MISKOLCI EGYETEM. Gépészmérnöki és Informatikai Kar Szerszámgépek Tanszéke 3515 Miskolc Egyetemváros. Feladat címe: Présgép pótlólagos automatizálása

MISKOLCI EGYETEM Gépészmérnöki és Informatikai Kar Szerszámgépek Tanszéke 3515 Miskolc Egyetemváros

SZAKDOLGOZAT

Feladat címe:

Présgép pótlólagos automatizálása

Készítette:

Kéki Dávid Márk BSc szintű, gépészmérnök Szerszámgépészeti és Mechatronikai szakirányos hallgató

Tervezésvezető:

Demeter Péter egyetemi adjunktus Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke Konzulens:

Oláhné Lajtos Julianna mérnöktanár Miskolci Egyetem Szerszámgépek Tanszéke

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I)

Szakdolgozat kiírása

2


Nyilatkozat Alulírott Kéki Dávid Márk, a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Karának hallgatója kijelentem, hogy a Présgép pótlólagos automatizálása című, és SZG2011/12-1-05B számon nyilvántartott Szakdolgozat saját magam készítettem. A dolgozatban minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen a forrás megadásával megjelöltem. Miskolc-Egyetemváros, 2011. december 1.

aláírás

3


SUMMARY In my Thesis I have designed a winder – straightener – feeder machine for a DKS-100 squeezer. First of all I explored main types of squeezers, then possibilities of theese automatization. I looked for machines sailed in commerce, and explored alternatives for the solution. I choosed th ebest conception by value analysis. Then I developped the conception I choosed. I designed separetly the winder, and the straightener-feeder in each unit. First I have done the technical calculations and then the drawing documentation.

4


TARTALOMJEGYZÉK 1. BEVEZETÉS ...................................................................................................................... 6 2. FELADAT ISMERTETÉSE ............................................................................................. 7 3. AZ AUTOMATIZÁLANDÓ GÉPEN VÉGZETT MUNKAFOLYAMATOK ........... 8 3.1. 3.2. 3.3. 3.4.

A PRÉSGÉPEN VÉGZETT ALAKÍTÁS MUNKACIKLUSA ....................................................... 8 A GÉPEN GYÁRTOTT MUNKADARABOK BEMUTATÁSA .................................................... 9 A GYÁRTÁS SORÁN FELLÉPŐ HIÁNYOSSÁGOK .............................................................. 10 A PÓTLÓLAGOS AUTOMATIZÁLÁS SZÜKSÉGESSÉGÉNEK MEGÁLLAPÍTÁSA .................... 11

4. A LEMEZALAKÍTÁSRÓL ÁLTALÁNOSSÁGBAN ................................................. 13 4.1.

A LEMEZALAKÍTÁS GÉPEI ............................................................................................. 13

5. PRÉSGÉPEK PÓTLÓLAGOS AUTOMATIZÁLÁSA ............................................... 18 5.1. 5.2. 5.3.

TÁROLÁS ...................................................................................................................... 18 EGYENGETÉS ................................................................................................................ 19 FÉLGYÁRTMÁNYOK ADAGOLÁSA ................................................................................. 21

6. A KERESKEDELEMBEN KAPHATÓ HASONLÓ BERENDEZÉSEK FELTÁRÁSA. ......................................................................................................................... 27 6.1. 6.2. 6.3.

LECSÉVÉLŐK ................................................................................................................ 27 EGYENGETŐ BERENDEZÉSEK ........................................................................................ 29 LEMEZADAGOLÓK ........................................................................................................ 30

7. A MEGOLDÁS-VÁZLATOK ÉRTÉKELEMZÉSE ................................................... 32 7.1. 7.2. 7.3.

MEGOLDÁS-VÁZLATOK LECSÉVÉLŐ BERENDEZÉSRE .................................................... 33 MEGOLDÁS-VÁZLATOK ELŐTOLÓ BERENDEZÉSRE........................................................ 35 MEGOLDÁS-VÁZLATOK EGYENGETŐ-ADAGOLÓ BERENDEZÉSRE .................................. 36

8. A LECSÉVÉLŐ BERENDEZÉS MÉRETEZÉSE ....................................................... 39 8.1. 8.2.

SZILÁRDSÁGI MÉRETEZÉS ............................................................................................. 39 A LECSÉVÉLŐ ORSÓ CSAPÁGYAINAK KIVÁLASZTÁSA ................................................... 49

9. AZ EGYENGETŐ-ADAGOLÓ BERENDEZÉS MÉRETEZÉSE ............................. 53 9.1. 9.2.

A LÁNCHAJTÁS MÉRETEZÉSE ........................................................................................ 53 AZ ELŐTOLÓHENGEREK MÉRETEZÉSE ........................................................................... 58

5


1. BEVEZETÉS A JURA-PLUSSZ Termelő és Szolgáltató Kft. 1993-ban alakult 100%-ban magánszemélyek közreműködésével. Telephelye Borsod – Abaúj – Zemplén megyében, Borsodivánka község határában található. Kezdetben tevékenységét főként az alapító tagok több évtizedes tapasztalatán alapuló hidegalakítás és fémforgácsolás jellemezte. Azóta rendszeresen megvalósuló beruházások útján folyamatosan bővült a cég kapacitása és tevékenységi köre, valamint az autóipar diktálta szigorú követelményekkel összhangban egyre inkább előtérbe került a kiemelkedő minőség biztosítása. 2004 óta foglalkoznak lézervágással és a 2009 év elejétől egy nagyberuházás keretében a cég a régióban egyedülálló finomkivágó technológiával bővítette tevékenységi körét. Partnereinkkel való együttműködés során jó tapasztalatokkal rendelkezünk továbbá a szerszámgyártás, a hőkezelés és az autóiparban egyre népszerűbb felületi bevonatolások (Delta Protekt KL100, KTL, Zn-Ni) terén is. Saját tulajdonú telephelyen, folyamatos bővítéssel 10 000 m2 területen alakítottak ki egy 2000 m2-es modern, korszerű, külső - belső vevői elvárásoknak megfelelő üzemcsarnokot. A JURA-PLUSSZ Kft. eddigi működése során stabil vevői és megbízható beszállítói kört épített ki. A gazdasági eredményeivel és környezettudatos működésével elismerést váltott ki a partnerek körében. A társaság fennállása óta elkötelezett híve a technológiai fejlesztéseknek, továbbá a gyártott termékek minőségének és mennyiségének hosszú távú, tartós növelésének. Ezt bizonyítandó, a cég minden évben fejlesztéseket valósított meg, amelyek szükségességét és eredményességét az elnyert támogatások is alátámasztják. A beruházásoknak nemcsak a cég fejlődésére, hanem a szűkebb és tágabb régió, illetve az ország gazdasági fejlődésére is pozitív hatásai lettek (állami és önkormányzati adóbevételek emelkedése, infrastruktúra fejlődése, munkanélküliség csökkenése). [7] Legfőbb erősségek: − − − − −

- a vevői rendelésekhez való rugalmas alkalmazkodás - az ISO/TS 16 949 által megkövetelt minőség - kedvező vállalási ár - ár / érték arány megfelelősége - az ISO 14 001-nek megfelelő környezetközpontú magatartás A vállalat célja:

− − − −

- a jelenlegi rendelésállomány további bővítése - a legmodernebb technológiák alkalmazása - a minőség és környezeti politika céljainak betartása - lépéstartás az egyre növekvő piaci igényekkel. 6

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) A JURA-PLUSSZ Kft. eddigi működése során stabil vevői és megbízható beszállítói kört épített ki. A gazdasági eredményeivel és környezettudatos működésével elismerést váltott ki a partnerek körében.

1. ábra Képek a JURA-PLUSSZ Kft. telephelyéről és műhelycsarnokáról

2. FELADAT ISMERTETÉSE A JURA-PLUSSZ Kft-nél a korszerű CNC, és CAM technikák mellett, hagyományos gépeket is alkalmaznak. Az egyszerűbb geometriájú, alkatrészek hidegalakítására DIGÉP gyártmányú DKS-100 típusú C-állványos excenter présgépeket használnak, majd vibrációs sorjátlanító berendezéssel, munkálják készre. Legjellemzőbb lemezalakítás blokkszerszámokkal történő kivágás – lyukasztás, valamint kivágás – hajlítás. Ezeken a présgépeken a lemezszalag előtolása kézi erővel történik. Az én feladatom, ezen gépekhez egy olyan berendezés tervezése, amely a lemezszalagot a dobról való lecsévélés után síklapúra egyengeti, és automatikusan előtolásnyival húzza előre a minden munkadarab elkészülése után.

2. ábra DKS 100 típusú présgépek

7


3. AZ AUTOMATIZÁLANDÓ GÉPEN VÉGZETT MUNKAFOLYAMATOK Az alkatrészek lemezből készülnek, melyek végleges alakjukat különböző préselési, kivágási folyamatok során nyerik el. Az alapanyag acélszalag-tekercs, melyet egy adagoló berendezés, mely a munkadarab kialakításához szükséges acélszalag hosszt a présszerszámba továbbít. A présszerszám azon különböző hajlítási, kivágási és lyukasztási műveleteket végez, melynek eredményeként a munkadarab elkészül. [12] Az ilyen és hasonló excenter présgépeken végzett képlékenyalakítási technológiák termelékenynek mondhatók (ezres nagyságrendű legyártott darabszám egy műszak alatt), viszont a gépet kezelő szakmunkástól nagy koncentrációt, odafigyelést, és türelmet igényel ugyan azon mozdulatsor sokszoros egymás utáni ismétlése. A műszak vége felé a dolgozó koncentrálóképessége alábbhagy, ezáltal a termelékenység is romlik.

3. ábra DKS 100 típusú présgép lecsévélő – egyengető berendezéssel

3.1. A PRÉSGÉPEN VÉGZETT ALAKÍTÁS MUNKACIKLUSA

4. ábra A présgépen végzett alakítás munkaciklusa

8

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) A lemezalakító szerszám az 1-essel jelölt munkaszakaszban végzi az alakítást, majd a 2-es munkaszakaszban visszafut a felső holtpontba, és a 3-as lépésben a gépet kezelő szakember kézi erővel végzi az előtolást. Ezt a munkafolyamatot kell automatizálni. Megoldásra váró feladatok: − a lemezszalag lecsévélése − az egyengetés elvégzése − az előtolás gépesítése és automatizázása

3.2. A GÉPEN GYÁRTOTT MUNKADARABOK BEMUTATÁSA Az autóiparban alkalmazott lemezalkatrészeknél nagyon fontos szempont a pontosság, valamint a magas beépített darabszám miatt a költséghatékony, termelékeny sorozatgyártás, mely szükségszerűvé teszi a bonyolult geometriájú sorozatszerszámok alkalmazását, illetve a gyártás automatizálását. A méretpontosság megtartása érdekében minden századik elkészült munkadarab méreteit ellenőrzik egy 3D-s hídrendszerű koordináta-mérőgép segítségével, melybe gömbvégű tapintótüskét helyeznek, majd a manuálisan felvett bázisfelülethez viszonyítva egy szoftver elvégzi az összehasonlító mérést és kiértékeli a kapott adatokat.

