Miskolci Egyetem. Ph.D. értekezés tézisei. KÉSZÍTETTE: Sarka Ferenc okleveles gépészmérnök

Miskolci Egyetem

GÉPÉSZMÉRNÖKI- ÉS INFORMATIKAI KAR

FOGASKEREKES HAJTÓMŰVEK KÖRNYEZETSZEMPONTÚ TERVEZÉSE Ph.D. értekezés tézisei KÉSZÍTETTE: Sarka Ferenc okleveles gépészmérnök

SÁLYI ISTVÁN GÉPÉSZETI TUDOMÁNYOK DOKTORI ISKOLA GÉPEK ÉS SZERKEZETEK TERVEZÉSE TÉMATERÜLET TERMÉKFEJLESZTÉS ÉS TERVEZÉS TÉMACSOPORT DOKTORI ISKOLA VEZETŐ: Dr. habil Tisza Miklós egyetemi tanár

TÉMACSOPORT VEZETŐ: Dr. habil Döbröczöni Ádám professor emeritus

TÉMAVEZETŐ: Dr. habil Döbröczöni Ádám professor emeritus

TÉMAVEZETŐ: Dr. Kováts Attila egyetemi docens

Miskolc, 2014.

Fogaskerekes hajtóművek környezetszempontú tervezése

Sarka Ferenc

FOGASKEREKES HAJTÓMŰVEK KÖRNYEZETSZEMPONTÚ TERVEZÉSE

Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

Miskolc, 2014.

2


BÍRÁLÓ BIZOTTSÁG

Elnök: Titkár, tag: Tagok:

Hivatalos bírálók:

3

Dr. Patkó Gyula, CSc, Dr. habil egyetemi tanár Dr. Kovács György, PhD, egyetemi docens Dr. Dudás Illés DSc, professor emeritus Dr. Lovas László, PhD, egyetemi docens (BME) Dr. Németh János, PhD, c. egyetemi tanár

Dr. Eleőd András, DSc, egyetemi tanár (BME) Dr. Kozma Mihály, CSc, professor emeritus (BME) Dr. Ladányi Gábor, PhD, egyetemi docens


TARTALOMJEGYZÉK

1. BEVEZETÉS .............................................................................................................................. 5 2. CÉLKITŰZÉSEK ........................................................................................................................ 6 3. IRODALMI ÁTTEKINTÉS ............................................................................................................ 6 4. A FELADAT MEGOLDÁSA ......................................................................................................... 7 4.1. A MODUL ÉS A LEVÁLASZTOTT FORGÁCSTÉRFOGAT KÖZTI KAPCSOLAT ELEMZÉSE KÖRNYEZETSZEMPONTÚ ELVEK MENTÉN ................................................................................. 7 4.2. FOGASKEREKES HAJTÓMŰVEK ELEMZÉSE ÉS MÓDOSÍTÁSI LEHETŐSÉGEINEK KERESÉSE GRÁFOK SEGÍTSÉGÉVEL ........................................................................................................... 7 4.3. KONSTRUKCIÓS JAVASLAT FÉMHABOK ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGÉRE FOGASKEREKES HAJTÓMŰVEK ESETÉN .............................................................................................................. 8 4.4. FOGASKEREKES HAJTÓMŰVEK KÖRNYEZETSZEMPONTÚ TERVEZÉSI FOLYAMATÁNAK BEMUTATÁSA .......................................................................................................................... 8 5. AZ ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA .......................................................... 10 6. TOVÁBBFEJLESZTÉSI IRÁNYOK, LEHETŐSÉGEK ...................................................................... 11 PUBLIKÁCIÓK AZ ÉRTEKEZÉS TÉMÁJÁBAN ................................................................................ 12 FELHASZNÁLT IRODALOM ......................................................................................................... 13

