azonban a szökőkutak kialakulásának története egészen az őskorba nyúlik vissza. A szökőkutak eredeti funkciója az volt, hogy a városok és falvak lakói vizet meríthessenek belőle főzésre, mosásra, ivásra és tisztálkodásra. Mára azonban már kizárólag dekorációs célokat szolgálnak.
Az ősi civilizációk domborművekkel díszített kőmedencéket építettek annak érdekében, hogy felfogják az ivóvizet. Ezek még nem tekinthetőek a mai értelemben vett szökőkutaknak, hiszen szivattyúval és csőhálózattal nem rendelkeztek, de ezek az építmények a mai megoldások közvetlen elődei voltak. Vízvezetékeket az ókori görögök használtak először. A történészek szerint már léteztek szökőkutak Athénban, Korinthoszban és más görög városokban is. Ezek kőből vagy márványból készültek és a víz már bronz csöveken át áramlott. Az ókori rómaiak már kiterjedt vízvezetékrendszereket építettek. A görögökhöz hasonlóan a római mérnökök is bronz csöveket használtak. A történészek megannyi lelet feltárásával bizonyították, hogy minden tehetősebb polgárház udvarában voltak szökőkutak [1].
A Római Birodalom bukása előtt új társadalmi viszonyok alakultak ki, ezzel egyidejűleg pedig megszülettek az ókeresztény építészet formakincsei. A kolostorok fallal körülvett építmények voltak, ez lehetőséget biztosított, hogy kerteket műveljenek, melyek a római hagyományokra építkezve a négyzetes formát követték.
A kert közepén a szökőkút foglalt helyet, ami súlypontot képez a kertben, a művészi alkotás tekintetében jelentős volt. Ez már művészi szándékú beavatkozásnak számított a középkorban [2].
A 17. században a barokk stílus hódított, ebben az időben a szökőkutak aranykorukat élték. Jellemző volt a szoborcsoportokkal díszített, monumentális szökőkutak sokasága. A barokk kor kiemelkedő híres építésze Giovanni Lorenzo Bernini, akinek a nevéhez fűződik a Négy folyó kútja Rómában. A 19. század elején Londonban és Párizsban az ősi civilizációkhoz hasonlóan friss ivóvízszerzésre és tisztálkodásra használták a szökőkutakat, a vezetékrendszerek elterjedésével a szökőkutak gyakorlati funkciókat már nem töltöttek be. Napóleon az ivóvíz bevezetése céljából építtetett vízvezetékeket Párizsban. Ezen felül felújíttatott és üzembe helyeztetett néhány régi szökőkutat is, mint pl. a Medici-kutat. A 20.
században pedig kizárólag dekoratív célból terveztek és építettek szökőkutakat [3].
Meglévő konstrukciók megismerése
Fontos megvizsgálni, hogy egyes területeken, illetve korszakokban ilyen típusú szökőkutakkal találkozhatunk. Lényeges szempont a formatervezés során, hogy olyan terméket tervezzünk, amellyel a környezetünknek és a különböző embercsoportoknak is örömöt okozzunk. A kutatás során sok különböző típusú szökőkúttal találkoztam, különböző kategóriákban, a társadalom igényeinek megfelelően, az egyedi, a többfunkciós és modern kutakon át egészen a kisebb kerti és bevásárlóközpontokban is látható egyszerűbb szökőkutakig.
Két szempont szerint vizsgáltam meg a kutakat, első sorban a szökőkutak szerkezeti felépítését csoportosítottam, majd a formai megjelenítést vettem alapul. A szökőkutak szerkezeti felépítését tekintve különbözőek lehetnek, attól függően, hogy milyen nagyságú és milyen környezetbe tervezzük őket. Ismerünk víz alá süllyeszthető, búvárszivattyúval felszerelt szökőkutat, ilyen típusú szökőkút sok kertben megtalálható. Továbbá találkozhatunk összetettebb felépítésű és elrendezésű szivattyúkamrás szökőkutakkal, ezek már nagyobb teljesítményű
karbantartási munkálatokat is megkönnyíti azáltal, hogy a kamra általában a szökőkút mellett helyezkedik el, nem pedig alatta.
1. ábra
Szivattyúkamrába elhelyezett centrifugál szivattyús szökőkút [4]
A szerkezeti felépítés vizsgálatát követően a szökőkutak esztétikai megjelenítésével foglalkoztam. Sok típust ismertem meg, melyeket különböző rendszer szerint csoportosíthatunk. A feladatom során a feszített víztükrű medencék ihlettek meg leginkább, ezért ezt az irányvonalat vittem tovább a tervezés folyamán.
