... 6 Binokulár állványok típusainak áttekintése............................................................................................. 9 Két tengely körül forgó villás állványok ............................................................................................... 9 Gömbcsuklós állványok ..................................................................................................................... 11 T-állványok ........................................................................................................................................ 12 Paralelogramma-állványok ................................................................................................................ 13 Szabadalomkutatás ............................................................................................................................... 14 Cél és igényjegyzék ................................................................................................................................ 16 Célkitűzés........................................................................................................................................... 16 Igényjegyzék ...................................................................................................................................... 16 Megoldásváltozatok készítése és értékelése ........................................................................................ 20 Binokulár hajtások ............................................................................................................................. 20 Egy példa dörzshajtás alkalmazására ................................................................................................ 22 Binokulár megfogások ....................................................................................................................... 23 Egy példa gumiszíjas rögzítésre ......................................................................................................... 25 Állványtartók ..................................................................................................................................... 26 Állványtípisok .................................................................................................................................... 27 Egyéb funkciók................................................................................................................................... 28 Megoldásváltozatok készítése........................................................................................................... 29 Megoldásváltozatok értékelése ........................................................................................................ 29 Értékelés: ........................................................................................................................................... 30 Binokulár állvány tervezése ................................................................................................................... 33 A binokulár bemutatása ........................................................................................................................ 36 A távcsőről készített modell: ............................................................................................................. 37 Az állvány vázának és csapágyazásának tervezése................................................................................ 38 Példák csapágyazásra ........................................................................................................................ 38 Példák műanyag csőből készült állványra ......................................................................................... 41 Példák horganyzott csőből készült állványra .................................................................................... 42 Csőszerelvény váz tervezése ............................................................................................................. 45 Csapágyazás tervezése ...................................................................................................................... 47 3
1.
Csapágyazási megoldás ............................................................................................................. 48
2.
Csapágyazási megoldás ............................................................................................................. 50
Választott csapágyazás ...................................................................................................................... 52 A tengely rögzítése ............................................................................................................................ 54 Horizontálisan mozgató tengely ........................................................................................................ 57 Megtervezett tengelyek és csapágyazásuk ....................................................................................... 60 Távcső tartó ....................................................................................................................................... 62 Excentricitás számítás........................................................................................................................ 65 A távcsőállvány ...................................................................................................................................... 69 A vertikálisan mozgató tengely és alkatrészei................................................................................... 69 A horizontálisan mozgató tengely és alkatrészei .............................................................................. 70 Összefoglalás ......................................................................................................................................... 71 Ábrajegyzék ........................................................................................................................................... 72 Felhasznált irodalmak............................................................................................................................ 73
4
EREDETISÉGI NYILATKOZAT
Alulírott Molnár László; Neptun-kód: KMOK1B a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának végzős gépészmérnök (BSc.) szakos hallgatója ezennel büntetőjogi és fegyelmi felelősségem tudatában nyilatkozom és aláírásommal igazolom, hogy Tengelyrendszer tervezése binokulárhoz című szakdolgozatom/diplomatervem saját, önálló munkám; az abban hivatkozott szakirodalom felhasználása a forráskezelés szabályai szerint történt. Tudomásul veszem, hogy szakdolgozat esetén plágiumnak számít: szószerinti idézet közlése idézőjel és hivatkozás megjelölése nélkül; tartalmi idézet hivatkozás megjelölése nélkül; más publikált gondolatainak saját gondolatként való feltüntetése. Alulírott kijelentem, hogy a plágium fogalmát megismertem, és tudomásul veszem, hogy plágium esetén szakdolgozatom visszautasításra kerül. -
Miskolc, 2013.május 5.
…….……………………………….… Molnár László
5
Binokulárok Először bemutatnám a binokulárok pár jellegzetességét és tulajdonságát. A binokulárok olyan távcsövek, amelyeknek két betekintő nyílásuk van. A két szemmel való megfigyelés sokkal kényelmesebb, mint egy nyílásba nézni. Számos binokulár létezik. Használják természet megfigyelésre, vadászatra, csillagászatra. Feladatomban óriásbinokulárhoz kell állványt tervezni. Az ilyen távcsöveket általában csillagászati megfigyelésekhez használják. Nagy méretük miatt súlyuk legalább 6 kg, ezért kézben tartani hosszasan nem lehetne őket.
Binokulárok jellegzetes tulajdonságai, részegységei
Prizma A prizmák feladata, hogy a megfordított képet visszafordítsa úgy, ahogy az eredetileg áll. A prizmaelrendezés szerint két
Objektív
Okulár
Prizma
Fény
1. ábra - Tetőél prizma
6
Objektív
Prizma
Okulár
2. ábra - Porro prizma
Nagyítás és objektív átmérő Minden binokuláron jelezve van, hogy milyen nagyításra képes és mekkora az objektívének az átmérője. Ez általában a következő módon van jelölve:
a×b a = nagyítás b = objektívát mérő Általában az a javaslat, hogy a 15-szörös nagyítás főlőtt már érdemes állványt használni, mert a kézremegés nagyon zavaró. Minél nagyobb a nagyítás a kapott kép annál fényszegényebb lesz, valamint a látómező is szűkül. Sok binokulárnál a nagyítás állítható. Ez úgy van jelezve, hogy a nagyítás érték helyére a két határérték van megadva. A feladathoz tartozó távcső - GT100-45 binokulár – nagyítása 25X, tehát indokolt hozzá állvány készítése. Az objektív átmérője nagyon fontos tulajdonság a csillagászati binokulárok esetében, mert ezzel arányosan nő a távcső fénygyűjtő képessége. Az objektívnek nem csak a mérete, hanem típusa is fontos, hiszen az eredeti színek csak jó minőségű objektívvel nyerhetőek.
7
Objektív bevonat Az objektívet annak érdekében, hogy minél több fényt eresszen át, fényvisszaverő bevonattal szokták bevonni. Több ilyen bevonat létezik. A gyártók a következő felirattal jelzik a bevonat minőségét: -
fully coated: legolcsóbb távcsöveknél, egy rétegű bevonat
-
multi-coated: általában az objektíven több rétegű bevonat van
-
fully multi-coated: több rétegű bevonat
-
phase coated: felső kategóriás binokulároknál
Látómező
Megadja, hogy a binokulárral mekkora területet látunk. Ezt két értékkel lehet jellemezni: -
A csillagászat szempontjából a szögérték a fontosabb
-
A természet megfigyelés szempontjából, az az érték, hogy 1000m-en hány méter hosszt látunk
8
Binokulár állványok típusainak áttekintése Két tengely körül forgó villás állványok Megnevezés
Vázlat
Tulajdonságok Az állvány tengelye körül fordul körbe. Nagyméretű távcsövekhez is alkalmas, mert a kétoldalú megtámasztás remegésmentesen támasztja meg a távcsövet. Ahhoz, hogy a zenitet kényelmesen nézzük, a V-állványnak dőlésszöge van, emiatt a súlypont nem az állvány tengelyére esik. Ezt lehet ellensúllyal egyensúlyozni.