5. ábra Elkészült lemezalátétek

3.2.1. KÖRGYŰRŰ ALÁTÉT Nagy sorozatban gyártanak az alábbi ábrán látható lemezalátéteket, a Modine Hungária

Kft.

beszállítójaként.

Ezeket

a

munkadarabokat

kivágó

–

lyukasztó

blokkszerszámmal gyártják. A lemezalátét alkatrészrajza a KD-2011-01 számú mellékleten található.

9


6. ábra Körgyűrű alátét

3.2.2. LEMEZSAPKA Ezeket az alkatrészeket szintén az autóiparban alkalmazzák, záróelemként. Ezen munkadarabok esetében is a legfontosabb szempont a megrendelő mennyiségi és minőségi igényeinek a kielégítése. Az alkatrészt mélyhúzó – kivágó blokkszerszámmal készítik. A munkadarab alkatrészrajza a KD-2011-02 rajszámú mellékletben található.

7. ábra Zárósapka

3.3. A GYÁRTÁS SORÁN FELLÉPŐ HIÁNYOSSÁGOK A fent részletezett hagyományos technológia egy munkás teljes műszakbeli felügyeletét és munkáját igényli. Mivel a cég a közelmúltban egy FEINTOOL HFA6300 típusú (600 tonnás) finomkivágó présgéppel, valamint egy DOOSAN Lynx 220 típusú CNC esztergagéppel bővítette gépparkját, és tervezi még egy ilyen eszterga beszerzését. Ezen gépek kezelése munkaerőt igényel. Hosszú távon kifizetődőbb, ha új dolgozók munkába állítása és betanítása helyett a vállalat jelenlegi alkalmazottai kezelik az új gépeket. Az ő leterheltségüket a hagyományos lemezkivágók részleges vagy teljes automatizálásával tehetnénk szabaddá. Ezzel elérhető lenne, hogy egy ember egy időben két gép et is tud felügyelni. 10


FEINTOOL - HFA 6300 finomkivágó

DOOSAN Lynx 220 CNC eszterga

8. ábra A cég új beruházásai A lemez lefejtés - előtolás gépesítése megoldást nyújthat a fenti problémára, és a termelékenységet is időben konstans értéken tartja. Az előre méretre hasított tekercset a berendezés lefejti, kiegyengeti és pontos, programozott hosszra előtolja. Ez a megoldás a teljesen automatikus adagolást teszi lehetővé a présgéppel szinkron üzemmódban. Az acélszalag áthalad egy egyengető görgősoron, mely biztosítja annak síkkifekvését. A görgősort egy adagolóberendezéssel látják el, mely a munkadarab kialakításához szükséges acélszalag hosszt a présszerszámba továbbítja. A kivágó-lyukasztó bélyeg alaphelyzetbe érkezése után az adagoló előtolásnyival lépteti tovább a lemezszalagot a munkatérben, és jelet ad az alapgépnek újabb munkaciklus indítására.

3.4. A PÓTLÓLAGOS AUTOMATIZÁLÁS SZÜKSÉGESSÉGÉNEK MEGÁLLAPÍTÁSA Lemezmegmunkálásnál a termelékenység, valamint a pontosság növelése megköveteli a technológiai folyamatok gépesítését és automatizálását. A lemezanyagból való gyártás sorozatnagyságától és típusától függően a gépesítés és automatizálás alábbi változatairól beszélhetünk: − Egyetemes sajtón végzett műveletek automatizálása automatikus sajtoló szerszámok, adagolók, munkadarabok és hulladékok eltávolítására alkalmas készülék felhasználásával. − Egyetemes és speciális automata sajtológépek és több munkahellyel rendelkező sajtók alkalmazása az anyag automatikus előtolására és a félkészgyártmány műveletről műveletre való továbbítására. − Komplex automatizálás, automata sajtológépsorok alkalmazásával, szükség esetén más műveletek elvégzésére alkalmas egységek közbeiktatásával. Fel kell hoznunk viszont egy érvet az automatizálással szemben is, mégpedig azt, hogy az egyik munkáról a másikra történő átállás mechanizált vagy automatizált gépek esetében 11

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) jóval több mellékidőt eredményez, mint egyetemes gépeken. Tekintve azt, hogy a szóban forgó gépeken tömegtermelés folyik, ettől a ténytől eltekinthetünk. [5] A szalag- és sávadagoló berendezésként főleg hengeres, szorítópofás, horgos, görgős, pneumatikus

vagy

elektromágneses

mechanizmusokat

használnak.

Ezek

közül

legegyetemesebbek a hengeres és görgős szorítású berendezések, melyek nagy előtolást és jó pontosságot biztosítanak. [5]

12


4. A LEMEZALAKÍTÁSRÓL ÁLTALÁNOSSÁGBAN A képlékenyalakítás olyan gyártási módszer, amellyel szilárd test (előgyártmány) alakját és méreteit külső erő vagy erőrendszer segítségével jelentős mértékben megváltoztatjuk úgy, hogy eközben a test térfogata változatlan marad. Ahhoz, hogy a képlékeny alakítás megtörténhessen, az alábbi feltételeknek kell teljesülniük: − Az anyag alakított részében ébredő mechanikai feszültségek biztosítsák a képlékeny alakváltozás feltételeit, azaz a folyási feltételt. − Az anyag ne repedjen meg és ne törjön el az alakítás közben. Ez az alakíthatóségi feltétel. Attól

függően,

hogy

az

alakítás

milyen

hőmérsékleten

megy

végbe,

megkülönböztetünk hideg-, illetve melegalakítást. A tövábbiakban a hidegalakításra fogok kitérni. Hidegalakítás fémtani értelemben véve akkor történik, ha az alakítás közben nem játszódik le olyan jelenség, amely újrakristályosodást eredményezne. Hidegalakításkor az alakítás következményei a következők: − szilárdsági jellemzők növekedése és az alakváltozási jellemzők csökkenése, melyeket együttesen keményedésnek nevezünk, − a krisztallitok nyújtottá válnak, − az inhomogén feszültségi állapot miatt maradó feszültségek keletkeznek, − a csúszósíkok igyekeznek befordulni a legnagyobb főnyúlás irányába, így a krisztallitpk kristályrácsa rendeződik. Ezt a rácsrendeződést alakítási textúrának nevezzük.[6] Jellemzőbb lemezalakítások: − − − − −

kivágás lyukasztás hajlítás mélyhúzás ezek kombinációi

4.1. A LEMEZALAKÍTÁS GÉPEI A lemezmegmunkáló szerszámgépek szerkezetileg egyszerű felépítésű, de nagy erőkifejtésre alkalmas, általában egyetemes jellegű gépek. Minden gépre nézve a működés követelményeinek figyelembevételével az alakítási és mozgási jellemzők illetve a gép erő- és sebességviszonyai adnak felvilágosítást. A gépek fejlettebb kivitelére azok automatizáltsági foka jellemző.

13

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) 1. táblázat A DKS - 100 típusú présgép főbb műszaki adatai Műszaki paraméterek: Megnevezés MértékMérőszám egység Legnagyobb sajtolóerő névleges kN 1000 löketnél 30°-kal az alsó holtpont előtt egyes Megengedett leg J 6300 löketben nagyobb munkavégzés tartós J 3800 egy löket alatt löketben Névleges /normál / löket mm 81 Löketnagyság mm 20…120 Percenkénti löketszám / tartós löketnél löket/min 50 Lökethelyzet állíthatósága mm 80 Legnagyobb távolság a nyomófej és az asztal között legnagyobb löketnél felső mm 450 holtponti helyzetben Elektromotor teljesítménye kW 7,5 fordulatszáma 1/min 1500 A tengelykapcsoló maximális dm3 2 lökettérfogata Felhasznált levegő nyomása, min. bar 5 A gép nettó tömege kg 7230

4.1.1. A PRÉGÉPEK CSOPORTOSÍTÁSA − Hidraulikus présgépek: - Négyoszlopos - Alsóhengeres − Mechanikus présgépek: - Dörzs- vagy frikciós-sajtók - Excentesres présgépek - Forgattyús présgépek

4.1.2. AZ EXCENTERES PRÉSGÉPEK VÁLTOZATAI Maxima-sajtó: Az excenteres sajtókat több célra használják, ezek közül a süllyesztékes kovácsolás céljára készültek neve a Maxima-sajtó. A forgattyús hatást a főtengely excentrikus megoldásával érik el. A villanymotorról kapott forgatónyomaték ékszíjhajtáson keresztül jut el egy fogaskerék-áttételhez. A nagy átmérőjű fogaskerék egyben a lendítőkerék szerepét is betölti, ami a főtengelyen szabadon elforog. Amikor működtetni akarják a nyomószánt, akkor a lendítőkerékbe épített lamellás tengelykapcsolót pneumatikus módon zárják, és a főtengely elfordul, miközben a nyomószán elmozdul a függőleges vezetékben. A főtengely felső holtpontban való pontos megállását szalagfékkel biztosítják. A sajtó állványa öntött acélkeret. A Maxima-sajtóra tervezett süllyesztékszerszámok a löket végén nem érnek össze, ellentétben 14

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) a kalapácsokkal, ahol a kovácsdarab akkor készül el, amikor a két szerszám osztófelülete összeüt („összecsng”). Excentersajtón ez nem valósítható meg, mert a szerszámok érintkezésekor a rendszer túlhatározottá válik, és ilyenkor nagy a valószínűsége valamelyik elem törésének. A mozgó rendszerbe biztonsági elemeket építenek be, például nyírócsapot. [13]

9. ábra A maxima-sajtó elvi vázlata Egyállványos sajtók: Az egyállványos excentersajtók kisebb nyomóerővel készülnek, általános célra (például lemezkivágás, lemezalakítás stb.). Az állvány gyakran „C” betűre emlékeztető alakú, egyes változataik dönthető kivitelűek. Az egyállványos sajtók állványának rugalmas alakváltozása lényegesen nagyobb, mint a Maxima-sajtóké. A főtengely elhelyezkedhet az asztalra merőlegesen (ilyenkor az excenter a főtengely végén van), vagy lehet párhuzamos az asztallal (mint a Maxima-sajtón). A DKS – 100 présgép ez utóbbi csoportba tarozik. [13]

