KURZUS: Gépelemek

MODUL: IV. modul: Csapágyak feladata, fajtái. Siklócsapágyak szerkezete, méretezése. Gördülőcsapágyak típusai, ellenőrzése élettartamra

10. lecke: Csapágyak feladata, fajtái. A csapágyak kenőanyagai. Siklócsapágyak szerkezete, méretezése

Tevékenység

Olvassa el a Gépszerkezettan II. jegyzet 173-192. oldalain (az 5. fejezet 5.1., 5.2., 5.3., 5.4., 5.5., 5.6., 5.7., 5.8., és 5.9. alfejezet) található tananyagot! Nézze át az alábbi, a követelmények után található összefoglalást és kidolgozott mintapéldákat! Tanulmányozza át a minimum rajzos kérdések részben található ábrákat!

A tananyag tanulmányozása közben az alábbiakra figyeljen:

  • Fogalmazza meg, mi a siklócsapágy feladata!
  • Mikor üzemeltethető tartósan, jól egy siklócsapágyazású tengely?
  • Sorolja fel a siklócsapágyazás előnyös és hátrányos tulajdonságait!
  • A siklócsapágyazás elemeit ismerje fel!
  • Fogalmazza meg a hidrodinamikus és hidrosztatikus kenés lényegét!
  • Magyarázza el az olajhártya szerepét a kedvező üzemelésnél!
  • Milyen súrlódási viszonyok lépnek fel siklócsapágyazásnál?
  • Magyarázza el a Stribeck-diagram alapján a súrlódás, fordulatszám, fajlagos csapágyterhelés kapcsolatát és a persely-csap helyzetváltozásait!
  • Melyek a hidrodinamikai erők keletkezésének feltételei?
  • Figyelje meg a sebesség- és nyomáseloszlásokat!
  • Milyen fajta kenőanyagok alkalmazhatók siklócsapágyaknál?
  • A kenőolajok melyik tulajdonságai fontosak a kedvező üzemeltetéshez?
  • Tanulja meg az ébredő palástnyomás meghatározását!
  • Hogyan számítjuk ki a radiális és az axiális siklócsapágyak terhelt felületeit?
  • Értelmezze a tananyagban található képleteket!
  • Tanulmányozza a siklócsapágyak méretezési összefüggéseit!
  • Ismertesse a csapágyperselyek fajtáit!
  • Ismertesse a terhelés és fordulatszám függvényében a béléses és bélés nélküli csapágyperselyek anyagait!
  • Tanulja meg a persely- és bélésanyagok tulajdonságait!
  • Sorolja fel a különféle perselyanyagokat!
  • Elemezze a csapágyak és perselyek különféle kiviteleit!
  • A különféle csapágyszerkezetek ábráit a műszaki rajzi ismeretei segítségével alaposan tanulmányozza!
  • Elemezze, hogy a szerkezetek hány és milyen alkatrészből állnak!
  • Figyeljen a perselyek kivitelére, a kenőanyag be- és elvezető kialakítására, összeépítő elemekre!
  • Tanulja meg a témakörben használt összefüggések paramétereinek jelentését és párosítsa azok mértékegységeit is!
  • Tanulja meg kívülről az összefoglalóban kiemelt betűvel jelölt összefüggéseket, valamint a többi képlet használatát példákon keresztül!
  • Többször rajzolja le szabadkézzel papírra a minimum rajzos részben található ábrákat! Majd ellenőrizze azok helyességét!
Követelmények

A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön

  • Listából ki tudja választani a csapágyazás feladatait.
  • Listából ki tudja választani a csapágyazott tengely tartós, jó üzemelésének feltételeit.
  • Felsorolásból ki tudja választani a siklócsapágyazás tulajdonságait.
  • Ábrához párosítani tudja a siklócsapágyazás elemeinek megnevezését.
  • Értelmezni tudja a kenőolajhártya szerepét.
  • A Stribeck-diagram egyes szakaszaihoz párosítani tudja a jellemző súrlódási állapotokat.
  • Listából ki tudja választani a hidrodinamikai erők keletkezésének feltételeit.
  • Ismeri a hidrodinamikus kenési állapot jellemzőit.
  • Ábrán felismeri a különféle felületek közötti sebesség-nyomás eloszlásokat.
  • Fel tudja sorolni, vagy listából ki tudja választani a siklócsapágyak kenőanyagait.
  • Ismertetni tudja a kenőolaj fontos jellemzőit.
  • Ki tudja választani a helyes palástnyomás-összefüggést és mértékegységét.
  • Listából ki tudja választani a radiális, vagy axiális siklócsapágyak méretezési összefüggéseit.
  • Párosítani tudja a képletekben használt betűket és jelentésüket.
  • Meg tudja határozni a radiális és axiális siklócsapágyak méretezési összefüggései alapján a szükséges palástnyomás, tengelycsap átmérő, csapágyhossz és terhelőerő értékét.
  • Ki tudja választani a csapágyperselyek kivitelére vonatkozó helyes állításokat.
  • Ismeri a persely- és bélésanyagokkal szemben támasztott követelményeket.
  • Fel tudja sorolni a siklócsapágy anyagokat.
  • Ki tudja választani ábrákról a különféle siklócsapágyakat, perselyeket.
  • Ábráról el tudja dönteni a szerkezet típusát, kivitelét és felismeri a beépített egyes elemeket.
  • A szerkezet kenési módját felismeri.
  • A témakörben használt összefüggések paramétereinek jelentését ismeri, és mértékegységeit is párosítani tudja.
  • Listából ki tudja választani az összefoglalóban felsorolt helyes számítási összefüggéseket.
  • Önállóan le tudja rajzolni a minimum rajzos részben található ábrákat.
A tananyag összefoglalása, további információk a tananyaghoz
A csapágyak feladata, fajtái

