levai_gepjarmu_eroatvitel

GPJRM-ERTVITEL

A projekt cme: Egysgestett Jrm- s mobilgpek kpzs- s tananyagfejleszts

A megvalsts rdekben ltrehozott konzorcium rsztvevi:

KECSKEMTI FISKOLA

BUDAPESTI MSZAKI S GAZDASGTUDOMNYI EGYETEM

AIPA ALFLDI IPARFEJLESZTSI NONPROFIT KZHASZN KFT.

Fvllalkoz: TELVICE KFT.

rta:

LVAI ZOLTN

Lektorlta:

EMD ISTVN

GPJRM-ERTVITEL Egyetemi tananyag

Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem Kzlekedsmrnki s Jrmmrnki Kar

2012

COPYRIGHT: 2012-2017, Dr. Lvai Zoltn, Budapesti Mszaki s Gazdasgtudomnyi Egyetem

Kzlekedsmrnki s Jrmmrnki Kar

LEKTORLTA: Dr. Emd Istvn

Creative Commons NonCommercial-NoDerivs 3.0 (CC BY-NC-ND 3.0) A szerz nevnek feltntetse mellett nem kereskedelmi cllal szabadon msolhat, terjeszthet, megjelentethet s eladhat, de nem mdosthat.

ISBN 978-963-279-604-8

KSZLT: a Typotex Kiad gondozsban

FELELS VEZET: Votisky Zsuzsa

TMOGATS: Kszlt a TMOP-4.1.2/A/2-10/1-2010-0018 szm, Egysgestett Jrm- s mobilgpek kpzs- s tananyagfejleszts cm projekt keretben.

KULCSSZAVAK:

Gpjrm, gpjrm-dinamika, ertvitel, tengelykapcsol, sebessgvlt, automatikus, nyomatkvlt, bolygm, kardn, differencilm, kerkhajts.

SSZEFOGLALS:

A gpjrm ertvitelnek szerkezettana a tengelykapcsolktl a kerkhajtsig.

A bonyolultabb szerkezeteket mozg brk mutatjk.

A sebessgvlthoz egy jrmdinamikai fejezet is trsul, azonkvl a viszonylag nehezen megrthet bolygmves sebessgvltk bevezetjben a bolygmvek elmlete is szerepel.

A szemlletessg rdekben egy nll fejezetben gyri fotk lthatk.

Lvai Zoltn, BME www.tankonyvtar.hu

Tartalom

A tengelykapcsol feladata ..................................................................................................................... 7

Induls ............................................................................................................................................. 7

Sebessgvlts ................................................................................................................................. 9

Fkezs .......................................................................................................................................... 10

Lass halads ................................................................................................................................. 10

Az ertvitel vdelme .................................................................................................................... 10

A tengelykapcsol fajti ........................................................................................................................ 11

Osztlyozs .................................................................................................................................... 11

Mechanikus tengelykapcsolk ...................................................................................................... 12

Mechanikus tengelykapcsol szerkezete, mkdtetse ....................................................................... 20

Hidrodinamikus tengelykapcsol .......................................................................................................... 25

Jrmdinamikai alapismeretek ............................................................................................................. 28

Kzi kapcsols sebessgvltk ............................................................................................................ 29

Kzi kapcsols sebessgvltk szerkezeti elemei ........................................................................... 32

Knyszerszinkron-kapcsol ........................................................................................................... 35

Hidrodinamikus nyomatkvlt ............................................................................................................ 37

Bolygmvek ......................................................................................................................................... 42

A "bolyg".......................................................................................................................................... 42

A bolygmozgs kinematikja ........................................................................................................... 43

A bolygm tpusai ............................................................................................................................ 51

A bolygm irnyvlt kerkkel ........................................................................................................ 53

A bolygm analitikai vizsglata ....................................................................................................... 55

A bolygmves sebessgvlt-fokozat ............................................................................................. 57

A bolygmves sebessgvltk ......................................................................................................... 60

Automatizlt sebessgvltk................................................................................................................. 65

Automatikus sebessgvltk ................................................................................................................. 67

A DAF Variomatic s mai utdai: ....................................................................................................... 67

Automatika hidraulikus elemei: ........................................................................................................ 69

Hidromechanikus sebessgvltk ..................................................................................................... 81

Hidrosztatikus sebessgvltk .............................................................................................................. 82

Kerekek hajtsa: hajtsrendszerek ........................................................................................................ 84

Kerekek hajtsa: kardncsuklk, kardntengelyek ............................................................................... 88

www.tankonyvtar.hu Lvai Zoltn, BME

Kerekek hajtsa: differencilmvek ...................................................................................................... 94

Kerekek hajtsa: hajtott kerekek .......................................................................................................... 98

Hibrid hajts ........................................................................................................................................ 100

Gyri illusztrcik ................................................................................................................................ 102


A tengelykapcsol feladata A tengelykapcsol ("ftengelykapcsol") mkdtetsre egyszer mechanikus ertvitelben (jobb oldali bra) a kvetkez esetekben van szksg:

Induls

A belsgs dugattys motor alapvet jellegzetessge, hogy az alapjrati fordulat alatt sajt magt sem kpes forgsban tartani. Induls eltt teht egyrszt van egy mr forg motor, msrszt van egy mg ll jrm. Ertvitel ilyenkor nincs: a sebessgvlt res llsban van, azaz a sebessgvlt bemen tengelye forog, ki-men tengelye ll. Indulskor elszr a sebessgvltban be kell kapcsolni az indtshoz legalkalma-sabb fokozatot (ltalban az elst). Ez csak akkor lehetsges, ha erre az idre lell a sebessgvlt bemen tengelye is. Vagyis a ftengelykapcsolt oldani kell. Az indulsi fokozat bekapcsolsa utn viszont a tengelykapcsol kt tengelye kztt lesz nagy fordulatszm-klnbsg: bemen tengelye a motor tengelyvel egytt forog, kimen tengelye (egyben a sebessgvlt bemen tengelye) viszont ll.

Ha nem akarjuk, hogy indulskor a motor lefulladjon, akkor a motortengely s a sebessgvlt be-men tengelye kztti ertadst fokozatosan kell nullrl megnvelni annyira, hogy a tengelykap-csol zrhat legyen. Ez legegyszerbben akkor valsthat meg, ha a tengelykapcsol egymshoz szorthat srld felletekkel rendelkezik, melyek az sszeszorts mrtktl fgg ert (ponto-sabban nyomatkot) visznek t srldssal a motortl a sebessgvlt bemen tengelyre, vgs soron a jrm hajtott kerekeihez. A kerekekhez juttatott, fokozatosan nvekv voner elbb-utbb kpes lesz a jrmvet megmozdtani, majd sebessgt nvelni. A motor s a hajtott kerekek kztti tttel nagysgtl fgg, hogy milyen jrmsebessg kell ahhoz, hogy a sebessgvlt bemen ten-gelynek fordulatszma elrje a motor fordulatszmt. Amikor ez bekvetkezik, a tengelykapcsol rnts nlkl zrhat: a trcskat sszeszort er annyira megnvelhet, hogy a csszs lehetsge

is megsznik.

A bal oldali bra egy nagyon leegyszerstett tengelykapcsol-rendszer vzlatt mutatja.

A motor (M) ten-gelyre egy lendtkerk (1) van szerelve, amivel egytt forog egy nyomlap (2). Kzttk egy srldtrcsa (3) lthat, ami a sebessgvlt (V) bemen tengelyn l.

A beptett R1 rugk a nyomlapot rszortjk a srldtrcsra. Az R2 rugval felhzott pedlra kifejtett FP ervel cskkenteni, majd megszn-tetni lehet a szortst.

A folyamat jellege a diagramon lthat (a szemlletessg rdekben torztva), mely a kt fordulat-szm s a trcsahzag vltozst, a pedlt (XP) s a nyomlap elmozdul-snak (XT) alakulst, va-lamint a pedlra kifejtett FP, s a surldtrcst szort FN er nagy-sgt mutatja az id fggvny-ben.

Az elmleti jelleggrbe jellegzetes "pillanatainak" jellemzi:

8 GPJRM-ERTVITEL


0 - A vizsglat kezdete. A motor (s a gpkocsi) ll (nM=0, nT=0), a tengelykapcsol zrt llapotban (h1=0, FP=0, FN=R20 ), a sebessgvlt res llsban (iV=0) 1 - A vezet a motort indtmotorral forgatni kezdi 2 - A motor beindulsa (s az indtmotor lellsa) utn bell az alapjrati fordulatszm (nM=nM0) 3 - A vezet nyomni kezdi a tengelykapcsol-pedlt 4 - A pedlra kifejtett er legyzi az R2 rug elfesztst, a pedl megmozdul, az R2 rug nylni kezd 5 - A pedl h2 holtjtka eltnik, a pedl megll, az FN szort er cskkenni kezd 6 - Az FN szort er 0-ra cskken, a pedl ismt mozog, a nyomlap tvolodik a srld-trcstl 7 - A h1 hzag eltnik, a tengelykapcsol teljesen nyitott 8 - A vezet bekapcsolja az 1. sebessgfokozatot 9 - A vezet nyomni kezdi a gzpedlt, a motor fordulatszma nni kezd 10 - A vezet nem nyomja tovbb a gzpedlt, a motor fordulatszma llandsul 11 - A vezet kezdi felengedni a tengelykapcsol-pedlt, a nyomlap kzeledik a srldtrcshoz 12 - A nyomlap rfekszik a srldtrcsra, a pedl megint megll, ismt megjelenik az FN szort er; a csszsurlds a motor nyomatkt el tudja jutni a hajtott kerekekhez (ha a vezet a gzpedlt nem nyomja beljebb, a motor fordulatszma a terhels megjelense miatt cskkenni kezd) 13 - A kerekekre kldtt hajtnyomatk elegend a jrm megmozdtshoz, a srldtrcsa, s vele egytt a hajtott kerekek forogni kezdenek, a jrm elindul 14 - A srldtrcsa fordulatszma elri a motort (nM = nT), a szlip megsznik, de az FN szo-rt er mg n

1. TENGELYKAPCSOL 9


15 - A pedler nem cskkenti tovbb az Rl rug erejt, az FN szort er elri maximlis r-tkt, a pedl ismt morogni kezd 16 - A pedl feltkzik 17 - A vezet levette a lbt a tengelykapcsol-pedlrl

Termszetesen a valsgos folyamat ettl lnyegesen eltr, fleg attl (is) fggen, hogy a gpkocsi vezetje hogyan kezeli a gz- s a tengelykapcsol-pedlt. A gzpedllal a motor fordulatszmnak az alakulst tudja meglehetsen tg hatrok kztt vltoztatni, a tengelykapcsol-pedllal az sszeszo-rts (a srld er, azaz az tvitt nyomatk) fokozsnak az temt lehet vezrelni. A leegyszersts els sorban azt jelenti, hogy a folyamatot statikusan mutatja, a klnbz dinamikus (mel-lk)jelensgeket, pl. belengseket, rezgseket stb., mr nem.

Egy jrmindtsi folyamat mkdsanalzise itt.

A 13. s a 14. pillanat kztti szliprl tudni kell, hogy a motor energijnak egy rsze a csszs miatt hv alakul. A vesztesg mrtke a tengelykapcsol hatsfokbl szmthat, ami (mivel nyomatk-mdosts nincs, azaz MT = MM ) nem ms, mint a pillanatnyi tttel:

Ez azt jelenti, hogy 13. pillanatban T=0 , s a 14. pillanatban T=1, valahol a kt idpont kztt pe-

dig T=~0,5.

Ez az idintervallum a gyorstsi folyamat szempontjbl is fontos. Abban az esetben, ha a gpkocsi-vezet ezalatt nem vltoztatja a gzpedl llst, s emiatt a motor fordulatszma a srlds megkez-dsekor cskkenni kezd, a forg tmegek inercija segt a jrm elindulsban. Ha a motor fordulat-szma a gzads nvelse miatt n, akkor a motor teljestmnynek egy rsze sajt magnak a fel-gyorstsra fordtdik. Hasonl a helyzet 14. pillanat utn is, de ekkor a motornak mr nem csak sajt forg alkatrszeit kell gyorstania, hanem az egsz jrmvet s az ertvitel forg alkatrszeit (tengelyeket, fogaskerekeket, a jrm kerekeit) is, az elbbit menetirnyban, az utbbiakat forgs-irnyban.

Sebessgvlts

Amikor induls utn a tengelykapcsol csszsa megsznik, azaz ppen zr, a motor fordulatszma az zemi fordulatszm-tartomny als hatra krl van, a jrm pedig meglehetsen kis sebessggel halad. A gzads fokozsval a motor fordulatszma, s vele egytt a jrm sebessge n. A motor azonban elbb-utbb elri maximlis fordulatszmt, de a jrm sebessge mg meglehetsen kicsi. Hogy a sebessg tovbb nvelhet legyen, meg kell vltoztatni a motor s a hajtott kerekek kztti tttelt, azaz "sebessget" kell vltani a sebessgvltban. Ez az egyszer fogaskerekes vltban egy alakzr ("krms") tengelykapcsolnak az oldst, majd egy msiknak a zrst jelenti. Terhels alatt ez nem hajthat vgre, a sebessgvlts idejre a motort le kell vlasztani a sebessgvltrl: a tengelykapcsol msodik feladata.

Fontos tudni, hogy "cssztatsra" itt is (ltalban) szksg van, igaz, lnyegesen rvidebb ideig. Ugyanis a tengelykapcsol zrsakor csak vletlenl foroghat egyenl fordulatszmmal a motorten-gely s a sebessgvlt bemen tengelye. A cssztats hatsra fleg a kisebb tehetetlensg motor fordulatszma vltozik: n vagy cskken, attl fggen, hogy a vlt bemen tengelye ppen gyor-sabban vagy lassabban forog. A lnyeg az, hogy a motor "hozzfkezdik" a vlt tengelyhez.