10. ábra Egyállványos excenter sajtók 15

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) Mozgóékes sajtó: Az állvány merevségének javítása és a nyomóasztal kibillenésének csökkentése miatt fejlesztették ki a mozgóékes sajtót (méretpontos, többüreges kovácsoláskor ezek fontos követelmények). A nyomóasztalt egy ék alakú elemmel mozgatják, ami alsó részén a nyomólapon, felső részén pedig az állványban kialakított ferde felületén fekszik fel, illetve csúszik el. A nagy érintkező felületek biztosítják a stabil alakítási helyzetet, és mivel a forgattyús hajtómű nincs az alakító erő vonalában, ennek rugalmas deformációja nem növeli a rendszer rugalmasságát, így a gyártott termék méretpontossága is jobb lesz. További előny az, hogy a sajtó alacsonyabb a hagyományos típusokhoz képest, mivel a hajtómű oldalt helyezkedik el. [13] Könyökemelős sajtó: A könyökemelős sajtók esetén a forgattyús hajtómű két nyomórúdhoz kapcsolódik, amelyek közül az egyik egy fix ponthoz van csuklósan rögzítve, a másik pedig a nyomófejhez. A mozgó rendszer megfelelő kialakítása következtében a könyökemelős sajtó a maximális nyomóerőt a végpont előtt mintegy 3 mm-rel éri el, és gyakorlatilag ezt tartja végig. Ezért ezeket a sajtókat akkor használják, amikor az alakításhoz nagy végnyomás szükséges. A könyökemelős sajtók jó üregtöltést biztosítanak az alakítás során. []

11. ábra Mozgóékes és könyökemelős sajtó összehasonlítása

12. ábra Az excenter prés működési vázlata 16

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) Fő szerkezeti elemei: 1. sajtolófej (kos) 2. tengely 3. excenter csap 4. hajtórúd 5. asztal 6. lendítőkerék

13. ábra A DKS - 100 présgép vonalas vázlata

17


5. PRÉSGÉPEK PÓTLÓLAGOS AUTOMATIZÁLÁSA A

mechanizálás

és

folyamata

a

félgyártmányok,

és

félkészgyártmányok

megmunkálása közben a következő feladatok elvégzésére kell hogy kiterjedjen: − − − − − − −

Megmunkálás közbeni anyagtárolás Megmunkálásra kerülő félgyártmányok egyengetése Félkészgyártmányok és félgyártmányok adagolása a szerszámba Megfelelő műveletek elvégzése Az elkészült munkadarabok illetve a hulladék eltávolítása a szerszámtérből Elkészült munkadarabok rendezése, ellenőrzése Hulladék tárolása [5]

5.1. TÁROLÁS A félkész illetve készgyártmányok előállítása félgyártmányokból történik. A félgyártmányok lemezalakításnál elsősorban szalag vagy sáv alakjában fordulnak elő. Közvetlen tábla vagy más alakú félgyártmány ritka. Az előtoló és adagoló berendezések pontos működése megkívánja a megfelelő – gép melletti – anyagtárolást, mely különleges berendezések kialakítását teszi szükségessé. [5]

5.1.1. SZALAGLECSÉVÉLŐK A szalag adagolási pontosságát a cséve tekercselési ellenállása nagymértékben befolyásolja. Ez különösen jelentős hengeres előtoló berendezés alkalmazásakor, mert a hengerek viszonylag kis vonóereje következtében a szakaszos előtolás kezdetén az anyag a hengerpárok között megcsúszhat. A súrlódás növelése érdekében az érdes hengerfelület, vagy nagyobb nyomóerő nem engedhető meg minden esetben, mert ez a lemez felületének sérüléséhet vezethet. [5] Az előtolás pontosságát növelhetjük, ha a szalag ellenállását csökkentjük. Ennek érdekében alkalmazhatunk állítható magasságú, dönthető, és csapágyazott szalagcsévélő berendezést. Csökkenthetjük az ellenállást meghajtott csévélődobokkal is. Ezen megoldásnál ügyelni kell arra, hogy a meghajtás szakaszos legyen, hogy a lecsévélést szinkronba tudjuk hozni a szakaszos előtolással. Az iparban használt lecsévélő berendezések között a következő megoldások léteznek: − hordozható csúszó: a legegyszerűbb konstrukció, a felcsévélt szalagdobot két csapágyazott hengerre helyezzük és oldalirányban megtámasztjuk

18


14. ábra Csúszó szalaglecsévélő

15. ábra Dönthető szalaglecsévélő

− szabadon futó csapágyazott: ennél a megoldásnál jelentősen csökken a lemezdob ellenállása, létezik szögben állítható kivitel is − motorral hajtott: nagy tömegű dobok esetén előnyös az alkalmazása, a meghajtás lehet folyamatos, vagy a lemezadagolással szinkronban működő szakaszos. Ez utóbbi kettő hátránya, hogy a tengely, amire a dobot helyezzük konzolos megfogású.

16. ábra Motorral hajtott lecsévélő dob

17. ábra Forgatható lecsévélődob

5.2. EGYENGETÉS A felhasználásra kerülő szalagok és sávok gyakran olyan mértékben deformálódnak, hogy közvetlen felhasználásuk az előtoló szerkezetben és a szerszámban egyaránt nehézkes vagy lehetetlen. Ez a deformáció a lemezszalag bobra való felcsévéléskor keletkezik, ugyanis ekkor maradó alakváltozást szenved az anyag. Az egyengetőberendezések sok esetben a szalag előtolását is elvégzik. [5] 19


5.2.1. EGYOLDALAS SZORÍTÓELEMES ELŐTOLÓ-EGYENGETŐ Szerkezete egyszerű, ebből adódóan megbízható. A gép elvi rajza a 16. ábrán látható. Amikor a présgép nyomófeje felfele mozdul, az 1-es jelű szán a présgép tengelyével összekapcsolt rudazat segítségével előre elmozdul. Közben a 3-as foglalatban lévő 2 jelű görgők a súrlódás hatására a szán két lejtős síkja között bezáródnak és a szalagot megfogják. Az így megfogott anyag a szánnal együtt az előtolás irányába mozdul el, az előtolás mértékének megfelelően, szabadon áthaladva a 4-es rögzítőelemek között. A présgép munkalökete alatt a rögzítőelemek zárnak, megfogva tartják a szalagot, a szán visszafelé mozdul, mialatt a görgők automatikusan szétnyitnak. Az egyengető berendezést az 5-ös és 6os görgők alkotják, melyek között a szalag áthalad. A 6-os görgő helyzete az 5-höz képest a 7 jelű karral változtatható az egyengetés szükségességének megfelelően. [5]

18. ábra Egyoldalas szorítóelemes előtoló szerkezet görgős befogóval és egyengetővel

5.2.2. HENGERES ELŐTOLÓVAL KOMBINÁLT EGYENGETŐ BERENDEZÉS A 17/a és b ábrán egy ilyen berendezés rajza látható. A szalag az 1-es anyagtisztító filcen, a 2-es befűző- és a 3-as egyengetőhengereken áthaladva a 4-es előtolóhengerpáron keresztül jut tovább. Az előtoló hengert a tengelyén lévő 6 jelű fogaskerék hajtja, mely a 16os fogasívtől egy fogasléc közbeiktatásával kapja a meghajtást. A 4-es egyengetőhengerekből az anyag az 5-ös olajozó hengerpáron áthaladva jut az alakító szerszámba. A felső hengerek emelését a 7-es tárcsa vezérli a 8-as karral és 9-es emelőruval együttműködve. Az előtoló berendezés 10-es forgattyúja a főtengelyről kapja a hajtást. A 11-es vezérlőtárcsa a 12-es görgő közvetítő 13-as emeltyű segítségével nyitja a rugós leszorítást. A 16-os fogasív fogasléc közbeiktatásával az előtoló szerkezetet mozgatja. Az előtolás helyét a 14-es rúdra szerelt előfeszített rugós közdarabbal (15) lehet beállítani. A teljesen mechanikus előtoló berendezés napjainkban már elavult, helyette szervomotorral hajtott adagolókat alkalmazunk. [5] 20


19. ábra Hengeres előtoló-egyengető berendezés

20. ábra Az előtoló berendezés meghajtása

5.3. FÉLGYÁRTMÁNYOK ADAGOLÁSA Félgyártmányoknál folyamatos adagolás történik. Az adagoló szerkezetek legtöbb esetben a szerszámgép tartozékai, ritkábban a szerszámba vannak beépítve.

5.3.1. HENGERES ADAGOLÓK A szalagot, vagy lemezsávot hengerek segítségével tolja elő az adagoló. Az ilyen típusú adagolók lehetnek egy- vagy kétoldalasak. A hengeres előtolás a leguniverzálisabb. Előtoláskor az anyag két egymás fölé helyezett henger közé jut a felső hengerek szabályozható nyomást fejtenek ki. A nyomás kis felületre adódik át, ezért a hengerek és az anyag közötti súrlódási erő nem elegendő. A súrlódó erő növelése céljából csak megfelelő szilárdságú és keménységű anyagoknál alkalmazhatjuk. [5] Az egy fogaskerékpárral rendelkező szerkezetek nagy hátránya, hogy amikor a szalag a hengerpárok közé kerül, a fogaskerekek tengelytávja megváltozik. Ennek következtében a játékmentes fogaskerék kapcsolódás megszűnik és a foghézag jelentősen megváltozik. Nagy előtolási sebességnél a felső henger tovább fordulhat, mint az alsó. Ezt alsó és felső fékek alkalmazásával kerüljük el. [5]

21


21. ábra Kétoldali hengeres előtoló szerkezet vázlata

5.3.2. HORGOS ADAGOLÓSZERKEZETEK Az egyik legegyszerűbb lemezadagoló típus. Csak hulladékos vágáshoz használható fel, valamint a feldolgozandó anyagvastagság jellemző értéke 0,5…5 mm. Ennél vékonyabb lemez esetén a hulladékhidak nem elég szilárdak, vastagabb anyag esetén pedig előfordulhat horogtörés. Az előtolás pontatlan, mert a hulladékhidak az előtolási erő hatására meggörbülnek, ebből következően az anyagkihozatal csökken. [5]