A forgó tengelyek és csapok megtámasztására, vezetésére szolgáló szerkezeti egységet csapágyazásnak nevezzük, melynek főrésze a csapágy. Fajtái:

  • hordozó (radiális terhelést felvevő),
  • támasztó (axiális terhelést felvevő).
a) radiális csapágy, b) axiális csapágy, c) a két csapágy együttesen alkalmazva
  • Siklócsapágyazásnál a csap és a csapágy érintkező felületei forgás közben - kenőanyag közbeiktatásával - elcsúsznak egymáson.
  • Gördülő csapágyazásnál a csap és a csapágy elmozduló részei közé gördülő elemeket helyezünk.

A siklócsapágyaknak feladata az előzőek szerint, tehát a forgó tengelyek megtámasztása és vezetése, a tengely és a persely közötti súrlódás csökkentése.

A jó üzemelés alapvető feltétele a folyadéksúrlódás biztosítása, a szűkülő rés és a kenőolaj segítségével.

Az alábbi lapozós könyv egy támasztó (sugárirányú terhelést felvenni képes) csapágyazás egy lehetséges kialakítását mutatja be.

Siklócsapágyazás alkatrészei
1/2
visszaelőre

A siklócsapágyak osztottan (két darabból) is készíthetők, így bármilyen alakú tengely csapágyazására felhasználhatók. A siklócsapágyazás esetén a csapágypersely és a tengely közötti súrlódás csökkentése érdekében az elmozduló felületek közé kenőanyagot juttatnak. A jegyzetben említett olajok közül a gépolaj és a szerszámgépolaj használatos csapágykenési célokra.

Figyelje meg a rajzot a kenőanyag bevezető helynél!
A vékony vonal csavarmenetre utal. A csatlakozó menetes alkatrész nem szerepel az ábrán.

Siklócsapágyazásnál a kenőolajnak fontos szerepe van a csapágyterhelésre.

A csap és persely közötti súrlódási körülményeket a lenti ábrán látható Stribeck-diagram szemlélteti.

Az ábrán látható körök a tengely és a persely kontúrvonalát szemléltetik, erősen eltúlozva a két gépelem átmérője közti különbséget.

Figyelje meg az ábrán, ahogy közeledünk a két felület érintkezési pontja felé, úgy csökken a felületek közötti rés nagysága!

Amikor a tengely elkezd forogni (a vegyes súrlódás esetén), "felkapaszkodik" a perselyen.

Ha a tengely fordulatszáma végtelen nagy lenne, akkor a persely és a tengely középpontja egybeesne.

A tengely(csap) álló helyzetében száraz súrlódás lép fel a csap és persely között.

Amikor a tengely forogni kezd, a felületére tapadó kenőolaj bejut a lazán illesztett felületek közé. Minél nagyobb a tengely fordulatszáma, annál több olajat ragad magával, így a felületek közötti súrlódási tényező fokozatosan lecsökken. Ez a vegyes súrlódás esete. Egy adott fordulatszám után a fémes felületek elválnak egymástól és kialakul a tiszta folyadéksúrlódás.

A folyadéksúrlódás létrejöttéhez tehát megfelelő tapadó képességű kenőanyag, mozgás irány felé szűkülő rés és a felületek közötti sebességkülönbség szükséges.

A súrlódási viszonyokat a lenti ábra mutatja:

A használt számítási összefüggések

A táblázatban azon összefüggések szerepelnek, amelyeket a számítások megoldása során használunk. A kiemelt betűkkel írt megnevezések az úgynevezett minimum képletek, amit fejből tudniuk kell! A nem kiemelt összefüggéseket képletjegyzék formájában a vizsgán felhasználhatják. A választásos feladatokban a helyes a minimum képleteket (a kiemelt összefüggések) kell megjelölni a megadott lehetőségek közül.