Hagyományos V-állvány
A hagyományos V-állványtól annyiban tér el, hogy a dőlésszög állítható, így ha nem a zenitet akarjuk nézni akkor be tudjuk állítani függőlegesre. Hátránya, hogy a dőlésszög állító tengelynek nagyon erős megfogásának kell lennie, főleg nagy távcsövek esetén.
Állítható dőlésszögű Vállvány
Egyszerűbben kivitelezhető megoldás a hagyományos Vállványhoz képest, mivel itt nem okoz problémát a kézoldali pontos tengelyvezetés. Hátrányai, hogy nagy kar esetén ellensúlyt kell használni, nem annyira stabil megtámasztás mint a hagyományos Vállvány, rövid kar esetén kényelmetlen a hozzáférés.
Egy oldalt megfogott, állvány körül forgó Vállvány
9
Egy oldalt megfogott hagyományos V-állvány
A hagyományos V-állványhoz képest csak kisebb távcsöveket képes megtartani, az egyoldali megtámasztásnak köszönhetően, de viszont a gyártása egyszerűbb és hordozhatóbb megoldás a hagyományoshoz képest, mivel kis helyet foglal el.
Egy oldalt megfogott függesztett V-állvány
A felfüggesztett rögzítés miatt kényelmes a hozzáférés a távcsőhöz, főleg ülve vagy fekve, mivel a távcső alatt semmilyen rögzítő szerkezet nem található. Általában kisebb méretű távcsövekhez alkalmazzák.
10
Gömbcsuklós állványok Megnevezés
Vázlat
Tulajdonságok
Gömbcsukló felett rögzített távcső
Minden gömbcsuklós megoldásra igaz, hogy nagyméretű távcsövekhez nem érdemes alkalmazni, mivel a gömbcsukló kis terheket tud csak a súrlódó erőnek köszönhetően megtartani. Hátránya továbbá, hogy gyártása bonyolult eszközöket és nagy pontosságot igényel, ha villás állványok illesztett tengelyéhez hasonlítjuk. Legnagyobb előnye viszont, hogy könnyen hordozható és kis helyet foglal el.
Gömbcsukló mellett rögzített távcső
Gömbcsukló alatt rögzített távcső
11
T-állványok Megnevezés
Vázlat
Tulajdonságok
Gömbcsuklóval szerelt T-állvány
Általában a két távcsöves megoldásra alkalmazzák, azonban ehhez a tengelyrendszer pontosságára van szükség. A tartót kis kell egyensúlyozni két távcső esetében is. Arra használják legtöbbször, hogy a tartó egyik végére kisebb átmérőjű binokulárt szerelnek és ezt „célzótávcsőnek” használják. Emiatt fontos hogy a tengely tökéletesen vízszintes legyen, hogy az átfordításkor is ugyanazt a képet láthassuk.
V-állvánnyal szerelt Tállvány
Két távcsövet tartó Tállvány
12
Paralelogramma-állványok A paralelogramma-állvány általában tripod állványra szerelik fel, de felszerelhető például korlátokra is. Lényegében legjobb tulajdonsága az, hogy az állvány felszerelésének helyétől távolabb helyezkedik el a távcső, mint más távcsőállványok esetében (ez a T-állványnál is megvan). így kényelmesebben lehet a távcsőbe belenézni és lehetőség nyílik több helyzetben használni a távcsövet, például ülve, fekve. A paralelogramma állványra gyakorlatilag bármilyen távcsőrögzítő állványt lehet rögzíteni mint például, gömbcsukló, V-állvány, egykarú állvány, stb.
Megnevezés Paralelogrammaállvány középen rögzített távcsővel
Vázlat
Tulajdonság Előnyei: - a távcsövet kényelmesebbe n lehet kezelni, mivel az a talpazattól távol helyezkedik el - a távcsövet lehet fekve vagy ülve is használni Hátrányai: - méretei miatt nehezen szállítható - sok alkatrészt igényel - a nagy erőkar miatt mindig muszáj ellensúlyt használni - a remegéseket felerősíti
Paralelogramma állvány alul rögzített távcsővel
13
Szabadalomkutatás A szabadalomkutatást a www.google.com/patents honlap segítségével végeztem. Szabadalmakat binokulár rögzítő megoldásokra, fejre szerelhető binokulárállványokra találtam. A szabadalomkutatás során talált binokulárállványok egyszerű szerkezetek, kis méretű távcsövek rögzítésére és mozgatására kínálnak megoldást.
Szabadalom neve Binocular Rests
Feltaláló Joseph Conway
Szabadalom száma és ideje 4,557,451 1985. dec. 10.
Mounting for Astronomical Binoculars
Robert J. Barisa
4,702,450 1987. okt. 27
Binocular Mounting Assembly for Astronomical Observations
Peter D. Johnson
5,437,427 1995. aug. 1.
Ábra a szabadalomból
14
Mount System for Supporting Binoculars on a Tripod
Randy N. Garland
5,938,155 1999. aug. 17.
15
Cél és igényjegyzék Célkitűzés Binokulárállvány tervezése 80-100mm objektívátmérőjű binokulárokhoz. Az állvány egyszerűen, kereskedelmi árukból előállítható legyen.
Igényjegyzék Darabszám: 1 darab
Határidő: 2012. november 30. Technikai helyzet: Binokulárokat általában fényképezőgép állványokra szerelnek, azonban ezek az állványok nem binokulárok tartására lettek tervezve és csak kis méretű binokulárokat bírnak megtartani, mivel egy fényképezőgép súlya sokkal könnyebb még egy kisebb binokulárhoz viszonyítva is. Ezek a fényképezőgépállványok általában gömbcsuklóval szereltek (sokszor műanyag gömbcsuklóval), aminek nem feladata egy nagysúlyú binokulár megtartása. Nem sok gyártó foglalkozik binokulárállványok sorozatgyártásával, általában kisebb vállalkozások vállalnak megrendelésre állványok elkészítését. Sorozatgyártásban legtöbbször villás állványokat találhatunk, ritkán paralelogramma állványt. Ebből következik, hogy a binokulárállvány beszerzése nehéz (pl.: a csillagászati távcsőállványokhoz képest, ahol több nagy gyártó is sorozatgyártott állványokat forgalmaz), és a forgalmazott termékek ára is nagyon magas.