10 GPJRM-ERTVITEL


Ma mr nagyon ritkn van szksg "ketts kuplungozsra". A rgi sebessgvltkban tolkerekeket kellett mozgatni sebessgvltskor: egy fogaskerk fogait kellett betolni egy msik fogaskerk fogai kz. Ez "recsegssel" s "foghullssal" jrt, ha a kt kerk kerleti sebessge az rintkezs pillanat-ban nem volt egyforma. Ksbb a fogaskerekek a helykn maradtak, de a kapcsolhvely krmei hasonl "ignybevtelnek" voltak kitve, mint a fogaskerekek fogai mindaddig, mg a sebessgvl-tkba nem ptettek be szinkronizl kapcsolkat, melyek a klnbz fordulatszm krmkoszo-rkat "fkezik ssze" a krmk sszekapcsolsa eltt.

A "recsegs" elkerlse cljbl a tengelykapcsolt ktszer kellett oldani, illetve zrni, a pedlt kt-szer kellett benyomni, illetve felengedni. Az els olds alatt a sebessgvlt karral sztvlasztottk a fogaskerekeket, illetve a krms kapcsolkat, amelyek addig egytt forogtak. ppen emiatt az egyttforgs kvetkeztben nem foroghatott azonos kerleti sebessgei az a kt fogaskerk, illetve krmkoszor, melyeket a kvetkez pillanatban egymsba kellett volna tolni.

Elre kapcsolskor (pl. az 1. fokozatbl a 2. fokozatba) a kapcsoland alkatrsz gyorsabban forgott a kelletnl, visszakapcsolskor lassabban. Ezt a fordulatszm-klnbsget cskkenteni lehetett azzal, hogy a tengelykapcsolt egy pillanatra zrtk (a pedlt felengedtk). Elre kapcsolskor a viszonylag lassabban forg motor "lefkezte" a tl gyorsan forg alkatrszt. Visszakapcsolskor viszont nem volt elg a tengelykapcsol pillanatnyi zrsa: a forg alkatrszt ilyenkor nem lefkezni, hanem felgyors-tani kellett. Ezrt a tengelykapcsol-pedl felengedsvel egyidejleg a gzpedlt egy pillanatra meg kellett nyomni. A "gzfrccsel" felgyorstott motor a kapcsoland alkatrszt is felgyorstotta. Ezutn jabb "kuplungkinyoms", majd gyors kapcsols a sebessgvlt karral, s a pedl felengedsvel befejezdtt a visszakapcsols. Legtbbszr recsegs nlkl.

Fkezs

Elfordul, hogy ers fkezskor a jrm sebessge (s vele egytt a motor fordulatszma) annyira lecskken, hogy a motor lefulladna, ha a tengelykapcsolt nem oldannk.

Lass halads

Elfordulhatnak olyan kzlekedsi krlmnyek, amikor a legnagyobb tttel 1. sebessg-fokozatban is a kis sebessg miatt a motor fordulatszma az zemi fordulatszm al akar esni, pl. gyalogosok kztt haladva. Ilyenkor knytelenek vagyunk a tengelykapcsolt folyamatosan cssztatni - a hfejlds miatt termszetesen csak rvid ideig!

Az ertvitel vdelme

Elfordulhat, hogy az ertvitelben olyan nagy erk (nyomatkok) lpnek fel, amire az nincs mre-tezve. Ha pldul egy bejratlan motort tlterhelnk, a dugattyk "beslhetnek". Ez nmagban nem baj: amikor a motor lehl, a dugattyk beszorulsa megsznik, s az egsz jelensg megszhat kl-nsebb krosods nlkl. Fltve, hogy a mozgsban lv jrm tmegereje nem "darlja" meg a motort, vagy nem tri el az ertviteli lnc valamelyik alkatrszt. A tengelykapcsol - ha jl van m-retezve - veszlyesen nagy nyomatkot nem visz t: a maximlis motornyomatk msfl-ktszeressre megcsszik.

1. TENGELYKAPCSOL 11


A tengelykapcsol fajti

Osztlyozs

A tengelykapcsolkat tbbfle szempont szerint lehet osztlyozni.

Az ertvitel mdja szerint: - mechanikus (srldsos), - hidraulikus (hidrodinamikus)

A mechanikus ertvitel tengelykapcsolk tovbb csoportosthatk:

funkci szerint - zrva/nyitva lls, - alternatv (kt tovbbmen tengely kzl az egyik fel zrt, a msik fel nyitott), a srld felletek alakja szerint: - hengerpalst (dob), - kpfellet, - sk fellet (trcsa),

a srld felletek szma szerint: - egytrcsj, - kttrcsj, - soktrcsj (lemez, lamella),

a srld testek anyaga szerint: - fm fmen, olajban, - srldbett fmen, - fm - vaspor - fm, az sszeszort er forrsa szerint: - ruger, - centrifuglis er, - elektromgneses er, a mkdtets mdja szerint: - mechanikus, - hidraulikus, - villamos,

12 GPJRM-ERTVITEL


a vezrls mdja szerint: - kapcsols a gpkocsivezet lbval, rsegts nlkl, - kapcsols a gpkocsivezet lbval, rsegtssel, - automatikus vezrls.

Mechanikus tengelykapcsolk

Kvetelmnyek A mechanikus tengelykapcsolnak az albbi kvetelmnyeket kell kielgtenie: - sima bekapcsols (rngats nlkl), - tkletes s gyors kikapcsols, - zrt llapotban normlis zemi krlmnyek kztt ne legyen csszs (szlip), - a kapcsols ne legyen fraszt, - dinamikus erhatsokat (lengseket) lehetleg ne vigyen t, - a vltm tengelyvel egytt forg alkatrszek inercija kicsi legyen, - az sszeszort er a kopstl fggetlen legyen, - a kapcsol szerkezetet (talpcsapgyak!) csak oldott llapotban terhelje er. Ezeken kvl termszetesen a tengelykapcsolnak is meg kell felelnie azoknak az ltalnos kvetel-mnyeknek, melyeket a gpjrm minden szerkezeti egysge el lltunk: - zembiztos mkds, - egyszer s jl gyrthat szerkezet, - kis karbantartsi igny (knny s tarts beszablyozathatsg, kensignytelensg, knny alkat-rszcsere stb.).

Elvi felpts A ftengelykapcsolk elvi felptse nagy vltozatossgot mutat. Dobfellet mechanikus tengelykapcsolt ftengelykapcsolknt nem alkalmaztak, a kpos tengelykapcsol viszont meglehetsen elterjedt volt a szzad elejn. A srld felletprt kzponti rug nyomja ssze (a rajzon golys-csapgyon keresztl). A tengelykapcsol ktkar emel segtsg-vel oldhat, ami talpcsapgyon (a rajzon szintn golyscsapgyon) keresztl viszi t a (kiemel) ert. A nagyobb srlds rdekben a kppalstra srld bettet (pl. brt) erstettek. Az tvihet nyomatk fgg - a kpszgtl (de a szg nem lehet nzr), - az sszeszort (rug)ertl (de az sem nvelhet bizonyos rtk fl a nagy felleti nyoms - melegeds, kops! - miatt), - az tmrtl (de annak nvelsi lehetsge is vges). A motorteljestmny nvekedsvel a kpos tengelykapcsolt kiszortotta a trcss tengelykapcsol.



A bal oldali bra egytrcsj, szraz, kzponti rugs (a rajzon tekercsrugs) tengelykapcsol vzlatt mutatja. Az tvihet nyomatk ugyanakkora tmr esetn is nagyobb lehet, mint kpos tengelykapcsolval, mert az alkalmazott srld bett nagyobb felleti nyomst br el, s a kphatst ellenslyozza az, hogy kt felleten bred srld nyoma-tk.

A ruger nvelsnek termszetesen itt is vannak korltjai: a kiemelshez szksges pedler lta-lban nem lehet tbb kb. 150 N-nl, a pedlt 100...150 mm-nl. A rugert ktkar emelk tovbbtjk a nyomlaphoz, a kiemels itt is talpcsapgy (a rajzon golys-csapgy) segtsgvel valsthat meg. A kzponti rug helyett gyakran tbb kis rugt ptenek be, a kerlet mentn egyenletesen elosztva.

A tekercsrug helyett ma mr legtbbszr tnyrrugt alkalmaznak . Legfbb elnye a tnyrrugnak az, hogy egyszerbb, s kedve-zbb tulajdonsg tengelykapcsol kialaktst teszi lehetv. A tnyrrug ugyanis szksgtelenn teszi a nyomlapot kiemel, legalbb hrom karbl ll kiemel mechanizmust.

A tnyrrug mkdst hrom vzlat mutatja.

Az elsn a tnyrrug szabadon van, mert a nyomlap nincs beptve. A msodikon a nyomlap mr a helyn van, a tnyrrug el van fesztve, kpossga cskkent, a tengelykapcsol zrt llapotban van. A harmadikon kiemelt helyzet lthat, a tnyrrug itt lapos.

14 GPJRM-ERTVITEL


A tnyrrug specilis karakterisztikja (az F er az x t fggvnyben el-szr meredeken n, majd - a bemetszsek mlysgtl s alakjtl fggen enyhn vagy ersen cskken, s vgl megint elkezd nni) megknnyti a tengelykapcsol mkdtetst is.

A bal oldali bra a tekercsrugs tengelykapcsol karakteriszti-kjt mutatja: kt er (az FP pedler s az FN nyomer) s kt elmozduls (pedl s a nyomlap) jellegt mutatja az id fggvnyben.

A tekercsrugs tengelykapcsolban ha a pedlt visszahz kis rug erejtl eltekintnk az FP pedler megjelensvel egyidejleg cskken az FN nyomer, de elmozduls addig nincs, mg a pedler - a pedl tttelt is figyelembe vve - teljesen t nem veszi a nyomrugk ltal kifejtett ert.

Ekkor elvlik a nyomlap a surldtrcstl, s a pedllal egytt mozog (XP = XN). A pedlra vgig folytonosan nvekv ert kell kifejteni. Legnagyobb az erszksglet a kinyomott tengelykap-csol tartsakor.

Tnyrrugs tengelykapcsolban a pedler megjelensvel egyidejleg kezddik meg a pedlmozgs is. A pedler csak kis mrtkben n, egy id mlva az erszksglet nem n tovbb, st cskken! A nyomlap termszetesen itt is csak akkor moz-dul meg (vlik el a surldtrcstl), amikor az FN er nullra cskken.

Mint kztudott, a srlr bett kopik. Ebbl a szempontbl is klnbsg van a ktfle rug viselked-sben. Tekercsrug esetben a trcsa vkonyodsa kvetkeztben a szort er cskken. Knyebben lehet kiemelni, de knyebben csszik meg nagy terhelskor.



Most nzzk meg kzelebbrl a tnyrrug viselkedst. A bal oldali brn a szemlletessg kedvrt ersen torztva mutatjuk a tnyrrugt (a valsgban sokkal kisebb a kpossga). Mint lt-hat, a korongra kifejtett ert eleinte itt is linerisan kell nvelni ahhoz, hogy a kinyom csapgyat jelkpez piros korong mozog-jon. Egy bizonyos t megttele utn azonban azt tapasztaljuk, hogy az erigny cskken, majd folytathatjuk a korong tolst anlkl, hogy az ert 4 kN fl nvelnnk, st a tovbbi mozga-tshoz mind kisebb erre van szksg! Igaz, az erszksglet csak bizonyos hatrig cskken, majd x = 20 mm-hez kzeledve meg-fordul, s ismt nvekv er kell a korong tovbbi mozgatshoz. Termszetesen a tnyrrug msik vge a nyomlapot (barna tglalap) nyomja.

(Ksztenek olyan tnyrrugt is, igaz, nem tengelykapcsolkhoz, amelyiken a hossz bevgsok majdnem a peremig hzdnak. Ilyen tnyrrugt nyomva nemhogy cskken az erszksglet, hanem bizonyos kiegyenests utn a tnyr "tpattan": negatv ( visszatart) ert kell kifejteni, ha nem akarjuk, hogy tovbb mo-zogjon!)

A tnyrrugt is termszetesen elfesztve kell a tengelykapcsolba bepteni. A lenti els brn ezt gy gy modellezzk, hogy 10 mm-nyit sszenyomjuk a koronggal a rugt, majd balrl egy gy alkat-rszt toltunk be, amit ott rgztnk. Ezutn a korongot elengedjk (nem fejtnk ki r ert), a rug termszetesen befesztve marad. Az Fo = 3 kN er az ny nyomlap s a gy alkatrsz kztt feszl.

Ha a korongra csak F = Fo = 3 kN ert fejtnk ki (msodik bra), akkor a gy alkatrsz tehermentesl (mr nincs er, br mg hozzr a rug), de mozgs mg nincs. Viszont semmi akadlya annak, hogy a korongot majd tovbb mozgassuk, amihez fokozatosan cskken (!) erre lesz majd szksg (figyeld a karakterisztikt). A tengelykapcsolba beptett tnyrrugnak azonban mg egy feltkzsi lehe-tsge van: egy kinyl cs csap, amihez a msodik brn mg ppen csak hozzr a tnyrrug, de ert mg nem fejt ki r.