Radiális siklócsapágyak palástnyomása p köz = F r bd p meg
A tengelycsap átmérő meghatározása d min = F r b d p meg
A csapágyhossz meghatározása b=( b d )d
Az axiális siklócsapágyat (talpcsapágyat)
terhelő erő meghatározása a felületi nyomásból
F ( d 1 2 d 0 2 )π 4 p meg
Kiegészítés és kidolgozott mintapéldák a 10. lecke tananyagához
1. Radiális siklócsapágy méretezése

Egy radiális siklócsapágynál határozza meg a tengelycsap átmérőjét és a csapágy hosszát, ha pmeg= 6 N/mm2, b/d=0,8 és a radiális terhelés értéke 17000 N! Az átmérőt kerekítse a következő egész számra!

A palástnyomás összefüggéséből b/d arány bevezetésével az átmérő kifejezhető:

p köz = F r bd p meg d= F r b d p meg = 17000 0,86 =59,5160mm

A csapágy hossza:

b=( b d )d=0,860=48mm

2. Axiális siklócsapágy (talpcsapágy) méretezése:

Az ábrán látható axiális siklócsapágy (talpcsapágy) csapátmérője d0= 40 mm. A csapágyat terhelő erő nagysága 8000 N. Számítsa ki a d1 külső átmérő értékét, ha a megengedett felületi nyomás értéke 8 N/mm2! (Kerekítse az átmérőt a következő egész számra!)

Az ismert terhelő erőre vonatkozó összefüggésből kiindulva:

F ( d 1 2 d 0 2 )π 4 p meg d 1 = 4F p meg π + d 0 2 = 48000 8π + 40 2 =53,6mm54mm

Minimum rajzos kérdések
A csapágyak fajtái
A siklócsapágy fő részei
Súrlódási viszonyok a siklócsapágyakban
A súrlódási tényező változása a fordulatszám függvényében (Stribeck-diagram)
Osztott persely
Öntött házzal készült talpcsapágy
Szemléltető ábrák
A csapágy palástfelületének vetülete
Öntött pajzscsapágy
Hegesztett bakcsapágy
Öntött osztatlan csapágyszerkezet
Öntött osztott szemcsapágy

Csapágyperselyek típusai:

a) sima hengeresb) peremes
c) beállód) utánállítható
Ellenőrző kérdések

A leckék végén található feladatoknál választásos feladatoknál, párosításos feladatoknál, igaz-hamis eldöntésénél és számítási feladatoknál is csak a teljesen jó megoldást fogadjuk el! (Modulzáró feladatoknál adunk meg pontszámokat a feladatokhoz, amiből már lehet látni a feladatok erősségét! Egyedül a számítási feladatoknál használunk részpontozást!) Felhívjuk figyelmét, hogy a számítási feladatoknál a részeredményeket ne kerekítse, hanem a további számításokhoz a pontos értéket (a számológépen megjelenő összes tizedest) vegye figyelembe! Az eredményeket mindig csak két tizedesjegy pontossággal írja be! (Egész szám és tizedes esetén sem kell kiírni a szám végén található nullákat!)

1. Válassza ki az alábbiak közül a siklócsapágyak feladatának legpontosabb megfogalmazását!
A csapágyak a forgó tengelyeknél súrlódást növelnek.
A csapágyak a forgó tengelyt megtámasztják és vezetik.
A csapágyak álló tengelyt támasztanak meg.
2. Jelölje meg azokat az állításokat, melyek a csapágyazott tengely tartós, jó üzemelésénél nélkülözhetetlenek!
Kapcsolódó elemek közötti nagy súrlódás.
Kapcsolódó elemek között ne legyen kenőanyag.
A persely és a tengely közötti súrlódás megfelelő szintre lecsökkentett legyen.
Kapcsolódó elemek közé kenőolaj bejuttatása szükséges.
3. Válassza ki a siklócsapágyazások tulajdonságait!
A súrlódási viszonyuk nem függ a fordulatszámtól, terheléstől, kenőanyagtól.
Csak kis mértékben szabványosítottak, főleg egyedi tervezésűek.
Kenőanyagra, kenési módra érzékenyek.
Dinamikus hatásokra nagyon érzékenyek.
Osztott kivitelben is elkészíthetők, gyárthatók.
Csak nagy méretekben előnyös használni.
Csendes, rezgésmentes üzeműek.
Szilárd szennyeződésekre nagyon érzékenyek.
A siklócsapágyazásnál (tengely-csap között) nem szükséges "csapágyhézag".
4. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd a tételszámokhoz párosítsa a megnevezéseket! Használja a számbillentyűket!



tengely
kenőanyag bevezetőhely
persely
házfedél
tengelycsap

5. Válassza ki a helyes meghatározást!
A kenőolajhártya nyomása nincs kapcsolatban a terhelőerővel.
A kenőolajhártya nyomása és a terhelőerő egyensúlyban van.
6. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd írja be az ábrán látható számokat a megfelelő helyre! (A háromból kettőt kell beírni!)