Pár példa internetről megrendelhető binokulárállványra: Név Orion Paragon-Plus binokulárállvány és tripod
Kép
Ár 190$
16
EZ Binoc Mount™ Kit
100$
Zhumell L-mount
16$
Brunton Ball & Socket Mount
50$
Vixen HF Altazimuth Fork Mount
300$
17
Képesség: -
szállítható legyen
-
egyszerű megoldásokat tartalmazzon
-
kereskedelmi árukból összeállítható legyen
-
egyszerű szerszámokból előállítható legyen
-
egyszerűen szerelhető legyen
-
egyszerűen és gyorsan mozgatható legyen
Teljesítőképesség: 80-100mm objektívátmérőjű binokulárállványokat általában csillagászati célokra használják. Már 5060mm objektívátmérőkű binokulárokon is jelentősen látszik a kéz remegése. Ez elkerülhető állvány használatával. Fontos, hogy az állvány jó rezgéscsillapító hatású legyen. Az állvány használatában ne jelentsen korlátot, az, hogy ha esetleg egy kisebb méretű binokulárt akarunk használni a távcsőhöz. Ez azért fontos, hogy ne kelljen vásárolni egy másik állványt csak azért, mert egy 40-60mm objektívátmérőjű távcsövet is használni akarunk.
Feldolgozandó anyag: Kereskedelmi áruk: szelvények, félkészgyártmányok.
Pontosság: A távcsőállvány pontossága, a távcső mozgatását biztosító két tengelyek pontos megmunkálásán és illesztésén múlik. A szerkezet legfőbb tulajdonsága a merevsége. Környezeti hőfok: min. -30, max. +70 Méret: Az állvány méreteit befolyásolja az a tény, hogy az állványnak hordozhatónak kell lennie. Ezért biztosítani kell, hogy: -
az állvány könnyű legyen
-
könnyen szét és összeszerelhető legyen
-
ne tartalmazzon sok alkatrészt
18
Súly: A szállíthatóság miatt könnyű anyagokat kell készíteni. Cél, hogy egy hátizsákba könnyedén szállítható legyen (persze a hozzá tartozó teodolit állvány nélkül). Környezet: -
a kisebb széllökések ne tudják megmozdítani
-
kisebb vízzel való érintkezést elviselje, ne korrodáljon (festés)
-
a kent alkatrészek jól el legyenek szigetelve a környezettől
-
a por vagy a pára, a működést ne befolyásolja
Gyártás: Háztartási körülmények között, egyszerűbb kéziszerszámokkal elvégezhető műveletek. Szerelés: A szerelés legfontosabb jellemzői: -
könnyen szerelhető legyen
-
a szerelés ne igényeljen sok különböző és bonyolult szerszámot
-
könnyen rögzíthető legyen egy tripod-állványra
-
a távcső könnyen felszerelhető, esetleg cserélhető legyen
-
a távcsövet ne sértse meg az állvány (ne legyenek élek, amelyek megkarcolhatják, ne legyenek kinyúló alkatrészek…)
Karbantartás: -
könnyű javíthatóság
-
hosszú élettartam
-
ne tartalmazzon olyan alkatrészeket, amelyek hamar tönkremennek
-
kenőanyagot ne kelljen gyakran pótolni
Újrahasznosítás: Fémhulladékként újrahasznosítható legyen
19
Megoldásváltozatok készítése és értékelése Binokulár hajtások
A binokulár állványokat jellemzően nem szerelik fel hajtásokkal, de azért lehet példát találni hajtással szerelt állványra. Az ilyen állványokat általában csillagnézésre használják, de találhatók természet megfigyelésre szánt állványokon is hajtások. Hajtás megnevetése Dörzshajtás
Bordásszíj-hajtás
Hajtás egyszerűsített ábrája
Tulajdonságok Érzékenysége miatt ritkán alkalmazott hajtás. Alkalmazásához nagy hangsúlyt kell fektetni a kiegyensúlyozásra, ezért az ilyen meghajtással rendelkező állványok általában sok finomállítási lehetőséggel rendelkeznek. Kivitelezési nehézsége és a többi hajtással szembeni hátránya az, hogy a súrlódó tárcsák között biztosítani kell az összeszorító erőt. Nagy előnye, hogy nagyon kicsi áttétel megvalósítható és ennek köszönhetően rendkívül finom mozgatást tesz lehetővé. Inkább nagyobb csillagászati távcsöveknél alkalmazzák, binokulár állványok hajtására nem jellemző. Biztos, csúszásmentes mozgatást és nagyobb tengelytávolságot tesz lehetővé.
20
Ikon
Csigacsigakerékhajtás
Fogaskerékhajtás
Menetes hajtások
Távcsőállványok mozgatására a leginkább alkalmazott hajtásfajta. A többi hajtással szemben legnagyobb előnye az, hogy megfelelő méretezéssel önzáróra lehet tervezni, aminek következtében nincs szükség fék használatára. Hátránya viszont, hogy gyártása szerszámgépeket igényel. Ritkán alkalmazott hajtástípus. A dörzshajtással szembeni hátránya, hogy nagyon kicsi áttétel nem valósítható meg vele.
Nem egyenletes mozgást tesznek lehetővé, de lassú és gyors mozgatásokra egyaránt alkalmasak. Nagy előnyük a többi hajtáshoz képest, hogy könnyen kereskedelmi forgalomban kapható elemekből elkészíthetőek.
21
Egy példa dörzshajtás alkalmazására A dörzshajtást két kúpkerék valósítja meg. A tengely axiális megtámasztása axiális golyóscsapággyal, a radiális megvezetés pedig csapágypersellyel történik. A kenőanyag átszivárgását a hajtáshoz egy gyűrű választja el. A dörzshajtás összeszorító erejét egy rugó biztosítja, amelynek feszítését egy menetes állítószerkezettel lehet kalibrálni.
3. ábra - Példa dörzshajtással mozgatható állványra
22
Binokulár megfogások
Az állványok típusától függetlenül a binokulárokat valamilyen módon rögzíteni kell. A rögzítés módja függ a binokulár típusától. Nagyobb binokulárokat általában felszerelnek egy rögzítőszerketettel, amellyel a távcsövet lehet rögzíteni az állványhoz. Ez a rögzítőszerkezet általában egy menetes orsó. A kisebb távcsövekre nem tesznek ilyen rögzítőszerkezetet, ennek ellenére ilyen távcsöveket is érdemes állványon használni, mert így a kéz remegése nem rontja a képet. Az ityen távcsövek megfogására többféle megoldás létezik.