4


1. BEVEZETÉS A fogaskerekes hajtómű, talán az egyik legelső olyan szerkezet, mely az ember találékonyságának és műszaki tudásának példája. A történelem folyamán egy fából készített lassú mozgást továbbító szerkezetből, egy igen precíz, nagy teljesítmények továbbítására képes kifinomult szerkezetté vált. Az első hajtóművek, melyek a mai fogaskerekes hajtóművek előfutárai, az ókorból származnak. Az ókori Görögországban, Egyiptomban a legfontosabb energiahordozó a víz volt. A víz mozgási energiáját vízikerekek segítségével alakították forgó mozgássá. Az így létrehozott forgó mozgást használták fel a továbbiakban. A forgó mozgást irányítani kellett. Szükség esetén annak fordulatszámát, térbeli irányát kellett módosítani. Erre a feladatra az ókor mérnökei pálcafogazatú kerekeket alkalmaztak. A pálcafogazatú kerekek szivattyúkat, emelőket, szökőkutakat, órákat működtettek. A fogaskerék, mint gépelem megjelenésének idejéről a történészek még nem tudtak pontos dátumot meghatározni, de körülbelül Kr. e. 450-230 körülre datálható, az Alexandria városában tevékenykedő KTÉSZIBIOSZ (Ctesibius) által szerkesztett vízórák ezt támasztják alá. Sajnos nem maradt ránk belőle példány, csak hivatkozásokból tudunk ilyen irányú munkásságáról. A történészek egy része ARKHIMÉDÉSZnek tulajdonítja a fogaskerék feltalálást, amit a „Barulkon”-ról ránk maradt adatokra alapoznak. Fémből készült, nem pálcafogazatú kerekekkel egészen a XV. századig nem találkozunk. LEONARDO DA VINCI rajzai és kéziratai között több fogaskerék is megtalálható, melyek már fogprofillal rendelkeznek. De mint LEONARDO annyi más tanulmánya, ez sem jutott el a megvalósításig. A fogaskerékhajtások terén továbbra is pálcafogazatú kerekeket használtak. GERARD DESARGUES francia hadmérnök volt, aki elsőként megállapította, hogy a fogaskerekeknek szabályos profillal kell rendelkeznie. A profil, amit ő javasolt az epiciklois profil volt. Igen jó gördülési és teherviselő tulajdonságokkal rendelkezik, de gyártása költséges és igen érzékeny a tengelytáv változására. Az evolvens görbe fogprofilként való alkalmazásáról PHILIPS DE LA HIRE elsőként tett említést 1694-ben, azonban ajánlását 50 évig nem fogadták el. LEONHARD EULER 1765-ben megjelent kutatási eredményei már sok fogaskerékkel foglalkozó szakembert meggyőztek, hogy az evolvens profil az, ami a fogaskerék esetében a követendő. Az evolvens profil általános elfogadásáig azonban 1841-ig kellett várni, mikor ROBERT WILLIS minden kétséget kizáróan bizonyította az evolvens profil előnyeit. A fogaskerekekhez és fogaskerekes hajtóművekhez kötődően hazánkban is jelentős kutatások folytak a közelmúltban és jelenleg is. Két jelentősebb kutató műhelyről kell szólni, ha hazai fogaskerék kutatásról van szó. Az egyik Budapesthez köthetően a Ganz-MÁVAG és a Budapesti Műszaki Egyetem, melyek kapcsán olyan neveket kell megemlíteni, mint SZENICZEI LAJOS, BOTKA IMRE, ERNEY GYÖRGY, VÖRÖS IMRE, MAGYAR JÓZSEF, BERCSEY TIBOR, akik nagy hatással voltak a magyarországi fogaskerék gyártásra és kutatásra. A Budapesti Műszaki Egyetemmel párhuzamosan a Miskolci Egyetemen is folytak fogaskerékkel, fogazással, fogaskerék hajtóművekkel foglalkozó kutatások, melyek olyan nevekhez köthetők, mint TERPLÁN ZÉNÓ, LÉVAI IMRE, DROBNI JÓZSEF, APRÓ FERENC, DÖBRÖCZÖNI ÁDÁM, DUDÁS ILLÉS, DUDÁS LÁSZLÓ. Az említett példákból is látható, hogy a fogaskerekek és az általuk működtetett szerkezetek nagy jelentőséggel bírnak a műszaki területeken, és hatásuk az élet nagyon sok területén érezhető. A három alapgép (munkagép, erőgép, hajtómű) zárt egységnek tekinthető, így bármelyik magatartása meghatározó a kialakuló környezetterhelések vonatkozásában, alapvetően a zaj és 5


rezgés területén. Napjainkban egyre nagyobb figyelmet kell fordítani a gépek, gépegységek környezetre gyakorolt hatásaira. A törvényi szabályozás egyre szigorúbb követelményeket szab meg a tervezők számára. A fogaskerekek kapcsolódásuk során létrehozott zaja már az 1720-as években is problémát okozott az üzemekben. A zajcsökkentés első alkalmazása ekkor jelent meg a compound fogazattal. A fogaskerekek tervezésében visszatekintve 20-30 évet, a hajtás által kibocsátott zaj nem is szerepelt a tervezési paraméterek között. Napjainkban viszont már nagyon fontos tényező tervezéskor [30]. Természetesen a szilárdsági megfelelés továbbra is fontos. Éppen ezért szükséges egy olyan módszer kidolgozása, mely már a tervezési fázisban figyelembe veszi, előre jelzi a kész gép, vagy gépegység várható akusztikai jellemzőit és segíti a tervezőt napjaink elvárásainak megfelelően dolgozni. [12], [69], [37], [76].

2. CÉLKITŰZÉSEK A kutatás célja a gerjesztő hatások, átviteli utak és a sugárzási jellemzők alapján egy olyan számítási rendszer/módszer kidolgozása, amellyel lehetővé válik már a tervezési stádiumban a teljes rendszer környezetszempontú kezelése. Ennek során figyelembe kell venni mindazokat a tényezőket, amelyek számottevően hatással vannak a kialakuló zaj és rezgés viszonyokra. E tényező csoportok közül kiemelten kell kezelni a konstrukciós területet, ezen belül is a forrás – sugárzás kapcsolat lehetséges módosításait. A dolgozat hengeres külső fogazatú fogaskerekekkel üzemelő ipari hajtóművek környezetszempontú tervezési kérdéseivel és konstrukciós módosításaival foglalkozik. Azon technológiai folyamatokban működő hajtóművek vizsgálata a cél, melyekben a hajtóművek zaja fontos összetevő lehet. Kizárásra kerülnek olyan típusok, melyeknél a technológiából származó zaj mellett a hajtóművek zaja elhanyagolható. Ide sorolhatók a nehézipari alkalmazások (kohászat, bányaipar), vagy a textilipar. Szintén nem célja a dolgozatnak a szinterelt, vagy műanyagból készült fogaskerekekkel üzemelő hajtóművek környezetszempontú megközelítéssel végzett elemzése. A disszertációban új tudományos eredményként bemutatásra kerülő konstrukciós területen tett ajánlásokat elméleti számításokkal kell alátámasztani. Az új konstrukciós javaslat esetében a fogaskoszorú és a fogaskerék agy anyaga továbbra is hagyományos formájában felhasznált acél. A bemutatásra kerülő számítások alapján nyílik majd lehetőség arra, hogy a megtett javaslatok alapján, valós próbatesteken végzett kísérlettel lehessen pontosítani a konstrukciós módosítások környezetre gyakorolt hatását.

