Aszinkron villanymotor kiválasztása és biztonsági tengelykapcsoló tervezési

feladat

A feladat egy aszinkron villanymotor tengelyére egy adott biztonsági tengelykapcsoló típust

szerelni. A kiinduló adatok (Pm, nm, cd és a biztonsági tengelykapcsoló típusa (Kasi, Hilliard,

Flender, Ortlinghaus).

1. Az aszinkron villanymotor kiválasztása

A feladatot ceruzával szerkesztve kell elkészíteni, de a következő féléves tárgyban

(Számítógépes modellezés és tervezés) felhasználjuk a mostani tervezést, ezért nem a

Gépszerkezettan II-III segédletben található háromfázisú aszinkronmotor táblázatokban a

megadott teljesítmény (Pm) és fordulatszám (nm) alapján választjuk ki a motor típusát. Ha

majd 3D-be szeretnénk beépíteni a motort, akkor mindenképpen a www.wattdrive.com

internetes oldalról választjuk ki illetve töltjük le a motort, hogy az összeállítási modellbe be

tudjuk illeszteni majd. A mostani feladatunknál a biztonsági tengelykapcsolóval történő

összeépítés szempontjából fontos adat a motor tengelyvég átmérője (d) és hossza is (l).

Az internetről a következő a kiválasztás menete:

Az internetes oldalra történő bejelentkezés után a 1. ábrán megjelenő képet látjuk. Itt a

menüsorból az E-CATALOG Cat4CAD-et választjuk, ahol a CAT4CAT ONLINE-t jelöljük

ki.

1. ábra

Ezután a 2. ábrán látható oldalt látjuk, ahol a Language-re kattintva a használt nyelvet

(magyar) tudjuk kiválasztani (Hungarian) a 3. ábra szerint.

2. ábra

3. ábra

A magyar feliratok megjelenése után a Termék kiválasztásra megyünk (4. ábra).

4. ábra

Az Előválasztás táblázatból a WATT-EUSAS rendszermotort jelöljük be (5. ábra).

5. ábra

A Tovább gombbal megyünk a következő oldalra (6. ábra).

6. ábra

A Motor keresés táblázatban (7. ábra) tudjuk beírni a kódban megadott teljesítmény értéket.

Az ábra szerint 11 kW. A motor csatlakozást IEC standard motorra kell állítani!

7. ábra

Ezután a lap alján található Keresés indítása gombbal megyünk a következő oldalra (8. ábra).

8. ábra

A keresés eredményét a 9. ábrán láthatjuk. Megfigyelhetjük, hogyha a 8. ábra szerint írjuk be

a teljesítményt, akkor a 11 KW és annál nagyobb teljesítményű motorok jelennek meg. Mert a

második téglalapba nem írtunk semmit. Ha oda is beírjuk a 11 Kw-t, akkor csak az ekkora

teljesítmények jelennek meg. Azt is láthatjuk, hogy a fordulatszámnál (Kimeneti sebesség)

csak 1000, 1500 és 3000 1/min névleges fordulatszám körüli értékek közül tudunk választani.

Jelen esetben 970 1/min. A Tovább gombbal mehetünk a következő lapra.

9. ábra

A 10. ábrán jelennek meg a motor adatai. A legfontosabbak a teljesítmény, fordulatszám,

névleges nyomaték és a kihajtótengely mérete, tűrése.

10. ábra

11. ábra

Az oldal alján lévő (11. ábra) 3D/2D rajz gombbal tudjuk a motor 3D modelljének előnézetét

behívni (12. ábra). A jobb oldalon látható Válassz egy formátumot felíratnál tudjuk a

letöltendő file formátumát kiválasztani (12. ábra).

12. ábra

Javasolt a STEP formátum kiválasztása a 13. ábra szerint. A lap alján található Export

gombbal nyithatjuk meg illetve menthetjük el file-t. (A 3D modellt csak a következő félévben

használjuk!)

13. ábra

2. A biztonsági tengelykapcsoló kiválasztása

8.5. Tengelykapcsoló tervezési feladat (Gépszerkezettan II-III segédlet) és a függelékben

található rajzok, táblázatok alapján.