22. ábra Horgos adagoló szerkezet

5.3.3. SZORÍTÓPOFÁS ADAGOLÓSZERKEZETEK Ezek az adagolók különféle szorítómechanizmusokkal dogoznak. A mechanizmusok az anyagot előtolás közben megfogva tartják, hátrafutva pedig eleresztik. Nagyteljesítményű présgépeken előszeretettel alkalmazzák, mert előtolási pontossága nagy löketszámnál sem romlik. A szorítópofás adagolók pontos működése megkívánja a jól előkészített

22

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) félkészgyártmányokat. Ennél a megoldásnál a lemezvastagság növelésével csökken az adagolási pontosság. [5] A berendezés szerkezeti kivitelének egy része a 20. ábrán látható. Az előtolóberendezés és a sajtológép főtengelye között kúpos fogaskerék-áttétellel és a függőleges 1-es tengely közbeiktatásával történik a mozgásátvitel. A 2-es tengelyre szerelt 3as és 4-es vezértárcsák biztosítják az 5-ös szorítópofák pontos működését a 6-os emelőkaron keresztül. [5] Ezek az adagolók készülhetnek egyoldalas, vagy kétoldalas kivitelben. Az egyoldalasakat többségében szalagok előtolásához használják, míg a sávokból készült munkadarabok megmunkálásához kétoldalas berendezés szükséges. [5]

23. ábra Szorítóelemes előtoló berendezés szerkezeti megoldása

24. ábra Görgős-szorítópofás adagoló készülék

5.3.4. ÉKES ADAGOLÓSZERKEZETEK Felépítésük leginkább a görgő-szorítópofás adagolóéhoz hasonlít. Az előtolást itt is az álló és az előtolószán relatív elmozdulása adja. A görgős-szorítópofás adagolóval szemben

23

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) ennél a megoldásnál az anyag geometriai méretei nem befolyásolják az előtolást. Az ékes adagoló alkalmas a lemezszalagokon kívül profilos félkészgyártmányok adagolására is. Az eddigi berendezések a lemezsáv felületén szorították az anyagot, viszont az ékes adagoló a lemez oldalrészén végzi a megfogást. Az 1-es előtoló szánt és a 2-es állószánt közös alapra szerelik. A szalagszélesség állítására s befogópofák távolsága változtatható. Az anyag megfogását a rugókkal előfeszített 3-as jelű ékek végzik. [5] Adagoláskor először az anyagot be kell fűzni a kézzel fellazítható ékek közé. Gépi adagoláskor az ékek önzáró módon megfogják az anyagot, és a beállított hossznak megfelelően előtolják. Az előtolószán visszafutásakor az ékes szorítók nyitnak, és a teljes visszafutásig az állószán rögzíti az anyagot. [5]

25. ábra Ékes adagoló szerkezet Az eddig tárgyalt mechanikus adagolóberendezéseknél a működtető mozgást megfelelő kinematikai kapcsolat esetén a présgép forgattyústengelyéről közvetlenül származtatjuk át a továbbító szerkezetre, ezt függő hajtásnak nevezzük. Egy másik megoldási lehetőség a független hajtás, mely megvalósulhat villamos motor, hidraulikus vagy pneumatikus munkahenger, illetve elektromágnes által. A pneumatikus és hidraulikus továbbítók pedig mindamellett, hogy nagyon pontos kivitelezést igényelnek költségesek is. Megjegyzésként hozzáfűzhetjük, hogy ma már szinte csak független hajtással működtetett adagoló-előtoló berendezéseket használnak. A hengeres lemezadagoló is lehet független hajtású abban az esetben, ha nem az alakítógépre kapcsolt karos mechanizmussal, hanem külön villamosmotorral látjuk el. [5]

5.3.5. ELEKTROMÁGNESES ADAGOLÓSZERKEZETEK Az elektromágneses adagolók alapvető ismertetőjele a független hajtás és könnyű szerelhetőség, ezen felül követelmény az alacsony előállítási költség. Ennél a szerkezetnél 24

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) nincs szükség mechanikus kinematikai lánc létesítésére a sajtológép és az adagoló hajtóműve között. Az elektromos áramkör az 5-ös indukciós tekercsen keresztül záródik, felmágnesezi a 14-es számú előtolót, mely magához húzza a szalagot, és azzal együtt elmozdul a tekercsben. Amikor a szerszám eléri a végállást, a 7-es kapcsoló nyitja az áramkört, az előtoló elveszíti mágnesességét, elengedi a szalagot, a 16-os rugók visszatolják kiindulási helyzetébe. Ekkor a 4-es görgőkéses szorító rögzíti az anyagot. [5] Nem mágnesezhető anyagú szalagot pótberendezés segítségével lehet megfogni, és így az előtolást biztosítani.

26. ábra Az elektromágneses adagoló elvi vázlata

5.3.6. PNEUMATIKUS VAGY HIDRAULIKUS ADAGOLÓK Pneumatikus adagoló berendezéseinket erőteljes, merev kívitel jellemzi mely kis méretekkel párosul. A berendezések adagolási pontossága a nagy erejű első és hátsó csillapítóknak köszönhetően nagyon jó. A működés csak alacsony zajszintet generál, és a berendezések levegő igénye is alacsony. Az alkalmazott rozsdamentes anyagok miatt hosszú élettartamot és nagy kopásállóságot sikerült elérni. A pneumatikus adagolók egyszerűen üzembehelyezhetőek, egyik szerszámról a másikra átszerelhetőek. [5]

25


5.3.7. SÁVADAGOLÓ Ezekkel a berendezésekkel nem feladatom foglalkozni, csak a teljesség igénye kedvéért említem meg, hogy nem csak lemezszalag, hanem lemezsáv adagoló berendezések is léteznek. [5] Sávfelhasználás esetén az adagoló szerkezetbe a lemezsávok folyamatos adagolását is automatizálni kell. A lemezsáv gyűjtőtérből való önműködő leemelésével elérhetjük a gép teljes automatizálását. Ez nem jelent mellékidő növekedést, mivel a sáv leemelését a gép működése közben is elvégezhetjük. Ez történhet kézi, vagy szívófejes adagolással. A szívófejes sávpótadagoló működése a következő: amikor az előtoló hengerekkel összekötött sávérzékelő nem jelez anyagot, a szerkezet működni kezd. A légszivattyúra kapcsolt tapadókorong a gyűjtőtárban elhelyezkedő sávköteg legfelső elemét leemeli, és az előtoló hengerek közé juttatja. Az adagolás elvégzése után a lengőhimbás hajtómű visszaáll kiindulási helyzetébe. [5]

27. ábra Szívófejes sáv-pótadagoló berendezés elvi vázlata

26


6. A KERESKEDELEMBEN KAPHATÓ HASONLÓ BERENDEZÉSEK FELTÁRÁSA.

6.1. LECSÉVÉLŐK 6.1.1. EGYORSÓS LEMEZ FEL-, ÉS LECSÉVÉLŐ BERENDEZÉSEK A fel- és lecsévélő orsók meghajtása állítható kuplungos hajtóművel történik. Minden modell megrendelhető meghajtás nélkül is. A lemeztekercsek megfogatása csuklókkal vagy menetes orsó által biztosított. [10]

28. ábra Motoros lecsévélő és felcsévélő berendezés

A meghajtás nélküli típusokon az orsók manuális vagy pneumatikus fékkel vannak ellátva.

Anyagmegfogatás

manuális

vagy

hidraulikus

munkahenger

által.

A

sebességszabályozás frekvencia szabályzóval történik. [10]

29. ábra Meghajtás nélküli le-, és felcsévélő

27

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) Pneumatikusan vagy hidraulikusan működtetett leszorító karok, meghajtott leszorító görgőkkel ellátott leszorító karok, szalag ülék, a feltekercselő orsóknál automatikus/ manuális szalagrögzítés. [10]

a) Hidraulikus lecsévélő

b) Motoros lecsévélő

30. ábra Egyorsós lecsévélők

6.1.2. DUPLAORSÓS LECSÉVÉLŐ BERENDEZÉSEK Minden előbbiekben felsorolt lecsévélő berendezés létezik duplaorsós kivitelben is. A duplaorsós lecsévélők egy új hatékonyabb megoldást kínálnak több szalag egyidejű lecsévélésével. Az orsók meghajtása típustól függően történhet manuálisan, villamos motorral vagy hidraulikusan. [12]

31. ábra Duplaorsós lecsévélők

28


6.2. EGYENGETŐ BERENDEZÉSEK 6.2.1. LEMEZEGYENGETŐK 7 EGYENGETŐ HENGERREL A DOMETAL Kft. által kínált szalagegyengető berendezések egy gazdaságos megoldást kínálnak minden présüzem részére. Minden alsó egyengető henger és az összes behúzóhenger meghajtott. A meghajtás hajtóművel történik. Az egyengetés sebessége frekvencia szabályzóval állítható be. Minden A típusjelzésű berendezés esetében a felső egyengető hengerek felnyithatók. Mindegyik egyengető- és behúzóhenger felületében edzett és köszörült. Központosan és excentrikusan beállítható görgök vagy csúszó oldalvezetők a lemez oldalirányú megvezetéséhez. Keménykrómozott egyengető- és behúzóhengerek. Szalagbevezető asztal a szalagok könnyebb befűzése érdekében. Az egyengető hengerek utánállítása elektronikusan történik. Minden csapágyhelyhez központi zsírzás biztosított. Egyenként beállítható felső egyengető hengerek. Az egyengető hengerek utánállításának mértékét mérőóráról olvashatjuk le. Az egyengető hengerek utánállítása manuálisan vagy pneumatikusan történhet. [6.]

32. ábra Lemezegyengetők 7 egyengető hengerrel

6.2.2. LEMEZEGYENGETŐK 9 EGYENGETŐ HENGERREL Az egyengető gépek kiválóan alkalmasak vastagabb keresztmetszetű lemezek egyengetésére is. A felső egyengető hengerek egyenként utánállíthatók. Az utánállítás mértékének leolvasása digitális számláló alapján történhet. A behúzó hengerek utánállítása pneumatikusan vagy hidraulikusan történik. [6.]

29


33. ábra Lemezegyengető 9 egyengető hengerrel

6.2.3. LEMEZEGYENGETŐK 19 EGYENGETŐ HENGERREL A

vonóhengerek

utánállítása

manuális

vagy

pneumatikus

lehet.

