KURZUS: Műszaki ábrázolás 2.

MODUL: III. modul: Gépelemek ábrázolása II.

7. lecke: Tengelyek és tengelykötések

Aktivitás: Olvassa el a 7. lecke anyagát! A feldolgozás során a következőkre figyeljen:

  • Sorolja fel a tengelyek csoportosítási lehetőségeit.
  • Jellemezze az egyes csoportokba tartozó tengelyeket.
  • Ismertesse a tengelyanyagokat.
  • Tengelyt ábrázoló rajzon ismerje fel annak jellemző részeit.
  • Az egyes tengelyrészekhez párosítsa azok feladatát.
  • Ismerje fel a tengelyek tipikus részleteit.

Követelmény: A tananyag elsajátítása akkor tekinthető sikeresnek, ha Ön:

  • Listából ki tudja választani a tengelyek csoportosítási szempontjait.
  • Felsorolásból ki tudja választani az egyes csoportokba tartozó tengelyeket.
  • Ábra alapján felismeri a különböző kialakítású tengelyeket.
  • Felsorolásból ki tudja választani a tengelyanyagokat.
  • Listából ki tudja választani a tengelyek fő részeit.
  • Tengely ábrája alapján az egyes részekhez hozzá tudja rendelni azok megnevezését.
  • Tengely adott részéhez hozzá tudja rendelni annak feladatát.
  • Ábra alapján felismeri a tengelyek tipikus részleteit.

Kulcsszavak: álló tengely, forgó tengely, egyenes tengely, alakos tengely, tömör tengely, üreges tengely, merev, csuklós és hajlékony tengely, végcsap, nyakcsap, közvetítő rész, központfurat, beszúrás, tengelyváll, horony.

A tengely egyike azoknak a gépészeti elemeknek, amelyet szinte minden mozgó berendezésben megtalálunk.

A tengelyek forgó mozgást végző gépelemeket hordoznak és/vagy részt vesznek a forgatónyomaték átvitelében. Kialakításuk igen sokféle lehet, de vannak olyan részleteik, amelyek a legtöbb tengelyen megtalálhatók. Ezeket szabványosították, így pontos formájuk, ill. méreteik szabványokból vagy tervezési segédletekből meghatározható.

7.1. A tengelyek osztályozása

A tengelyeket több szempont szerint is csoportosíthatjuk:

1.Üzemük szerint:
 a)A tengely áll, a rászerelt gépelemek végzik a forgó mozgást. A tengely és a rászerelt gépelemek közötti kapcsolat laza (7.1. a) ábra): gépkocsi.
 b)A tengely forog és vele együtt forog a rászerelt alkatrész is. Kapcsolatuk szoros, a tengely nyomatékot visz át. Ez az eset a leggyakoribb a gépészeti gyakorlatban (7.1. b) ábra): belső égésű motorok főtengelye, szerszámgépek hajtóműtengelye.
 c)A tengely forog, de nyomatékot nem visz át. Ilyenkor a tengely és a rászerelt forgó gépelem szintén szoros kapcsolatban van (7.1.c) ábra): vasúti kocsik tengelye.
7.1. ábra
2.Igénybevételük szerint
 a)Hajlításra igénybe vett,
 b)Csavarásra igénybe vett,
 c)Hajlításra és csavarásra együttesen igénybe vett.
3.Alakjuk szerint
 a)Egyenes középvonalú (7.2. ábra),
 b)Alakos tengelyek - nem egyenes középvonalú tengelyek (7.3. ábra).
7.2. ábra
7.3. ábra
4.Keresztmetszetük szerint
 a)Tömör (7.4. ábra),
 b)Üreges tengelyek (7.5. ábra).
7.4. ábra
7.5. ábra
5.Működésük szerint
 a)Merev tengelyek, melyek működés közben sem hossz, sem keresztirányban nem térhetnek el (7.9. ábra),
 b)Csuklós tengelyek, melyek kapcsolatot létesítenek két, nem egy egyenesbe eső tengely között (7.6. ábra),
 c)Hajlékony vagy flexibilis tengelyek, melyek működés közben hajlíthatók.
7.6. ábra