A megadott adatok, kódok alapján kiválasztjuk az aszinkronmotort a wattdrive

oldalról az előzőekben leírtak szerint. Az itt található „névleges sebességgel”

(aszinkron) fordulatszámmal végezzük a számításokat. Fontos adat a motor tengelyvég

átmérője és hossza is (d és l). A biztonsági tengelykapcsoló hajtóoldali agyrészét erre

a tengelyvégre szereljük majd.

Az alkalmazott biztonsági tengelykapcsoló típusok:

o KASI (K)

o Hilliard (H)

o Flender (F)

o Ortlinghaus (O)

A tengelykapcsoló kiválasztásának egyik legfontosabb paramétere a mértékadó

nyomaték (katalógusból ez alapján tudjuk kikeresni a megfelelőt). A mértékadó

nyomatékot súrlódó tárcsás, ill. lemezes tengelykapcsolónál a következőképpen

határozzuk meg:

A mértékadó nyomaték meghatározásához ismerni kell még a cv, cm és ci tényezőket

is. A cd, cv, cm tényezőket a Gépszerkezettan III jegyzet diagramjai alapján, az üzemi

jellemzőket figyelembe véve, választhatjuk ki (lásd 14. ábra!).

14. ábra

- a cv tényező a relatív sebességtől függő tényező, amit a fenti diagramból választunk

ki. , ahol dköz a súrlódó felület(ek) középátmérője, amit itt még nem

ismerünk. Azt javasolom, hogy először számítsuk ki a mértékadó nyomatékot e nélkül

a tényező nélkül majd a függelékben található tengelykapcsoló típus táblázatából

keressük ki a megfelelő sorszámú tengelykapcsolót! Pl. Flender 4. A megfelelő sorból

leolvassuk a D átmérő értékét D= 195 mm. A dköz= 0,6-0,65xD értékre választhatjuk

körülbelül. Így már kiszámíthatjuk vrel-t és a diagramból leolvashatjuk cv-t!

cm=1 lehet.

ci= 1,09- 0,03i, ahol i a súrlódó felületek száma. i= 1-3-nál ci=1, i=4-nél ci= 0,97,

…i=10-nél ci= 0,79.

Ezután meghatározzuk a mértékadó nyomaték értékét (Tm=154,5 Nm), amit nem

kerekítünk (vagy csak a következő egészre), hanem a számított értékkel végezzük a

további tervezést!

A mértékadó nyomaték és a motor tengelyvég méretét figyelembe véve kiválasztjuk a

megfelelő sorszámú tengelykapcsolót. (Flender 4. T=180 Nm) Felhívom a figyelmet,

hogy nem ezzel a táblázatos értékkel számolunk, hanem az előzőleg meghatározott

Tm-el! Általában a számított nyomaték értékhez felülről a legközelebb eső

nyomatékkal rendelkező sorszámút választjuk ki a megfelelő tengelykapcsolóhoz

tartozó táblázatból. (Lehetséges olyan eset, hogyha néhány Nm-el van a számított

érték a táblázatos érték felett, akkor a kisebb sorszámú tengelykapcsolót vesszük fel.)

A továbbiakban az így kiválasztott tengelykapcsoló adataival dolgozunk tovább.

Figyeljünk oda, hogy a felvett tengelykapcsoló a motor tengelyvégére szerelhető

legyen! Ha a kapcsoló agyátmérőjére megadott tartományba nem esik bele a motor

tengelyvég mérete, akkor válasszunk eggyel nagyobb tengelykapcsolót! Ha szükséges,

akkor a meghajtó rész agyhosszúságát igazítsuk a motor tengelyvég hosszához!

A táblázatból kikeressük a tengelykapcsoló fő méreteit, amibe nekünk kell

„beletervezni” a súrlódótárcsa, rugó, csavar aktuális méreteit, amelyek a Tm terhelést

elviselik.

A dköz= 0,55-0,7xD tartományban változhat a tengelykapcsoló típusától függően! A

KASI-nál például a D2 méret megadja a súrlódó tárcsa külső átmérőjét. Minden

esetben ellenőrizzék le, hogy a számított dköz értéknek megfelelően készüljön el az

összeállítási rajz!

A dköz számítási összefüggésében a súrlódó anyagpárra jellemző adatokat (súrlódási

tényező, megengedett felületi nyomás) és c geometriai arányt úgy vesszük fel (lásd 15.

ábra), hogy az előzőekben említett méretet kapjuk a súrlódó felület közepes

átmérőjére!