Az

egyengetőhengerek utánállításának mértékét pozíció kijelzésű kézikerékről tudjuk leolvasni. Nagyobb anyagvastagságra tervezett modelleknél minden henger támasztó görgővel van felszerelve. A 19 hengeres egyengető gépek vékony lemezvastagság esetén történő precíziós egyengetésre lettek tervezve. Minden egyengető henger csuklós tengellyel (kardán tengellyel) van meghajtva. Az egyengető hengerek deformáció szabályozása manuálisan vagy motorikusan történik. [10]

34. ábra Lemezegyengető 19 egyengető hengerrel

6.3. LEMEZADAGOLÓK Ezen gépekbe a legtöbb esetben rendkívül dinamikus AC - szervomotorral meghajtott előtoló hengerek vannak beépítve, egytengelyű CNC pozícióvezérléssel vezérelve. Az előtolási hossz 0,1-9999,9 mm-ig állítható billentyűzet segítségével. A felső előtoló henger felemelése és levegőztetése pneumatikus munkahengerrel történik. Mindkét előtoló henger keménykrómozott és köszörült.

30

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) A 31. ábrán különböző lemezadagolók láthatóak. A magasságot hidraulikusan vagy motorikusan lehet állítani, különálló alapkeretre szerelt kivitel, előtolási hossz ellenőrzést mérőkerék vezérléssel oldották meg. Túlméretezett, gömbgrafitos öntvényből készült váz, nagy teherbírású golyós- ill. görgőscsapágyazással. [10]

35. ábra Hengeres lemezadagoló berendezések A 35. ábrán szintén lemezadagolók láthatók, az egyik padlóra állítható, a másik gépre szerelhető kivitel. Az AVER változat a padlóra állítható, az adagolási magasság csavaros lábbal állítható. Az AVEL, AVEM változatok a présre szerelhetők, az adagolási magasság 100mm-en belül, kézzel állítható. Mindegyik változat felszerelhető pneumatikus nyitással a központosításhoz. Működtetésüket váltóáramú brushless vagy radiáldugattyús hidraulikus motorral és léptető szervomotorral oldják meg. Jellemzőjük az elektronikus, fokozatmentes sebességszabályozás.

a) AVEM 30

b) AVER 50

36. ábra Az Emicon Kft által forgalmazott szalagelőtoló berendezések

31


7. A MEGOLDÁS-VÁZLATOK ÉRTÉKELEMZÉSE Módszeres géptervezésből több értékelemzési módszert ismerünk. Léteznek egy- és kétdimenziós módszerek. Egydimenziós értékelemzési modell − − − − −

Többségmódszer RANG módszer Copeland módszer Dátum módszer Értékprofil Kétdimenziós értékelemzési modell

− Portfolió módszer − Műszaki-gazdasági értékelés Az értékelemzést a Szerszámgépek Tanszéke által is gyakran alkalmazott egydimenziós RANG módszerrel végzem el. Az értékelemzés célja, hogy kiválasszam a koncepcióhoz legmegfelelőbb megoldás-vázlatot a 5 pontban ismertetettek közül. Az értékelemzést külön el kell végezni a lecsévélő, egyengető valamint előtoló berendezésre, majd ezek egymáshoz viszonyított elhelyezésére. A RANG módszer lényege, hogy különböző szempontok szerint rangsoroljuk a feltárt megoldás-vázlatokat – a számunkra legkedvezőbb kapja a legkisebb pontot - majd változatonként összeadjuk a kapott pontszámokat. Ez után összehasonlítjuk őket, és a legalacsonyabb pontszámú megoldás lesz a számunkra legmegfelelőbb, arra dolgozom ki a konstrukciós tervet. Az alábbiakban ismertetett szempontrendszer szerint felírjuk az összes lehetséges szóba jövő megoldást. Meg kell jegyezni, hogy présgépről lévén szó a szerszám mozgása egy szabadságfokú, tehát mindenképpen a munkadarabot kell mozgatnunk. A szempontrendszer elemei: C1. C2. C3. C4. C5. C6. C7.

Termelékenység Pontosság Megbízhatóság Egyszerűség Kivitelezhetőség Konstrukciós megoldás Ár

32


7.1. MEGOLDÁS-VÁZLATOK LECSÉVÉLŐ BERENDEZÉSRE A feltárt megoldásokat a 5.1.1 illetve 6.1 pontban ismertettem. Figyelembe véve azt, hogy a kidolgozandó koncepció olyan gépre vonatkozik, amelyen kizárólag lemezszalagból készült munkadarabok megmunkálását végzik, a sávadagoló berendezések alkalmazását elvethetjük, ezért az értékelemzésben is csak a lecsévélő megoldásokat vesszük figyelembe. 2. táblázat Megoldásvázlatok lecsévélőre egyorsós

kétorsós

szabadon futó

1SZ

2SZ

motorral hajtott

1M

2M

hidraulikusan hajtott

1H

2H

33


7.1.1. KIÉRTÉKELÉS 3. táblázat: Lecsévélő megoldás-vázlatok értékelemzése 1SZ

2SZ

1M

2M

1H

2H

C1

Termelékenység

6

5

4

2

3

1

C2

Pontosság

3

3

2

2

1

1

C3

Megbízhatóság

1

6

3

5

2

4

C4

Egyszerűség

1

4

2

3

5

6

C5

Kivitelezhetőség

1

4

2

5

3

6

C6

Konstrukciós megoldás

2

6

5

1

4

3

C7

Ár

1

2

3

4

5

6

15

31

21

22

23

27

Összpontszám:

Az értékelő táblázat összpontszámai alapján, az egyorsós szabadon futó csapágyazott, dobos kivitelű lecsévélő berendezés kapta a legkevesebb pontszámot, így ennek a koncepcióját fogom a későbbiekben kidolgozni.

34


7.2. MEGOLDÁS-VÁZLATOK ELŐTOLÓ BERENDEZÉSRE A 5.3 pontban leírtak közül választjuk ki a legmegfelelőbb megoldás-vázlatot, a fent ismertetett szempontrendszer alapján. Mivel az előtolást független hajtással fogom megoldani, ezért a napjainkban ritkán használt függő hajtású horgos és ékes megoldásokat alkalmazását még az értékelemzés elvégzése előtt elvethetjük. Jelmagyarázat: − − − − − −

Hengeres: HEN Horgos: HOR Szorítópofás: SZP Ékes: ÉK Elektromágneses: EM Pneumatikus vagy Hidraulikus: PH

7.2.1. KIÉRTÉKELÉS 4. táblázat: A lemezadagoló berendezés megoldás-vázlatainak értékelemzése HEN

SZP

EM

PH

C1

Termelékenység

1

2

4

3

C2

Pontosság

1

4

3

2

C3

Megbízhatóság

2

1

4

3

C4

Egyszerűség

1

4

3

2

C5

Kivitelezhetőség

3

2

3

1

C6


2

4

3

1

C7

Ár

2

1

4

3

12

18

24

21

Összpontszám:

Az értékelemzés alapján a hengeres előtoló berendezés bizonyult a leginkább megfelelőnek a kidolgozandó koncepcióhoz a felállított szempontrendszer alapján. Mivel a hengeres megoldást választottuk a lemezadagolóra, így ez kombinálható az egyengető berendezéssel, tehát egy egységben fogjuk megvalósítani.

35


7.3. MEGOLDÁS-VÁZLATOK EGYENGETŐ-ADAGOLÓ BERENDEZÉSRE Az egyengetést a legtöbb esetben páratlan számú egyengetőhenger között végzik. Amint azt a 6.2 pontban leírtam leggyakoribbak a 7, 9, valamint 19 egyengetőhengeres berendezések, de találkozunk két hengeres változattal is. A megoldás-vázlatok között én kisebb berendezéseket tártam fel. Mivel nekünk egy kis konstrukcióra van szükségünk, ezért a 9

vagy

több

hengeres

megoldást

már

most

elvetjük.

Ugyanakkor

az

egy

egyengetőhengerpáros megoldás sem jó, a pontatlansága miatt.

7.3.1. EGYENGETŐ ÖT HENGERREL, EGY ELŐTOLÓ HENGERPÁRRAL (5H1) Ez egy egyszerű konstrukció, kisebb méretű szalagok egyengetésére kiválóan alkalmas, előnye, hogy olcsó.

37. ábra 5 hengeres egyengető egy előtoló hengerpárral

7.3.2. EGYENGETŐ ÖT HENGERREL, KÉT ELŐTOLÓ HENGERPÁRRAL (5H2)

38. ábra 5 hengeres egyengető két előtoló hengerpárral

7.3.3. EGYENGETŐ HÉT HENGERREL, EGY ELŐTOLÓ HENGERPÁRRAL

39. ábra 7 hengeres egyengető egy előtoló hengerpárral 36


7.3.4. EGYENGETŐ HÉT HENGERREL, KÉT ELŐTOLÓ HENGERPÁRRAL

40. ábra 7 hengeres egyengető két előtoló hengerpárral

7.3.5. KIÉRTÉKELÉS 5. táblázat: A lemezadagoló berendezés megoldás-vázlatainak értékelemzése 5H1

5H2

7H1

7H2

C1

Termelékenység

4

3

2

1

C2

Pontosság

4

1

3

2

C3

Megbízhatóság

2

3

1

4

C4

Egyszerűség

1

3

2

4

C5

Kivitelezhetőség

2

3

1

4

C6


3

2

1

4

C7

Ár

1

2

3

4

17

17

13

19

Összpontszám:

Az értékelő táblázat eredményei alapján a hengeres adagolóval ellátott egyengető berendezés bizonyult jobbnak, ezért ezt a megoldást fogjuk felhasználni a koncepció kidolgozásakor. Az értékelemzés eredményeképpen szabadon futó (fékezett) tengelyű lecsévélőt alkalmazunk a szalag dobról egyengetőhöz való továbbítására, és a szalag adagolására görgős előtolóval kombinált egyengetőt használunk.

37


41. ábra A lemezegyengető és lecsévélő koncepciójának látványterve A lemezszalag tekercsbe csévélve érkezik az üzembe. Ráhúzzák az 1-es jelű csévélődobra, a 2-es leszorítógörgővel felülről megtámasztják, majd befűzik a 4-es egyengető-előtoló berendezésbe, mely a szakaszos automata üzemmód mellett kézi folyamatos előtolást is tud végezni. A présgépbe való behelyezés után elkezdődik a gyártás. A 6-os előtolóhengerpár adagolja a lemezt a présgépbe úgy, hogy átvezeti az 5-ös egyengetőhengersoron. A szabadon forgó csapágyazott csévélődobot egy pneumatikus munkahengerrel működtetett rögzítőfék rögzíti, majd amikor a lemezszalag megfeszül, működteti a 3-as érzékelőt, ami oldja a féket, mindaddig, amíg megfelelő mennyiségű szalag lejön a csévéről, eltávolodik az érzékelőtől és a fék újra zár.

