Ventillátor gördülőcsapágyazott forgórészének tervezése

Csapágyazott ventillátor forgórészének tervezése

1

t

F

Szerkesztette: X.Y.Neptun kód: XYZXYZGyakorlatvezető:

Tartalomjegyzék

Feladatlap………………………………………………………………………………………...3

A feladat leírása…………………………………………………………………………..……..4

Reakcióerők meghatározása és az igénybevételi ábrák megrajzolása………………..4

Csapágyválasztás……………………………………………………………………………….4

Kenés megválasztása I…..…………………………………………..…………………………5

Üzemi hőmérséklet számolása………..………………………………………………………5

Kenés megválasztása II…………………………...……………………………………………6

Újrakenési időköz megválasztása…………...……………………………………………….7

Feszültségek a veszélyes keresztmetszetben……………………………………………..7

Méretezés kifáradásra…………………………………………………………………………..7

Reteszek ellenőrzése……………………………………….…….......…………………….….8

Kritikus fordulatszám meghatározása………………………………………………………8

Csapágyház……………………………………………………………………………………..10 Irodalomjegyzék………………………………………………………………………………..12 Melléklet……………………………………………………………………………………….13

1. A feladat leírása

Feladat: Egy vízszintes elrendezésű ventilátor forgórész-csapágyazásának megtervezése.

Adatok:P = 8 kW

n = 24,2 1/s

Fa = 500 N

mk = 65 kg

a ( 500 mm

b = 80 mm

d = 80 mm (tengelyátmérő a járókerék alatt)Meghajtás: Ékszijtárcsával

H = 1700 N

msz = 10 kg

2. Reakcióerők meghatározása és az igénybevételi ábrák megrajzolása

A csapágyak reakcióerőit statikai számításokkal határozzuk meg. Ezen számítások elengedhetetlenül fontosak a csapágyválasztáshoz, hiszen a terhelés nagyságától függően választjuk ki a megfelelő csapágyat. A modellezés során feltételezzük, hogy a tengely 0,08m átmérőjű prízmatikus rúdként viselkedik , a csapágyak statikailag határozott megtámasztást nyújtanak, valamint hogy a terhelések koncentrált erőknek felelnek meg.(a tengely önsúlyából származó

,

2

t

F

,

3

t

F

)

Reakcióerők:

N

F

a

a

F

a

F

a

F

b

F

b

F

b

F

F

N

a

d

V

F

N

a

d

V

F

N

b

d

V

F

N

g

m

F

a

F

a

F

a

F

a

F

b

F

b

F

b

F

M

By

t

m

t

t

K

H

By

t

t

t

k

K

By

t

m

t

t

K

H

A

9

,

370

1

75

,

0

4

,

196

5

,

0

3

,

638

25

,

0

4

,

196

04

,

0

64

,

19

08

,

0

2

,

98

08

,

0

1700

2

2

3

2

2

4

,

196

2

4

,

196

2

64

,

19

2

2

,

98

2

2

3

2

2

0

3

2

1

2

3

3

2

2

2

2

1

1

3

2

1

=

×

+

×

+

×

+

×

-

×

-

×

-

=

Þ

=

×

+

×

+

×

+

×

-

×

-

×

-

=

Þ

=

×

×

÷

ø

ö

ç

è

æ

×

=

×

=

=

×

×

÷

ø

ö

ç

è

æ

×

=

×

=

=

×

×

÷

ø

ö

ç

è

æ

×

=

×

=

=

×

=

×

+

×

-

×

-

×

-

×

+

×

+

×

=

=

S

p

r

r

p

r

r

p

r

r

N

F

F

F

F

F

F

F

F

F

F

N

F

F

F

F

F

Ay

By

t

m

t

Ay

K

t

H

z

Ax

a

a

Ax

x

03

,

2478

0

500

0

3

2

1

=

Þ

+

-

-

-

+

-

-

-

=

=

S

=

=

Þ

-

=

=

S

Átviendő nyomaték:

Nm

n

P

P

M

M

P

t

t

62

,

52

2

,

24

2

8000

2

=

×

=

×

=

=

Þ

×

=

p

p

w

w

3. Csapágyválasztás

A tengelyt terhelő erők ismeretében, választhatunk csapágyakat. A 80 mm-es tengelyre illeszkedő önbeálló hordógörgős csapágyak közül a beépíthetőség szempontjait, azaz a fizikai méreteit tekintve a 22216CC-és típust választottam mindkét csapágyazási pontra:

„B” jelű helyen a csapágy:

N

F

N

F

BY

BX

9

,

370

0

=

=

0

=

BY

BX

F

F

Választott csapágy adatai:

N

C

N

C

O

125000

127000

=

=

22

,

0

=

£

e

F

F

BY

BX

, így

N

F

Y

F

P

BX

BY

9

,

370

1

=

×

+

=

38278908

9

,

370

125000

3

3

=

÷

ø

ö

ç

è

æ

=

÷

ø

ö

ç

è

æ

=

N

N

P

C

L

, azaz ennyi fordulatot bír ki elméletileg a csapágy a tönkremenetelig. Ugyanez üzemórákra vonatkoztatva:

h

n

L

L

h

6

6

6

10

51

,

221

48

3600

10

38278908

3600

10

×

=

×

×

=

×

×

=

„A” jelű helyen a csapágy:

N

F

N

F

AY

AX

03

,

2478

500

=

=

202

,

0

=

AY

AX

F

F

e

F

F

AY

AX

£

,így

N

F

Y

F

P

AX

AY

03

,

3978

500

3

03

,

2478

1

=

×

+

=

×

+

=

6

3

10

31026

03

,

3978

125000

×

=

÷

ø

ö

ç

è

æ

=

N

N

L

EMBED Equation.3

h

L

h

3179552

48

3600

10

31025

6

=

×

×

=

A kapott élettartam értékek a kis terhelés miatt rendkívül magasak, de a beépítési méretek alapján nem választhatunk kisebb méretű csapágyat. Ventilátorok esetében kb. 20 000-30 000 üzemóra az elfogadott élettartam. Ezt a fenti csapágyak teljes mértékben kielégítik.

4. Kenés megválasztása I

A csapágy kenését zsírkenéssel oldjuk meg. Az alapolaj szükséges minimális viszkozitását a csapágy középátmérő és az üzemi fordulatszám ismeretében az SKF Főkatalógusban található diagramból állapítottuk meg. Ennek értéke:

2

1

17

s

mm

v

=

Tehát üzemi hőfokon ezt a minimális viszkozitási értéket kell nyújtania a kenőanyagnak.

5. Üzemi hőmérséklet számolása

Az üzemi hőmérséklet számítását a következőképpen számoljuk: felveszünk egy környezeti hőmérsékletet

)

20

(

C

o

, majd ezt növeljük a súrlódásveszteség által keletkezett hőemelkedéssel.

Súrlódási nyomaték:

d

F

M

×

×

×

=

m

5

,

0

, ahol( = 0,0015 (SKF főkatalógus)F = a radiális terhelőerőd = csapágy belső átmérője

A két csapágyra külön számoljuk a súrlódási veszteségeket:

W

M

P

Nm

M

M

M

Nm

M

Nm

M

B

A

B

A

43

,

35

48

2

17088

,

0

11748

,

0

0152625

,

0

055

,

0

370

0015

,

0

5

,

0

1022175

,

0

055

,

0

2478

0015

,

0

5

,

0

=

×

×

=

×

=

=

+

=

=

×

×

×

=

=

×

×

×

=

p

w

Hőegyensúly

A telsesítményveszteség teljes mértékben hővé alakul. A ház becsült felülete és hőátadási képessége alapján az üzemi hőmérséklet várható értéke számolható.

)

(

o

ü

S

t

t

A

Q

-

×

×

=

a

, ahol

C

m

W

o

×

=

2

20

a

, hőátadási tényező

h

f

A

A

A

+

=

2

, a csapágyház becsült külső felülete (henger)

2

2

2

0314

,

0

4

200

4

m

D

A

f

f

=

=

=

p

p

, a hengerfedél felülete

2

2513

,

0

400

200

m

h

D

A

f

h

=

×

×

=

×

×

=

p

p

, a hengerpalást felülete

2

2513

,

0

m

A

=

tü = üzemi hőmérséklet (számolandó)to =

C

o

25

környezeti hőmérséklet

C

t

A

Q

t

o

o

S

ü

577

,

25

20

2513

,

0

20

03

,

28

=

+

×

=

+

×

=

a

Az üzemi hőmérséklet becsült értékét tovább csökkentheti a szobahőmérsékletűnek vélt szállítandó közeg, mivel a vastag tengely hőelvonása nagy.