3. IRODALMI ÁTTEKINTÉS A dolgozat témájához kapcsolódó irodalmi áttekintés 5 fejezetben összefoglalva mutatja be a tervezéshez készült nemzetközi irányelveket és a fogaskerekes hajtóművek akusztikai szempontból meghatározó elemeit. A feldolgozott irányelv az Európai Unió ide vonatkozó irányelve [52], illetve az ISO/TR 11688 (MSZ EN ISO 11688) [40], [31] szabvány. A további irodalom feldolgozás során a fogaskerekes hajtóművek zajkeltő elemeinek leírása történt meg, elsőként a fogaskerekek kapcsolódása következtében létrejövő gerjesztő hatások [26],[47], [77], [14]. A fogkapcsolódás mellett további gerjesztő elem a hajtómű csapágyazása, mely viselkedése és a működés közben létrehozott frekvenciái a [26], [13], [8], [43] irodalmak alapján kerül ismertetésre. A hajtóművek akusztikai, illetve gerjesztő hatásainak vizsgálatában úttörő szerepe volt WELBOURN-nek. Ő vezette be az átviteli hiba (transmission error) fogalmát [2]. Az átviteli hiba mérésével, csökkentésével, illetve számítással történő meghatározásával szá6


mos kutató foglalkozott és foglalkozik jelenleg is. ÅKERBLOM [2], [1], MITCHELL [39], TANDON [68], SWEENEY [64], HODGES [21], SMITH [60], HOUSER [22], KATO [23], MASUDA [36], MARK [35], [34], SMITH [62],[53],[61]. Szakirodalom alapján bemutatásra került, hogy a különböző fogazati megmunkálások, módosítások és hibák milyen hatással vannak a hajtóművek által kibocsátott zajra. Az említett területen PARSSINEN és ÅKERBLOM [3] több kísérleti vizsgálatot végzett. A hajtóművek akusztikai vonatkozású osztályozásáról nem szabad megfeledkezni, ahol OPITZ [43] nevét feltétlen meg kell említeni, mint ezen a téren kiemelkedő eredményt elérő kutatót. A dolgozat bemutatja a fogaskerekes hajtóművekbe beépített csapágyak szerepét a kibocsátott zaj tekintetében. A feldolgozott irodalmak alapján megállapítható, hogy a csapágyak zaja elhanyagolható a fogaskerék kapcsolódás zaja mellett (általában 10 dB-el kisebb). A csapágyaknak mégis van hatásuk a hajtómű egészének zajkibocsátására, mely kialakításuk következménye (LIN [29], YOUNG [74], ROOK [48], ÅKERBLOM [4]). A feldolgozott irodalmak valamint a meglévő szabályozások és szabályok alapján megállapítható, hogy a hajtóművek akusztikai viselkedése intenzíven kutatott terület. A szakirodalom alapján levonható volt az a következtetés, hogy számottevő javulás a fogaskerék fogazat módosításaival már nem érhető el, így a konstrukciós terület az, melyen beavatkozásokat lehet alkalmazni alacsonyabb zajkibocsátás érdekében.

4. A FELADAT MEGOLDÁSA MODUL ÉS A LEVÁLASZTOTT FORGÁCSTÉRFOGAT KÖZTI KAPCSOLAT ELEMZÉSE KÖRNYEZETSZEMPONTÚ ELVEK MENTÉN

4.1. A

A fogaskerekek gyártása során a környezetet legjobban terhelő tényező a felhasznált energia és a fogazás közben keletkező forgács. A felhasznált energia tekintetében a helyes eljárás az, hogy ha minél kevesebb energia ráfordítással lehet a fogazatot elkészíteni. Ennek a legfőbb előnye, hogy az így fel nem használt energiát nem is kell megtermelni. A leválasztott forgács térfogat tekintetében, a veszélyes hulladéknak minősülő forgács (a rajta megtapadó hűtő-kenő folyadék miatt) mennyiségének csökkentésével egy újabb lépés tehető a hajtóművek és a fogaskerekek környezetszempontú/környezetkímélő gyártása felé. A dolgozat megadja a fogtőfeszültség változást a modul függvényében az ISO6336 szabvány alapján. Megadásra kerül az az összefüggés, mely segítségével a fogtőfeszültség alapján a legkisebb még megengedhető modul számítható. A dolgozat rámutat arra, hogy adott anyagminőség esetén a még megengedhető legkisebb modul a környezet szempontjából a legjobb választás, továbbá arra is, hogy a hajtóművek esetén a keletkező zaj milyen összefüggésben van a modul értékével. A szakirodalom adatai szerint a modul növelésével a hajtómű által kibocsátott zaj csökken. Vagyis a modul megválasztása az említett két jellemzőre vonatkozóan éppen ellentétes hatást fejt ki. A tervező mérnöknek a modul megválasztását mindkét szempont figyelembevételével kell megtennie. [75], [11], [65].