38


8. A LECSÉVÉLŐ BERENDEZÉS MÉRETEZÉSE A lecsévélő működés szempontjából legfontosabb szerkezeti elemeit méretezni kell. Először a csévélőtengelyt vizsgáljuk meg szilárdságtanilag, meghatározzuk minimális méreteit, majd a forgó alkatrészek csapágyit választjuk ki, illetve kiszámoljuk várható élettartamukat.

8.1. SZILÁRDSÁGI MÉRETEZÉS A tengely igénybevételeinek meghatározásához szükségünk van az egyengetőbe bevezethető legnagyobb szalag méreteire. Szalagszélesség: 20-360 mm Lemezvastagság: 0,4-2,5 mm A méretezésnél az előforduló legnagyobb méretekkel fogunk számolni, tehát a 360 mm-es szalagszélességgel és a 2,5 mm-es lemezvastagsággal. Minden ekkora vagy ennél kisebb méretű lemeztekercset is el fog bírni a lecsévélő berendezés. 6. táblázat Hidegen hengerelt acélszalagok méretei [14]

Belső átmérő [mm]

200-210

Szalagszélesség [mm]

Fajlagos Szalagvastagság[mm]

[kg/mm]

4-20

0,3-1,2

4-40

0,3-1,2

400

500

tekercstömeg

1,0-2,5

1,0-6,0 41-100

0,4-1,5

20-40

0,3-1,9

1,0-4,0

41-100

0,3-3,0

2,0-5,0

101-410

0,3-3,0

3,0-7,0

A b szélességű tekercs tömegét az mte ker cs = m fajlagos ⋅ b képlet alapján számíthatjuk ki. Ebből követekezően egy 500 mm belső és 1500 mm külső átmérőjű, 410 mm széles tekercs tömege: m=7

kg ⋅ 410mm = 2870kg mm

39

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) A lecsévélő teherbírására a 2870 kg helyett 3000 kg-ot, azaz 3 tonnát engedélyezünk. G = m ⋅ g = 3000kg ⋅ 9,81

m = 29430 N ≈ 30kN s2

8.1.1. A

LECSÉVÉLŐ TENGELYÉNEK KONZOLOS KÉTTÁMASZÚ TARTÓKÉNT VALÓ MODELLEZÉSE

A jobboldali konzolt terhelő megoszló erőrendszert a lecsévélőre helyezett lemezszalag súlya, illetve maga a tengely súlya adja. A tengely súlya az összterheléshez képest elhanyagolhatóan kicsi.

42. ábra A lecsévélő tengelyének mechanikai modellje A tartó A és B keresztmetszeteiben ébredő támasztóerők megegyeznek a csapágyak statikus radiális terheléseivel. Először nyomatéki egyenletet írunk fel az A pontra, majd a B pontra, melyekből meghatározzuk a támaszok reakcióerőit. Mivel a tengely csapágyazva van, és szabadon fut, ezért M a = 0 = −30000 ⋅ 495 + FB ⋅ 200 FB =

30000 ⋅ 495 = 74250 N 200

M b = 0 = −30000 ⋅ 295 − FA ⋅ 200 FA =

−30000 ⋅ 295 = −44250 N 200

A maximális hajlítónyomaték a B keresztmetszetben ébred. 40

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) M h max = 30000 N ⋅ 0, 295m = 8850 Nm

43. ábra A lecsévélő orsó igénybevételi ábrái álló helyzetben A csapágyterhelések csökkentése céljából lehetne közelebb is helyezni a megoszló terhelést a B jelű csapágyhoz, viszont a csapágy és a dob közötti 90 mm-re konstrukciós okból szükség van. A konstrukció kidolgozásakor arra kell törekedni, hogy a csapágy és dob távolsága a valóban ne haladja meg ezt az értéket. Ahhoz, hogy az orsó csavaró igénybevételét is megkapjuk, szükségünk van az adagoló előtolási sebességére, amely az iparban használt berendezések előtoló sebességeit figyelembe véve 100…150 m/min [10]. A kisebb konstrukció érdekében az előtoló sebességet ve=80 m/min-re választjuk. Mivel az előtolás elvégzése után a csévélő orsó szabadon forogna tovább, ezért féket kell alkalmazni. Ezen fék fékezőnyomatéka fogja megadni az orsó csavaró igénybevételét. Ezen kívül fellép még egy radiális irányú hajlítóerő is a tengelyen. Az igénybevételeket a legnagyobb terhelésre kell meghatározni, azaz amikor a lemezt befűzik az adagolóba. Az első munkadarab elkészítésénél a lemezdob jó közelítéssel még teljes tömegével terheli az orsót. 41


8.1.2. FÉKEZÉSKOR FELLÉPŐ IGÉNYBEVÉTELEK MEGHATÁROZÁSA A fékezőnyomatékot a tehetetlenségi nyomatékból számíthatjuk ki az előtolósebesség, a lemezdob tömegének, és sugarának az ismeretében, az alábbi módon: Adatok: − előtoló sebesség: ve = 80 m/min = 1,33 m/s − a lemezdob tömege: 3000 kg − a lemezdob sugara: 1500 mm / 2 = 750 mm = 0,75 m A szögsebesség meghatározása:

vk = velótoló = r ⋅ ω ⇒ ω =

ve r

m s = 1, 77 1 ω= s 0, 75m 1, 33

Ha előírjuk, hogy mennyi idő alatt kell lefékeznie az orsót a féknek, akkor kiszámíthatjuk a szöglassulást (negatív szöggyorsulást). Ha 1 másodpercet írunk elő,

α=

ω t

1 s = 1, 77 1 1s s2

1, 77 =

A tehetetlenségi nyomaték számítása: J=

1 1 2 m ⋅ r 2 = ⋅ 3000kg ⋅ ( 0, 75m ) = 843, 75kg ⋅ m 2 2 2

A tehetetlenségi nyomaték és a szöggyorsulás szorzata adja a forgatónyomatékot, esetünkben ez lesz a tengelyt terhelő csavarónyomatékot. M = J ⋅ α = 843, 75kg ⋅ m 2 ⋅1, 77

1 m2 = kg ≈ 1500 Nm 1499,99 s2 s2

42


44. ábra A fékezéskor fellépő erők A fékező erőt akarjuk meghatározni. Az orsó mozgási energiáját a súrlódási erő által kifejtett munka fogja zérusra csökkenteni, tehát ahhoz, hogy az orsó nyugalomban legyen, a súrlódási erő és a kerületi erő nagysága meg kell, hogy egyezzen. A fékdob külső átmérőjét ø400 mm-re vesszük fel. Ha a fékezőerőre túl nagy eredmény jönne ki, abban az esetben a fékdob átmérőjét kell növelnünk. A fék tömege elhanyagolható az orsóéhoz képest, ezt majd az ellenőrzésnél vesszük figyelembe. d 2⋅M ⇒ Fk = 2 d 2 ⋅1500 Nm Fk = 7500 N 0, 4m

M = Fk ⋅

Mivel Fk = Fs és FN = Ff,valamint a fékbetét és az acél fékdob közötti csúszó súrlódási együttható: µ = 0,4, Fs = FN ⋅ µ ⇒ Fk = F f ⋅ µ Ff =

Fk

Ff =

7500 N = 18750 N 0, 4

µ

Fékező erőre a fenti eredményt kapjuk. A fék reteszkötéssel kerül a tengelyre. A szabványos reteszt felületi nyomásra méretezzük. Anyaga: C45 jelű nemesített acél. − A reteszkeresztmetszet az adott átmérőre bxh = 20 mm x 12 mm. − A megengedhető felületi nyomás acél agy esetén: pmeg = 80 MPa. − Méretezéshez szükséges reteszmagasság: t1 = 7,5 mm

43


45. ábra Reteszkötés jellemző méretei

F ≤ pmeg A Fker Fker p= ⇒ lmin = +b ( h − t1 ) ⋅ ( l − b ) ( h − t1 ) ⋅ pmeg p=

lmin =

7500 N N (12mm − 7,5mm ) ⋅ 80 2 mm

+ 20mm = 40,8mm

A kiszámított hosszméretnél nagyobb szabványos reteszhosszt kell választani, legyen a hossza egyenlő a fék szélességével. Tehát a választott retesz: MSZ EN 6885-A22x14x50-C 45 K a [4] segédletből.

8.1.3. A KÉTTÁMASZÚ TARTÓ ÖSSZETETT IGÉNYBEVÉTELEKKEL

46. ábra A lecsévélő orsójának mechanikai modellje felül elhelyezett fékkel 44

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) A kéttámaszú tartó A és C jelű keresztmetszetében ébredő reakcióerők most a csapágyak dinamikus terhelését jelentik. Itt figyelembe vesszük a csavarónyomatékot is, amely fékezéskor terheli a tengelyt. M a = 0 = −18750 ⋅100 + FC ⋅ 200 − 30000 ⋅ 495 FC =

18750 ⋅100 + 30000 ⋅ 495 = 83625 N 200

M c = − FA ⋅ 200 + 18750 ⋅100 − 30000 ⋅ 295 FA =

18750 ⋅100 − 30000 ⋅ 295 = −34875 N 200

Megvizsgáljuk a kéttámaszú tartót úgy is, hogy a fékerő ellentétes irányban hat a lemezdob súlyával.

47. ábra A lecsévélő orsójának mechanikai modellje alul elhelyezett fékkel

M a = 0 = 18750 ⋅100 + FC ⋅ 200 − 30000 ⋅ 495 FC =

−18750 ⋅100 + 30000 ⋅ 495 = 64875 N 200

M c = 0 = − FA ⋅ 200 − 18750 ⋅100 − 30000 ⋅ 295 FA =

−18750 ⋅100 − 30000 ⋅ 295 = −53625 N 200

45

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) Ez utóbbi elrendezés szerint építjük majd be a féket, mivel ebben az esetben a két támasztóerő nagyságának különbsége kisebb, azaz kiegyenlítettebb a két csapágy terhelése. A hajlítónyomaték maximális értéke a C keresztmetszetet terheli. M h max = 30000 N ⋅ 0, 295m = 8850 Nm A hajlítónyomatéki ábra megrajzolásához ki kell számítani a B keresztmetszetben ébredő hajlítónyomatékot. M hC = 53635 N ⋅ 0,1m = 5363,5 Nm

48. ábra A lecsévélő orsó igénybevételi ábrái fékezéskor 46


8.1.4. A TENGELYMÉRETEZÉSE A

lecsévélő

berendezés

orsóját

összetett

igénybevételre,

hajlítás-csavarásra

méretezzük, a Huber-Mises-Hencky összefüggés szerint. Adatok: − Csavarónyomaték: Mcs=1500 Nm − Hajlítónyomaték: Mh=8850 Nm Méretezési alapösszefüggések:

σ red = σ hj2 + 3τ cs2 ≤ σ meg τ cs =

Mh K 3 d ⋅π K= 32 M h ⋅ 32 σ hj = 3 d ⋅π

σ hj =

M cs Kp

d 3 ⋅π 16 M ⋅16 τ cs = cs3 d ⋅π Kp =

A húzó és csavaró igénybevétel alapösszefüggéseit behelyettesítve a HMH képletbe: 2

σ red

 M ⋅ 32   M cs ⋅16  =  h3  + 3 3   d ⋅π   d ⋅π 

2

képletet kapjuk. Ha határterhelésre méretezünk, akkor σred= σmeg összefüggést kell R használnunk, ahol σ meg = eH . N A tengely anyagának általános rendeltetésű övözetlen szerkezeti acélt választunk, melynek jelölése az MSZEN10025 szerint: E360. Ez azt jelenti, hogy a felső folyáshatár minimális értéke: 360 N/mm2. Kétszeres biztonságra törekszünk, tehát a biztonsági tényezőt N=2 –nek választjuk. Innen ki tudjuk számítani a megengedett feszültséget.