6. Kenés megválasztása II

Az SKF Főkatalógusban található táblázatból a szükséges viszkozitási értéket korrigáljuk a megismert üzemi hőmérséklet függvényében. Ilyen hőmérsékleten már egy v=15mm2/s-os közepes kinematikai viszkozitás is megfelel.Következő lépésként kenőzsírt választunk. Gazdaságossági szempontot szem előtt tartva, ásványolaj bázisú zsírt használunk, ezért az LGMT 2 tipusú zsír a megfelelő. Viszkozitási szempontból sokkal sűrűbb, mint a minimálisan szükséges, de ez nem jelent problémát.Adatok:Típus: LGMT 2Sűrítő: LítiumszappanAlapolaj: Ásványi olajHőmérsékleti tartomány (folyamatos üzem): -30 / 120 oCAz alapolaj kinematikai viszkozitása: 91 mm2/sKonzisztencia (NLGI skála): 2

7. Újrakenési időköz megválasztása

A kenőzsír élettartama kisebb, mint a csapágyé ezért újrakenésről gondoskodnunk kell. Az időköz megállapításához a Főkatalógusban található táblázatot használjuk. Ez az érték jelenti azt az üzemórát, amely után a csapágyak 99%-ánál a kenés még megfelelő. A kapott érték 1500 üzemóra (Kb 7,5 hónap), ezen lefutott óra után kell a csapágyat újrazsírozni. Az újrazsírozás művelete megegyezik az összeszereléskor végzett zsírzással, azaz a csapágyban lévő üres teret teljes mértékben, a ház erre kialakított részét pedig 30-50%-ban kell feltölteni friss zsírral.

8. Feszültségek a veszélyes keresztmetszetben

Az 1. Melléklet alapján a veszélyes keresztmetszet egyértelműen az „A” pontban van. Itt a következő feszültségek ébrednek:

MPa

A

F

MPa

d

M

K

M

MPa

d

M

K

M

Mpa

A

F

AY

ny

cs

P

cs

cs

h

X

h

A

AX

m

043

,

1

055

,

0

4

2478

673449

,

0

055

,

0

16

22

16

8552423

,

8

055

,

0

32

64

,

144

32

2104528

,

0

4

055

.

0

500

2

3

3

3

3

2

=

×

×

=

=

=

×

×

=

×

×

=

=

=

×

×

=

×

×

=

=

=

=

=

p

t

p

p

t

p

p

s

p

s

Látható, hogy a feszültségek viszonylag alacsonyak.

9. Méretezés kifáradásra

A kifáradás számításához szükséges tényezőket a Roloff-Matek Maschinenelemente Tabellen című szakkönyvből kerestük ki. A kifáradást olyan helyen vizsgáltuk (B keresztmetszet), ahol a feszültséggyűjtő hely a tengelyváll.

9

,

1

=

K

b

, gátlástényezőÉrtékét az R/D arány alapján a 32.oldal 3/10-es táblázatából állapítottuk meg, R-a tengelyvállnál alkalmazott lekerekítés (R=1,6mm), D-a tengely névleges átmérője (D=60mm).

97

,

0

1

=

b

, érdességi tényezőÉrtékét a tengely felületi érdessége (

m

R

Z

m

6

,

1

=

) alapján a 34. oldalon található érdességi tényező táblázatból választottuk.

87

,

0

2

=

b

, mérettényezőÉrtékét a tengely csapágyaknál lévő átmérők (D=55mm) alapján választottuk a 34. oldal 312. táblázatából.

A kifáradási határ megállapításakor a csavarófeszültséget jelen esetben figyelmen kívül hagyjuk minimális értéke miatt. Iyen esetben lényegében a lengőfeszültség a határfeszültség, amelyet a tengely anyagára (A50) felrajzolt Smith-diagramból határoztunk meg:

Mpa

v

200

=

s

MPa

b

b

K

v

meg

83

,

88

9

,

1

87

,

0

97

,

0

200

2

1

=

×

×

=

×

×

=

b

s

s

09

,

10

8

,

8

83

,

88

=

=

=

A

meg

D

S

s

s

, tehát a kifáradással szemben megvan a megfelelő ellenállás.