A hajlékony tengelyek főleg olyan szerkezetek összekötésére használatosak, melyek viszonylagos helyzete nem állandó (kisebb kéziszerszámok, műszerek hajtására). A hajlékony tengely lényegében acélhuzalból készült többrétegű sodrat, rétegenként ellentétes sodrásiránnyal. Ezt a sodratot többrétegű hajlékony védőtömlőben helyezik el, ami megakadályozza a szennyeződések bejutását és lehetővé teszi a tengely és a külső burkolat közötti rész kenőzsírral való feltöltését.

7.2. A tengelyek kialakítása

Az egyszerűbb tengelyeket végig egyforma átmérőjűre készítik, csak a végein a csapágyak felfekvésére munkálják kisebb átmérőre. Általában azonban a gépek tengelyei a különböző rájuk szerelt és velük kapcsolódó alkatrészek miatt lépcsős, változó keresztmetszetűek. A 7.7. ábrán egy tengely kialakítását mutatjuk be, megnevezve a tengely fő részeit. Így a tengely végén elhelyezkedő csapágyban fekvő rész az ún. végcsap. A tengely közbenső részén szerelt csapágyba a nyakcsap fekszik bele. A hajtáshoz kapcsolódó vége a csatlakozó csap, míg a két vagy több csapágy közötti rész a közvetítő szakasz. (Erre a részre rögzítik pl. a fogaskereket, csigakereket, tárcsát.)

7.7. ábra

Az álló tengelyek keresztmetszete csak a forgó alkatrész helyén kell, hogy kör keresztmetszetű legyen, különben tetszőleges kialakítású. A tengelycsapok alakja lehet hengeres, kúpos vagy gömb, mint az a 7.8. ábrán látható.

7.8. ábra

A csapokat a súrlódás csökkentése céljából általában köszörülik (Ra = 0,8...1,6 μm ), felületüket pedig edzik, hogy kopásállók legyenek. A tengelycsapok átmérője nem lehet tetszőleges, gyártástechnológiai és méréstechnikai okokból csak a szabványban előírt átmérők alkalmazhatók.

A 7.9. ábrán egy szerelt tengely látható. A közvetítő részen ábrázoltuk a reteszt is, amivel a csigakereket erősítették a tengelyre.

7.9. ábra
7.3. A tengelyek tipikus részletei

A gyártás során a tengelyek megtámasztásához és befogási (tájolási) bázisfelületként központfuratokat alkalmaznak.

A központfuratoknak három szabványos típusa van (7.10. ábra):

7.10. ábra

A rajzon ezeket többnyire nem szükséges valósághűen kirajzolni, hanem egyszerűsített méretmegadással jelölhetők.

Pl. egy "A" típusú, d1 = 2 mm méretű központfurat jelölése a következő:

7.11. ábra

Gyakran alkalmazott rögzítőelem tengelyeken a rögzítőgyűrű, melynek elhelyezéséhez szabványos méretű beszúrást kell készíteni (7.12. ábra).

7.12. ábra

A forgatónyomatékot átvivő elemeket többnyire ék- vagy reteszkötéssel rögzítik a tengelyeken. Az ehhez szükséges hornyokat ujj- vagy tárcsamaróval készítik. A hornyok méretei és tűrései a tengelyátmérő függvényében szabványból vagy műszaki táblázatokból határozhatók meg.

A tengelyek tipikus részletei a szerszámkifutások számára készített hornyok és beszúrások is. Ezek pontos alakja kinagyított részlet készítésével mutatható meg. Elkerülhető a részletes ábrázolás és méretmegadás a szerszámkifutás szabványára történő hivatkozással.

Pl.: a menet mögötti horony pontos alakját és méreteit az MSZ 224 tartalmazza (7.13. ábra):

1.13. ábra

A tengelyvállaknál alkalmazható lekerekítések, beszúrások és éltompítások kialakítására az MSZ 14452 szabvány ad részletes eligazítást.