4.2. FOGASKEREKES HAJTÓMŰVEK ELEMZÉSE ÉS MÓDOSÍTÁSI LEHETŐSÉGEINEK KERESÉSE GRÁFOK SEGÍTSÉGÉVEL A célkitűzésekben megfogalmazásra került, hogy a fogaskerekes hajtóművek tekintetében javaslatot kell tenni konstrukciós módosításokra, melyek a hajtóművek által kibocsátott zaj 7


csökkentésében hatásos szerepet játszanak. Az irodalomkutatás alapján levonható volt az a következtetés, hogy a fogkapcsolódás következtében kialakuló zajokat a fogkapcsolódás helyén történő beavatkozással már nem lehet tovább hatékonyan csökkenteni. Ebből következően a hajtóművekben fennálló primer átviteli úton kell beavatkozásokat tenni. Azért, hogy a beavatkozási helyek megállapítása ne ötletszerűen történjen, bevezetésre került a hajtóművek gráfokkal történő leírási módja. A hajtóművet felépítő elemek a gráf egy-egy csomópontjának felelnek meg, az elemek közötti kapcsolat (primer átviteli út) pedig a gráf éleinek. A gráf megnevezése az akusztikai kapcsolati gráf. A létrehozott gráf mátrix formában is felírható, mely a hajtómű akusztikai kapcsolati mátrixa lett. A mátrix alakú megadás mellett egy szabályrendszer felállításával a hajtóművek képlettel történő megadási módja is létrehozásra került (akusztikai terjedési egyenlet). A létrehozott akusztikai kapcsolati gráf módosításakor, a gráf minden élében elhelyezésre került egy-egy új elem, melynek rezgés csillapító/szigetelő hatása van. Az újonnan elhelyezett elemeket összevonva egy-egy már meglévő elemmel, egy új tulajdonsággal bíró gépelem hozható létre. További módosítással az akusztikus kapcsolati gráf egy izomorf változata is képezhető. A létrehozott gráfok, mátrixok és akusztikus terjedési egyenletek alapján kerültek megfogalmazásra a T1 és T2 tézisek. [67], [5].

4.3. KONSTRUKCIÓS

JAVASLAT FÉMHABOK ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGÉRE FOGASKEREKES HAJTÓMŰVEK ESETÉN

A dolgozat, a hajtóművek akusztikus kapcsolati gráfjának segítségével két beavatkozási hely kapcsán ad konstrukciós javaslatot. Mindkét esetben a fémhab anyagok egy új alkalmazási lehetőségére mutat példát. Az egyik beavatkozási terület a fogaskerék testbe történő beépítés, a másik terület a hajtóműházban a csapágycsészék környezete. A fogaskerekek kapcsolódásakor jelenlévő egy fogpárkét fogpár kapcsolódás folyamatos váltakozásának következménye a kapcsolódási impulzus, mely a legjelentősebb rezgéskeltő jelenség a hajtóművekben. A fogaskerék működési feltételeiből meghatározhatók a fog kapcsolódása következtében kialakuló csillapított rezgés kezdeti feltételei, az anyagjellemzők ismeretében pedig a csillapodás jellege. A műszaki életben hagyományosan használatos sebességgel arányos csillapítási modell segítségével megadásra került, hogy a fogaskerék testbe illetve a hajtómű házba beépítésre kerülő fémhab anyag esetén milyen rezgéscsökkentő hatással lehet számolni. Az elért eredmények a T3 tézisben vannak összefoglalva. [44], [25], [33], [32], [7], [10], [59], [18], [6], [7], [41].

4.4. FOGASKEREKES

HAJTÓMŰVEK KÖRNYEZETSZEMPONTÚ TERVEZÉSI FOLYAMATÁNAK BEMUTATÁSA

A célkitűzésekben megfogalmazottaknak megfelelően a dolgozatban egy olyan tervezési folyamat kerül leírásra, amelynek minden lépésében megtörténik a főként akusztikai vonatkozású környezetkímélő szempontok figyelembe vétele, amennyiben erre lehetőség van. A tervezési folyamat egy adott térfogatú (befoglaló méretű) hajtómű tervezési lépéseit írja le. A szakirodalom tanulmányozása során ilyen, adott térfogattal rendelkező hajtómű, tervezési folyamatának leírása nem volt fellelhető, viszont a mérnöki gyakorlatban többször előforduló eset. A tervezési folyamat kitér a modul környezetkímélő szempontok alapján történő megválasztá8


sára. A profileltolás tényezők és a működő kapcsolószög megválasztása egy fogaskerékpár esetében az egyik legfontosabb lépés, melyre javaslat a Hofer-féle B-fogazat használata. Az ajánlott profil kapcsolószáma pontosan kettő, ezzel a kapcsolódási impulzus hatása (elméletileg) kiküszöbölhető. A folyamat kitér további akusztikai szempontból is fontos– tényezőkre is. Ilyen tényezők: fogdomborítás, foglenyesés, megmunkálás típusa, felületi érdesség megválasztása. Folyamatábra formájában is megadásra került az adott térfogatú hajtómű környezetkímélő szempontokat is figyelembe vevő tervezési folyamata.