Rögzítőszerkezet Binokulár megfogása szíjjal
Tulajdonságok Ikon A binokuláron felül átvezetett szíjat Tépőzáras: valamilyen megoldással megfeszítjük, rögzítjük és így a binokulárt az alsó talprészhez szorítjuk. A szíj feszesen tartására több megoldás is van: - a szíj több ponton kilyukasztott gumi, amit megfeszítünk, majd a megfelelő helyre beakasztjuk - a szíj tépőzárazott anyag - a szíjat egy szorító bilincs tartja Gumiszíjas: feszesen Az ilyen távcsőmegfogás előnye, hogy szinte bármilyen távcsöven képes rögzíteni, hiszen a szíj idomodik a távcső alakjához. Hátránya viszont az, hogy a binokulárt alátámasztó felületnek nagynak kell lennie, hogy a binokulárt jól megtámassza, az ne bírjon lebillenni. Szorítóbilincses:
Befogás két pofa közé
A binokulárt két pofa közé helyezzük, majd ezeket menetes orsóval szorítjuk össze. A pofákat valamilyen puha anyagnak kell borítani a binokulár felől, hogy azt ne sértsék fel.
23
Binokulár egyik csövének megfogása
A távcsőnek csak az egyik csövét fogjuk meg, ebből következik, hogy a megfogó szerkezetnek jól kell tapadnia a csőhöz nehogy az elmozduljon. A megfogás történhet szíjjal vagy karmokkal
Menetes orsós rögzítés
Nagyobb binokulárok általában fel vannak szerelve ezzel a rögzítési megoldással.
24
Egy példa gumiszíjas rögzítésre Azoknál a binokulároknál szükséges rögzítési megoldás, amelyek nem rendelkeznek rögzítő szerkezettel. A binokulárt egy gumiszalag szorítja rá az állványra. Ez a szalag könnyen elkészíthető például bicikligumiból. A gumiszíjon furatsor található. A megfelelő feszességnél a gumiszíjat beakasztjuk és így a távcsövet az leszorítja. Kisebb távcsövet megfelelően megtart ez a megoldás, de nagyobb átmérőjű távcsövekhez alkalmatlan megoldás, mivel nagy súlyuk miatt könnyen kimozdulnának a szorítóerőből.
4. ábra - Gumiszíjjal rögzített binokulár
25
Állványtartók Az állványokat általában háromlábú állványra szerelik, de olyan óriásbinokulárokat, amelyeknek már a súlya is számottevő más megoldással kell megtámasztani. Ezekhez sokszor valamilyen hegesztett szerkezetet alkalmaznak. A háromlábú állványok az óriásbinokulárokat is jól megtámasztják, de ilyen állványnál a szerkezet stabilitásán van a hangsúly, míg egy tripod állványnál fontos a szerkezet könnyűsége és hordozhatósága. Állvány Háromlábú állvány (teodolit állvány)
Tulajdonságok Könnyen hordozható, összecsukható. lábai földbe nyomhatóak, amelynek segítségével könnyen rögzíthető az állvány.
Hegesztett állvány
Nem hordozható, óriás binokulárok megtámasztására használható.
Hegesztett állvány kerekekkel
5. ábra - Egy kereskedelmi forgalomba kapható teodolit állvány
26
Ikon
Állványtípisok Megnevezés
Vázlat
Hagyományos V-állvány
Állítható dőlésszögű V- állvány
Egy oldalt megfogott, állvány körül forgó V-állvány
Egy oldalt megfogott hagyományos V-állvány
Egy oldalt megfogott függesztett V-állvány
Gömbcsukló felett rögzített távcső
Gömbcsukló mellett rögzített távcső
27
Gömbcsukló alatt rögzített távcső
Paralelogramma állvány
T-állvány
Egyéb funkciók
Lehetőség két távcső rögzítésére
28
Megoldásváltozatok készítése Egy binokulár állványt a következő elemekből építhetjük össze: -
Állványtartó: amire a binokulárt mozgató szerkezetet rögzítjük.
-
Állvány: az a szerkezet, ami a binokulár mozgatását és rögzítését biztosítja
-
Távcsőrögzítés: amelynek segítségével a távcsövet az állványhoz rögzítjük
Megoldásváltozatok értékelése Értékelési szempontok: Értékelés Értékelési száma szempont megnevezése 1 Hordozhatóság
Értékelési szempont kifejtése
Értékelés típusa
-
1-10, nehezen szállítható – könnyen szállítható
2
Távcsőrögzítés
-
3
Kényelmesség
-
4
Megtámasztás
-
5
Alkatrészek
-
6
Gyárthatóság
-
a szállítása mennyire megoldható mivel lehet megoldani a szállítást: autó, kézben stb. Az állvány mennyire rugalmas a távcsőrögzítésben (több típusú távcső rögzítése) több rögzítési megoldást tartalmaz az állványt kényelmesen lehet-e használni az állvány használható-e ülve vagy fekve az állvány ellenállása a remegésekkel, rezgésekkel szemben az állvány alkatrészei mennyire bonyolultak az alkatrészek száma mennyi szerszám kell az összeszereléshez az állvány gyártása mennyire egyszerű mennyi készen vásárolható alkatrészt tartalmaz az állvány
29
1-10, megoldatlan – megoldott
1-10, kényelmetlen – kényelmes
1-10, nem áll ellen – ellenáll 1-10, sok – kevés
1-10, nehéz - könnyű
Értékelés:
Megoldásváltozat száma, megnevezése
Megoldásváltozat
Értékelési Összegzés szempontok száma és értékelés 1 2 3 4 5 6 5 6 5 2 3 5 26
Paralelogrammaállvány V-állvánnyal szerelve
Ez egy eléggé népszerű binokulár állvány összeállítás, kétféle távcsőmegfogással felszerelve, hogy kis és nagyméretű távcsöveket is lehessen hozzá rögzíteni. T-állvány gömbcsuklóval szerelve, két távcsővel
3 2 5 2 5 4 21
Ennél az állványnál nagy előnyt jelent, hogy két távcsövet is lehet rá rögzíteni.
30
Egykarú V-állvány
7 6 3 4 4 6 30
Dörzshajtásos binokulár állvány
1 5 3 2 2 3 16
Ez az állvány óriás binokulárok mozgatására alkalmas, sok alkatrészt tartalmaz. Állvány csavaros rögzítéssel
7 6 4 6 8 8 39
31
A választott állvány: oldalt megfogott távcső csavaros rögzítéssel A legegyszerűbb szerkezetet találtam a legmegfelelőbbnek, hiszen a választásnál figyelembe kell venni, hogy a feladatban egy meglévő binokulárhoz kell állványt tervezni. A binokulár mérete miatt nem célszerű gömbcsuklós vagy szorító megfogást alkalmazni és mivel a binokuláron adottak a rögzítő csavarok, ezért ez a rögzítés a kézenfekvő. Az állvány nem lehet bonyolult, mivel javarészt készen megvásárolható termékekből kell állnia. Egy háromlábú teodolit állvány könnyen beszerezhető akár újonnan, akár használta és remekül megfelel távcsőállványnak is.