σ meg =

ReH 360 MPa = = 180 MPa N 2

A lecsévélő orsóját tehát úgy méretezzük, hogy a HMH egyenletbe behelyettesítjük a redukált feszültség helyére a megengedett feszültséget, valamint a csavaró illetve hajlító nyomatékot, majd kifejezzük a d átmérőt. Az így kapott értéknél nagyobb átmérőjűre választott bármely tömör kör keresztmetszet elbírja a 8.1.3 pontban számított terheléseket kétszeres biztonsággal.

47

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) 2

σ red = σ meg

d3 =

2

2 ⋅ M h2 + 3 ⋅ M cs2 2 ⋅ M h2 + 3 ⋅ M cs2 2 ⋅ M h2 + 3 ⋅ M cs2  M ⋅ 32   M cs ⋅16  =  h3 + 3 = = =   3  2 d 3 ⋅π Kp  d ⋅π   d ⋅π   d 3 ⋅π    16  16 

16 ⋅ 2 ⋅ M h2 + 3 ⋅ M cs2

σ meg ⋅ π

⇒d =

3

16 ⋅ 2 ⋅ M h2 + 3 ⋅ M cs2

σ meg ⋅ π

2 ⋅ M h2 + 3 ⋅ M cs2 = 2 ⋅ ( 8850 Nm ) + 3 ⋅ (1500 Nm ) = 12782, 6 Nm 2

d=

3

2

16 ⋅12782, 6 Nm = 0, 07124m = 71, 24mm N 6 (180 ⋅10 ) m2 ⋅ π

Az orsó minimális átmérőjére tehát 71,24 mm –t kaptunk. A csapágyazott tengelyrész átmérőjének 80 mm-t választunk. Ennél kisebb átmérőjű csak a terheletlen tengelycsonk lehet.

8.1.5. A TENGELY ELLENŐRZÉSE A tengelyben lesz egy tengely irányú furat, a dobot szorító pofák mozgatóorsójának helyét biztosítja. Ennek a keresztmetszetére is elvégezzük az ellenőrzést.

49. ábra Az orsó vázlata Ellenőriznünk kell az tengely azon részét, amelyben furat van, hogy a körgyűrű keresztmetszet elviseli-e az igénybevételt. Ezt a keresztmetszetet már csak egyszerű igénybevétel (hajlítás) terheli. A keresztmetszet külső átmérője: dk = 90 mm, a belső átmérője: db = 75 mm.

σ hj =

Mh M ⋅ d ⋅ 32 8850000 Nmm ⋅ 90mm ⋅ 32 = 4h k4 = = 154, 09MPa K ( dk − db ) ⋅ π ( 90mm )4 − ( 60mm )4 ⋅ π

τ cs =

M cs M ⋅ d ⋅12 1500000 Nmm ⋅ 90mm ⋅16 = 4cs k4 = = 13, 05MPa 4 4 K p ( d k − db ) ⋅ π ( 90mm ) − ( 60mm ) ⋅ π

(

σ red = σ hj2 + 3τ cs2 =

)

(

(154, 09MPa )

)

2

+ 3 ⋅ (13, 05MPa ) = 155, 7 MPa < σ meg 2

A tengely furatos része is elviseli az igénybevételt. Ellenőrzésképpen kiszámítjuk a gyengített keresztmetszet átmérőjét, vagyis azt az átmérőt, amit akkor kapunk, ha az eredeti átmérőből kivonjuk a reteszhorony mélységét. 48

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) Ennek a gyengített méretnek nagyobbnak kell lennie a 8.1.4 pontban meghatározott minimális átmérőnél. d gy = d − t1 = 80mm − 7,5mm = 72, 5mm > d min

50. ábra A tengely gyengített keresztmetszete a reteszelés helyén

8.2. A LECSÉVÉLŐ ORSÓ CSAPÁGYAINAK KIVÁLASZTÁSA A csapágyválasztásnál két dolgot veszünk figyelembe. A csapágyat terhelő erőket, valamint a beépítési méreteit. A 80 mm átmérőjű tengelyhez katalógusból választunk egy azonos belső átmérőjű sorozatot, majd az adott sorozatból kiválasztjuk azt a csapágyat, amelyik statikus terhelése nagyobb a 8.1.1, dinamikus alapterhelése pedig a 8.1.3 pontban meghatározott támasztóerőknél.

8.2.1. A CSAPÁGYAK KIVÁLASZTÁSA A statikus alapterhelésekre vonatkozóan:

FA = 74, 25kN FB = 44, 25kN Itt az FA erőt vesszük figyelembe, tehát a minimális statikus alapterhelése P0 = 74,25 kN. Olyan csapágyat kell választani, amelyiknek ennél nagyobb a statikus alapterhelése. A dinamikus terhelésre vonatkozóan:

FA = 53, 63kN FC = 64,88kN Mivel a csapágy a radiális terhelése mellé elhanyagolhatóan kis axiális terhelést vesz fel, ezért a dinamikus egyenértékű terhelés egyenlő lesz a radiális terheléssel. Tehát az Fc erőt 49

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) nézzük, mivel a két csapágy terhelése közül az a nagyobb, így P = 64,88 kN-nal számolhatunk, melyet 65 kN-ra kerekítünk. Mélyhornyú golyós csapágyat fogunk beépíteni, melyet az SKF on-line katalógusából választunk ki. Méretezési adatok:

− − − −

A csapágy élettartama: Lh = 20000 üzemóra Élettartam kitevő: p = 3 (golyóscsapágyakra); p = 10/3 (görgőscsapágyakra) Egyenertékű terhelés: P = 65 kN Megengedett legnagyobb fordulatszám: n = 15 1/min p

C  L=  P L ⋅ n ⋅ 60 L= h 6 10 C = P⋅ p

Lh ⋅ n ⋅ 60 106

C = 65kN ⋅

3

1 ⋅ 60 min = 170, 3kN 6

20000 ⋅15 10

51. ábra Kétsorú mélyhornyú golyóscsapágyak (SKF) [11]

50


52. ábra Egysoros mélyhornyú golyóscsapágyak (SKF) [11]

Mivel a kiszámított dinamikus alapterhelés értéke túl nagy, így két-két golyós csapágyat kellene beépíteni egy- és kétsorú csapágyból is, ezért konstrukciós okból hengergörgős csapágyat építünk be. p

C  L=  P L ⋅ n ⋅ 60 L= h 6 10 C = P⋅ p

Lh ⋅ n ⋅ 60 106

C = 65kN ⋅

10 3

1 ⋅ 60 min = 154, 7 kN 6

20000 ⋅15 10

51


53. ábra Hengergörgős csapágyak (SKF) [11] A 160 kN dinamikus alapterhelésű, N 216 ECP jelű csapágyat választjuk, mivel ennek a C értéke nagyobb az általunk számítottnál, tehát elviseli a terhelést az előírt 20000 üzemórán át.

52


9. AZ EGYENGETŐ-ADAGOLÓ BERENDEZÉS MÉRETEZÉSE A 7.3 pontban leírtak alapján a lemezszalag előtolását kombinált egyengető-előtoló berendezéssel valósítjuk meg. A lecsévélőhöz hasonlóan a konstrukciós tervezés előtt itt is méretezni kell a működés és szerkezeti kialakítás szempontjából fontos részegységeket. A továbbiakban meghatározzuk az egyengetőhengerek valamint előtolóhengerek méreteit, csapágyat választunk hozzájuk, és ezeket ellenőrizzük. Az előtolóhengerekre a nyomatékot lánchajtással visszük át a motorról. Ezen lánchajtást is méretezzük.

9.1. A LÁNCHAJTÁS MÉRETEZÉSE 9.1.1. AZ

ELŐTOLÁST MEGHATÁROZÁSA

BIZTOSÍTÓ

MOTOR

TELJESÍTMÉNYÉNEK

A

Ahhoz, hogy a motor teljesítményét meghatározzuk, tudnunk kell a lemez előtolásához szükséges teljesítményt.

A HENGEREKRE HATÓ ERŐK MEGHATÁROZÁSA Méretezési alapadatok: − A súrlódási együttható a lemez és az előtolóhengerek anyaga (acél – acél) között: µ = 0,2 − Az előtoló sebesség: ve = 80 m/min = 1,33 m/s, ez megegyezik a hengerek kerületi sebességével.

54. ábra Az előtolóhengerre ható erők

53

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) Először meghatározzuk az előtolóhengerre ható erőket. Akkora súrlódást kell elérnünk, amely elegendő a lecsévélt lemezdarab súlyának megmozdításához. A lecsévélőt 3 méterre helyezzük el az adagolótól. Ekkor a megmozdítandó lemezdarab súlya: G = m⋅ g

Ahol: l: a megmozdítandó szalagdarab hossza, b: a lemezszalag szélessége s: a lemezszalag vastagsága Az egyengető magassága megegyezik a DKS-100 présgép asztalának magasságával, amely 900 mm.