16 GPJRM-ERTVITEL


A harmadik brn lthat, hogy a korongot beljebb tolva a tnyrrug pereme felemelkedik az ny nyomlaprl, s a korongra ppen kifejtett F er a rug msik oldaln mr a cs csapra tmaszkodik. Ez felel meg a tengelykapcsol oldott llapotnak. Ne felejtsk, hogy a kiemelt helyzethez tartoz F er kisebb, mint a kinyoms megkezdshez szksges Fo er volt. Ez a tnyrrugs tengelykapcsol msik nagy elnye.

Most trjnk vissza az els brhoz, ami a zrt tengelykapcsolt modellezi, nulla pedler mellett. Tnyrrug esetn a bal oldali bra als rszn lthatjuk a kops kvetkezmnyt, ami ltszlag nem klnbzik a tekercsrugs tengelykapcsolnl tapasztaltaktl: cskken a b vastagsg, n az a hosszsg, azaz a rug "kirugzik". Azonban tnyrrug esetn a hats ellenkez, mint tekercsrug esetn.

A fls brasor utols (negyedik) tagja mutatja a "kopst": a "nyomlap" jobbra eltoldik a tvolsggal, a korong b tvol-sggal (ellenkez irnyban). A diagramrl leolvashat, hogy ez a b tvol-sg kb. 0,5 kN-nal megnvelte az elfeszts mrtkt, ennyivel nehezebb lett a tengelykapcsol oldsa (tekercsrug esetn kny-nyebb lett!).

E problma megoldsra egy tletes szerkezetet tall-tak ki. Mg a hagyomnyos tnyrrugs tengelykap-csolkban a tnyrrug kt oldalrl val feltmaszt-sra konzolok, illetve a konzolokhoz erstett gyrk szolglnak, addig az j konstrukcijban erre a fela-datra kt klnleges alkatrszt ptettek be (jobb oldali bra): balrl egy klnleges rugnak, jobbrl egy klnleges gyrnek tmaszkodik a tnyrrug.

A gyr (7) klnlegessge az, hogy a hzbl kis mr-tkig ki tudna bjni, kzeledni tudna a nyomlaphoz (2), ha nem lenne eltte a 6 tnyrrug. A tmaszgy-r hz felli oldaln egy ferde fellet btyk van kikpezve (lsd fellnzetben az A - A metszetet), amihez egy kis rug (9) egy ugyancsak ferde fellet "ket" (8) szort.

A tmaszrug (5) klnlegessge az, hogy nmileg hasonlt egy tnyrrughoz: meggrbtett vg nyel-vek nylnak befel a tengely irnyba azokon a helye-ken, ahov a nyomlap feszt gerincn e clbl be-



marsokat ksztettek. A meggrbtett rugvgek nagy ervel szortjk a tnyrrugt a 7 gyrhz. A tmaszrug ereje gy van mretezve, hogy a rugvgek feszt ereje pont akkora legyen, mint a t-nyrrug elfesztettsge azon a helyen - nem kopott srldbettek esetn! Ez azt jelenti, hogy a tengelykapcsol oldsakor a rugvgek nem mozdulnak, merev tmaszknt viselkednek ugyangy, mint eredetileg a konzolok.

Az als kp els brjn lthat a nem kopott srldbettekhez tartoz lls. Tegyk fel, hogy a srldbett ersen elkopott anlkl, hogy a tengelykapcsolt egyszer is oldottuk volna (msodik bra): a tnyrrug kiss "kirugzott", azaz kpossga megntt, amivel egytt jr a elfesztett er megnagyobbodsa. (Egyidejleg a k kinyom trcsa - s a pedl - kijjebb kerlt.)

Ha most a k kinyom trcsa benyomsval oldjuk a tengelykapcsolt (harmadik bra), elszr ezt a megnvelt elfesztettsget kell legyzni. Ezt az eredetileg kisebb erre mretezett kk szn tmasz-rug azonban mr nem tudja felvenni, meghajlik. Az bra azt a pillanatot mutatja, amikor a kiemel er ppen akkora, amekkora a nyomlap tehermentestshez kell (de a tnyrrug mg nem emel-kedik el rla!) azzal a megjegyzssel, hogy most a tengelykapcsolbl mg hinyzik a tmaszgyr mgtti kis rugcska (v. . az elz brn: 9), ezrt a tmaszgyr a helyn marad, kzte s a tnyr-rug kztt hzag (h) keletkezik.

A lnyeg azonban ppen abban van, hogy ott nem lesz hzag! A kis rugcska (9) ugyanis elre tolja az ket, ami viszont az khats eredmnyekppen a hzbl kitolja a gyrt, amint az a negyedik brn lthat. Ez azt jelenti, hogy a tnyrrug mindkt oldalrl megint ugyangy lesz megtmasztva, mint eredetileg volt. A pedl felengedsekor a tnyrrug nem tud tgulni, az elfesztettsge (kpossga) ugyanakkora lesz, mint j korban volt, teht a legkzelebbi kiemelskor megint az eredeti nagysg (kis) erre lesz szksg.

A valsgban termszetesen ez az automatikus utnllts nem ilyen dur-va lpsben trtnik, hanem nagyon finoman, szzad, illetve ezredmilli-mterenknt. rdekes megoldst mutat a bal oldali bra. Itt mindkt rugtpus megta-llhat. A kt rug beptsekor gyelni kell arra, hogy karakterisztikjuk kedvezen befolysolja a mkdtetst. Ha a tnyrrug gy kerl bep-tsre, hogy a mkdsi tartomnya a degresszv szakaszba essen, akkor az a tekercsrug monoton nvekv erejt ellenslyozza: a gpkocsiveze-tnek elegend kis ervel nyomni a pedlt.

18 GPJRM-ERTVITEL


Elfordul, hogy a tengelykapcsolban kt srldtrcsa van. Ennek kt oka lehetsges:

a) Az tviend nyomatk oly nagy, hogy azt egyetlen trcsn nem lehet tvinni. Mint lthat, mindkt surldtrcsa egya-zon tengelyen van.

b) Alternatv kapcsolsra alkalmazzk. Itt a tengelykapcsol-bl kt tengely jn ki, egy tmr s egy cstengely. Mindket-tn egy-egy surldtrcsa van. A kzttk lv nyomlap vagy az egyiket, vagy a msikat szortja ssze, s ennek megfe-lelen vagy az egyik, vagy a msik tengelyre viszi t a motor nyomatkt, attl fggen, hogy a rug melyik oldalrl t-madja a kiemel kar bels vgt.

Az ilyen tpus tengelykapcsolkat fleg a hidromechanikus sebessgvltkhoz alkalmazzk: a cstengely a hidrodina-mikus tengelykapcsolt (vagy nyomatkvltt) hajtja, a msik tengely - kikerlve a rossz hatsfok hidrodinamikus szerkezetet - kzvetlenl a mechanikus szerkezetekhez vezeti a nyomatkot. Az ilyen tengelykapcsol lehetv teszi, hogy a hidrodinamikus gp csak indtskor vegyen rszt a hajtsban, az zemi sebessg elrsekor (magasabb sebessgfokozatokban) nem.

A konstruktrket mindig is izgatta, hogy adva van egy forgs, amivel egytt jr a centrufuglis er. Vajon lehet-e ezt az ert a surldtrcsa sszeszortsra hasznlni?

vtizedekkel ezeltt divatos volt az n. flcentrifuglis tengelykapcsol, amely mindssze annyiban klnbztt az egyszer tengelykapcsoltl, hogy a nyom-lapot kiemel karok tmegkzppontjt oldalra eltoltk: a kar vgn lv "rp-sly" hatsra a centrifuglis er hatsvonala a csapgyazstl jobbra haladt, gy a centrifuglis er nyomatka nvelte a szortst. Ez a tbbleter azonban a for-dulatszmmal ngyzetes arnyban ntt, ami nemhogy kedvez, de kimondottan kros volt. Ugyanis az sszeszort rugkat tovbbra is gy kellett mretezni, hogy az elegend legyen kis fordulaton is megbzhatan tvinni a motor nyoma-tkt. "Hla" a centrifuglis ernek, sebessgvltskor (elre kapcsolskor) nehz volt a tengelykapcsolt oldani.

De vannak olyan centrifuglis tengelykapcsolk, melyben az sszeszortst teljesen a centrifuglis erre bzzk.



A dobfkekre emlkeztet szerkezetben kt "fkpofa" gy van be-ptve, hogy azok a centrifuglis er hatsra - visszahz rugk elle-nben - elmozdulhattak kifel, s a dob bels felletre szorulva, nyomatkot vittek t a kimen tengelyre.

Ez a fajta tengelykapcsol indulskor idelisan viselkedik: a gzpedl-ra lpve meghatrozott motorfordulaton kezd zrni, s simn elindt-ja a jrmvet. Sajnos, ezekkel nem lehet sebessget vltani, a nagy szort er miatt nem is prblkoztak kiemel karokkal. Bizonyos esetekben azonban ma is sikerrel alkalmazhatk. Vannak olyan "jr-mvek" (mopedek, fnyrk, kis teljestmny gokartok stb.), melyek nem ignyelnek sebessgvltst.

Viszont nhny vtizeddel ezeltt divatban voltak az olyan tisztn centrifuglis tengelykapcsol-konstrukcik, melyeknek az oldsa nem okozott gondot. Ma mr ritkn alkalmazzk ezeket, de aki meg szeretne ismerkedni velk, lapozzon oda, vagy elemezze mkdsket ( 1. analizis, 2. analizis).

Ugyanitt megismerkedhetnek egy msik, szintn egykor divatos tengelykapcsolval, amely mgnespor s elektromos ram segtsgvel mkdtt.

20 GPJRM-ERTVITEL


Mechanikus tengelykapcsol szerkezete, mkdtetse A tengelykapcsol s a lendkerk ltal-ban kzs szerkezet: a lendkerken ala-ktjuk ki az egyik srld felletet, s r-szereljk a tengelykapcsolnak motor-tengellyel egytt forg alkatrszeit is (ezek tmege termszetesen beleszmt a lendkerk tmegbe).

A lendkerknek kt f tpusa van: fazk- s korong-alak. Az elbbi kisebb tmeg, mivel a tmegeloszlsa kvetkez-tben nagyobb az inercia-nyomatka, de valamivel drgbb a megmunkl-sa, a korong-alakhoz viszont bonyolultabb fedelet kell kszteni.

A nyomtrcsa a lendkerkhez hasonlan ntttvasbl vagy aclntsbl kszl. Meglehetsen vastagra kell kszteni egyrszt a hvetemeds elke-rlse cljbl, msrszt ennyivel cskkenthet a lendkerk tmege.

A nyomtrcsa felerstsekor gondoskodni kell arrl, hogy az tengely-irnyban szabadon mozoghasson, de ne tudjon elfordulni. Erre szmtalan megolds szletett (pl. kis csapok nylnak bele radilisan vagy axilisan).

Tekercsrugs tengelykapcsolkban legtbbszr egy- vagy ktkar kiemelkar ltta el ezt a feladatot is (amel-lett, hogy a srldsos nyomatkot is tveszi). Az brn lthat egy ilyen kiemel kar, aminek a csapgyazsa rdekes: a zld szn csap tartja a kart, a piros szn csak olyan hossz, amilyen szles a kar, ezrt csak vzszintes irnyban rgzti azt, a kar fggleges irnyban enyhn "ltygsre" van megfogva.

Ennek clja az, hogy mkdtetskor ne feszljn be. Ugyanis most tulajdonkppen mr egykar eme-l, vagyis a nyomlap vzszintes elmozdulsakor a kar fels csap krl fordul el. (Ezekbl a karokbl legalbb hrom van, rszben egymssal szemben!).

A kvetkez f alkatrsz a srldtrcsa, ami mr a sebessgvlt bemen tengelyvel forog egytt. Fontos, hogy tmege kicsi legyen, ezrt vkony lemezbl kszl, s bell bordzott agyra van szerelve. A biztonsg kedvrt nha egy vagy kt olajszr trcst is mell raknak. A trcsa mindkt oldalra srldbett van felszerelve szegecselssel vagy ragasztssal. A nagyobb hajlkonysg rdekben a lemezen bevgsok lehetnek.

A kapcsols simasgt nveli, ha a surldbettek a nyoms hatsra kzeledni tudnak egymshoz. Ezt tbbfle kppen lehet elrni.



Legegyszerbb, ha a T alak bevgsokkal kialaktott cikkeket kiss hullmosra hajltjuk.

Ekkor a pedl felengedsekor a nyomlap hozzrve a surldbetrhez, elkezdi azt benyomni, vagyis az er nvekedsvel arnyosa tovbb mozog a pedllal egytt, ami termszetesen nem jeletkezik merev surldtrcsa esetn.

Ez azrt kedvez, mert az ember sokkal finomabban tudja a (nyom)ert vltoztatni, ha az elmozdu-lssal jr.

Kztudott, hogy a motor ftengelynek a forgsa egy fordulaton bell nem egyenletes. Ez a torzis lengs a sebessgvltban kellemetlenl befolysolja a fogaskerekek lettartamt, ezrt nha mr a motorban lengscsillaptt, vagy lengsfojtt (l. o.) szerelnek a ftengelyre. Ennek hinyban a ten-gelykapcsol surldtrcsjra hrul ez a feladat.

A megolds egyszer: a surldtrcst nem mereven erstik az agyhoz, hanem kr-kotyogssal, de a kotyogst beptett rugk "ellenzik". Az agybl kill trcsa msik oldalra is tesznek egy kis lemeztrcst, amit thidal szegecsekkel sszektnek a surldbetttel rendelkez eredeti trcsval. Mindhrom trcs-ba tangencilisan hosszks ablakokat vgnak, s oda ers te-kercsrugkat raknak.

Gondoskodni kell arrl, hogy a rugk ne essenek ki. Ennek legegysze-rbb mdja a ktoldali lemezeken lv ablakok szleinek kihajtsa.