32
Binokulár állvány tervezése A kiválasztott megoldásváltozat felépítéséhez szükséges elemek:
6. ábra - Binokulárállvány felépítése
Szükség van egy horizontálisan mozgató szerkezetre, amelyhez tervezni kell egy csapágyazott tengelyt, valamint egy vertikálisan mozgató szerkezetre, amelyhez tervezni kell egy csapágyazott tengelyt. A binokulár rögzítését, mivel adott a binokulár, rögzítő csavarral kell megoldani. Az állványra kell tervezni kiegyensúlyozást, hogy mindkét tengely a távcső súlypontján menjen át.
A binokulár állványoknál két megoldást szoktak alkalmazni a kiegyensúlyozásra: -
-
Az egyik, hogy hornyok mentén mozgatják a távcsövet, és ott rögzítik, ahol a súlypontja van. Ezzel rendkívül pontosan be lehet állítani a kiegyensúlyozás, de elég érzékeny lesz az állvány. A másik, hogy furatsort használunk és a megfelelőben rögzítjük a távcsövet. Ez nem ad pontos kiegyensúlyozást, de egyszerűbben elkészíthető – hornyot nehezebb készíteni, mint egy furatot.
33
Mindkét alkalmazásra lehet példát találni. A Half Hitch binokulár állvány, nagyon finom kiegyensúlyozási lehetőségeket biztosít. Erre azért van szükség, mert ha megfelelően ki van egyensúlyozva az állvány, akkor könnyen és gyorsan mozgatható a távcső. Ennél az állványnál a mozgatást dörzshajtás biztosítja. Nem csak a távcsövet lehet állítani a hornyok mentén, hanem mozgatható súlyok is vannak, amelyekkel finoman behangolhatjuk az állványt.
7. ábra - Half Hitch binokulár állvány
34
A másik típusra egy példa a Telemont binokulár állvány
Az állvány alumíniumból van kimunkálva. A furatokban arrébb helyezve nagyobb méretű távcsöveket is lehet rá rögzíteni. A függőleges állítást egy trapéz alapú rúd biztosítja, amit szorító csavarral lehet rögzíteni.
8. ábra - Telemont binokulár állvány
35
A binokulár bemutatása A binokulárállványnál lényeges szempont, hogy több típusú binokulárt lehessen rá rögzíteni, de az állvány egy meghatározott binokulárhoz igazítjuk. A binokulár típusa: Garrett® 100mm F/5.3 45° Mk II súlya: 13.3lb-6kg
A távcsövet két csavarral lehet rögzíteni a távcsőállványra.
9. ábra - Binokulár
36
Fontos a távcső fő méreteinek lemérése és a távcső modelljének elkészítése, mert rászerelve a távcsőállványra találkozhatunk a lehetséges ütközésekkel.
A távcsőről készített modell:
A távcső befoglaló méretei:
10. ábra - Távcső befoglaló méretei és modellje
37
Az állvány vázának és csapágyazásának tervezése Példák csapágyazásra Az 1. példa egy tipikus megoldása a gyári távcsőállványoknak (csapágyazási megoldásoknál nem csak binokulár állványokat vettem figyelembe, hanem csillagászati távcsövekhez készült). Ennél a megoldásnál a tengely perselyek vezetik meg. A talp általában öntöttvas és a talp alján található furattal lehet a megfelelő állványhoz rögzíteni. Az állvány általában egy hagyományos három lábú állvány. Ezek régebben fából, újabban vékony falú alumíniumból készülnek. Gyakran még perselyek sem találhatóak az állványban, hanem egy pontos furat vezeti meg a tengelyt. Egy fedél akadályozza meg, hogy a kenőanyag kijusson a környezetbe.
11. ábra - 1. példa csapágyazásra - siklócsapágy
38
A 2. példánál a tengelyt egy axiális csapágy és egy persely vezeti meg. A kenőanyag kijutását a környezetbe nemeztömítés akadályozza meg. A tengely fixálásához egy rögzítő csavart kell meghúzni. A szerkezetet egy csavarral lehet az állványhoz rögzíteni.
12. ábra - 2. példa csapágyazásra
39
Az állvány vázát gyakran hajlított lemezből szokták készíteni. Ezzel a technológiával egyszerű állványokat lehet készíteni, de otthoni kivitelezése nem megoldható, ezért más irányban kerestem megoldást a vázra. Komplex tervezés tantárgy keretein belül egy hajlított vázas távcsőállványt terveztem. Egy egyszerű példa hajlított binokulár állványra:
13. ábra - Komplex tervezésre tervezett távcsőállvány
Az állvány a markolattal ellátott csavarok és anyák lazításával egyszerűen mozgathatóvá válik. Az ilyen állványok hátránya, hogy nem tartalmaz csapágyazást.
40
Mivel a feladat célja olyan állvány tervezése, amely javarész boltban megvásárolható termékekből áll össze, ezért olyan vázat kellett keresni, amely megfelelő idomokkal megmunkálás nélkül lehet alakítani. Erre a feladatra a csőszerelvények a legalkalmasabbak. Számos példát lehet találni állványokra csőszerelvényekből. Az állvány lehet műanyag vagy fém csőből és csőszerelvényekből. Mivel itt óriásbinokulárról van szó, ezért a műanyag vázak nem felelnének meg, de pár példát érdemes végignézni ilyen állványokból is.
Példák műanyag csőből készült állványra A műanyag csőből készült állványoknak nagy hátránya, hogy merevségük elég kicsi és érzékenyek a rezgésekre. Az idomok nem kötik le az összes szabadságfokot, a csövek elmozdulni nem, de saját tengelyük körül forogni tudnak, ezért ezt a szabadságfokot (ahol a forgás nem szükséges) le kell kötni ragasztással vagy pl.: egy tengelyre merőleges csavarral. A következő példa egy newton távcsőhöz PVC csőből készített állvány. Viszonylag kevés számú elemből gyorsan összeszerelhető.
14. ábra - Műanyag csőből készült állvány Newton távcsővel
41
A következő példák kis távcsövekhez, asztali állványnak készültek. Erre a célra tökéletesen megfelel a PVC cső.
15. ábra - Műanyag csőből készült állványok
Példák horganyzott csőből készült állványra Horganyzott csövekből készült állványra sok példát lehet találni az amatőrök körében. Ezek az elemek biztosítják az állvány megfelelő merevségét és szilárdságát.