Anyagpárosítás Súrlódási tényező Megengedett

hőmérséklet ºC

Megengedett felületi nyomás

MPa száraz felület kent felület

öntöttvas – öntöttvas

0,15..0,25 0,02..0,1 300 1,5..2,0

öntöttvas – acél 0,15..0,2 0,03..0,06 260 0,8..1,4

edzett acél – edzett acél

- *0,06..0,11 **0,03..0,06

*100 **120

*0,5..2,0 **0,5..2,0

edzett acél – szinterfém

0,15..0,25 *0,06..0,11 **0,03..0,06

*180 **180

*0,5..2,0 **0,5..2,0

acél, öntöttvas - azbesztszövet műgyantával

0,2..0,4 0,1..0,15 250..500 0,05..8,0

acél, öntöttvas – szintetikus gumi fémszövettel

0,45..0,65 0,1..0,2 200..300 0,05..6,0

acél – grafit 0,25 0,05..0,1 300..500 0,05..2,0

acél, öntöttvas – parafa

0,3..0,5 0,15..0,25 100 0,05..0,15

15. ábra

Ellenőrizzék le a minimális agyvastagság értékét is! Ha nem megfelelő az érték, akkor

elképzelhető, hogy eggyel nagyobb sorszámú tengelykapcsolót kell választani!

Indokolatlanul viszont ne vegyenek fel jóval nagyobb tengelykapcsoló méreteket,

mert úgy a szerkezet túlméretezett lesz!

A tárcsás tengelykapcsolóknál nem szükséges a súrlódó felületek számának

meghatározása. KASI-nál i=1, a HILLIARD-nál i=2 vagy 4, vagy 6, a FLENDER-nél

i=2 vagy 4, vagy 6. Az Ortlinghaus tengelykapcsoló típusoknál az i értékét ki kell

számolni úgy, hogy a dköz értékét felvesszük a kiválasztott sorszámú tgk. méretének

megfelelően!

Mivel biztonsági tengelykapcsolóról van szó ezért a Tk kapcsolási nyomaték

megegyezik a Tm méretezési nyomatékkal! Ha ez nem teljesül, akkor valószínűleg

számítási hibát vétettek.

Rugó méreteit szabványból válassza ki, természetesen úgy hogy a felvett

rugószám a beépítés lyukkörén elférjen! A rugószám meghatározásánál n=1,25-1,3

biztonsági tényezőt vegyen fel a megadott Fn terhelésre, hogy a rugó menetek ne

„feküdjenek fel” egymáson! (Fnmeg= Fn/n és z=Fa/Fnmeg)

A csavarokat amennyiben csak rögzítő funkciót látnak el, vegye fel a szerkezet

méretéhez arányosan! Amennyiben szorosan meghúzott kötésről van szó, úgy

méretezze őket szilárdságilag is!

Felhívom a figyelmüket, hogy a törzsrajzon a főbb számítási méreteket (pl. dköz),

befoglaló méreteket, a tűrésezett, illesztett (pl. agy-tengely kapcsolat) méreteket is fel

kell tüntetni! A darabjegyzéket részletesen ki kell tölteni! Például az

anyagminőségeket is meg kell adni! A műhelyrajzokon az összes gyártáshoz

szükséges méretnek, tűrésnek, érdességnek szerepelnie kell!

3. Eredmények

Az eredményeket táblázatos formában is kérjük összefoglalni! Adják meg a következő

jellemzőket:

Motor: teljesítmény (Pm ), fordulatszám (nm) típus, a motor tengelyvég átmérője (d) és hossza

is (l).

Biztonsági tengelykapcsoló: Tm mértékadó nyomaték, típus, átvihető nyomaték, agyátmérők,

agyhosszak.

A lenti táblázat formátumát használhatják az eredmények megadásához, amit a

jegyzőkönyvhöz csatoljanak!

Motor teljesítmény P

fordulatszám nm

típus

a tengelyvég átmérője d

a tengelyvég hossza l

Biztonsági

tengelykapcsoló

mértékadó nyomaték Tm

típus

átvihető nyomaték Tk

agyátmérők

agyhosszak

Elkészítendő a biztonsági tengelykapcsoló törzsrajza darabjegyzékkel, tételszámozással a fő-

és befoglaló- valamint az illesztett méretek feltüntetésével! A tengelykapcsoló agyrészét úgy

alakítsa ki, hogy a motor tengelyvégére szerelhető legyen!