Az élágyazás

A finommechanikában előfordulnak esetek, amikor a csap és az ágy között keletkező pontszerű érintkezés területe nem elegendően nagy. Ilyen esetekben kerül előtérbe vonal menti érintkezést megvalósító élágyazás. Az élágyazásnál le kell mondanunk a korlátlan körülfordulásról, mert ezeknél a csapágyazásoknál az elfordulási

szög mindössze a néhány fokos tartományban van. Az élágyazásoknak két nagy csoportja van, az egyik a csúszó, a másik a gördülő élágyazás. A kettő közötti különbséget a 2.4.1. ábra mutatja. A csúszó élágyazásnál a felületek két egyenes mentén érintkeznek és csúsznak, a gördülő élágyazásnál a felületek egyetlen vonal mentén érintkeznek, és egymáson csúszás nélkül legördülnek. A fentiekből az is következik, hogy a csúszó élágyazásnál a forgáspont helyben marad, míg a gördülőnél nem. Ez sokszor nem előnyös tulajdonság, viszont a súrlódási nyomaték a gördülő élágyazásnál sokkal kisebb lehet a tiszta gördülés miatt, mint a csúszó élágyazásnál.

Mindkét esetben az 1-es számmal jelölt az ágy, a 2-es pedig az él.

2.4.1. ábra Forrás: BME-MOGI Tsz.

4.1. Csúszó élágyak

Az „1” fészekben (ami többnyire két részből áll) a lekerekítéssel kialakított „2” élt játékmentesen ágyazzák. A mozgással szembeni ellenállási nyomaték nem függ az „α”-tól (az él szimmetriatengelye és az ágyon támadó terhelő erő hajlásszöge), amennyiben a terhelőerő a fészekhez képest megtartja az irányát, nagyságát pedig a normális erők határozzák meg:

2.28. egyenlet - (2-28)

ahol:

M - az él és az ágy egymáson elcsúszásához szükséges nyomaték, ha az ágy két része között a bezárt szög 90°.

4.2. Gördülő élágyak

A mozgással szembeni ellenállás nyomatéka a csúszó élágyakhoz viszonyítva két nagyságrenddel kisebb. A pillanatnyi (forgási) pólus vándorol. Wood szerint a mozgással szembeni ellenállási erő, W valamely síkon gördülő henger esetén első közelítésben:

2.29. egyenlet - (2-29)

ahol:

empirikus képlettel határozható meg.

Ebből megállapítható a tényleges α-tól függő M nyomaték, ha az F iránya az „1” ágyhoz képest nem változik.

2.30. egyenlet - (2-30)

A gördülő élágyazásoknál a kinematikai pároknál tiszta gördülést tételezünk fel. Egy bizonyos szögelfordulás felett azonban megcsúszás, lezökkenés következhet be. Ez a szög az αh határszög, amit túllépve már kilépünk a tiszta gördülés állapotából. A szerkezeti anyagokban károsodás nem keletkezik, de a változó súrlódási viszonyok miatt a megcsúszást lehetőleg el kell kerülni.

Tehát a határszöget működés közben nem szabad túllépni! Értéke a következő formulával határozható meg:

2.31. egyenlet - (2-31)

4.3. A szilárdsági ellenőrzés

Az élágyazásoknál az él és az ágy elméletileg egy vonal mentén érintkeznek, ami a valóságban a belapulások miatt egy felület lesz. A pmax maximális felületi nyomás az él és a fészek között (2.4.3.1. ábra), Hertz szerint:

2.32. egyenlet - (2-32)

A belapulási alakzat (téglalap) fél szélessége (b) a következő formulával számolható:

2.33. egyenlet - (2-33)

Ezekben az egyenletekben az E, és az r a felhasznált anyagok tulajdonságai és a geometriai méretek alapján a

következőképp számítandó: ; és

2.4.3.1. ábra Forrás: BME-MOGI Tsz.

A fenti képletek akkor érvényesek, ha teljesül a b<<r1 feltétel. A megengedett Hertz-feszültséget, azaz az arányossági határt nem szabad átlépni! Az esetleges felületi érdességből származó feszültségcsúcsokat a fellépő maradó alakváltozás szünteti meg.

4.4. Az élágyak szerkezeti anyagai

Az éleket és ágyakat edzhető szénacélból vagy kőanyagból (kalcedon, achát, karneol) gyártják. A kő érzéketlen a vegyi behatásokra, az acél azonban korrózióra hajlamos. A kőből készült élek csak kis terhelésre alkalmasak.

Ágyak készítéséhez legalább 60...61 HRc keménységű acélt kell használni. Az ágynak keményebbnek kell lennie, mint az élnek, hogy az él ne rágódjon be az ágy anyagába. Ennek a következő a magyarázata: ha üzem közben az él a túlterhelés miatt ellaposodik, az ágyazás mozgással szembeni ellenállásának növekedése kisebb, mint amekkora a mozgással szembeni ellenállás növekedése akkor, ha az él berágódik az ágy anyagába.

A legrégibb él alak a háromszögszelvény. Egyéb alakok: körte alakú, lapos, ék alakú és négyszög alakú szelvények.

Az egyszerű éleket többnyire besajtolással rögzítik. Sokszor szükség van az él helyzetének utólagos állítására (jusztírozására). Ekkor a csavarkötéseket célszerű alkalmazni. A 2.4.4.1. ábra egy oldalirányban és magasságban is hernyócsavarral állítható, egyben oldható rögzítésű, háromszög alakú él befogását ábrázolja.

2.4.4.1. ábra Forrás: BME-MOGI Tsz.

Az ágy szerkezeti alakjait a 2.4.4.2. ábra mutatja. Ezek szerint megkülönböztetünk sík felületű ágyat (2.4.4.2. a.

ábra), aminek a mozgással szembeni ellenállása kisebb, de az él helyzetét nem képes önműködően biztosítani (precíziós mérlegekben alkalmazzák). A kereskedelemben használt mérlegekben v alakú ágyakat (2.4.4.2. b.

ábra) használnak. Ezek az él helyzetét egyértelműen biztosítják az él irányára merőlegesen. A harmadik felhasználható ágyforma a hengerfelületű ágy (2.4.4.. c. ábra).

2.4.4.2. ábra Forrás: BME-MOGI Tsz.

Az élágyazás legfontosabb alkalmazási területe a mérleggyártás. Egy mérleg élágyazását mutatja a 2.4.4.3. ábra.

Régebben előszeretettel alkalmazták az élágyazást mérőműszerek, elsősorban finomtapintók gyártásában: itt a nagy áttételek egyszerűen megoldhatók voltak kis tengelytávolsággal rendelkező, játékmentes élcsapágyazással.

2.4.4.3. ábra Forrás: BME-MOGI Tsz.

Az élágyak megvédésére gyakran alkalmazzák az ágyazások teljes tehermentesítését. Ezt nevezzük arretálásnak (2.4.4.4. ábra).

2.4.4.4. ábra Forrás: BME-MOGI Tsz.

2.4.4.5. ábra Forrás: BME-MOGI Tsz.

Az élágyazást a műszeriparban jelfogók (relék) fegyverzetének csapágyazására is használják, erre mutat példát a 2.4.4.5. ábra. Hasonló megoldással csapágyazható egy mutatós műszer finomtapintója (2.4.4.6. ábra.)

2.4.4.6. ábra Forrás: BME-MOGI Tsz.