Szép példa feszített víztükrű szökőkutakra Herbert Bayer (1969-1973) tervezte lépcsős szökőkút. Los Angelesben csodálható meg ez a monumentális végtelenbe vezető lépcsős szökőkút. Bayer a Bauhaus egyik kiváló építésze volt.
2. ábra Lépcsős szökőkút [5]
A monumentális kutak a modern technikával új értelmet adnak a szökőkutaknak. A beépített számítógép segítségével lehetőség nyílik a fúvókák működési frekvenciájának és az időpontok programozására; ezáltal dinamikus vízképek alakíthatók ki. A modern szökőkutak csoportjába a monumentális szökőkutakhoz hasonlóan olyan építmények tartoznak, melyek már többfunkciós modern kutakként jelennek meg, többek között interaktivitásukkal és zenei
aláfestésekkel. Interaktív köztéri szökőkútjaink lehetőséget adnak a közönségnek, hogy valamilyen módon befolyásolhassák annak működését. Az interaktív működtetés és a zenére történő vezérlés mellett tovább növelheti a szökőkút játékosságát, mindig új élményt nyújtva az arra járóknak.
A kutatás során találkoztam még néhány típussal, barokk szökőkutakkal, vízfüggönyökkel, land art szökőkutakkal, melyek a környezet formakincseihez igazodva jelennek meg.
A formai kialakítás
Az irodalomkutatás és a meglévő konstrukciók tanulmányozása után, elhatároztam, hogy modern szökőkutat tervezek, amely több stílusú környezetbe illeszkedik. A szökőkutat övező medence szélére különböző ülőszinteket is tervezek, az esztétikai látványt pedig fényekkel való színezésével oldanám meg.
A tervezést alapvető mértani formák csonkolásával kezdtem, így elsőként egy kockából csonkoltam az ülőfelületet. A kockát azért választottam, mert a legalapvetőbb szabályos mértani forma és sok lehetőséget rejt magában. Továbbá a kocka a Földet is jelképezi az indiai és görög hagyományokban, Pythagoras és Platon feljegyzéseiben is találtak erre utaló állításokat. A kockára több művészeti irányzat is visszavezethető. Többek között a kubizmus és a konstruktivizmus. A kubizmus elnevezése a cubus = kocka szóból ered. A konstruktivizmus pedig geometriai formákkal dolgozik. A Bauhaus is az alapvető, letisztult mértani formákhoz nyúlt vissza az építészetében többek között a kockához is.
3. ábra.
A forma kialakítása
A csonkolás során két ülőszintet alakítottam ki a medence szélén. Az alacsonyabb szint a gyermekek testméreteihez igazodik, a magasabb pedig az átlagos felnőttek arányaihoz. A medence adta lépcsős formához hűen, két azonos formájú, de eltérő méretű elemet forgattam be a medencébe. Ezek a formák pedig a
posztamensre emeltem, ami egyben a feszített víztükrű medence is. A formai kialakítás elve a 3. ábrán látható. A formák összeszerelt állapota a 7. ábrán látható.
A víz a négy őselem egyike, az életünk forrása és alappillére. A víznek egyfajta nyugtató hatása is van és szép esztétikai értékkel bír. A szökőkútban egyik legfontosabb szerepe a víznek van. A víz játéka több helyen is megjelenik a szökőkúton belül. Egyrészt a szoborrész egyes eleméből függőlegesen vízfüggönyként csordogál a kisebb feszített víztükrű medencébe, másrészt a feszített víztükrű medencéből pedig folyamatosan folyik le a víz a nagyobb gyűjtőmedencébe.
A vízfüggöny ötletét a természet ihlette, hiszen ez hasonlítható a vízesések hangulatára és varázsára. A vízfüggöny megjelenítésével a városban élő emberek környezetébe közelebb hozható a természet. A feszített víztükrű medence pedig ezt az élményt csak fokozhatja.
A formaterv alapvető geometriai elemekből épül fel, azok több síkban és a térben is forgatva vannak, ezért ezt szabadkézi rajzokon nehéz demonstrálni. Így térben kellett tovább gondolkodni. A térbeli modelleken kiválóan vizsgálható volt az elemek egymáshoz való viszonya és elhelyezkedése. A modelleket műszaki rajzlapból, kartonból valamint balsafából készítettem el. A méreteket 1:100 arányban kicsinyítettem.