A torzis lengs hatsra a trcsa az agyon ide-oda "rngatzik", s kzben a srlds miatt enerigit emszt fel, esetnkben lengs-energit. A lengscsillapts hatsossgnak nvelse cljbl az agy kt oldalra srldbettet raknak.

Vannak olyan megoldsok, melyekben aclrugk helyett gumit alkal-maznak, termszetesen msmilyen kialaktsban.

22 GPJRM-ERTVITEL


Vgl a harmadik csoportba azok az alkatrszek tartoz-nak, melyek nem forognak, s a tengelykapcsol hzhoz vannak erstve.

Ezek feladata a tengelykapcsol mkdtetse: sszekt-tets ltestse a pedl s a kiemel alkatrszek (karok, hvelyek) kztt. Mivel forg alkatrszekre kell ert kifejtenik, az er tadsra valamilyen talpcsapgy szol-gl.

Ha sima felletet kell megnyomni, akkor legegyszerbb csapgy a szngyr, amit hossz vtizede-ken t elterjedten alkalmaztak. Ha kiemel villk vgt, vagy tnyrug peremt kell megnyomni, akkor termszetesen csak grdlcsapgy jhet szba.

Ezeket a csapgyakat ltalban ktkar emel vgre szerelik, gyakran aclrugk (lemez) segtsg-vel. Elfordul, hogy a ktkar emelnek csak az egyik karja van a tengelykapcsol hzn bell, a m-sik egy kinyl tengely kls vgre van szerelve.

A ktkar emel s a pedl kztt sokig csak rudakbl s csuklkbl ll szerkezet kzvettette az ert. Nhny vtizeddel ezeltt megjelentek a "bowdenes" s a hidraulikus kzvett elemek. A "bowden", magyarul hvelyes huzal lnyege egy rugalmas, hajkony, fonott acl hvely belsejbe dugott acl huzalkteg, ami csak akkor mkdik, ha a hvely mindkt vgt lehorgonyozzuk. Ekkor a belsejben lv huzal gy viselkedik, mintha merev csben futna (bal oldali bra als rsze).

...........................

A jobb oldali bra egy hidraulikus fkre emlkeztet. A klnbsg az, hogy itt csak egy munkahenger van, spedig a tengelykapcsol hzhoz erstve. Vannak olyan megoldsok, amelyben a munkahen-ger a tengelykapcsol hzn bell, kzvetlenl a kinyom csapgy hzban (hvelyben) van kialakt-va.

A tengelykapcsol lbbal val mkdtetse meglehet-sen ignybe veheti a gpkocsivezett, fleg nagymre-t haszonjrmvekben (vrosi autbusz). Ezrt mr rgen ksrleteztek klnbz segt szerkezetek be-ptsvel. Egy egyszer megolds lthat a bal oldali brn: alaphelyzetben a tekercsrug a kezdeti (de ki-csi!) pedlert nveli (a cskken) k karon kifejtett nyomatk miatt. Amikor a k kar tfordul, a rug a gp-kocsivezet ltal kifejtett erhz trsul, spedig a k kar nvekedse kvetkeztben mind nagyobb mrtkben.



Ma mr inkbb azokat a szervkat alkalmazzk - kis talaktssal -, melyeket a hidraulikus fkekhez fejlesztettek ki.

Az tvenes vekben viharos gyorsasggal terjedtek el a tengelykapcsol mkdtetst automatizl szerkezetek, melyeknek f feladatuk a sima induls s a "kuplungozs" nlkli sebessgvlts volt. A szmtalan megolds kzl kt egyszervel ismerkedjnk meg.

Az egyik a szvcsben kialakul deprsszit hasznlja fel erkifejtsre. Itt mg - a biztonsg kedvrt - megmaradt a pedl. A motor beinbulsa utn a depresszi egy munkahenger segtsgvel oldja a tengelykapcsolt. Nincs akadlya az 1-es sebessgfokozat kapcsolsnak. A gzpedlra lpve leveg jut a munkahengerbe, ezrt a dugatty kifel mozdul, s megkezddik a tengelykapcsol zrsa. En-nek intenzitsa a gzpedl benyomsnak a mrtktl, illetve sebessgtl fgg. Sebessgvltskor a vltban lv rd elszr lenyomja az alatta lv szelepet, minek kvetkeztben a depresszi oldja a tengelykapcsolt, fltve, hogy a gzpedl nincs benyomva.

Megtrtnik a fokozatvlts, a szelep felemelkedik, s megsznik lehetsge a depresszinak a munkadugatty visszatartsra, gzadsra a tengely-kapcsol zr. A rpslyos szablyoz-nak - amely 20 km/h flttt zr - a feladata ketts: egyrszt lehetv teszi a motorfkezst, msrszt meg-gtolja, hogy a motor vszfkezskor lelljon.

A msik automatika hidraulikus nyomst s villamos ramot hasznl. Amg a motor ll, a munkadugatty mgtt lv ers rug nyitva tartja a tengelykapcsolt. A motor beindtsa utn egy fogaskerk-szvatty olajat ramoltat egy zrt krben egy fojtson keresztl. Alapjratban az olaj nyomsa olyan kicsi, hogy ekkor mg semmi nem trtnik. A gzpedl benyomsra a motor fordulatszma, s vele egytt az olaj nyomsa n. Meg-hatrozott motorfordulatszmnl a nyoms elkezdi kinyomni a mukadugattyt, vagyis engedi zrdni a tengelykapcsolt, s a gpkocsi elindul. A zrds sebessge, azaz a gpkocsi gyorst-sa fgg a gzpedl benyomsnak a sebessgtl.

Akrmilyen hevesen nyomja is be a gpkocsivezet a gzpedlt, a jrm azrt mgsem ugrik meg: a munkahengert feltlt olaj csak egy fojtson keresztl tud a szvattyhoz eljutni.

24 GPJRM-ERTVITEL


Sebessgvltskor a vltkar brmilyen irny elmozdtsra zrdik egy villamos ramkr, a tekercs felrntja azt a szelep-dugattyt, ami kiengedi az olajat a munkahengerbl. A vlts befejeztekor az ramkr megszakad, megnylik a lehetsg arra, hogy a szvatty ismt olajat prseljen a munkahen-gerbe, azaz hogy zrja a tengelykapcsolt.

A bal oldali animci bemutatja az egyes lpseket: elbb az indulskor, majd a sebessgvlts alatt.

rdemes megnzni a ZF-SACHS sszefoglal diasorozatt.

Belps utn egr jobb billenty, majd: TELJES KPERNY!



Hidrodinamikus tengelykapcsol A hidraulikus tengelykapcsol lnyegt legegyszerbben kznsges ventiltorokkal lehet rzkeltetni. (Az tlet, s az animcihoz alapul vett bra a Family Car's Classroom honlapjn lthat.) lltsunk szembe kt ventiltort. Az egyiket kapcsoljuk a villamos hlzatra, a msikat ne. A forgsba jv ventiltor levegt fj a msikra, amelyik - mint egy szlkerk - szintn forogni kezd. Esetnkben a "szlkerk" fele olyan gyorsan forog, mint a ventiltor. A rajta lv villamos motor most, mint egy genertor, ramot tud termelni! Egy hozz kapcsolt kis izz taln mg vilgta-na is.

Az egyik ventiltorbl teht teljestmny addik t a msikra. A kzvett elem az raml leveg. Termszetesen a leveg maximum csak akkora forgatnyomatkot ("ert") tud tadni, mint amekko-rval t a ventiltor megldtotta. Mivel azonban a "szlkerk" sosem tud olyan gyorsan forogni, mint a ventiltor, a genertor teljestmnye mindig kisebb, mint amekkort a ventiltor felvesz.

Ezek utn kpzeljk el, hogy az brn lthat k-lnleges "tnyrt" vzzel megtltjk, majd elkezd-jk forgatni. A laptok miatt a vz is forogni kezd a tnyrral egytt. A centrifuglis er hatsra min-den vzrszecske elindul sugrirnyban a kerlet fel, ahol szintn van (volt) vzrszecske. Az erede-tileg ott lv vzrszecske ugyanis - a tnyr pere-me miatt - nem tud sugrirnyban (vzszintesen) elmozdulni, viszont a mgtte lv rszecske nyomja. Emiatt a fal mellet lv rszecske flfel (fgglegesen) knytelen elmozdulni, azaz kilp a tnyrbl. Az t kiszort rszecske termszetesen ugyanerre sorsra jut az t kvet rszecske hats-ra. Ez a folyamat tart mindaddig, mg az utols vizcsepp is ki nem repl a tnyrbl. A rajz mutat-ja, hogy az ppen kirepl rszecske ferde irny-ban hagyja el a tnyrt - legalbb is gy ltja a kls szemll ( c abszolt sebessg). Ugyanis az elz pillanatban mg egytt forgott a tnyrral ( u kerleti sebessg), viszont a tnyrhoz kppest fgg-legesen volt knytelen kilpni (lapthoz viszonytott w sebessg), s a kt relatv sebessg eredje az abszolt sebessg.

Ezek utn vegynk kt egyforma "laptkereket", s lltsuk ket szembe egymssal. Hogy a folyadk ne frcskldjn szanaszt, ezrt a kt laptkereket burkoljuk be pldul gy, ahogy az az brn lt-hat: az Sz jelzs kerkhez hozzerstnk egy lemezburkolatot, aminek a kzepn kibvik a T jelz-s kerk tengelye.

26 GPJRM-ERTVITEL


Ez mr egy valsgos hidrodinamikus tengelykapcsol. Itt is feltntettk a sebessgvektorokat a perspektvikus brn is, meg kln fellnzetben is. Az utbbi rajzon a fekete vonalak jelzik a lapto-kat. Figyeljk meg a vektorokat. A turbinalapt u kerleti sebessge kisebb, mint a szivattyj, a pil-lanatnyi tttel teht kissebb az egynl: iH < 1. Fontos megjegyezni, hogy a szivattybl kilp folya-dk c abszolt sebessge vltozs nlkl ri el a turbint, mivel nincs kzben semmi, ami mdost-hatn az irnyt. A turbinba val belpst vizsglva teht megllapthatjuk, hogy a c - u = w lapthoz viszonytott sebessg ferdn, azaz tkzssel lp be a laptok kz, azaz a laptok kztti cella kls rszbe..

A turbinakerkbe belp folyadkrszecske szemben tallja magt az ott lv rszecskvel, ami - a turbinakerkben meglv centrifuglis er miatt - szintn ki szeretett volna lpni a kerkbl. Csak-hogy a turbina a szvattynl lassabban forog, gy kisebb a centrifuglis ertr, ezrt a szvattybl rkez rszecske gyz: befel szortja a turbinban lv folyadkrszecskt, ami az utna nyomul jabb rszecskk miatt knytelen mind jobban megkzelteni a cella tengelyhez kzeli rszt, maga eltt nyomva az ott lv folyadkrszecskket. Az eredmny: a folyadk kilp a turbinakerkbl, s tlp (visszalp) a szivattykerkbe. Az als tlpshez (ki- s belpshez) tartoz vektorokat szintn megrajzolhatjuk.

Amint a baloldali brn lthatjuk, sszesen ngy vektorh-romszg megrajzolsra van szksg: szvatty be- s kil-ps, turbina be- s kilps. Az brbl az is kiderl, hogy a kerleti sebessgek lptkarnyos megrajzolshoz ismer-ni kell a tengelyek tvolsgt a be- s a kilpsek helytl.

A perspektvikus brn az u vektorokat mg knnyen meg-rajzolhatjuk lptkarnyosan, a tbbi vektort azonban mr nem.

Ehhez a folyadkrszecskk tjt kell kvetni, s a megfele-l pillanatokban "pillanatfelvtelt" ksztnk a cirkulcis kr kzppontjbl a rszecskrl, majd ezeket a felvtele-ket sorba rakjuk.



De gy is felfoghatjuk, hogy a turbinalaptozst felfel kiforgatjuk, majd vzszintesen beforgatjuk a papr skjba. Ezek utn mr csak azt a ngy vzszintes egyenest kell meghzni a be- s a kilp lek-nl, amelyekre majd a kerleti sebessgek vektort felrajzoljuk, ahogy azt az albbi bra szemllete-sen mutatja.

A jobboldali bra mutatja a folyadk tjt: a szvattyba belp folyadk tvolodik a tengelytl, majd kilp a cellbl, s belp a turbina kls lnl. A turbinban halad "lefele", egszen a kilp lig, ott tlp a szvattyba, s folyamat folytatdik

Az albbi bra mutatja a megrajzolt sebessgvektorokat iH= 0,6 pillanatnyi tttel mellett.

Nzzk meg a mdjt, hogyan kell elvgezni a szerkesztst.


Jrmdinamikai alapismeretek

A jrmdinamikai alapismeretek innen tlthet le.

2. SEBESSGVLT 29


Kzi kapcsols sebessgvltk A belsgs motor fordulatszma, illetve for-dulatszm-tartomnya kttt. Egy bizonyos fordulatszm alatt (alapjrat: 400...600/min) kptelen magt forgsban tartani, a legnagyobb fordulatszma pedig az als zemi fordulatszm (800...1200/min) tbbszrse ugyan, de korl-tozott. vtizedekig ez a szorzszm 2 - 3 volt, amihez 2000...3000/min fordulatszm tarto-zott. A mai korszer szriamotorok maximlis fordulatszma 5000/min (dzel), illetve 6000/min (benzines) krl van. Specilis jrm-vekhez, pl. versenyautkhoz kifejleszettek 16 000/min fordulatszm motorokat is.