Az első példa a csőidomokból legegyszerűbben megvalósítható távcsőállvány. A tengelyek a menetes furatban való mozgás következtében tudnak elfordulni saját tengelyük körül. Ez egy igen egyszerű megoldás, de a csőszerelvényeken kúpos whitworth menet van, ezért nagy tartományban nem lehet forgatni az ilyen tengelyeket, mert vagy megszorulnak, vagy kiesnek az idomból.
16. ábra - Csőállvány
42
A távcső két gumiszalaggal van megfogva. Ez hasonló megoldás, mint amit a binokulár megfogóknál felsoroltam. Az állvány és a távcső felőli csővégen menetes karima van. A karima furatain keresztül kell rögzíteni egyik oldalt a távcsövet, másik oldalt pedig az állványt.
17. ábra - Csőállvány
18. ábra - Horganyzott csőből készült állvány rajza a képek alapján
A karimához rögzíteni kell egy tárcsát, amelynek palástján négy csavar van. Ezekhez a csavarokhoz van kapcsolva a rögzítő kötél. 43
Egy másik állvány, de gyakorlatilag ugyan ez a megoldás, csak a szögértékek leolvasása is meg van oldva. A függőlegesen egy menetes karima tudja elmozdítani a távcsövet, a mutató a csőkönyökhöz van rögzítve, a számlap a karimához. A horizonton a csőkönyök forgatja el a távcsövet, a mutató a csőkönyökhöz, a számlap a csőhöz van rögzítve.
19. ábra - Egy egyszerű megoldás a szögek mérésére
A következő példa szintén vásárolható csőszerelvényeket tartalmaz, kivéve a hármas elágazású csőszerelvényt. Nagy előnye, hogy fekve, állva, ülve is lehet használni. Az elfordulás itt is a meneten történik.
20. ábra - EZ Binoc Supermount
Állványnak az acél csövek felelnek meg óriásbinokulár esetében a legjobban. Az újítás ezekhez az állványokhoz képest, hogy csapágyazva is lesznek a tengelyek.
44
Csőszerelvény váz tervezése Horganyzott csőszerelvényből és csőből elég nagy a választék Méret (a x b) [mm]
súly [kg/m]
1/2" = 21,30 x 2,3
1,13 kg/m
1/2" = 21,30 x 2,6
1,25 kg/m
3/4" = 26,90 x 2,3
1,46 kg/m
3/4" = 26,90 x 2,6
1,63 kg/m
1" = 33,7 x 2,9
1,97 kg/m
1" = 33,50 x 3,2
2,49 kg/m
5/4" = 42,40 x 2,9
2,95 kg/m
5/4"=42,40x3,2
3,19 kg/m
6/4" = 48,3 x 2,9
3,39 kg/m
6/4" = 48,3 x 3,2
3,72 kg/m
2" = 60,00 x 2,0
2,95 kg/m
2" = 60,00 x 3,2
4,7 kg/m
2" = 60,00 x 3,6
5,26 kg/m
2,5" = 76,10 x 3,2
6,01 kg/m
2,5" = 76,10 x 3,6
6,72 kg/m
3" = 88,90 x 3,6
7,91 kg/m
3" = 88,90 x 4,0
8,74 kg/m
4,5" = 114,30 x 4,0
11,36 kg/m
4,5" = 114,30 x 4,5
12,72 kg/m
A csövek méretét collban mérik. [1coll=25,4mm] Áruházakban vásárolhatóak méretre vágott csövek, amelyeknek a két végére menet van vágva. Ezekhez lehet különböző idomokat vásárolni.
21. ábra - Kereszt idom 22. ábra - Csőkönyök
24. ábra - T idom
23. ábra - Közcsavar
45
A szükséges mozgásokat, a következő elemekkel tudjuk hatékonyan megvalósítani. a kereszt idomok helyett T idomok is megfelelőek lennének, azonban az üresen maradt furatnak is lesz majd szerepe.
25. ábra - A elfordulásokat biztosító csőidomok
A vázat a kúpos meneteknek köszönhetően lehet ebben a helyzetben rögzíteni. Amennyiben mégsem ebben a helyzetben van meghúzva a menet tömítőanyaggal lehet csökkenteni az elfordulást.
46
Csapágyazás tervezése A kereszt idomokba kell elhelyezni a csapágyakat és a tengelyeket. A keresztidom rajza és méretei:
26. ábra - Kereszt idom méretei
A két csapágy a kereszt idom két végében van. A csapágyak külső átmérője illeszkedik a menetes részhez. Ez nem nyújt pontos illeszkedést, de a feladatnak megfelelő lesz a csapágyak illesztése.
27. ábra - Tengely csapágyazása
47
1. Csapágyazási megoldás Az első megoldásnál egysorú mélyhornyú golyóscsapággyal oldottam meg a csapágyazást. Egy SKF csapágyat választottam, a melynek küldő átmérője 32mm. Erre a méretre kell kiesztergálni a keresztidom menetét.
29. ábra - SKF csapágy méretei
28. ábra - A csapágyazás robbantott ábrája
A csapágy külső gyűrűjét egy seeger gyűrűvel támasztjuk meg. Az egyik oldalt a csapágyat egy váll tartja meg, a másik oldalon egy önzáró anyával rögzítjük.
48
30. ábra - Siklócsapágyas csapágyazás
Ezt a megoldást a sok megmunkálás és a sok alkatrész miatt nem alkalmaztuk.
49
2. Csapágyazási megoldás A következő csapágyazás előnye, hogy egyszerűen megvalósítható. A tengelyt siklócsapágyakként működő réz szűkítő elemek vezetik meg. A választott szűkítő elem 1”-ról ¾”-ra szűkít. A tengelyt a ¾”-os tengely átmérőjére kell megmunkálni. A szűkítő elemek elfordulását ragasztóval, vagy rögzítő hernyócsavarral kell meggátolni. A tengely axiális elmozdulását 3/4-es tárókupakok gázolják meg. Az egyik oldalon a zárókupak 20 mm-es furattal ki van fúrva, itt távozik a szabad tengelyvég, amelyre lehet rögzíteni a távcsőmegfogó szerkezetet. A keresztidom egyik végébe a tengely rögzítő szerkezet kerül (tehát ez a vég le van zárva), a másik végébe pedig 1”-os cső. A csövet valamilyen dugóval bedugva elzárhatjuk a teret a keresztidomban és valamilyen kenőzsírral meg lehet tölteni a csapágyazást.
31. ábra - Siklócsapágyas megoldás
50
A csapágyazás rajza:
32. ábra - Siklócsapágyas megoldás rajza
Ennek a megoldásnak a szereléséhez elég egy villáskulcs készlet. Egyedül a tengely és a zárókupak fedele az, amit forgácsolással meg kell munkálni.