4. ábra.
A formaterv kezdeti kialakítása
5. ábra.
A szökőkút modellje, feszített víztükrű medencével
A végleges megoldás méretbeli meghatározásához és a 3D modell elkészítéséhez az UGS NX 9.0 tervezőprogramot használtam. A 7. ábrán a szökőkút végleges modellje látható. A nagymedence alacsonyabb ülőmagassága 300 mm, ez a gyerekek átlagos ülőmagassága, magasabb ülőrész pedig 460 mm, egy átlagos ember testmagasságának felel meg. Az ülőfelületek mindkét magasságnál 400 mm
szélesek. A feszített víztükrű medence 850 mm magas és 1600 mm x 1600 mm széles. A medence mélysége 200 mm, ebben helyezkedik el a két tartókonzolon álló szoborrész, amely a medence formáját követve két elemből tevődik össze. A 6.
ábrán a formaterv befoglaló méretei láthatóak.
6. ábra
A szökőkút befoglaló méretei
7. ábra
A szökőkút végleges formaterve
A szökőkút megvilágításának lehetséges verziói
A szökőkút esztétikus látványának fokozását fénnyel való színesítésével érhetjük el. A tervezés során sok lehetőséget figyelme lehet venni, milyen helyeken érdemes világítótesteket elhelyezni, mik azok a területek elemek a konstrukción, amelyeket érdemes kiemelni, megvilágítani vagy esetleg kevésbé hangsúlyozni.
A szökőkút vízfüggönyének megvilágítása szép megoldás lehet különösen, ha a fények az esti órákban különböző színekben pompáznak. A feszített víztükrű medencébe, a vízfüggönyhöz hasonlóan apró világítótestek helyezhetőek el. A belső medencéből csordogáló vizet kiemelheti a színes fények váltakozása.
A színes fények mellett az is fontos, hogy a szökőkút esztétikája éjszaka se merüljön feledésbe. Más szökőkutaknál ismert módon a medence köré, valamint a medencébe célszerű elhelyezni világító testeket, hiszen ez az esti órákban is felkelti az emberek figyelmét és különlegessé teheti a szökőkút környezetet is. Az előzőekben említett megoldással való ötvözése még érdekesebbé és hangsúlyossá teheti a látványt.
Anyagesztétika
Márvány
A kőzet a magas hőmérséklet és nyomás hatására átalakul. A kémiai összetétel nem változik meg jelentősen, a márvány elméleti összetétele CaCO3. A magasabb energiaszint elősegíti a nagyobb kristályok képződését. Mivel a mészkövet alkotó kalcitkristályok keménysége csekély, ezért elég könnyen faragható. A faragással a kőzetben új felület állítható elő. Ha hasadási felületek mentén választjuk le az anyag egy részét, a hasadás-menti szétválasztás nem roncsol és sokkal kisebb energiával lehetséges, mint a hasadástól eltérő irányban vagy a nem hasadó anyagokban.
Emiatt kisebb vésési energia szükséges, így a nem szándékolt repedezettség is kevésbé alakul ki [6].
Réz
A réz ipari fém, amelynek kiváló az elektromos- és hővezető-képessége, egyszerűen megmunkálható, egyéb fémekkel ötvözve műszaki alkalmazhatósága szinte korlátlan. Ez teszi fontos anyaggá a fogyasztási cikkek és az ipari alkalmazások széles körében. A réz ércből finomított, ami természetes elemként megtalálható a földkéregben szerte a világon.
A rezet felhasználják díszítésre vas, acél és cink alumínium alapfémre vagy fémszínezéshez. Önállóan is alkalmazzák, mivel könnyen fényesíthető és polírozható. A korrózióállósága azonban nem kielégítő, felülete igen gyorsan elszíneződik, ezért a sárgaréz bevonatokat színtelen lakkal védik [7].
Számítások
A szökőkút formatervének meghatározása után szükséges volt néhány számítást elvégezni. Ebben a fejezetben meghatározásra kerül a szükséges vízmennyiség és a szökőkút tömege.