A motor fordulatszma azonban sokszorosa a hajtand kerekek fordulatszmnak, ezrt for-dulatszm-cskkent (s lehetleg egyben nyo-matk-nvel) tttelre van szksg.

Az bra fels diagramja a motor nyomatki karakterisztikjt mutatja a fordulatszm fgg-vnyben. Nincs szksg a grbe jrarajzolsra akkor, ha a hajtott kerkre kimen nyomatkot, vagy a kerken jelentkez vonert akarjuk bemutatni: mindkett egyszer matematikai mvelettel kiszmthat a motor nyomatkbl a kivlasztott i tttel figyelembevtelvel, majd a kapott rtkeket j lptk sklra rjuk fel. Ugyangy kiszmthat, illetve sklzhat a motor fordulatszmbl a hajtott kerk fordu-latszma, illetve a jrm sebessge.

A msodik brn lthat a hajtott kerk fordulatszmnak (illetve a jrm sebessgnek) a vltozsa a motor fordulatszmnak a fggvnyben hromfle tttel esetn. Mivel az tttelek konstansok, a karakterisztika ("frszdiagram") egyenesekbl ll. Pontozott vonal mutatja a sebessg alakulst a motor zemi fordulatszm-tartomnya alatt. Ezt a tartomnyt ltalban a tengelykapcsol cssztat-sval hidaljuk t.

A legnagyobb tttel (I sebessgfokozat, legals egyenes) esetn az a pontbl elindulva a maximlis motorfordulathoz is csak szerny jrmsebessg tartozik. Ha ennl gyorsabban akarunk haladni, ak-kor a tengelykapcsol nyitsa utn ki kell cserlni az tttelt valamivel kisebb rtkre, majd zrjuk a tengelykapcsolt: a diagramon vzszintesen visszacsszunk a II egyenesig. Ezt elvileg megtehetjuk a rzsaszn mezben brhol, leghamarabb e motorfordulatszmnl, legksbb a maximlis motorfor-dulatszmnl. Mi a b fordulatnl vltottunk tttelt (fekete vonal), gy a motor fordulatszma c rtk-re cskkent. A gzpedlra lpve megint nvelni tudjuk - a motor fordulatszmval egytt - a jrm sebessgt egy jabb "maximlis" sebessgig. Ha ez sem elg, akkor brhol a msodik rzsaszn mezben visszacsszva, jabb (III) fokozatot kapcsolhatunk be (a rajzon ezt d motorfordulatszmnl

30 GPJRM-ERTVITEL


hajtottuk vgre, minek kvetkeztben a motorfordulatot e-rl nvelhetjk a sebessg nvelse rde-kben).

A harmadik bra az elst ismtli meg azzal a klnbsggel, hogy nem egy, hanem hrom - klnbz - tttelhez rajzoltuk meg a kerkre kifejtett forgatnyomatkot, illetve vonert a sebessg fggv-nyben. Ugyanide berajzoltuk a menetellenlls (tellenlls + lgellenlls) diagramjt is, ami meg-mutatja, mekkora lehet a gpjrm legnagyobb sebessge (amikor "elfogy" a gyorstsra rendelke-zsre ll voner). Aki kvncsi a dinamikai szmts mdszerre, megnzheti itt. (Utna ablakot bezrni!)

A "sebessgvlt" teht nem is annyira sebessget vlt, hanem tttelt, sebessg-fokozatot. E clra hossz vtizedeken keresztl kzi kapcsols fogaskerekes vltmveket alkalmaztak, majd megje-lentek az automatikus (elssorban hidromechanikus, azaz bolygmvekkel s hidrodinamikus nyo-matkvltval ptett), majd a fokozatnlkli (mechanikus, hidrosztatikus) sebessgvltk, az utbbi idben pedig divatba jttek az automatizlt kapcsols s a ketts tengelykapcsolj sebessgvltk.

A kzi kapcsols vltmvekben a klnbz mret fogaskerk-prok kztti vlogatssal kapjuk a klnbz ttteleket. Kt f tpusa terjedt el. Az egyikben csak kt tengely (a be- s a kimen) tall-hat, a msikban van egy harmadik is, az n. eltt-tengely. A msodik elnye az elsvel szemben, hogy valdi "direkt" is kapcsolhat benne, vagyis a ki- s a bemen tengely 1:1-es ttlele esetn a kt tengely kzvetlenl van sszektve, egyetlen fogaskerk sem vesz rszt az ertvitelben (minde-gyik szabadon foroghat).

A kivlasztott fogaskerk-prok bekapcsolsra kt fle md lehetsges. Sokig a kapcsoland fogaskeret bordzott tengelyre raktk, s kapcsolskor egyszeren eltoltk a prjhoz, hogy fogazatuk egymsba cssszon, amint az a jobb oldali brn lthat (itt egy tolkerkkel kt tttelt lehet kapcsolni, egy elremenetit, s egy htramenetit).

Viszonylag hamar megjelentek az lland kapcsolatban ll fogaskerk-prok: az egyik fogaskerk szabadon forgott a tengelyn mindaddig, mg valamilyen kapcsolval nem rg-ztettk a tengelyhez. A kapcsol ltalban a bordzott tengelyen eltolhat hvely volt, aminek a vgn fogakat, "krmket" alaktottak ki, s ezek bele tudtak kapaszkodni a kapcsoland fogaskerk oldaln kialaktott hasonl kr-mkbe (alakzr tengelykapcsol).

2. SEBESSGVLT 31


Ilyen tpus 3+H fokozat sebessgvlt elvi vzlata lthat a bal oldali brn. Termszetesen a tbbfokozat vltk felp-tse igen nagy vltozatossgot mutat.

A jobb oldali sebessgvlt pldul to-vbbi kt ttteli fokozat kapcsolst teszi lehetv: bal oldalon van a T terep-fokozat, a msik oldaln a Gy gyorsmeneti fokozat fogaskerk-prja (a kinen tenge-lyen csigahajts-fle van, ahov a sebes-sgmr "spirlja" csatlakozik).

Az utbbirl annyit, hogy sokan "gyorst" fokozatnak hvjk, pedig pont gyorstsra nem val.

Ezt olyankor rdemes hasznlni, amikor tartsan megynk nagy sebessggel (amihez "direkt"-ben nagy motorfordulatszm tartozna), a gyorsmeneti fokozatot bekapcsolva jelen-tsen cskken a motor fordulatszma. Ha ilyenkor gyorstani akarunk, pldul elzs cljbl, bizony vissza kell kapcsolni a "direkt"-be.

A tolhvelyes kapcsol (vagy a tolkerk) cssztatsakor az eltr fordulatszm elemek tallkozsa legtbbszr recse-gssel jr, ami termszetesen a krmk (fogazat) roncsolst (is) jelenti. Ezrt az alakzr kapcsolt kiegsztettk valami-lyen szinkronizl szerkezettel, ami gyakorlatilag a krms kapcsolval prhuzamosan bekttt srldsos (kpos) ten-gelykapcsolcska. Ez - mretnl fogva - csak akkora nyoma-tkot tud tvinni, ami elegend a tehetetlensge miatt gyor-sabban forg, vagy - visszakapcsolskor - a lassabban forg, terheletlen alkatrsz sszefkezshez. De tallkozhatunk olyan konstrukcival is, amiben tolhvely mr nincs, hanem a surldsos tengelykapcsolt gy mretezik, s gy alaktjk ki, hogy az kpes a motor nyomatkt tvinni (soklemez,

hidraulikval vagy elektromgnessel zrhat tengelykapcsol).

rdekes kapcsolsi md lthat a bal oldali brn: a (kk) bejv tengelyen szabadon forognak a fogaskerekek mindaddig, mg a cs belsejben lv plcval, illetve az azon lv megvastagtott sza-kasszal a valamelyik golyt be nem szortjuk a hozz tartoz fogaskerk megfelelen kialaktott hor-nyba (a rajzon a III. fokozatba).

Ezek utn nzzk meg az egyes szerkezeti elemek

32 GPJRM-ERTVITEL


Kzi kapcsols sebessgvltk szerkezeti elemei A jobb oldali brn egy hagyomnyos kiala-kts sebessgvlt tengelyei, csapgyai s fogaskerekei lthatk. A bemen tengely bal oldali vge, mint arrl korbban volt sz, a lendkerkben van csapgyazva. a kimen tengely vgn a kardncsukl alkatrsze lthat.

Az albbi bra szintn hagyomnyos, ma mr nem alkalmazott tolhvelyt mutat. A golys rgzt gondoskodik arrl, hogy a kzpllsban lv tolhvely a rzkdsok kvetkeztben nem tudjon elcsszni.

A mellette lv tolhvelyben mr van szinkronizl tengelykapcsol.

A hvely eltolsakor a kt gyr a kztk lv golys rgzt miatt egytt indul el. Elszr a kpfel-letek rintkeznek, s ha nem tl hevesen trtnik a tolhvely nyomsa, akkor a srlds maghoz fkezi a kapcsoland fogaskereket.

Ez azt jelenti, hogy csak gyakorlott gpkocsivezet tud ilyennel recsegs nlkl sebessget vltani. Ezrt kerlt sor az n. "feltteles" szinkronizl ("knyszerszinkron") kialaktsra, amely csak akkor engedi tovbb a krms kls gyrt, ha a szinkronizls befejezdtt, vagyis a kt elketrsz egytt forog. A sok fle konstrukci kzl egy viszonylag egyszert mutat a jobb szls rajz, amire ha rkat-tint, akkor megtudhatja, hogyan mkdik.

........ .....

Mint arrl volt sz, gyakran alkalmaznak tolhvely helyett tbblemez tengelykapcsolt, amit gy mreteznek, hogy kpes legyen tvinni a motor nsomatkt. Az albbi kt bra ilyen szerkezeteket mutat. A bal oldali hidraulikus vezrls: olajnyoms hatsra sszeszorulnak a lemezek ("lamellk"), s a fogaskerk szilrdan kapcsoldik a tengelyhez. Az olajnyoms megszntekor a tengelykapcsol old. Feltve, hogy a nyomtrben nem marad vissza nyoms, amit a forgs miatti centrifuglis ertr tart fenn. Ezt elkerlend, a nyomtrbl el kell tvoltani az olajat. Ez egyszeren megoldhat egy goly alkalmas elhelyzesvel. A kinagytott rszlet mutatja, hogy a goly egy kpfellethez szorul mindaddig, mg a nagy nyoms hat. A tengelykapcsol oldsakor a tpnyoms megsznik, csak a centrifuglis ertr miatti kisebb nyoms marad, ami termszetesen tovbbra is igyekszik a golyt a kiml furatra szortani. Ha azonban a goly tmegt, mrett, tovbb a kpfellet kpossgt jl vlasztjuk meg, akkor a centrifuglis er legrdti a golyt a kiml furatrl, s a nyomtr kirlhet. A jobb oldali tengelykapcsolban a mgneses ervonalak szortjk ssze a lemezeket. Termszetesen itt nincs be- s kikapcsolsi problma.

2. SEBESSGVLT 33


............................

Visszatrve a tolhvelyes kapcsolhoz, a kapcsol eltolshoz is valamilyen mechanizmusra, ltal-ban tolrudakra van szksg. A bal oldali tolrd ppen egy tolkereket akar eltolni.

A jobb oldali bra mr t vagy hat fokozat kapcsol-sra alkalmas trit mutat.

A tolrudakat mindig el kell ltni rgzt s reteszel szerkezettel, amit ltalban golykkal oldanak meg. A bal oldali brn golys rgzts lthat, ami termszetesen lehetsget ad arra, hogy egy viszonylag kis ervel a rudat ide-oda mozgassuk.

Reteszelsre azrt van szksg, hogy egy fo-kozat bekapcsolshoz eltolt tolrdon kvl msik tolrudat vletlenl se lehessen alap-helyzetbl kimozdtani. A reteszelshez ele-gend egy golyt (vagy rudacskt) a kt tol-rudat elvlaszt falban lv furatba berakni, gyelve arra, hogy a goly tmrje egyezzen meg a falvastagsg plusz egy bemlyeds mretvel.

34 GPJRM-ERTVITEL


Hrom rd esetben mg egy sszkt csapra is szksg van, aminek a mrete szintn kztt: falvastagsg minusz egy bemlyeds mrete. Csak kt rd esetben (3+H fokozat) egyetlen szerkezet megoldhatja mind a rgzts, mind a reteszels problmjt. A kt kalak alkatrszt rug igyekszik a tolrdakon lv mlyedsekbe benyomni.

Termszetesen itt is vannak korltozott mretek: ha mr egyszer az egyik tolrudat kihztuk szls helyzetbe, ahol kisebb bemlyeds van, akkor mr ne tudjon a msik tolrd elmszni: az a tvolsg megszntekor sem tud a kt piros alkatrsz annyira thzdni, hogy utat engedjenek a msik tolrdnak.

A kvetkez alkatrszcsoport gondoskodik arrl, hogy ki tud-

juk vlasztani a neknk szksges tolrudat, majd azt el is tudjuk tolni. Erre szolgl a "sebvlt bot", ami ltalban a sebessgvlt-hz tetejbl emelkedik ki. A bal oldali bra hrom tolrd mozgatsra alkalmas botot mutat. A boton lv gombot megragadva elszr abba az irnyba ferdtjk el a botot, amelyik kivlasztja a tolrudat, majd erre mer-legesen mozgatva a gombot, vgre hajthatjuk a sebessg-vltst. ltalban gondoskodnak arrl, hogy biztonsgi okokbl a htramenet kapcsolsa valamikpp msmilyen legyen az elremeneti fokozatok. A sokfle megolds kzl itt ktfle lthat. Az egyik esetben ahhoz, hogy a htrameneti tolrd vlyatba beknyszertsk a bot als vgt, egy rugt kell sszenyomni. A msik esetben ehhez a mvelethez kiss meg kell emelni a botot, hogy az als vt temelhessk a kis kszbn.