A folyadéksúrlódás esetét a(z) számú nyíl mutatja.
A vegyes súrlódás esetét a(z) számú nyíl mutatja.

7. Jelölje meg a hidrodinamikai erők keletkezésének feltételei közül melyek az igazak!
Alacsony súrlódási tényező léte.
Az elmozdulás irányába kialakuló szűkülő rés.
Csapágyrésben viszkózus folyadék jelenléte.
Finom felületi érdességű csap alkalmazása.
A súrlódó felületek közötti relatív sebesség megléte.
8. Jelölje meg a siklócsapágyazásnál leggyakrabban használt kenőanyagfajtá(ka)t!
zsír
víz
levegő
ásványolaj
9. Válassza ki a siklócsapágyazásnál használt kenőolaj jellemzőit!
Megfelelő viszkozitású
Hőre érzéketlen
Nyomásérzékeny
Adalékkal beállított sűrűségű és dermedésű
Vízmentes
10. Párosítsa az axiális siklócsapágy méretezésénél használt fogalmakat és betűjeleket!

a) d0,
b) d1,
c) F,
d) pmeg,
e) b

Axiális terhelőerő
Csapágyszélesség
Csap átmérő
Megengedett felületi nyomás
Külső átmérő

11. Jelölje meg, az alábbi csapágyperselyekkel kapcsolatos állítások közül az igazakat!
Csapágypersely csak béléses kivitelben készül.
Csapágypersely béléses és bélés nélküli kivitelben is készül.
Kis terheléshez a bélés nélküli persely anyaga öntöttvas.
Nagy terheléshez nem alkalmazható bronzpersely.
12. Válassza ki a persely- és bélésanyaggal támasztott követelményeket!
Jó siklási tulajdonság
Kellő ridegség
Korrodálhatóság
Közepes hővezetőképesség
Jó alakíthatóság
Kellő szilárdság
13. Válassza ki a rézalapú siklócsapágy-anyagokat!
Fehérfém
Vörösötvözet
Öntöttvas
Foszforbronz
Könnyűfém
Ónötvözet
14. Válassza ki és jelölje meg a felsorolásnál az ábrán látható alkatrész helyes megnevezését!

Citromcsapágy
Négy hordozófelületű siklócsapágy
Osztott siklócsapágy persely
Osztott, béléses siklócsapágy persely
15. Jelölje a felsorolásnál az alábbi ábrán látható siklócsapágy helyes megnevezését!

Citromcsapágy.
Négy hordozófelületű siklócsapágy.
Szemcsapágy.
16. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd válaszoljon a kérdésre!



Az alábbi felsorolásban jelölje az igaz állításokat!
Talpas szemcsapágy.
Osztott kivitelű csapágy.
Olajbevezető hornyos a csapágy.
Lemezre szerelt szemcsapágy.
Az ábrán három alkatrész látható.
17. Tanulmányozza az alábbi ábrát, majd válaszoljon a kérdésre!



Az alábbi felsorolásban jelölje az igaz állításokat!
Bélés nélküli, osztatlan perselyes.
A kenőolaj elvezetésére hornyok láthatók.
Osztott házas kivitelű.
A csapágytalp lerögzítéséhez 4 db csavar kell.
Béléses, osztott perselyes.
18. Radiális siklócsapágy mekkora erővel terhelhető, ha a tengelycsap átmérője d= 45 mm a megengedett palástnyomás pmeg= 7 N/mm2, b/d=1,1? Milyen nagyságúra kell választani a csapágy hosszát?

Fr= N
b= mm

19. Axiális siklócsapágy megfelelő-e felületi nyomás szempontjából, ha a külső átmérő 60 mm és a csapátmérője 44 mm nagyságú? A csapágyat terhelő erő nagysága 12 kN és a megengedett felületi nyomás értéke 8,5 N/mm2!

19/a. Mekkora a felületi nyomás értéke?

p= N/mm2

19/b. A megadott terhelést felületi nyomás szempontjából kibírja?
igen
nem
20. Válassza ki a palástnyomás meghatározására vonatkozó helyes számítási összefüggést!
p köz = F r bd p meg
p köz = F r ld p meg
p köz = 4 F r d 2 π p meg
p köz = 2 F r d 2 π p meg
p köz = 2 F r bd p meg
21. Válassza ki a radiális siklócsapágy csapjának átmérőjét meghatározó helyes számítási összefüggést!
d min = F r l d p meg
d min = 4 F r b d p meg
d min = F r b d p meg
d min = 2 F r b d p meg
d min = F r b p meg