1. táblázat A szökőkút tömegének meghatározása
A szökőkút
részei Anyaga Becsült tömeg Összes tömeg
Nagy elem Sárgaréz (üreges) 77 kg Kis elem Sárgaréz (üreges) 55 kg
Nagy medence Beton + márványborítás 6071 kg 10511 kg Kis medence Beton + márványborítás 4182 kg
Tartók Öntött vas 2 x 63 kg
A szökőkúthoz szükséges vízmennyiség meghatározása A nagy medencében lévő vízmennyiség meghatározása:
A nagymedence térfogata:
Szélesség x Hosszúság x Magasság
3,6 m x 3,6 m x 0,25 m = 2,592 Ebből a kismedence térfogatát kivonva:
3,8025 - ( 1,6 m x 1,6m x 0,2 m)=
3,8025 – 0,512 = 3,2905 Tehát 3,3 víz szükséges a nagymedence megtöltéséhez.
A kis medencében lévő vízmennyiség:
A kismedence térfogata:
Szélesség x Hosszúság x Magasság (a peremet leszámítva) 1,4 m x 1,4 m x 0,2 m = 0,392
Azonban számolnunk kell azzal is, hogy a csövekben is víz van, annak a becsült mennyisége: 0,5
Összegezve az érékeket:
2,1 m3+ 0,392 + 0,5 = 4,1825 4,2 mennyiségű víz szükséges a szökőkút működéséhez.
Összefoglalás
A célom az volt, hogy olyan modern szökőkutat tervezzek, amely egy kisebb köztéren vagy parkban helyezkedik el. A tér hangulatát kiemelve az ott időző emberek számára kellemesebb környezetet biztosítson, segítse az emberek kommunikációját azáltal, hogy rendelkezik kényelmes ülőfelülettel. A tervezést irodalomkutatással kezdtem. A kutatás során megismertem a szökőkutak fejlődéstörténetét, a már meglévő szökőkút formaterveket és a szerkezeti felépítések lehetőségét. Ez alapján ötletet tudtam meríteni a formatervezéshez.
A formai kialakítást térbeli makettekkel kezdtem, miután kialakult a végleges ötlet, 3D modellek formájában is megvalósítottam. Kutatást végeztem a világítás művészete területen, miszerint megismerkedtem a különböző célú és esztétikai megjelenésű világítás technikai megoldásokkal. Ezek alapján javaslatokat tettem a szökőkút éjszakai, valamint hangulati megvilágításaira. A tervezéshez szükséges
számításokat végeztem. Meghatároztam a szökőkút üzemeltetéséhez szükséges vízmennyiséget és megbecsültem a tömegét.
A látványtervek elkészítéséhez számítógépes renderelést alkalmazva hozzárendeltem a modellemhez különböző anyagokat valamint a fények és árnyékok játékát is beállítottam azért, hogy valósághűen tudjam bemutatni a formatervet.
7. ábra
A szökőkút Andrzej Szymczyk ,,Szfinks” című művén [8]
Végül pedig kiválasztottam néhány parkot és teret, ahová beillesztettem a formatervet. A képek demonstrálják azt, hogy a konstrukció egyaránt elhelyezhető zöldövezetben és térköves parkokban.
A 7. ábrán látható, hogy városias környezetekben is elhelyeztem a szökőkutat, fekete márványmedencével és bronzos szoborrésszel. A 7. ábrán pedig látható a szökőkút füves környezetben is. A sötét márvány medencéhez a sárgarezes megoldású szoborrész szép megoldást nyújthat.
A végleges színkombináció fekete márvány medence és sárgaréz szoborrész.
Azért választottam ezt a megoldást, mert a sötét márvány és az aranylóan fénylő sárgaréz kontrasztos együttléte egyszerre harmonizálnak is egymással. Fontos, hogy a zöld környezetben is feltűnő és figyelemfelkeltő egy ilyen színösszeállítás, illetve alkalmazkodik egy város térkövezett talajához is.
8. ábra.
A szökőkút látványa modern környezetben
Irodalomjegyzék
[1] [1] http://kertidisz.tlap.hu/magazin/a-szokokutak-tortenelme/
[2] Ormos Imre – A kerttervezés története és gyakorlata, pp 40-42,Mezőgazdasági kiadó,Budapest, Második átdolgozott kiadás
[3] http://www.tolnayimre.hu/naplo/109,romai-kutak.html
[4] http://royalfountains.com/fountain-design/fountain-structure-designs.htm [5]http://www.movielocations.com/movies/m/Marathon_Man.html#.VEwVjhY0_1U [6] http://www.betonopus.hu/notesz/mikor-meszko.pdf
[7] http://www.rezinfo.hu/rez
[8] Akademy in Krakow, Photography byPawet Krazan, Akademia Sztuk Pietnych im. Jana Matejki w Krakowie 1818, IBSN 978-8362321-03-2, pp 115
Köszönetnyilvánítás
A bemutatott kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B - 10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap
SEBESSÉGVÁLTÓ SZINKRONSZERKEZET TESZTELŐ BERENDEZÉS TERVEZÉSE
Soltész János, Dr. Kamondi László
BSc géptervező hallgató, címzetes egyetemi tanár
Bevezetés
A szinkronszerkezetek leginkább a gépjárművek sebességváltójában használatos alkatrészegységként terjedtek el a műszaki világban. Az autóipar folyamatos fejlődése megkövetelte, hogy a régebbi, nehezebben használható technikákat és technológiákat felváltsák a könnyen használható, a vevő igényeit minden szempontból teljes mértékben kielégítő elemek. Ezek a követelmények napjainkban érvényesek az egész gépjárműre és azon belül a sebességváltóra is, mint önálló szerkezeti egységre.