9


5. AZ ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA T1.: Fogaskerekes hajtóművekre vonatkozóan létrehoztam egy -a hajtómű akusztikus viselkedését leíró- gráfot, az akusztikus kapcsolati gráfot. Az akusztikus kapcsolati gráf csomópontjai a hajtómű alkatrészeit, a gráf élei pedig a hajtómű primer átviteli útján az elemek közti kapcsolatot helyettesítik. Meghatároztam a gráfot leíró egy, az akusztikus kapcsolati gráffal egyenértékű mátrixot, mely a hajtóművet leíró akusztikus kapcsolati mátrix. Jelölésrendszert bevezetve meghatároztam a hajtóművek akusztikus viselkedésének képlettel történő megadási módját, akusztikus terjedési képlet létrehozásával. Az akusztikus kapcsolati gráf bővítésével olyan újabb módosított akusztikus kapcsolati gráfot állítottam elő, melyben a bővítésre használt elemek valamilyen új tulajdonságot visznek a rendszerbe. Az új gráf alapján meghatároztam a hajtómű bővített akusztikus kapcsolati mátrixát. Az akusztikus kapcsolati alapmátrix bővítményében található nem nulla elemek alapján elvégzett funkció összevonással egy-egy új tulajdonsággal bíró gépelemet állítottam elő [SF10]. T2.: Külső fogazatú hengeres fogaskerekekkel üzemelő hajtóművek esetére vonatkozóan előállítottam az akusztikus kapcsolati gráf egy izomorf változatát, melynek kiinduló pontja a gerjesztés helye, végpontja pedig a sugárzó felület. Az izomorf átalakítással létrehozott akusztikus kapcsolati gráf egy irányított körmentes gráf, melynek felírásával rámutattam arra, hogy a hajtóműben meglévő primer átviteli utak száma megegyezik az átalakított akusztikus kapcsolati gráf bejárási útjainak számával. A hajtómű átalakított akusztikus kapcsolati gráfjának szintekre való felosztása révén kimondtam azt, hogy a hajtóműbe történő beavatkozás csak akkor jár jó eredménnyel, ha az egyes szinteket keresztező minden bejárási út esetén a beavatkozás megtörténik. Az átalakított akusztikus kapcsolati gráf minél több szintjén történik beavatkozás, annál nagyobb hatás érhető el a teljes rendszerre nézve [SF10]. T3.: Egyenes külső fogazatú hengeres kerekekkel üzemelő fogaskerekes hajtóművek esetében a fémhab anyagok egy új felhasználási lehetőségét határoztam meg, ahol a fémhabok jó rezgésszigetelő hatása hasznosul. Rámutattam arra, hogy a beépítésre kerülő fémhab anyagok rezgésszigetelő hatásának mértékét befolyásolja az adott fémhab anyag csillapítási tényezője és a beépítésre kerülő fémhab anyag sugár irányú geometriai mérete. Első közelítésben, egyszerű mechanikai modell segítségével írtam le a fémhab anyagok rezgéscsökkentő hatása és geometriai mérete közti viszonyt. Új konstrukciós javaslatot adtam meg a fémhab anyagok fogaskeréktestbe történő beépítésére. Továbbá új konstrukciós javaslatot mutattam be a fémhab anyagok fogaskerekes hajtóművek házába történő beépítésére mind osztott, mind osztatlan házkialakítás esetén. [SF9].

10


6. TOVÁBBFEJLESZTÉSI IRÁNYOK, LEHETŐSÉGEK Az értekezésben felvetett konstrukciós javaslatok esetére mérési sorozat elvégzése szükséges, annak érdekében, hogy valós képet lehessen kapni a fémhab anyagok fogaskeréktestbe és hajtóműházba való beépítésekor tapasztalható viselkedésről. A kísérletsorozatban szükséges a fémhab anyagának, cellaméretének és a cellák közti hidak vastagságának változtatása, ezzel meghatározva a különböző paraméterek hatását a rezgésjelenségekre. Szükséges megvizsgálni, hogy a fogaskereket érő terhelések milyen hatással vannak a fémhab anyag kifáradással szemben mutatott ellenálló képességére. Olyan technológiát kell kidolgozni a fémhab anyagok és a tömörfém koszorú valamint agyrész pontos, teherviselő képességgel rendelkező összekapcsolására, mely ipari körülmények között kivitelezhető és költségvonzata elfogadható. A mérési sorozat további célja kell, hogy legyen egy olyan tervezéshez használható segédlet (táblázat, diagram, tapasztalati összefüggés), mely a fogkapcsolódáskor keletkező rezgés tulajdonságainak figyelembevételével határozza meg a beépítésre kerülő fémhab anyag szükséges tulajdonságait. A dolgozatban vázolt új tervezési folyamat, valamint a később elvégzendő mérések eredményeiből készült adatbázis alapján egy olyan számítógépes szoftver elkészítése válik lehetségessé, mely 3D-s modellező szoftverekbe integrálható.