55. ábra A megmozdítandó lemezdarab l hosszának számítása l 2 = ( 3m ) ⋅ ( 0, 9m ) 2

l=

2

( 3m ) ⋅ ( 0,9m ) 2

2

= 3,13m

A szalag anyagának (acél) sűrűsége: ρ = 7850 kg/m3 V = l ⋅ b ⋅ s = 3,13m ⋅ 0, 41m ⋅ 0, 003m = 0, 0038m3 m = ρ acél ⋅ V = 7850

kg ⋅ 0, 0038m3 ≈ 30kg m3

Fs = µ ⋅ FN ⇒ FN =

Fs

µ

Fs = G = m ⋅ g = 30kg ⋅ 9,81 FN =

m = 294,3 N ≈ 300 N s2

300 N = 1500 N 0, 2

54

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) A

szalag

továbbításához

szükséges

teljesítményt

az

alábbi

összefüggésből

számíthatjuk ki: P = Fs ⋅ velőtoló P = 300 N ⋅1,33

m ≈ 400W s

A WATT-DRIVE aszinkron szervomotor katalógusából választunk megfelelő motort a hajtáshoz. A 81K4 S jelű motor névleges teljesítménye 0,55 kW, ami nagyobb, mint a nekünk szükséges, tehát ezt a motort választjuk. A motor hatásfoka: ηm = 80%.

56. ábra Részlet a motorkatalógusból [9]

55


9.1.2. A LÁNCKERÉK MÉRETEINEK MEGHATÁROZÁSA Először a láncosztást kell kiszámítanunk. A láncosztás maximális értéke:

pmax

 900  = 25, 4 ⋅ 3    n2 

2

A hajtott lánckereket az előtolóhenger tengelycsonkjára szereljük, ezért fordulatszáma megegyezik a henger fordulatszámával. A lánchajtás maximális hatásfoka ηl = 98% is lehet megfelelő kenés mellett. Így a ténylegesen átvitt teljesítmény: P = PN ⋅ηl ⋅ηm = 0,55kW ⋅ 0,98 ⋅ 0,8 = 0, 43kW A hengerek fordulatszámának meghatározásához vegyük fel a hengerek átmérőjét d = 80 mm-re. Innen tudjuk számolni az előtolósebesség ismeretében a szögsebességet, majd abból a fordulatszámot.

m v s = 33, 33 1 ω2 = e = d 0, 04m s 2 1 33,33 ω s = 5, 3 1 = 318 1 n2 = 2 = 2 ⋅π 2 ⋅π min s 1, 33

A kapott értéket kerekíthetjük 320 1/min-re. Az előző képletbe behelyettesítve:

pmax

  900 = 25, 4 ⋅ 3  1  320  min

2

   = 50, 61mm  

A láncosztás értékét a [3] 4.26 táblázatából választjuk, ami kisebb kell, hogy legyen, mint az előbb számolt maximális láncosztás. Választhatnánk az legközelebb eső 44,45 mm-es láncosztást, viszont a 4.27 táblázatban az ahhoz megadott kiskerék fordulatszám túl alacsony. Az 500…750 1/min fordulatszám-tartományhoz tartozó 31,55 mm-t választjuk és a motor névleges 1400 1/min fordulatszámát 640 1/min-re szabályozzuk. Ekkor az áttétel az alábbiak szerint alakul:

56

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) 1 640 n1 min = 2 i= = n2 320 1 min Szintén a [3] irodalom 4.27 táblázatából választunk a kiskeréknek z1 fogszámot, mi 17. Innen a nagykerék fogszáma:

i=

z2 ⇒ z2 = i ⋅ z1 z1

z2 = 2 ⋅17 = 34 Következő lépésben meghatározzuk a lánckerekek osztókör-átmérőjét. d1 =

p 31, 75mm = = 172,8mm 180° 180° sin sin z1 17

d2 =

p 31, 75mm = = 344,1mm 180° 180° sin sin 34 z2

A lánc sebességét a következőképpen számíthatjuk:

vl = d1 ⋅ n1 ⋅ π = 0,173m ⋅

1 min ⋅ π = 5,8 m 60 s

640

Innen a kerületi erő: Fk =

P 430W = 74,12 N v 5,8 m s

A lánc szakítóterhelése a [3] 4.26 táblázata alapján egysoros lánchajtásnál 89kN. A biztonsági tényező értéke: n=

Fszak 89kN = = 1, 2 Fmax 74,12kN

Ez az érték a 4.28 táblázatban megadott 10…15 határ alatt van. A lánchajtás tengelytávolsága az a = (30…60)p képlet alapján számolható. Legyen az együttható 30. 57

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) a = 30 ⋅ p = 30 ⋅ 31, 75mm = 952, 5mm Azért, hogy a hajtott tengelyt ne terhelje ferde irányú erő, úgy alakítjuk ki a hajtást, hogy a lemenő (feszített) láncág függőleges legyen.

57. ábra A lánchajtás elrendezése A lánc csapot ellenőrizni kell felületi nyomásra. Lassú hajtásnál

a megengedett

felületi nyomás 15 MPa. A csuklófelület értéke a 4.26 táblázat adatai alapján: 296mm2.

Fmax ≤ pmeg A 74,12 N p= = 0, 25MPa ≤ pmeg 296mm 2 p=

9.2. AZ ELŐTOLÓHENGEREK MÉRETEZÉSE A hengerekre ható erőket a 9.1.1 pontban meghatároztuk. Az előtolást egy hengerpárral biztosítjuk, melyeknél a hengerek, és a lemezszalag közti súrlódást használjuk ki. Az előtoló- és az egyengetőhengerek méretei megegyeznek, mivel az előtolóhengerek is végeznek egyengetést. A hengerek hosszát a lemezszélességtől praktikusan nagyobbra választjuk.

58


58. ábra Az előtoló hengerpárra ható erők A 58. ábraán látható hengerek közül az alsó a hajtott henger, a felső a támasztó henger.

59. ábra Egy előtoló henger mechanikai modellje A tengelyre ható csavarónyomaték: M cs = Fk ⋅ d 2 = 74, 23 N ⋅ 0,344m = 25,5 Nm Kiszámítjuk az A és B csapágyazásnál ébredő reakcióerőket:

59

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) ΣM a = 0 = 37500 ⋅ 215 − FB ⋅ 430 + 74,12 ⋅ 580 37500 ⋅ 215 + 74,12 ⋅ 580 = 18850 N 430 ΣM b = FA ⋅ 430 − 37500 ⋅ 215 + 74,12 ⋅150 Fb =

FA =

37500 ⋅ 215 + 74,12 ⋅150 = 18775 N 430

A maximális hajlítónyomaték értéke, jó közelítéssel: M h max = 18850 N ⋅ 0, 215m = 4052, 73 Nm

60. ábra A tengely igénybevételi ábrái A csavaró tengely igénybevétele elenyészően kicsi, méretezhetünk tisztán hajlításra. A méretezésnél 2-szeres biztonsági tényezőt használunk. Az egyengető anyagának nagy keménységű edzett acélt használunk. Az MSZ EN 10083szabványban C45-tel jelölt acélt választunk. Folyáshatára 430 MPa, keménysége 56…62 HRC. Megengedett feszültség: σmeg = 215 MPa

60

SZAKDOLGOZAT KÉKI DÁVID MÁRK (MAOF7I) Mh ≤ σ meg K M ⋅ 32 4052730 Nmm ⋅ 32 σ hj = h3 = = 80, 62 MPa 3 d ⋅π ( 80mm ) ⋅ π

σ hj =

9.2.1. A HENGEREK CSAPÁGYAZÁSÁNAK MÉRETEZÉSE A hengersor 1-1 hengerét kéttámaszú tartóként modellezzük. A taróra megoszló erőrendszer hat, az alátámasztásoknál keletkező reakcióerők lesznek a csapágyak egyenértékű terhelései, mivel a henger axiális igénybevétele itt is elhanyagolható. A legnagyobb igénybevételnek kitett henger az előtolóhenger. Az A jelű csapágy bár minimálisan, de nagyobb terhelést kap, mint az B jelű, így az A jelű csapágyat méretezzük. Méretezési adatok: − − − −

Dinamikus egyenértékű terhelés: P = 18850 N Előírt csapágyélettartam: 20000 üzemóra Élettartam kitevő: p = 3 Fordulatszám: 320 1/min p

C  L=  P L ⋅ n ⋅ 60 L= h 6 10 C = P⋅ p

Lh ⋅ n ⋅ 60 106

C = 18,85kN ⋅

3

1 ⋅ 60 min = 137 kN 6

20000 ⋅ 320 10

A csapágy belső átmérőjét úgy kell megválasztani, hogy 60 mm-es tengelycsonkra lesz felszerelve.

61


61. ábra Mélyhornyú golyóscsapágyak (SKF) [11] A 6312 jelű csapágyat választjuk a katalógusból. Mivel erre a típusra megengedett C érték 85,2 kN, ezért minden csapágyazáshoz 2 darabot építünk be.

62


ÖSSZEFOGLALÁS A Szakdolgozatomban egy DKS-100 típusú présgéphez kellett lemezleadó – egyengető - előtoló berendezést terveznem. Ehhez először feltártam a présgépek főbb típusait, majd az automatizálási lehetőségeiket. Piackutatást végeztem a kereskedelemben kapható hasonló automatizáló berendezések között, majd több megoldási alternatíva feltárása után értékelemzés segítségével kiválasztottam az adott problémára legjobbnak tűnő megoldást. Ezután a koncepciót dolgoztam ki, külön egy lecsévélő, és egy egybeépített egyengető - előtoló berendezésre. Először a műszaki számításokat végeztem el, majd rajzdokumentációt készítettem.

63


IRODALOMJEGYZÉK [1] Dr Zsáry Árpád: Gépelemek I. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest 1990 [2] Dr Zsáry Árpád: Gépelemek II. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest 1990 [3] Ungár Tamás – Vida András Segédlet a Gépelemek I-II kötetéhez. Nemzeti Tankönvkiadó, Budapest [4] Fisherez – Dax – Gundelfinger – Haffner: Fémtechnológiai táblázatok. B+V kiadó [5] Fazekas Balázs: Különleges szerszámgépek : Forgácsnélküli alakítógépek Nehézipari Műszaki Egyetem, 1972 [6] Dr. Tisza Miklós: Mechanikai Technológiák. Miskolci Egyetemi Kiadó, Miskolc 2008

WEBCÍMEK [7] www.jura-plussz.hu/hu [8] www.methungarykft.com [9] www.iramko.com [10] www.dometal.hu/ [11] www.skf.hu [12] www.laabagnes.hu [13] http://hu.wikipedia.org/wiki/Mechanikus_sajtók [14] www.dunaferr.hu

64

MISKOLCI EGYETEM. Gépészmérnöki és Informatikai Kar Szerszámgépek Tanszéke 3515 Miskolc Egyetemváros. Feladat címe: Présgép pótlólagos automatizálása

Recommend Documents