A régi típusú gépjárművekben a sebességváltás egy viszonylag bonyolult folyamat volt, mely hosszasabb tanulást és gyakorlást igényelt a jármű vezetőjétől. Ezen folyamat leegyszerűsítésére fejlesztették ki és kezdték el beépíteni a sebességváltókba a szinkronizáló szerkezeteket. Napjainkban a gyártók nagy hangsúlyt fektetnek a minél gyorsabb, minél rövidebb úthosszú és a minél kisebb erőkifejtést igényelő, azaz magas kapcsolási komfortú váltási folyamatra. Ezen kapcsolási komfort elérésében hatalmas szerepet játszanak a sebességváltóba beépített szinkron szerkezetek
Cél
Olyan berendezés tervezése, amely valósághűen szimulálja egy sebességváltóba beépített szinkron szerkezet környezetét, illetve működését. A gépnek működés közben mérnie kell a következő adatokat:
- bemenő- és kimenő nyomatékok - bemenő- és kimenő fordulatszámok - kapcsolási erő
- kapcsolási út hossza - kapcsolás ideje
Szűkebb értelemben a feladatom célja a gép mechanikus felépítésének megtervezése, illetve az alkatrészek megtervezése.
Szinkron szerkezet
1. ábra
Szinkron szerkezet felépítése [www.alfordmustangs.com]
Kapcsoló szerkezeti egység, amely különböző fordulatszámon forgó alkatrészek összefékezésére (erőzárral) és összekapcsolására (alakzárral) szolgál. A szinkron szerkezetek feladata a szabadon futó, tengelyen csapágyazott fogaskerék és a tengely közötti fordulatszám kiegyenlítés a sebességváltási folyamat során. A fenti ábrán egy három kúpos szinkron szerkezet látható és észrevehető, hogy középről kiindulva szimmetrikus felépítésű. Középen található a szinkronagy, benne a nyomódarabokkal, valamint külső palástján a kapcsológyűrűvel. A szinkronagy belső bordás kialakításával szilárdan kapcsolódik a tengelyhez. Középről kifelé haladva láthatók a szinkrongyűrűk. A két legszélső elem mindkét oldalon a kapcsolótárcsák, amelyek a csapágyazott fogaskerekekhez kapcsolódnak.
Koncepcionális tervezés
Mivel a szabadalom- és piackutatás során nem találtam hasonló gépre szerkezeti leírást, illetve részletesebb adatokat, így a már addig is meglévő követelmények alapján kellett elkezdeni a tervezés folyamatát. Első lépésben a szinkronagy megfogását biztosító egység megtervezése volt a cél.
Szinkronagy megfogása
Az erre vonatkozó követelmények figyelembe vételével több különböző megoldás változat is született, melyek közül egy értékelemzési módszer segítségével választottam ki az optimális megoldást. Legfontosabb követelmények:
- különböző szinkron átmérők megfogási lehetősége - univerzalitás
- biztos megfogás a pontos mérési eredmények érdekében
Az értékelemzés során az alábbi megoldás került kiválasztásra, melyről a tervezés további lépéseiben elkészült a 3D-s modell.
2. ábra
Szinkronagy megfogó készülék
A szinkronagy megfogásához az agy belső átmérőjét adott méretűre kell felesztergálni. Az agyat egy adapterre húzzuk, mely adapter tartalmaz egy hosszirányban hasított hengeres felületet. A hengeres felület belső része kúpos kialakítású. Ehhez kapcsolódik egy kúpos tárcsa, melynek axiális irányú elmozdulásával a hengeres átmérője növelhető, így létrejön a megfogáshoz szükséges kötési nyomás. Ez a megfelelő terhelések figyelembe vételével a következőképpen számolható:
,
(1)
ahol:
- pmin: minimális nyomás (szükséges) - ncs: megcsúszás elleni biztonság - k: dinamikus tényező
- M: kötést terhelő üzemi nyomaték - νk: kötési tapadási tényező
- d: legkisebb szinkronagy átmérő - b: legkisebb szinkron szélesség
A szükséges nyomás után számítható az azt létrehozó, felületeket terhelő erő is.