11


PUBLIKÁCIÓK AZ ÉRTEKEZÉS TÉMÁJÁBAN

[SF1] Sarka F. - Szabó J. F.: Examination of a housing of a mining industrial gear-drive to increase the life of the bearings, PhD 2007: 5th international PhD conference on mechanical engineering. Plzen, Csehország, 2007. [SF2] Bihari Z. - Sarka F. - Szabó J. F. - Tóbis Zs.: Sebességváltó elemek sajátfrekvencia vizsgálata, Első Magyarországi Pulse Tapasztalatcsere, Spectris Components Kft., Brüel & Kjaer Sound and Vibration A/S, Budapest (2007). [SF3] Sarka F.: A hajtóműház szerepe a csapágyak élettartamában, Műszaki Szemle (EMT) 11. pp.367-360, 2008. [SF4] Sarka F.: The Role of The Gear Housing in the Life of the Bearings, 2nd Fatigue Symposium, Leoben, Ausztria, 2008, pp. 214-220 (ISBN:978-3-902544-0). [SF5] Sarka F. – Döbröczöni Á.: Alacsony zajkibocsátású gépek tervezésének irányelvei, 2011, Gép 2011/9-10, pp.: 20-23. ISSN 0016-8572. [SF6] Sarka F. – Döbröczöni Á.: Directives of Designing Machines With Low Noise Emission. Advanced Engineering 5 (2011) No2. ISSN1846-5900 [SF7] Sarka F.: Fogaskerekes hajtóművek passzív elemeinek hatása a kibocsátott zajra, Gép 2012(12) pp.175-178. 2012. ISSN 0016-8572. [SF8] Sarka F. - Tóbis Zs. – Döbröczöni Á.: Fogaskerekes hajtóművek átviteli hibája és dinamikai modelljei akusztikai vizsgálatokhoz, Gép, 2013/7. pp. 28-31. ISSN 0016-8572. [SF9] Sarka F. – Döbröczöni Á. : Using metal foams in gear-drives to reduce the emitted noise, DESIGN OF MACHINES AND STRUCTURES 4:(1) pp. 65-76., 2014. [SF10] Sarka F. - Döbröczöni Á.: Analysis of gear-drives and searching of noise reduction possibilities with the help of graphs, DESIGN OF MACHINES AND STRUCTURES 4:(1) pp. 57-64. (2014) [SF11] Sarka F. – Döbröczöni Á. – Szilágyi A.: Mérési módszer bemutatása fémhab anyagok rezgéscsillapító tulajdonságának meghatározásához. Gép, 2014/6.-7. pp85-88, ISSN 0016-8572.

12


FELHASZNÁLT IRODALOM

[1] [2] [3] [4] [5] [6]

[7] [8] [9]

[10] [11] [12] [13] [14] [15]

[16]

[17] [18] [19]

13

Åkerblom M.: Gear Geometry for Reduce and Robust Transmission Error and Gearbox Noise. Trita-MMK, ISSN 1400-1179; 2008:18. Åkerblom M.: Gear Noise and Vibration – A Literature Survey. Trita-MMK, ISSN 1400-1179; 2001:11. Åkerblom M. – Pärssinen M.: A Study of Gear Noise and Vibration. Trita-MMK, ISSN 1400-1179; 2002:8. Åkerblom M.– Sellgren U.: Gearbox Noise and Vibration – Influence of Bearing Preload. 2008. Trita-MMK, ISSN 1400-1179; 2008:17. Andrásfai B.: Ismerkedés a gráfelmélettel. Tankönyvkiadó, Bp., 1985. ISBN 963 17 8663 3. Arwade – Hajjar – Schafer – Moradi – Smith – Szyniszewski: Steel Foam Material Processing, Properties and Potential Structural Applications, Structural Materials and Mechanics. NSF Engineering Research and Innovation Conference, Atlanta, Georgia, 2011. Ashby M. F. - Evans A. G. - Fleck N. A. - Gibson L. J. - Hutchinson J. W. and Wadley H. N. G.: Metal Foams: A Design Guide. Baksa A: Érintkezési feladatok numerikus vizsgálata, PhD. Értekezés 2005, Miskolci Egyetem. Bihari Z. - Sarka F. - Szabó J. F. - Tóbis Zs.: Sebességváltó elemek sajátfrekvencia vizsgálata, Első Magyarországi Pulse Tapasztalatcsere, Spectris Components Kft., Brüel&Kjaer Sound and Vibration A/S, Budapest (2007). Budó Á.: Kísérleti fizika I., Nemzeti Tankönyvkiadó, Bp. 1997, ISBN963 18 8296 9, ISBN 963 18 8295 0. Curtin J.: Veena Sahajwalla: A hulladékügy elkötelezettje, Evolution, #1 2014. Deutsches Museum, München 2005, Ralf Pfeifer. Dömötör F: Rezgésdiagnosztika I. kötet, Dunaújvárosi Főiskola Kiadói Hivatala, Dunaújváros, 2010, ISBN 978-963-9915-43-5. Dömötör F.: Rezgésdiagnosztika II. kötet, Dunaújvárosi Főiskola Kiadói Hivatala, Dunaújváros, 2010, ISBN 978-963-9915-43-5. Dudás I. – Lierath F. – Varga Gy.: Környezetbarát technológiák a gépgyártásban. Forgácsolás szárazon, minimális hűtéssel-kenéssel, Műszaki Könyvkiadó Kft. Bp., 2010, ISBN 987 963 16 6500 0. Dudás I. : Gépgyártás-technológia III. Megmunkáló eljárások és szerszámaik, Fogazott alkatrészek gyártása és szerszámaik. Műszaki Könyvkiadó Kft. Bp. 2011. ISBN 978 963 16 6531 4. Erney Gy.: Fogaskerekek. Műszaki Könyvkiadó, Bp. 1983. ISBN:963 105089 0. Golovin I. S. - Sinning H. R.: Low-amplitude Mechanical Damping of Some Aluminium Foams. Institut für Werkstoffe, Techn. Universität Braunschweig, Germany. Gubicza L.: Sokszögprofilok, mint nyomatéktovábbító gépelemek méretezésének néhány kérdése. 1977.