9. Reteszek ellenőrzése

A szijtárcsa reteszének főbb tulajdonságai: Anyaga: A50Hl = 42mmb = 12mmt1 = 5mmt2 = 3,3mmpmeg = 100MPa(meg=142,8MPaMcs = 21,55Nmd = 40mmh = 8mm

A szijtárcsa felőli retesz ellenőrzése palástnyomásra:

megfelel

p

p

Mpa

t

h

b

l

d

M

p

meg

CS

,

6

,

7

)

3

,

3

8

)(

12

42

(

40

10

55

,

21

2

)

)(

(

2

3

2

<

=

-

-

×

×

=

-

-

×

=

p ( pmeg, megfelelA szijtárcsa felőli retesz ellenőrzése nyírásra:

megfelel

MPa

b

b

l

d

M

meg

CS

,

99

,

2

12

)

12

42

(

40

10

55

,

21

2

)

(

2

3

t

t

t

<

=

×

-

×

×

=

×

-

×

=

( ( (meg, megfelel

A ventillátorlapát reteszének főbb tulajdonságai: Anyaga: A50Hl = 72mmb = 22mmt1 = 9mmt2 = 5,4mmpmeg = 100MPa(meg=142,8MPaMcs = 21,55Nmd = 80mmh = 14mm

A ventillátorlapát retesz ellenőrzése palástnyomásra:

megfelel

p

p

Mpa

t

h

b

l

d

M

p

meg

CS

,

993

,

2

)

4

,

5

9

)(

22

72

(

80

10

55

,

21

2

)

)(

(

2

3

2

<

=

-

-

×

×

=

-

-

×

=

p ( pmeg, megfelelA ventillátorlapát retesz ellenőrzése nyírásra:

megfelel

MPa

b

b

l

d

M

meg

CS

,

4897727

,

0

22

)

22

72

(

80

10

55

,

21

2

)

(

2

3

t

t

t

<

=

×

-

×

×

=

×

-

×

=

( ( (meg, megfelel

11. Kritikus fordulatszám meghatározása

A kritikus fordulatszám meghatározásához szükséges lehajlást a BETTI tételellel határozhatjuk meg. A számításokat a Matematica nevű programban végeztem el, ez részletesen a mellékletben megtalálható. Eredményül 10283 1/min-et kaptam amitől elég messze van az üzemi hőmérséklet, így öngerjedéstől nem kell tartani.

12.Csapágyház

Kétcsapágyas házak

A tengely nagy hossza miatt két különálló csapágyházat alkalmazunk. Emiatt is volt indokolt a beálló csapágyak alkalmazása. A nagy nehéz tengely és a zsírkenés alkalmazhatósága miatt is célszerű volt szétszedhető csapágyházakat használni.

Kivitel:

Tengely:Műhelyrajza a 5-1-1 számmal csatolva

Csapágyak:22211E jelű csapágyat használok.

Méretei: D=100mm; d=55mm; B=25mm;

Gyártás:A csapágyházak előgyártmányát öntjük, majd forgácsoljuk. A szabványos kereskedelmi árukon kívül, az önmagunk gyártott alkatrészeket főként forgácsolással állítjuk elő.

Szerelés:A mellékelt szerelési útmutató alapján.

Szállítás:A kész gyártmány felületét védőzsírral kell bevonni. Szállításhoz dobozolni kell. A szállítás nagy távolságok esten szétszerelve történik.

Karbantartás:Kenőzsír megfelelő időközönkénti ellenőrzése. A tömítések, csapágyak, reteszek, elkopása esetén azok cseréje a szabványosság miatt egyszerű.

14.Irodalomjegyzék

- SKF Főkatalógus

- SKF Csapágy-karbantartási kézikönyv

-Frischherz, Dax, Gundelfinger, Haffnar, Itschner, Kotsch, Staniczek – Fémtechnológiai táblázatok

Melléklet

A kritikus fordulatszám meghatározásához megirt Matematica program.