51
Választott csapágyazás A csapágyazási megoldás választásánál jelentős szempont volt az egyszerű kivitelezés és az egyszerű beszerzés. Ezért esett a választás választás egy könnyen beszerezhető csapágyra, a bicikli kormánycsapágyára. Csak a szerencsének köszönhető, köszönhető, hogy a biciklicsapágy (viszonylag kis hézaggal) illeszkedik a keresztidom menetes furatába. A biciklikormányok méreteinek megfelelően nagyon sok fajta kormánycsapágy létezik. Ezen csapágyak előnye a nagy dinamikus igénybevétellel szembeni ellenállás. A keresztidomba megfelelően illeszkedő csapágy egy CH-90-7B CH 7B kormánycsapágy, kormánycsapágy menetes villanyakú vázakhoz készül.
33.. ábra - Egy kormánycsapágy és jellemző méretei
34. ábra - Csapágyak beépítése a kormányba
52
A csapágy a következőképpen kerülne beépítésre:
A külső gyűrű (30 mm) kis hézaggal illeszkedik a keresztidom menetes részébe (≈30,4 mm)
A belső gyűrűt egy váll támasztja meg.
A csapágy belső gyűrűje vezeti meg a tengelyt. Mivel mindkét csapágygyűrű átmérője azonos, ezért a tengelyen itt van egy váll.
A menetes belső gyűrűvel lehet rögzíteni a másik csapágyat (kónusz). Ez a gyűrű vezeti meg a tengelyt. A kormánycsapágyhoz tartozó anyával lehet biztosítani elfordulás ellen. 35. ábra - Csapágyazás kialakítása
53
A tengely rögzítése A tengely rögzítésére két megoldást is kidolgoztam. Az egyiket abban az esetben lehetne alkalmazni, ha T csőidomokat használnánk. Ilyenkor egy menetes furatot kell készíteni a tengelyre merőlegesen. Ebbe becsavarva egy csavart lehet rögzíteni a tengelyt.
36. ábra - Tengely rögzítése T idomos megoldással
54
Egy másik megoldás jobban megfelel a távcsőállvánnyal szembeni követelményeknek. A kereszt idomba egy csapot tekerünk. A csap végére egy tuskót kell erősíteni. A csap meghúzásával lehet rögzíteni a tengelyt, lazításával lazítani. Ez a megoldás a legegyszerűbb, mert ehhez nem kell megmunkálást végezni.
37. ábra - Tengelyrögzítés szerkezete
Egy hagyományos 1 colos csapot helyezünk a szabad menetes furatba.
38. ábra - Csap
55
Ha a csapot lazítjuk, akkor a tuskó távolodik a tengelytől, a súrlódás a tengely és a tuskó között egyre kisebb lesz. Tovább lazítva a tuskó elhagyja a tengelyt a tengely szabadon don mozgathatóvá válik.
A csapot a másik irányba tekerve a tuskó közeledik a tengelyhez, a súrlódás növekszik, nagy erővel meghúzva a tengely rögzítve lesz. A tengely végén egy gumi tömítés található. Ezt kihasználjuk arra a célra, cél hogy a szorításnál rugóként funkcionálva szorítja rá a tengelyre a tuskót.
39.. ábra - A tengely rögzítése csapos megoldással
56
Horizontálisan mozgató tengely orizontálisan mozgató tengelyt (horizontális tengely) végére egy tárcsát kell rögzíteni a A horizontálisan tengely szögének finom állítása, valamint a tengely biztos rögzítése érdekében. A tárcsa kiválasztásában fontos szempont, hogy a tárcsán ne kelljen megmunkálást végezni. végez A célnak megfelelnek a karimás csőkötéshez használt karimák. Az első megoldásnál egy vakkarimát (MSZ 4581 DIN 2527 PN6) kellene a tengely végére hegeszteni.
40. ábra - Vakkarimás hegesztett megoldás
57
A második megoldásnál egy menetes karimát kellene a tengely végére erősíteni. Ennél a megoldásnál rögzítés nélkül a tengely elfordulna a menetben, ezért nem ezt a megoldást választottam.
41. ábra - Menetes karimás megoldás
58
A kiválasztott megoldás ugyancsak hegesztéssel van megvalósítva. Egy lapos karimát kell k belülről ráhegeszteni a karima belső oldalára. Ezzel a megoldással a tárcsa nem tud elfordulni a tengelyen és nem kell egy anyagból yagból megmunkálni a tárcsát, ami jelentősen drágítaná az alapanyag árát. csőkarimákon minimálisan 4 db furat van. 3 A tárcsán három furatra lenne szükség, de a csőkarimákon furattal tudunk pontosan egy síkot meghatározni és a 3 furat adna lehetőséget a pontos síkba állításhoz.
42. ábra - Választott hegesztess karimás megoldás
59
Megtervezett tengelyek és csapágyazásuk Vertikálisa tengely és csapágyazása
A csapágy a menetes részen kapcsolódik a tengelyhez. Egy rögzítő anya gátolja meg az elfordulását
A csapsegítségével rögzíteni a tengelyt.
A csapágy belső gyűrűje a tengelyen lévő vállon keresztül vezeti meg a
43. ábra - Vertikálisa tengely és csapágyazása
60
lehet
Horizontális tengely és csapágyazása
A csapágy a menetes részen kapcsolódik a tengelyhez. Egy rögzítő anya gátolja meg az
A csapsegítségével rögzíteni a tengelyt.
lehet
Egy M10 csavarral lehet rögzíteni az állványt a teodolit állványhoz
A csapágy külső gyűrűje a tengelyen lévő vállon keresztül
A tárcsával lehet finoman állítani az állvány függőlegességén
44. ábra - Horizontális tengely és csapágyazása
61
Távcső tartó A távcsőtartóval szemben fontos követelmény, hogy itt kell biztosítani a távcső súlypontjának finom beállítási lehetőségét. Ezt általában hornyokkal szokták megoldani.
A távcső súlypontjának a vertikális tengelyen kell lennie, valamint a horizontális tengelyen lévő nyomatékoknak is meg kell egyezni. Ezt akkor tudjuk biztosítani, ha a távcsőtartónál van lehetőség a távcsövet 3 irányba mozgatni. A z irányú mozgatást úgy célszerű megoldani, hogy az egész tartót mozgatjuk a tengelyhez képest. Az x és y irányú síkban való mozgatást pedig furatok segítségével lehet a legkönnyebben megvalósítani. Ez nem ad teljesen kiegyensúlyozást, de nagyjából pontosan ki lehet egyensúlyozni vele a távcsőállványt. 45. ábra - Távcső mozgatása a távcsőtartón
62
A távcsövet egy lábra kell felhelyezni két csavarral. Ez adott az óriásbinokulárhoz, de készíteni kellett hozzá egy olyat, amelyet a lemez lyukosztásán lehet mozgatni és a furatosztások passzolnak egymáshoz.