A szabad és a támasztó tengelyvállaknál gyakori az ún. "L" alakú beszúrás (7.14. ábra):

7.14. ábra
7.4. A tengelyek anyagai

A tengelyek gyártásához rendszerint acélt, kivételes esetben, pl. bonyolult alakú tengelyekhez, nagy szilárdságú gömbgrafitos öntöttvasat is használnak. A szerkezeti acélokon kívül leggyakrabban valamilyen nemesíthető, vagy ha a nagy kopásállóság követelmény, betétben edzhető acélokat alkalmaznak.

A szerkezeti acélok közül leginkább az S 275 JR, S 275 J0 és az E 295 minőséget használják.

A nemesíthető acélok felületének kopásállóságát felületi edzéssel (lángedzéssel vagy indukciós edzéssel) lehet növelni.

A betétben edzhető acélok közül elsősorban a C10 és C15 jelű, fokozott minőségi követelmények esetén pedig különböző krómmolibdén és krómmangán acélok használhatók.

A tengelycsapok felületének keménysége, a hőkezelési eljárásokon kívül, nitridálással, keménykrómozással, felrakó hegesztéssel és fémszórással is jelentősen növelhető.

Önellenőrző kérdések és feladatok
1. Válassza ki az alábbi szempontok közül azokat, amelyek alkalmasak a tengelyek csoportosítására!
forgásirány,
üzemi állapot,
szín,
működés,
keresztmetszet,
igénybevétel,
méret,
anyagminőség,
alak.
2. Mely csoport szempontjából fontosak az alábbi jellemzők? Válassza ki a felsorolásból!
A tengely és a hozzá kapcsolt alkatrész viszonya, mozgásuk.
működés
üzemi állapot
igénybevétel
3. Mely tengelyekre jellemző, hogy nyomatékot visznek át? Jelölje be!
az álló tengelyekre
a forgó tengelyekre
az álló és forgó tengelyekre egyaránt
4. Működésük alapján milyen tengelyeket ismer? Válassza ki az alábbi felsorolásból!
álló tengelyek
forgó és egyben nyomatékot átvivő tengelyek
merev tengelyek
csuklós tengelyek
forgó, de nyomatékot nem közvetítő tengelyek
hajlékony tengelyek
5. Párosítsa az alábbi tengely megnevezéseket azok ábrájával!



forgattyús tengely
lépcsős tengely
kardántengely

6. Jelölje be az alábbi anyagok közül azokat, amelyekből tengelyeket is készítenek!
ötvözött szerszámacél
ötvözetlen szerszámacél
ötvözött szerkezeti acél
ötvözetlen szerkezeti acél
műanyag
öntöttvas
7. A képen látható tengely egyes részeit számok jelölik. Írja be ezeket a számokat a megfelelő helyre!



Az ábrán a nyakcsapot a(z) számú nyíl jelzi.

A közvetítő részre a(z) számú nyíl mutat.

A csatlakozó csapot a(z) számú nyíl jelöli.

A végcsapot a(z) számú nyíl jelzi.

8. Mi a tengely csatlakozó csapjának feladata? Jelölje a helyes választ!
A tengely megtámasztását szolgálja.
Ezen keresztül kapja a tengely a hajtást.
Ehhez kapcsolódik az az alkatrész, amelyen keresztül a tengely átviszi a hajtást.
9. Jelölje meg az alábbi állítások közül azokat, amelyek a hajlékony tengelyekre igazak!
A hajlékony tengely acélszalagból készül.
A sodratok sodrásiránya rétegenként ellentétes.
A hajlékony tengelyek teljesítményt nem visznek át.
Forgásirányuk tetszőleges lehet.
A hajlékony tengelyek általában hordozó tengelyek.
10. Mely tengelyrész különböző kialakításait szemlélteti az alábbi ábra? Jelölje a helyes választ!
tengelyvégződés
rögzítőgyűrű helye
központfurat