<<

Graphics`FilledPlot`

G

=

637

;

Norm

=

500

;

Fb

=

228.6

;

a

=

0.5

;

b

=

0.08

;

d

=

0.08

;

r

=

7.86

*

10

^

H

-

3

L

*

100

^

3

;

p

=

d

^

2

*

Pi

*

r

;

H

=

1700

;

Fa

=

a

2

*

a

*

p

+

a

*

G

+

3

*

a

2

*

a

*

p

+

J

2

*

a

+

b

2

N

*

b

*

p

+

H

a

+

a

+

b

L

*

H

;

Fb

=

-

b

*

H

-

b

2

*

b

*

p

+

a

2

*

a

*

p

+

a

*

G

+

3

*

a

2

*

a

*

p

;

Iy

=

H

d

^

4

L

*

Pi

64

;

Emod

=

2

*

10

^

5

*

10

^

6

;

M1

=

H

*

x

+

p

*

x

^

2

2

;

M2

=

M1

-

H

x

-

b

L

*

Fa

;

M3

=

M2

+

H

x

-

a

-

b

L

*

G

;

m1

=

0

;

m2

=

-

H

x

-

b

L

*

0.5

;

m3

=

-

H

x

-

b

L

*

0.5

+

H

x

-

b

-

a

L

*

1

;

N1

=

0

;

N2

=

0

;

N3

=

Norm

;

f

=

1

2

*

Emod

*

Iy

*

J

à

0

b

M1

*

m1

â

x

+

à

b

a

+

b

M2

*

m2

â

x

+

à

a

+

b

a

+

a

+

b

M3

*

m3

â

x

N

;

s

=

f

G

;

a

=

1

�

65

*

s

;

n

krit

=

a

*

60

2

*

Pi

n

kritikus

10283.

_percenkent

Igénybevételi ábrák

Hajlítás:

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-100

-50

50

100

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-100

-50

50

100

Húzás:

0.2

0.4

0.6

0.8

1

100

200

300

400

500

0.2

0.4

0.6

0.8

1

100

200

300

400

500

Összeszerelési útmutató

Vegyük elő a tengelyt

Tegyük bele a nagy reteszt

Húzzuk a helyére a lapátot

Rözítsük zégergyűrűvel

Tegyük fel a tengelyre a „B” csapagyat

Rögyzítsük zégergyűrűvel, majd a tengely másik

vegére huzzunk egy távtartó gyűrűt

Tegyük fel a tengelyre az „A” csapagyat

Tegyünk utána egy alátétet

Majd rögzítsük anyával

Húzunk mögé még egy távtartó gyűrűt

Ezek után szereljük fel a csapágyházak alsó részeit

Majd helyezzük bele a korábban összeszerelt részt

Helyezzük fel a „B” csapagyház felsü részét

Tegyük rá a zárókupakot

Helyezzük fel a „A” csapagyház felsü részét, és tegyük be a kis reteszt

Helyezzük fel az ékszítárcsát

Tegyünk mögé alátétet

Rögzítsük csavarral

Helyezzük el a csapágyházakban a zsírzószemeket

Ezek után tegyük fel a ventillátor házat

PAGE

9

_1047498317.unknown

_1096900755.unknown

_1097683348.unknown

_1097683705.unknown

_1097684851.unknown

_1097685247.unknown

_1097685811.unknown

_1097685371.unknown

_1097685059.unknown

_1097684043.unknown

_1097683518.unknown

_1097683565.unknown

_1097683459.unknown

_1096900790.unknown

_1096901594.unknown

_1097683332.unknown

_1096900804.unknown

_1096900769.unknown

_1047502011.unknown

_1047827226.unknown

_1096899507.unknown

_1096899797.unknown

_1096899815.unknown

_1095709193.unknown

_1047507403.unknown

_1047507899.unknown

_1047508860.unknown

_1047827217.unknown

_1047507692.unknown

_1047502953.unknown

_1047501766.unknown

_1047501985.unknown

_1047500037.unknown

_1024415345.unknown

_1024418807.unknown

_1024420652.unknown

_1024420777.unknown

_1024420796.unknown

_1024420728.unknown

_1024419487.unknown

_1024418741.unknown

_1024414692.unknown

_1024414724.unknown

_1024414647.unknown