[20] [21] [22]

[23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33]

[34] [35]

[36]

[37] [38]

[39] [40] [41] [42]

Handschuh R. F. –Roberts G. D., and Sinnamon R. R. –Stringer D. B. – Dykas B. D. – Kohlman L. W.: Hybrid Gear Preliminary Result - Application of Composites. 2012. Hodges H.: Technology in the Ancient World, Barnes & Noble, 1992, USA, ISBN 0-88029-893-6. Houser D. R. – Wesley G.: Methods for Measuring Gear Transmission Error Under Load and at Operating Speeds. SAE Technical Paper 852273.Zsáry Á. Gépelemek II. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 1990, ISBN 963 18 6443 X, pp.274-276. Kato S. – Yonekura K. – Omori T.: Analitical Procedure for Gear Tooth Contact on Automobile Transmission Gear Noise. Knoll Imre: Kötő gépelemek zsebkönyve. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983.ISBN 963 10 5091 2. ETO 677.055/035/. Korposné Kelemen K. - Kaptay Gy. – Borsik Á.: Fémhabok – A géptervezés potenciális szerkezeti anyagai. Kováts A.: Gépszerkezettan (Műszaki akusztika), Budapest, Tankönyvkiadó. 1988. Kováts A.: Zaj és vibráció, 2001, Miskolci Egyetem, Műszaki Földtudományi Kar. Kováts A. - Sarka F.: A végeselem módszer a diagnosztikában, XV. Diagnosztikai Konferencia és Szakkiállítás, 2005, Lajosmizse. Lin S. J.: Experimental Analysis of Dynamic Force Transmissibility Through Bearings. M.S. Thesis Ohio State University, 1989. MackAldener M.: Tooth Interior Fatigue Fracture & Robustness of Gears. Royal Intitut of Technology, Stockholm, Doctoral Thesis, ISSN 1400-1179. 2001. Magyar Szabványügyi Testület honlapja. Makhult M.: Gépágyazások rezgéstani méretezése, Akadémiai Kiadó, Budapest., ISBN963 05 0064 7. Mario J. Sosa - Stefan Björklund - Ulf Sellgren - Anders Flodin - Michael Andersson: Gear Web Design with Focus on Powder Metal, VDI Berichte Nr. 2199, 2013, pp.1199-1208. Mark W. D.: The Generalized Transmission Error of Spiral Bevel Gears. Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, 1987, vol. 109, pp. 275-282. Mark W. D.: Use of the Generalized Transmission Error int he Equations of Motion of Gear Systems. Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design, 1987, vol. 109, pp. 283-291. Masuda T. – Abe T. – Hattori K.: Prediction of Gear Noise Considering the Influence The Tooth Flank Finishing Method. Journal of Vibration, Acoustics, Stress and Reliability in Design. Vol. 108. Jan 1986. pp.95-100. Michael F. Ashby - LU Tianjian: Metal foams: A survey. Science In China, Vol46. No6. 2003. Milind Nandkumar Khandare: Numerical Simulation of Flow Field Inside a Squeeze Film Damper and the Study of the Effect of Cavitation on the Pressure Distribution, Thesis, Texas A&M University, 2010. Mitchell J. S.: From Vibration Measurements to Condition Based Maintenance, Sound And Vibration, 2007. MSZ EN ISO 11688-1:2009. Neugebauer – Leopold – Schmidt: Gerauschminderung an Werkzeugen für die Hochleistungbearbeitung. METAV2004. Niemann G.– Winter H. – Machinenelemente Band II, Springer-Verlag 1983. ISBN 3540-11149-2 2.