Egy idben nagyon divatos volt a kormnyoszlopra szerelt sebessgvlt kar. Az itt lthat szerkezet-ben a piros egykar (!) emelvel ugyanazokat a mozdulatokat kell elvgezni, mint botvlt esetn. Mivel itt a sebessgvlt s a kormnyszerkezet kztt kisebb-nagyobb tvolsg van, a mozgst ru-dak tovbbtjk a (rzsaszn) karok vgtl.

. .

2. SEBESSGVLT 35


Knyszerszinkron-kapcsol

A bal oldalon lthat knyszerszinkron-kapcsol arra szolgl, hogy a kt - egybknt szabadon fut - fogaskerk (5) egyikt - mondjuk a balt - hozzkapcsolja az 1 tengelyhez, amirl az egyszersg r-dekben tegyk fel, hogy ll (nem forog). Ez gy trtnik, hogy a 3-as kapcsol hvelyt elkezdjk tolni balra. A golys rgzts miatt eleinte vele egytt halad a kvl-bell bordzott 2 csszka, aminek az oldalba beslyesztve tallhat egy oldalrl kposan kialaktott gyr (4). Ebbl a gyrbl n-hny helyen egybordnyi szlessg krm ll ki sugrirnyban (a rajzon felfel), ami megakadlyoz-za, hogy a gyr folyamatosan foroghasson a 2 csszkban. Igaz, kis kotyogssal azrt tud ide-oda mocorogni. Ezt a hrom alkatrszt perspektvikus brn is bemutatjuk:

Ez a gyr elbb-utbb felveszi az rintkezst a szabadon fut (lendlete miatt forg) fogaskerk oldaln kialaktott kpfellettel. Az igyekszik magval vinni, azaz forgatni a gyrt, ami persze csak annyit tud elfordulni, amennyit a kotyogs enged. Ez ppen elg arra, hogy a majd odarkez 3 kap-csol hvelybordjnak elllja az tjt. Ha a borda vge nagyon hegyes lenne, akkor az flre tudn tolni a tovbbhaladsban akadlyoz krmt. Azonban a cl az, hogy ne tudja flre tolni mindaddig, amg a fogaskerk meg nem ll, vagyis amg a kpfelleten t surld nyomatk feszti a krmt a kapcsol hvely bordjhoz. A fogaskerk megllsnak pillanatban a surld nyomatk megsz-nik, a 3-as kapcsol hvely bordja knnyedn el tudja tolni az tjbol a krmt, s be tudjuk tolni az

36 GPJRM-ERTVITEL


5 fogaskerken kialaktottbordk kz, ltrehozva a fogaskerk s a tengely kztti alakzrst. Ezzel bekapcsoljuk az adott fogaskerkhez tartoz sebessg-fokozatot. Meg kell jegyezni, hogy a valsg-ban az 1 tengely nem ll, hanem forog, de a kapcsoland fogaskerk fordulatszma ms (kisebb vagy nagyobb), ezrt szinkronizls nlkl az alakzrs nehzsgbe tkzik.

Fnt, a jobb oldali brn a knyszerszinkron-kapcsol modellje lthat. Az 1 sn modellezi az ll tengelyt, amiben hosszirnyban mozgathat a 2csszkt modellez 2 tolka. Ebben ugyancsak hosz-szban eltolhat 3 kapcsol hvely kt bordjt modellez az U alak 3 kapcsol elem. Az 1 snben keresztben mozog(hat) az 5 fogaskerkkapcsol bordit modellez 5 fogazott lc. Feladat a 3 kap-csol elem kt szrnak a betolsa a "lendletbl mozg"5 fogazott lc fogai kz, de csak akkor, amikor az 5 fogazott lc mr nem mozog, vagyis amikor a 4 szinkronizl gyrt modellez 4 krmt - srlds segtsgvel - mr meglltotta. Ez gy valsul meg, hogy a kettjk kztt lv 4 szinkro-nizl krm "tjt llja" a 3 kapcsol elemnek mindaddig, amig az az 5 fogazott lcet meg nem lltotta.

Nzzk meg, mkds kzben ezt a "knyszer-szinkron" szerkezetet.

2. SEBESSGVLT 37


Hidrodinamikus nyomatkvlt Induljunk el a hidrodinamikus tengelykapcsoltl. Az als kpen az els bra mg hagyomnyos ten-gelykapcsolt mutat azzal a klnbsggel, hogy a folyadkot benntart, lemezbl kszlt fedelet elvlasztottuk a szvattykerktl, s nll alkatrsz lett belle. A kvetkez brn egyrszt szt lett hzva a kt kerk egymstl, msrszt a (srga) hzat megerstettk, hogy le lehessen csavarozni. A harmadik brn a kt kerk kztti svba egy elvlaszt falat raktunk be, ami a hzhoz van erstve.

Ez a fal azonban nem tmr, mert akkor nem tudna a folyadk t-, majd visszalpni az egyik laptke-rkbl a msikba. Ezrt a trcsa kt helyen t van trve, de hogy az egyes darabok a helykn marad-janak, "kllk" tartjk azokat sszekapcsolva, ahogy az az oldalnzetben lthat. A "kllk" azonban nem rudak, hanem lemezek. Mg a szivatty- s a turbinalaptok skja elvileg maradhat tengelyir-ny, azaz a harmadik brn lthat rzsaszn s zld laptok a papr skjba esnek, addig a lemezbl kszlt srga "kllk" ferdk! (Ezrt nem lehet tltni az oldalnzeti - negyedik - brn.)

A ferdesg clja az, hogy a laptok kz belp folyadk irnya megvltozzzon. Ha a folyadk - mond-juk - fgglegesen rkezik oda, akkor belps utn knytelen laptirnyban folytatni az tjt, s vgl laptirnyban, azaz ferdn fog kilpni. Mivel ugyanannyi folyadk lp ki fell, mint amennyi belp alul, az abszolt sebessg fggleges komponense (a "szlltsi" sebessg, a cm meridin sebessg) mind a belpsnl, mind a kilpsnl egyforma. Azonban nem csak elferdl, de meg is n a c abszolt sebessg, a szklet miatt felgyorsul! Ez azt jelenti, hogy az elz kerkbl kilp folyadk nagyobb sebessggel s meredekebben "tmadja" majd a kvetkez kerk laptjait: ott nagyobb nyomatk bred! Ezrt hvjuk nyomatkvltnak.

38 GPJRM-ERTVITEL


A kt nyomatk kztti klnbsg a vezet laptokon bred: az impulzuser nem tudja tjbl eltol-ni, mert a hzhoz vannak rgztve. Ez termszetesen azt is jelenti, hogy a hzat - ellenttben a hidrau-likus tengelykapcsol hzval - le kell csavarozni, nehogy forogjon. A csavarok veszik fel azt a nyomatklnbsget, ami a kt munkakerk nyomatka kztt jelentkezik. Mivel nyomatkvlt esetben nagy jelentsge van a hatsfoknak, ezrt a vezet laptokat (a tbbit is!) nem sk lemez-bl, hanem hajltott lemezbl ksztik. gy elkerlhet, pontosabban cskkenthet a folyadk tkz-se a belpskor.

Ugyancsak a jobb hatsfok rdekben cskkentik az tlpsek szmt, vagyis nem raknak vezetlap-tokat mindkt tlpshez. Leggyakrabban a turbinbl a szivattyba igyekv folyadkot "trtik" el, ahogy az a sznes brn lthat.

......................

A jobboldali kp mutatja, hogyan nz ki a valsgban a hrom munkakerk, a Turbina-, a Vezet- s a SZivattykerk. Nem tveds: legtbbszr a vezetkerk is kerknek van kikpezve, mert bizonyos zemi viszonyok kztt - mint ksbb ltni fogjuk - az is foroghat.

2. SEBESSGVLT 39


Az albbi bra mr egy komplett nyomatkvltt mutat. Mint lthat, a vezetkerk egy szaba-donfutra (5) van szerelve, teht az egyik irny-ban majd el tud forogni. Egybknt a hajts a motortengelytl (1) jn, ez van kzvetlen ssze-kttetsben az Sz szivattykerkkel, de egy fo-gaskerk-szivattyval is (6), ami gondoskodik a 4 folyadkrl. A nyomatkvltbl kt tengely megy be a mechanikus sebessgvlt hzba. A 7 tengely a turbinn bred nyomatkot, a 8 tengely kzvetlenl a motor nyomatkt viszi be.

Ez utbbi termszetesen csak akkor, ha 2 trbe beengedett nyoms miatt a 3 dugatty zrja a surldsos tengelykapcsolt. Nos, ilyenkor j, hogy a vezetkerk szabadonfutra van szerel-ve, mert gy nem tudja fkezni a forgst: mind-hrom kerk a folyadkkal egytt tmr egysg-knt forog.

Ezek utn rajzoljuk meg a sebessgvektorokat kt zemllapotnak megfelelen.

Az egyik legyen az ll gpkocsihoz tartoz llapot (iH = 0), a msik az iH = 0,5-s tttelnek megfelel, ami azt jelenti, hogy a turbina fordulatszma fele a szivattynak.

A mdszer teljesen azonos azzal, amit a hidrodinamikus tengelykapcsolnl lttunk azzal a klnb-sggel, hogy itt nem kt, hanem hrom laptozs van.

A szerkesztst kezdjuk a szivatty kilp lnl: adott u s adott (be nem rajzolt) cm esetn a w laptmenti sebessgvektort a lapt kilp lnek irnyba addig hzzuk, mig fggleges vetlete nem egyezik a (be nem rajzolt) cm-mel. A kt berajzolt vektor sszege adja a c abszolt sebessg vek-tort, amit tmsulunk a turbina belp lhez. Itt most mst nem tehetnk, minthogy megllapt-juk: a folyadk lnyegben tkzs nlkl lp be az ll turbinalaptok kz, ahonnan laptirnyban lp ki, s onnan vltozatlanul tovbbmegy a vezetlaptokhoz. Itt viszont megllapthatjuk a (jobbrl val) tkzs tnyt. A vezetlaptbl (laptirnyban) kilp c vektort tmsoljuk a szivatty belp lhez, ahol kivonjuk belle az u vektort, s megkapjuk a lapthoz viszonytott w vektort, ami lthat-lag alulrl tkzik a lapthoz.

Most ismteljk meg a szerkesztst iH = 0,5 esetre. Fon-tos tudni, hogy a hromszgek itt alacsonyabbak, mert a meridin sebessg kisebb. Emiatt a szivattybl kilp c sebessg laposabban lp ki, illetve lp t a turbinalaptok kz, ahol balrl tkzik. Mg nagyobb a vltozs a turbi-nbl kilp c vektornl: fggleges lett. Ez azt jelenti, hogy jelents tkzssel lp be a vezetlaptok kz, legalbb is pldnkban. A valsgban gy mretezik a laptok be s kilp lnek a szgt, hogy az ilyen tttel krnykn legyen a lehet legkisebb az tkzs az sszes belpsnl, gy rik el a viszonylag j hatsfokot - ebben a tartomnyban.

40 GPJRM-ERTVITEL


Ugyanis a nyomatkvlt hatsfoka meglehetsen rossz, ahogy a diagram mutatja. A maximlis rt-ke (nagyon szk tartomnyban) legfeljebb megkzelti a 0,95-t. Hasonltsuk ssze a hatsfokt a hidrodinamikus tengelykapcsolval, ami a mindenkori pillanatnyi tttellel egyezik meg (h = iH - kk vonal). A nyomatkvlt elg nagy tartomnyban a tengelykapcsol fltt halad, de a tetpontja utn cskken, st - pldnkban iH = 0,8-nl - a tengelykapcsol hatsfoka al sllyed.

A magyarzat abban van, hogy a vezetlapt csak addig tudja gy elferdteni a belp folyadk irnyt, hogy az pozizv nyomatkot adjon hozz a motortl jv nyomatkhoz, amig a belps irnya meredekebb, mint a lapt kilp irnya. Mint a vektorok rajzolsakor lttuk, a vezetlaptra rkez folyadk irnya nagyon vltozik az tttel fggvnyben. Az albbi rajz rzkelteti, hogy a szls rtkek kztti klnb-sg akr 140 is lehet. Pldnkban iH = 0,7-nl rkezik gy a folyadk, hogy annak irnyn a vezetlapt nem tud vltoz-tatni: a belpskor nagy az tkzs, majd a folyadk belp a laptok kz, s a lapt grblett kvetve halad a kilps fel, ahol a kilpsi szg akkora, mint a belpsi volt. Ennl

nagyobb tttelnl megint lesz eltrts, de ellenkez irnyban! Az gy bred nyomatk nemhogy hozzaddna a motor nyomatkhoz, de levondik! Ez a karakterisztikn is lthat: iH = 0,8 felett a kH nyomatkmodosts 1-nl kisebb. Nos, ezrt van a vezetkerk szabadonfutra ptve. A "htba t-mad" impulzusert nem fogja fel, a folyadkkal egytt forog, er szempontjbl olyan, mintha ott sem lenne. A nyomatkvlt talakul tengelykapcsolv. Az eredmny a karakterisztikn is lthat: a hatsfok nem romlik tovbb, hanem n, mint egy tengelykapcsol.