46. ábra - Távcsőtartó
Áruházakban lehet vásárolni előre kifúrt lemezeket és L vasakat. Ezeket általában asztalosipari célokra gyártják. Egy lemez túl vékony lenne, ezért kettővel közre kell fogni egy ugyanolyan furatosztással kifúrt rétegelt lemezt vagy bakelitlapot és csavarral összefogni a két lemez közé.
47. ábra - Távcső tartó lemez
63
A függőleges (z tengely) beállítási lehetőséget a tengelyben biztosítjuk egy hornyon keresztül. Az L vashoz ez zártszelvényt rögzítünk két csavarral és a zártszelvényen étmenő furatsoron lehet állítani a z tengelyen az állvány súlypontját.
48. ábra - Vertikálisan mozgató tengely
3 furat mentén van biztosítva az állítás. Finom állítást lehet még végezni alátétek használatával is.
Egy csavarral lehet rögzíteni. Nem csak a csavar nyírása tartja a távcsövet és a tartót, hanem a tengely két oldala és a zártszelvény között ébredő súrlódás is. A csavar a biztos erőátvitel miatt egy nyerges alátéten támaszkodik.
49. ábra - Rögzítés a tengelyhez
64
Excentricitás számítás Abból kifolyólag, hogy a távcsőtartót a lemezen hova rögzítem a távcső súlya egy nyomatékkal hat a tengelyre. Mivel a távcső adott ezeket a nyomatékokat meg lehet határozni. Ezt a nyomatékot kell a csap szorításával keletkező surlódó erővel ellensúlyozni. A csap megszorítása nem csak a távcső rögzítését szolgálja, hanem azt is, hogy megszorítva a csapot lehet mozgatni a távcsövet és a megállított pozícióban ott marad.
Annak függvényében, hogy hova tesszük a távcsőtartó lábat változik a nyomaték. következő esetekkel foglalkoztam.
50. ábra - Lehetséges elhelyezések
65
A
Az, hogy a csapot mekkora erővel kell meghúzni, illetve, hogy egy a tengelyre feltett mozgató szerkezet (dörzshajtás, csigahajtás) mekkora erővel kell ellenállni, az a távcső helyzetétől függ.
51. ábra - Az excentrikus szerelésből keletkező erő és a szorító erő
A távcső súlya
13,3lb ≈ 13,3 ⋅ 0,45kg = 5,985 ≈ 6kg
A távcső excentricitásából keletkező nyomaték
F = m ⋅ g = 6 ⋅ 9,81 ≈ 6 ⋅ 10 = 60 N A nyomatékokat a két legvalószínűbb pozícióban kell meghatározni, valamint még a legnagyobb távolság esetén is kiszámoltam.
M = F ⋅k k=az erőkar [mm]
66
M 1 = 60 ⋅ 2 = 120 Nmm M 2 = 60 ⋅ 8 = 480 Nmm M 3 = 60 ⋅ 28 = 1680 Nmm
Ezeknek a nyomatékok hatására a csapnál egy reakciónyomaték keletkezik, amelynek nagysága megegyezik az excentricitás nyomatékával. A súrlódási tényező µ = 0,3 A csap szorítása helyén a tengely átmérője d = 25mm
M = F ⋅ r ⇒ Fs =
M r
Fs1 =
M 1 120 Nmm = = 9,6 N r 12,5mm
Fs 2 =
M 2 480 Nmm = = 38, 4 N r 12,5mm
Fs 3 =
M 3 1680 Nmm = = 134,4 N r 12,5mm
Ebből ki lehet számítani a szorító erőt
Fs = Fn ⋅ µ ⇒ Fn =
Fs µ
Fn1 =
Fs1 9,6 N = = 32 N µ 0,3
Fn 2 =
Fs 2 38, 4 N = = 128 N µ 0,3
67
Fn1 =
Fs1 134, 4 N = = 448 N µ 0,3
Az eredményekből az a következtetés vonható le, hogy azzal, hogy közelebb tesszük a távcsövet a tengelyhez 96 N különbség kell ugyan akkora nyomaték elérése érdekében.
68
A távcsőállvány A vertikálisan mozgató tengely és alkatrészei
52. ábra - A vertikálisan mozgató tengely és alkatrészei
69
A horizontálisan mozgató tengely és alkatrészei
53. ábra - A horizontálisan mozgató tengely és alkatrészei
70
Összefoglalás Dolgozatomban megterveztem egy binokulárok megtámasztására szolgáló állványt. Az általam tervezett állvány egyszerűen, kereskedelmi forgalomban kapható elemekből épül fel. Egyedül a tengelyek azok, amelyeket le kell gyártatni. A csillagászati eszközöknél nagy igény van „házi” megoldásokra, mert az eszközök elég drágák. Az újítás más állványokhoz képest az volt, hogy a tengelyeket csapágyak vezetik meg. Az állvány az alapját szolgálja egy csillagászati binokulár állványnak, amelyre még fel lehet szerelni mozgatást, hajtást, elektronikát stb.
71
Ábrajegyzék Ábra száma 3. ábra
Ábra neve Egy kereskedelmi forgalomba kapható teodolit állvány
Ábra származása http://bolthely.hu/
5. ábra
Half Hitch binokulár állvány Telemont binokulár állvány Binokulár Műanyag csőből készült állvány Newton távcsővel
http://www.cloudynights.com/
Műanyag csőből készült állvány Csőállvány
K. Janusz,W. Ogłoza, S. Trochanowski Amatorski teleskop PVC http://www.cloudynights.com
Egy egyszerű megoldás a szögek mérésére EZ Binoc Supermount Keresztidom Csőkönyök Közcsavar T idom SKF csapágy méretei Egy kormánycsapágy és jellemző méretei Csapágyak beépítése a kormányba
http://www.astronomyhints.com/tripod.html
6. ábra 7. ábra 12. ábra
13. ábra 14. ábra 15. ábra 17. ábra 18. ábra 19. ábra 20. ábra 21. ábra 22. ábra 27. ábra 31. ábra 32. ábra
72
http://www.telescope-service.com www.garrettoptical.com http://www.cloudynights.com
http://www.petersonengineering.com/ http://www.wellkft.hu
http://www.skf.hu http://www.gobiker.hu http://bikemag.hu/tech/kormanycsapagyszereles-es-karbantartas
Felhasznált irodalmak Szarka Levente - Binokulár vásárlási útmutató Dr. Bárány Nándor - Optikai műszerek (Műszaki könyvkiadó Bp - 1954) Balázs Béla – A távcső világa (Gondolat könyvkiadó 1980) Albert Graham Ingalls - Amateur Telescope Making (ATM 1996)
73