14


[43] [44] [45] [46] [47] [48] [49] [50]

[51] [52] [53] [54]

[55]

[56] [57] [58] [59]

[60] [61] [62]

[63] [64] [65] [66]

15

Opitz H.: Noise Of Gears, Phil. Trans R. Soc., London Ser. A, Vol. 263, 1968-9, pp.369-380. Orbulov I. N.: Szintaktikus fémhabok. PhD értékezés, 2009. Özguven H. N. – Houser D. R.: Mathematical Models Used in Gear Dynamics – A Review. Journal of Sound and Vibration (1988) 121 (3), pp.: 383-411. Péczely Gy.: Rezgésvizsgálat – Forgó gépek és kompresszorok csővezetékeinek rezgésvizsgálata. Rathbone T. C.: Vibration Tolerances, Power Plant Engineering, 1939. Rook T.: Vibratory Power Flow Through Joints and Bearings with Application to Structural Elements and Gearboxes. Doctoral Thesis, Ohio State University, 1995. Sarka F.: A hajtóműház szerepe a csapágyak élettartamában, Műszaki Szemle (EMT) 11. pp.367-360, 2008. Sarka F.: Fogaskerekes hajtóművek passzív elemeinek hatása a kibocsátott zajra, GÉP 2012(12) pp.175-178, Géptervezők és Termékfejlesztők XXVIII. Országos Szemináriuma. 2012. Sarka F.: The Role of The Gear Housing in the Life of the Bearings, 2nd Fatigue Symposium, Leoben, Ausztria, 2008, pp. 214-220 (ISBN:978-3-902544-0). Sarka F. – Döbröczöni Á.: Alacsony zajkibocsátású gépek tervezésének irányelvei, 2011, Gép 2011/9-10, pp.: 20-23. Sarka F. – Döbröczöni Á.: Directives of Designing Machines With Low Noise Emission. Advanced Engineering 5 (2011) No2. ISSN1846-5900 Sarka F. – Döbröczöni Á.: On computations of vibration and frequencies of rolling bearings. Design of Machines and Structures. Vol.2, No. 1, 2012. pp53-62. ISSN: 1785-6892. Sarka F. - Szabó J. F.: Examination of a housing of a mining industrial gear-drive to increase the life of the bearings, PhD 2007: 5th international PhD conference on mechanical engineering. Plzen, Csehország, 2007. Sarka F. - Tóbis F. – Döbröczöni Á.: Fogaskerekes hajtóművek átviteli hibája és dinamikai modelljei akusztikai vizsgálatokhoz, Gép, 2013/7. pp. 28-31. SKF Bearing Maintenance Handbook, 2011. ISBN 978-91-978966-4-1. SKF Főkatalógus. 2006. Smith B. H. - Szyniszewski S. - Hajjar J. F. - Schafer B. W. - Arwade S. R.: Steel Foam for Structures: A review of applications, manufacturing and material properties. Journal of Constructional Steel Research, 2011. Smith J. D.: A Modular System for Transmission Measurement, 1988, 133/88 IMechE Smith R. E.: Solving Gear Noise Problem with Single Flank Inspection. Power Transmission Design. 1988. Smith R. E.: The Relationship of Measured Gear Noise To Measured Gear Transmission Errors. American Gear Manufacturers Association. Technical Paper. 87 FTM 6. 1987. ISBN155589-482-8. Smith R. E.: What Single Flank Measurement Can Do For You. American Gear Manufacturers Association. Technical Paper. 84 FTM 2. Sweeney P. J.: Transmission error measurement and analisys. 1995. Szeniczei L. – Erney Gy.: A fogaskerékgyártás zsebkönyve, Műszaki Könyvkiadó, 1965. ETO 621.833.002.2(024). Szyniszewski S. T. –Smith B. H. –Hajjar J.F. –Schafer B. W. –Arwade S. R.: The Mechanical Properties and Modelling of Sintered Hollow Sphere Steel Foam. Materials and Design, 2013.


[67] [68] [69] [70] [71] [72] [73] [74] [75] [76] [77]

Takács Á.: Számítógéppel segített koncepcionális tervezési módszer. Ph.D. értekezés, 2009. ME. Tandon N.- A. Choundry: A review of vibration and acoustic measuremnt methods for the detection of defects in rolling element bearings, Tribology International, 1999. The Antikythera Mechanism Research Project, National Archaeological Museum, Athen. The National Geographic: The Antikytheria Mechanism: Ancient iPad?, 2011. Twin City Fans and Blowers, Rathbone Balancing Chart, 1998 május. Velex P. – Ajmi M.: On the Modelling of Excitations in Geared Systems by Transmission Errors. Journal of Sound and Vibration Vol. 290, Issues 3-5. 2006, pp.882-909. Walz G.: Zaj- és rezgésvédelem, CompLex Kiadó Jogi és Üzleti Tartalomszolgáltató Kft. Budapest, 2008. ISBN 978 963 224 954 4. Young W. B.: Dynamic Modelling and Experimental Measurements of a Gear Shaft and Housing System. M.S. Thesis Ohio State University, 1988. Zsáry Á.: Gépelemek 1. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. 1999, ISBN 963 19 4585 5. Zsáry Á.: Gépelemek II. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest. 1999, ISBN 963 18 6443 X. http://www.usedvibration.com/vibration_analysis_severity_charts.htm. (2011.08.)

16

Miskolci Egyetem. Ph.D. értekezés tézisei. KÉSZÍTETTE: Sarka Ferenc okleveles gépészmérnök

Recommend Documents