Nyilvnval, hogy ha a vezetlapt belpsi szgt megvltoztatjuk, akkor ms tttelnl lesz maxi-mlis hatsfok. Nos, ezt a krlmnyt gy igyekeztek kihasznlni, hogy forgathat vezetlaptokat alkalmaztak, ami valban hozott valami eredmnyt, de nem eleget. Ugyanis a lapt elfordtsakor nem csak a belp szg vltozik, hanem a kilp is, ami alaposan lerontja a kvetkez laptba val belps feltteleit. Ezen prbltam egy rugalmas laptkonstrukcival segteni, a szabadalmat meg is kaptam r, de az senkit nem rdekelt.

2. SEBESSGVLT 41


A szrnyprofil alak laptnak csak a kt (fekete) vge (a be- s a kilp l) kszl tmr fmbl, melyek egy-egy csapbl llnak ki, a kzpponttl eltolva. A kt lt egyik oldalrl vkony, zsilettpenge vkonysg (kk) acl szalag kti ssze, a msik oldalt pedig oda vul-kanizlt (zld) gumi tlti ki, hogy szrnyprofilt kapjunk. Akrmelyik csapot elfordtva, a laptprofil grbl. Knnyen lehetsges, hogy a kilp l elfordtsa nem szksges, akkor azt szilrdan lehet a hzhoz erste-ni, ahogy az a kis mellkbrn lthat.

A beptsre termszetesen csak olyan nyomatkvlt jhet szmtsba, aminek a cirkulcis kre nem kr, hanem kzel stadion alak (vannak prhuzamos falai).

Az ilyen nyomatkvltk egybknt meglehetsen elter-jedtek a nagyobb teljestmny haszonjrmvekben azzal a tovbbi jellegzetessggel, hogy tbb vezet- s/vagy turbinakerk van a cirkulcis krben a nyoma-tkmdosts nvelse cljbl. A nagy nyomatkm-dostshoz ugyanis nagymrtk irnyvltoztatsra van szksg a laptok kztt, de a tlzottan grbe lapt mgtt az raml folyadk levlik, s a kavitci nem kvnatos jelensg. Ha a nagy mrtk irnyvltoztatst ktfel osztjuk, azaz a folyadkot mondjuk a turbinbl ismt vezetlaptok kz vezetjk vissza, akkor a veze-tlaptok grblete megoszlik, azaz laposabb lehet.

42 GPJRM-ERTVITEL


Bolygmvek

A "bolyg" Bolygmozgst vgez a test, ha egyidejleg forog a sajt tengelye (Of) krl, forgskzp-pontja pedig kering egy msik tengely (Ok) krl. Az ilyen test minden pontja cikloiszt r le. Ha a forgs s a kerings irnya megegyezik, akkor epicikloiszt, ha ellenttes (mint pldul az brnkon), akkor hipocikloiszt.

A kt tengely irnya lehet kitr (pldul a Fld - mint bolyg - esetben), de lehet egyirny. A gpkocsikban alkalmazott bolygmvekben mindig egyirny.

Ha szrszlhasogatk lennnk, azt is mondhat-nnk, hogy minden mozgs bolygmozgs. A befagyott t jegn tolt talicska kereke is bolygmozgst vgez: a kerings kzppontja a vgtelenben van (az egyenes grbleti sugara vgtelen). A kerk minden pontja cikloiszt r le. Mg a forgskzppontja is, igaz, hogy az ebben az esetben egyenes.

De ha nagyobb lptkben vizsgljuk a ta-licska kerekt, akkor bizony figyelembe kell venni, hogy a Fld gmbl. Vagyis a kerk a Fld kerletn grdl, azaz a kerings sugara mgsem vgtelen hosszsg, ha-nem 6366 km.

Ha pedig arra gondolunk, hogy a talicskt egy dombra toljuk fl, akkor bizony a kerin-

gs sugara tbbszr is vltozik: az egyenes (sznes) szakaszokon a sugr hossza vgtelen, a kerings kzppontja a vgtelenben van a nyl irnyban, a (fekete) krves szakaszon R1, a hegyes lnl R2, ami megegyezik a kerk r sugarval. Ehhez vegyk mg hozz, hogy a sebessg is pillanatrl pillanat-ra vltozhat.

Vizsgljuk meg a skban "bolyg" test kinematikjt.

2. SEBESSGVLT 43


A bolygmozgs kinematikja

Kt tetszleges pont felvtelvel

Az 1. brn egy bolygmozgst vgz szablytalan alak test pillanatfelvtellel kszlt kpe lthat, amelyiken kt pontot (P1 s P2) jelltnk ki. Elszr adjuk meg a kt pont kerleti sebessgnek pil-lanatnyi irnyt (2. bra). A pillanatnyi forgskzppont nylvn ezen irnyegyenesekre merleges lesz, lltsunk teht merlegest elszr a P1 pontbl (3. bra), majd a P2 pontbl (4. bra), s a met-szspont megadja a test pillanatnyi forgskzppontjt (O) . Ahhoz, hogy a mozgs egyrtelm le-gyen, mg egy adatot kell felvenni, mondjuk a P1 pontjnak pillanatnyi sebessgt, aminek a nagys-gt a V vektorral jellemezzk (5. bra). Ezzel kimertettnk minden lehetsget arra, hogy szabadon felvehessnk tovbbi adatokat, mivel a bolyg test pillanatnyi mozgsa most mr egyrtelmv vlt. A bolyg test mozgsnak teht kt szabadsgfoka van. Nincs akadlya viszont annak, hogy a test brmely pontjnak a mozgst megllaptsuk, els sorban a minket rdekl P2 pont pillanatnyi se-bessgt.

Az O pontbl a V vektor vgpontjhoz hzott egyenes (6. bra) a pillanatnyi szgsebessgre jellem-z. A kapott szget msoljuk t az OP2 egyeneshez (7. bra), ami utn berajzolhatjuk a V vektort (8. bra).

Egyszerbb a szerkeszts, ha a kt pont kzl az egyik maga a forgskzppont.

44 GPJRM-ERTVITEL


A forgskzppont s egy szabadon vlasztott pont felvtelvel

2. SEBESSGVLT 45


Az 1. brn egy bolygmozgst vgz szablytalan alak test pillanatfelvtellel kszlt kpe lthat, amelyiken O pont jelzi (2. bra) a test ltalunk felvett pillanatnyi forgskzppontjt. Ahhoz, hogy a mozgs egyrtelm legyen, mg egy adatot kell felvenni, mondjuk a P pontjnak (3. bra) pillanatnyi sebessgt. Nyilvnval, hogy annak irnya csakis a PO egyenesre merleges lehet (4. bra), rtel-mt s nagysgt jellemezzk a V vektorral (5. bra). Ezzel kimertettnk minden lehetsget arra, hogy szabadon felvehessnk tovbbi adatokat, mivel a bolyg test pillanatnyi mozgsa most mr egyrtelmv vlt. A bolyg test mozgsnak teht kt szabadsgfoka van. Nincs akadlya viszont annak, hogy a test brmely pontjnak a mozgst megllaptsuk.

Az O pontbl a vektor vgpontjhoz hzott egyenes (6. bra) a pillanatnyi szgsebessgre jellemz. Ha egy, a PO egyenesen fev pontnak a mozgsra (pillanatnyi sebessgre) vagyunk kvncsiak, akkor nem kell mst tenni, mint a vizsglt P1 pontbl az elbbi vektorral prhuzamos vektort hzni az

szgesebessg hatrig (7. bra). Ugyanilyen mdon a PO egyenesen fekv sszes pont pillanat-nyi sebessge meghatrozhat (8. bra).

Termszetesen nincs akadlya annak sem, hogy egy PO egyenesen kvl fekv pont pillanatnyi se-bessgt is meghatrozzuk (9. bra). Kssk ssze a Px pontot az O forgskzpponttal (10. bra),

hzzunk erre egy merlegest (11. bra), msoljuk t az szgesebessget (12. bra), ez megadja a Vxpillanatnyi kerleti sebessg vektort (13. bra).

Mg egyszerbb a szerkeszts, ha kt olyan pontot vesznk fel, melyek pillanatnyi sebessge azonos irny.

Kt specilis pont felvtelvel

Az 1. brn egy bolygmozgst vgz szablytalan alak olyan test pillanatfelvtellel kszlt kpe lthat, amelyiken a bejellt kt pontrl (P1 s P2) tudjuk, hogy pillanatnyi kerleti sebessgk irnya prhuzamos, s kvetkezskpp a kt pontot sszekt egyenesre merleges. Adjuk meg a kt speci-lis pont kerleti sebessgnek rtelmt s nagysgt (2. bra). A pillanatnyi forgskzppont nylvn a kt vektor vgpontjbl hzott egyenes s a kt pontot sszekt egyenes metszspontjban lesz (3. bra).

A bolygmvek bolygkerekeinek minket rdekl pontjai e kritriumnak megfelelnek, mozgsuk teht a fenti mdszerrel knnyen vizsglhat.

46 GPJRM-ERTVITEL


Az egyszer bolygm

Az egyszer bolygmnek tbb tpusa van. Ezek kzl a "legegyszerbb", helyesebben a legelterjed-tebb a P(P)N tpus, amelyben a kt kzponti kerk kzl az egyik kls fogazs (P = "pozitv") kerk, azaz napkerk, a msik bels fogazs (N = "negatv") kerk, azaz gyrkerk, s a kztk lv bolygkerekek szintn kls fogazs (P = "pozitv") kerekek. (Ezt a tpusjellst a szerz vezette be: Structure and Analysis of Planetary gear Trains - Jnl. Mechanisms, Vol. 3.1968.) A prhuzamosan sze-relt bolygkerekek kinematika szempontjbl egyformn viselkednek, ezrt elegend lesz kzlk majd egyet vizsglni. A bolygkerekek a hordoztrcsbl kill csapokra vannak ltetve.

A P(P)N tpus bolygm elvi vzlatn elegend a kzponti kerekeknek csak a fls felt brzolni, a hordoz trcst pedig forgattys karral jellni. E hrom elemnek a kivezethet tengelye (1, 2, ill. 3) termszetesen a bolygm O pontja krl forog(hat). Ahhoz, hogy e hrom tengely forgst tanul-mnyozhassuk, a bolygkereket kell vizsglni. Ugyanis a bolygkerknek mindig van hrom olyan pontja, amely kapcsolatban van (azonos pillanatnyi sebessggel mozog) a hrom kzponti tengely elem adott sugron felv pontjval:

A bolygkerk P1 pontjnak pillanatnyi sebessge megegyezik a napkerk kerleti sebessgvel, P2pontj a gyrkerk kerleti sebessgvel, a P3 pontj pedig a forgattys kar forgattyjnak kerleti sebessgvel.

A bolygmozgsrl tanultakat alkalmazva a bolygkerkre, knnyen elemezhetjk a hrom kzponti tengely forgsvizsonyait.

2. SEBESSGVLT 47


A bolygm analzise

Az 1. brn egy P(P)N tpus bolygm lthat. A jobb oldali brba bejelltk a bolygkerknek azt a hrom pontjt, melyeknek a pillanatnyi kerleti sebessge megegyezik a hozz kapcsold kzponti kerk, illetve forgatty pillanatnyi sebessgvel. A hrom sebessg kzl kettnek a pilla-natnyi rtkt felvehetjk. Legyen az egyik a gyrkerk ( 2. bra ), a msik a napkerk ( 3. bra ). A kt vektor vgpontjt sszektjk ( 4. bra ). Ez a 3-as sugron kimetszi az oda tartoz sebessg pillanatnyi rtkt, teht berajzolhatjuk a harmadik vektort is ( 5. bra ). A bolygm tengelyeinek a forgskzppontbl a vektorok vgpontjhoz hzott egyenesek hajlsszge jelzi az adott tengelyek pillanatnyi szgsebessgt ( 6. bra ). Ha a szgsebessgek arnyt ssze akarjuk hasonltani, hz-zunk egy vzszintest brhol, mondjuk a bolygm fltt ( 7. bra ). Az ide, a kzs rdiuszra rajzolt vektorok hossza megadja a "szgsebessgvektorok" lptkhelyes rtkt ( 8. bra ).

Mint ksbb ltni fogjuk, a bolygkerk hrom kapcsold pontja nem mindig lesz ilyen elrendezs: pl. a kzps nem egyforma tvolsgra lesz a kt szlstl, vagy a sorrendje lesz ms, pl. P(PP)P tpus esetben (alulrl flfel) 1-2-3, vagy 2-1-3. A szerkeszts menete azonban azonos, ahogy az a 9. brn lthat ltalnos esetre. A krdjelek helybe az 1, a 2 s a 3 indexet az adott bolygm ismeretben tudjuk berni.

Visszatrve a P(P)N tpusra, nzzk meg, hogyan "mozognak" a pillanatnyi sebessgek vektorai, ha kzlk valamelyiket vltoztatjuk.

48 GPJRM-ERTVITEL


P(P)N bolygm kinematikja

1. A 3 forgattys kar ll (be van fkezve):

2. Az 1 napkerk szgesebessge lland, a 3 forgattys kar forogni kezd:

2. SEBESSGVLT 49


3. Az 1 napkerk szgsebessge lland, a 3 forgattys kar visszafel kezd forogni:

4. Mindhrom tengely forog

Mint lthat, az utols fzisban mr azonos szgsebessggel forog a hrom tengely, ilyenkor a boly-gm merev testknt forog.

50 GPJRM-ERTVITEL


5. Mechanikai modell a sebessgvektorok vltozsnak bemutatsra

A hrom snbl, hrom emelkarbl s egy kulisszbl ll mechanizmus szemlletesen rzkelteti, milyen sszefggs van az egyes tengelyek szgsebessgei, illetve a bolygkerk hrom rintkezsi pontjnak pillanatnyi kerleti sebessgt mutat vektorok kztt.

A sineken lv csapok a vektorok vgpontjainak felelnek meg. Brmelyik kt emelkart mozgatva elkpzelhetjk, hogyan mozog a harmadik. De mozgathatunk kt snt, vagy egy snt s egy msik sn-hez tartoz emelkart, a mozgsok egyrtelmek. Termszetesen valamelyik alkatrsz megfogsa (rgztse) is - zrus sebessggel val - mozgatsnak szmt.

2. SEBESSGVLT 51


A bolygm tpusai

Az 1. brn egy P(P)N tpus bolygm lthat. Ez a legegyszerbb, s legjobban elterjedt tpus. A kvetkez tpus ( 2. bra ) csak annyiban klnbzik ettl, hogy a bolygkerk ketts, ami kt - k-lnbz tmrj - fogaskerk "sszeragasztsval" jtt ltre. A tpusjelzse: P(PP)N. Ez lehets-get ad arra, hogy egyazon bolygkerk csatlakozsa a kt kzponti fogaskerkhez ne ugyanakkora tmrn valsuljon meg. Viszont ha mr a bolygkerk ketts, akkor lehetsg van arra, hogy mind-kt kzponti kerk napkerk ( 3. bra ), vagy gyrkerk ( 4. bra ) legyen. E kt j tpus jele: P(PP)P, illetve N(PP)N.

Igen elterjedt bolygmtpus mg a P(P)P tpus, ez a kzismert differencilm. Termszetesen kt napkerk egy egyszer (nem ketts) bolygkerkhez csak gy csatlakozhat, ha a bolygkereket meg-dntjk , helyet csinlva ( 5. bra ) a msodik pozitv kerknek.

52 GPJRM-ERTVITEL


Annak ellenre, hogy a kinematikai elemzshez mindig csak egyetlen bolygkereket ( 6. bra ) ve-sznk figyelembe, a valsgban mindig tbb, legalbb hrom ( 7. bra ), de sokszor tbb, nha 10...12 bolygkerk is tallhat a bolygmben - prhuzamosan (!) beptve. A bolygkerekek ilyetn val szaportsa eredmnyezi, hogy az tvihet nyomatk (vele egytt a teljestmny) annyiszorosra n, ahny bolygkerk van beptve, mikzben a kls mret nem vltozik. Ez a bolygmves sebes-sgvltk egyik legnagyobb elnye: kis trfogat hzban nagy teljestmny hajtm.

Nha azonban gy szaportjk a bolygkerekeket, hogy prosval "sorba kapcsoljk" ket ( 8. bra ). Ez azt jelenti, hogy mindegyik bolygkerk csak az egyik kzponti kerkhez csatlakozik kzvetlenl, a msikhoz egy bolygkerken keresztl. Ez a bolygkerk-szaports (irnyvlt kerk beptse) vi-szont alapveten megvltoztatja a bolygm kinematikjt: legalbb egy forgsirny ellenttes lesz. Termszetesen minden bolygkereket tovbbra is az (egyetlen) forgattys karra kell szerelni, mert a bolygkerekek nem vlhatnak el egymstl ( 9. bra ). Ennek a tpusjelzse: P(P)(P)N.

Az irnyvlkerekes bolygmben is alkalmazhatunk ketts bolygkereket, pldul a gyrkerkkel kapcsold egyszer bolygkerk helyre ( 10. bra: P(P)(PP)N ). Ha mr van ketts bolygkerk, akkor termszetesen itt sincs akadlya annak, hogy mindkt kzponti kerk pl. napkerk legyen ( 11. bra: P(P)(PP)P ).

Mg egy klnlegessg: bels fogazs bolygkerk. Ertvitelre nem alkalmas, mert egy bolygm-be csak egy bolygkerk pthet be, gy az tvihet teljestmny a bolygkerekek szaportsval nem nvelhet. Viszont az auttechnikba mgis bevonult, spedig Wankel-motor nven.

2. SEBESSGVLT 53


Mint a rajzon lthat, egy ll ("befkezett", a hzhoz erstett) napkerkbl, egy gyrkerkbl s termszetesen egy forgattys karbl ll (tpusjelzse: P(N) - elemi bolygm). A gyrkerk csak a bels fogazsnl "kerk", a kls tmrje "lkerk", azaz olyan skidom, amelynek az "tmrje" brhol mrve azonos, de a sugara nem! Teht a gyrkerk nem ms, mint a Wankel-dugatty, amit nem egy msodik kzponti kerk hajt, hanem a gzer.

A sebessgvektorok szerkesztsi szablyai minden bolygmtpusra egyformn alkalmazhatk min-daddig, mg nincsenek benne irnyvlt kerekek, amint az nhny pldbl is lthat. Az irnyvltkerekes bolygm esetn - mivel abban nincs olyan bolygkerk, amelyik kzvetlenl kapcsoldna mindkt kzponti kerkhez - a sebessgvektorok szerkesztst kiss mskppen kell kezdeni.

A bolygm irnyvlt kerkkel

54 GPJRM-ERTVITEL


Az 1. brn egy P(P)(P)N tpus bolygmvet ltunk, amelyben kt bolygkerk van sorbakapcsolva egymssal. Ez azt jelenti, hogy egyik bolygkerk sem csatlakozik kzvetlenl mindkt kzponti ke-rkkel, teht csak kt olyan pontja van, ahonnan azonnal meghzhatjuk a sebessgvektorok helyt: egyet a bolygkerk kzppontjbl (itt kapjuk meg a forgattycsap kerleti sebessgt), egy msikat valamelyik kzponti kerkkel val kapcsoldsi pontjbl (brnkon ez a gyrkereket jelenti - k-sbb ltni fogjuk, hogy a napkereket is vlaszthattuk volna). A harmadik vektor hinyz helyt a k-vetkez (a szerz ltal 1955-ben kidolgozott) mdszerrel llapthatjuk meg. (A mdszer a Burmeister-ttelen alapszik, amit itt nem rszleteznk.) A szerz a mdszer kidolgozsakor megllaptotta, hogy minden irnyvlts bolygmnek kinematikailag megfelel kt nem irnyvlts bolygm, melyek-nek a geometriai adatai a szerkesztssel llapthatk meg. A feladat teht az adott irnyvlts boly-gmvel egyenrtk irnyvlt kerk nlkli bolygm meghatrozsa, amelyben a bolygkerk termszetesen mr kapcsolatban lesz mindkt kzponti kerkkel.

Kijelljk az irnyvlt kerk kapcsoldsi pontjt a "fbolygkerkkel" (2. bra), majd a napkerkkel (3. bra). A kt kapcsoldsi ponton t hzott egyenes kimetszi a harmadik vektor helyt , ahova egy vzszintes egyenest hzzunk (4. bra). Ezen a sugron azonban csak akkor tud kapcsoldni a bolyg-kerk a msik kzponti kerkkel, ha a bolygkerknek van megfelel tmrj msodik kereke, azaz ketts bolygkereket alkalmazunk (5. bra) a forgattys karra (6. bra). Ebbl kvetkezik, hogy az ide kapcsold msik kzponti kerk - ebben az esetben - csak gyrkerk lehet (7. bra). Ezek utn mr megvan mindhrom sebessgvektornak, azaz a hagyomnyos Kutzbach-fle szerkesztsnek a helye ( 8. bra ).

Termszetesen a szerkesztshez nincs szksg az irnyvlt kerk nlkli bolygm megrajzolsra, elegend a harmadik vektor helynek a kijellse ( 9. bra ), ahogy az a pldkon is lthat.

Mint emltettk, teljesen nknyes volt az irnyvlt kerk kivlasztsa. Az eredmny azonban ter-mszetesen ugyan az, ha a msik bolygkereket nevezzk ki "fbolygkerknek" (10. bra).

Meg kell mondani, hogy a bolygm grafikus elemzsnek egyetlen - felbecslhetetlen! - rdeme van: a mkds szemlltetse. Mretezsekhez, szmtsokhoz a sokkal pontosabb analitikai md-szereket alkalmazzuk.

2. SEBESSGVLT 55


A bolygm analitikai vizsglata Egy legyrtott kznsges (fogaskerekes) hajtm kinematikai tulajdonsgai egyetlen adattal , az tttellel jellemezhetk, azaz a kimen s a bemen szgsebessg (fordulatszm) arnyval, ami termszetesen lland. rtkt a fogaskerekek geometriai mretbl (pl. tmrjbl) llapthatjuk meg. Egy legyrtott bolygm kinematikai jellemzshez az egyszer tttel nem jrhat t, ugyanis a bolygm - kinematikailag - ktszabadsgfok mechanizmus: hrom tengelye forg(hat). Krds, melyik kettnek a szgsebessgt lltsuk arnyba?

A megolds az alaptttel fogalmnak a bevezetse: alaptttel a kt kzponti kerk relatv szgsebessnek a hnyadosa. Relatv, spedig a forgattys tengely szgsebessghez viszonytva:

Ezzel a kplettel knnyen nyomon lehet kvetni a bolygm sebessgviszonyainak az alakulst. A gyakorlatban ennek trendezett alakjt hasznljuk, amelyben a szgsebessgek csak egyszer szere-pelnek:

Brmelyik kt szgsebessg (fordulatszm) ismeretben a harmadik kiszmthat, fltve, hogy is-merjk a bolygm alaptttelt. Mivel az alaptttel brmilyen sebessgviszonyok mellett vltozat-lan, legegyszerbb, ha ll forgattys tengelyt vesznk alapul, amikor a fogaskerekek tmrjbl megllaptjuk az alaptttelt. Ugyanis addig, amig ll a forgattys tengely, a bolygm nem is boly-gm, hanem egyszer hajtm, hrom fogaskerkkel:

Az tttelt - hagyomnyos mdon - az albbi kplettel szmthatjuk:

Mint az brn lthatjuk, akrmelyik kzponti kerk lehet kls vagy bels fogazs. A kpletbe az tmrket eljellel kell berni: kls fogazs esetn pozitv, bels fogazs esetn negatv eljellel.

56 GPJRM-ERTVITEL


Sorosan alkalmazott bolygkerekek (irnyvlt kerk!) esetn a kplet annyiban klnbzik az elz-tl, hogy egyrszt eleve negatv eljelet kap, msrszt tbb fogaskerk tmrje szerepel benne:

Fontos tudni, hogy mindkt kplet alkalmazhat olyan esetekre is, amikor a ketts bolygkerekek kzl az egyik vagy mindkett "eltnik". Ez akkor fordul el, amikor a ketts kerk mindkt tmrje ugyanakkora, hnyadosuk ilyenkor eggyel egyenl, vagyis a kpletbl kiesik. Pldakppen vegynk egy N(PP)(P)N tpus bolygmvet. Itt a msodiknak rajzolt ketts kerkbl lett egyszer kerk ( D412 = D41). Ez azt jelenti, hogy a fenti kpletbl a harmadik hnyados kiesik. A maradk tmrket behelyettestve, az alaptttelre negatv szmot kapunk, lvn mindkt kzponti kerk bels fogaz-s. Magtl rtetd, hogy P(P)(P)N bolygm esetn (baloldali bra) a kpletben csak a kt kz-ponti kerk hnyadosa marad (az alaptttel eljele pozitv).

Analitikai mdszerekkel termszetesen nem csak a kinematikai viszonyokat lehet vizsglni, hanem a nyomatk- s a teljestmnyviszonyokat is.

Ami a nyomatkokat illeti, mr egyetlen nyomatk ismerete is egyrtelmv teszi a nyomatkviszo-nyokat, mivel a bolygm az erk szempontjbl egyszabadsgfok mechanizmus:

A bolygkerk hrom minket rdekl pontja kzl brhol vesszk fel a kerleti ert, a msik kt pontban - a kttmasz tartk elvn - az erk nagysga adott lesz, a hrom er eredje zrus. Ha az erket megszorozzuk a hozzjuk tartoz sugrral, nyomatkot kapunk.

A nyomatkokrl is tudjuk, hogy eredjk zrus:

Mivel a nyomatkok arnya sem fgg a forgsviszonyoktl, most is vegyk azt az esetet, amikor a forgattys kar ppen ll. Mint minden fogaskerekes tttel esetben, itt is igaz, hogy a nyomatkm-dosts a kinematikai tttel negatv reciprokval egyenl:

2. SEBESSGVLT 57


innen

A nyomatkok egyenslybl kvetkezik, hogy

A hrom nyomatkot - a knnyebb kezelhetsg rdekben - arnyprokban is felrhatjuk:

A fenti kplet minden tagjt megszorozva a hozz tartoz szgsebessggel, megkapjuk a teljest-mnyviszonyokat ler kpletet:

A teljestmnyekrl annyit, hogy ha a kiszmtott rtk pozitv eljel, akkor az bemen teljestmny, negatv eljel esetn kimen teljestmny (a bolygmre vonatkoztatva!).

Pldk

Ezek utn nzzk meg, hogyan alkalmazzuk a bolygmveket a bolygmves sebessgvltkba.

A bolygmves sebessgvlt-fokozat Tbbszr volt sz arrl, hogy a bolygm ktszabadsgfok mechanizmus. A sebessgvlt viszont mindig egyszabadsgfok: a bemen tengely forgatsakor a kimen tengely forgsa minden sebes-sgfokozatban egyrtelm. Ha bolygmvel akarunk sebessgfokozatot megvalstani, akkor a boly-gmnek az egyik szabadsgfokt el kell venni. Legegyszerbb, ha a hrom tengely kzl valamelyik-nek nulla fordulatszmot runk el, ami azt jelenti, hogy a hzhoz ktjk, azaz kiktjk. A gyak

levai_gepjarmu_eroatvitel

Documents