Mivel ezen erő létrehozása kúpos felületek segítségével történik, így meghatározható az az axiális erő, amely azt létrehozza. A kúpos tárcsa axiális irányú elmozdulásáról a középen lévő rudazat gondoskodik. A rudazat mozgatását, illetve a szükséges feszítőerő létrejöttét tányérrugó köteg oldja meg.
A tányérrugók kiválasztásánál a két fő szempont a rendelkezésre álló hely és az egy rugót terhelő erő volt. Az első az átmérőt, míg a második a szükséges rugók számát határozza meg. A kiválasztás után ellenőrizni kellett a rugóban ébredő feszültséget az adott terhelés esetén. Erre az alábbi képlet szolgál:
,
(2)
ahol:
- E: rugó anyagának rugalmassági modulusa (rugóacél esetén 2,1*105 N/mm2)
- ν: rugó anyagának Poisson-tényezője (rugóacél esetén ν≈0,3) - f: rugóút
- s, dk, h0: rugó jellemző méretei
- α, β, γ: átmérőviszonytól függő együtthatók (diagramból)
A kiválasztás során három különböző teherbírású rugó kerülhetett szóba különböző elrendezésben és a teherbírástól függő darabszámban. A kúpos felületeknél számítható egy sajtolási út, amely a szükséges feszítőerő létrehozásához szükséges. A különböző rugóelrendezésekben különböző rugóút érhető el, így a sajtolási út nagysága játszotta a fő szerepet. Ezek alapján a következő elrendezés került kiválasztásra és beépítésre:
3. ábra
Beépített tányérrugó köteg
A rugók előfeszítéséről a 2. ábrán lévő hatlapfejű anya gondoskodik. A rugók túlterhelés és kilapulás elleni védelmét a külső átmérőjükhöz igazodó fészek pereme oldja meg.
Az itt részletezett befogó készülék a befogott szinkronaggyal képezi a gép központi részét. A továbbiakban e központi rész köré került megtervezésre a gép többi eleme.
Szerkezeti felépítés
A tervezés ezen szakaszában kellett meghatározni, hogy milyen módon lenne célszerű a befogott szinkron szerkezetet meghajtani, valamint, hogy hogyan lehet megoldani a kihajtást. Egy sebességváltóba beépített szinkronszerkezet jobb, illetve bal oldalán eltérő fordulatszámok mérhetők az egymást követő sebességi fokozatoknak megfelelően. Ezt a fordulatszám különbséget a tesztgépnek is biztosítania kell a szinkron szerkezet két oldalán lévő kapcsolótárcsáknál. Több lehetséges megoldás közül az alábbi bizonyult a legoptimálisabbnak:
4. ábra
Gép szerkezeti vázlata
Látható a vázlatból, hogy két külön szerkezeti egység tartozik a szinkron szerkezet jobb, illetve bal oldalának meghajtásához. A jobb oldali egység foglalja magába a befogó készüléket és a kihajtást is egyben. A szinkron két oldalának fordulatszám különbségét két, frekvenciaváltóval szabályozott aszinkron motor biztosítja. Fogasszíj hajtás viszi át a nyomatékot a motoroktól a meghajtó tengelyekre. A bal oldali hajtás belső része axiális irányban elmozdítható, így megoldott a szinkronok cseréjéhez szükséges helyszükséglet. A további tervezési lépések folyamán részletes kidolgozásra került mindkét oldali hajtás, illetve később az ezeknek helyet biztosító ház is.
Ház
A gép vázául szolgáló ház, amely magába foglalja a meghajtásokat, illetve biztosítja a valósághű vizsgáló környezetet a tesztelés folyamán, egy egyszerű acél lemezekből hegesztett ház. A ház első oldala nyitott, így helyet biztosít a szinkronok cseréjéhez. Ugyanezt a célt szolgálja a szerelhető tetőlap. Fenéklapja döntött a kenőolaj elvezetése érdekében, valamint található egy gyűjtő rész is, amely szenzoroknak, illetve az olajkifolyásnak ad helyet. A ház biztosít helyet továbbá a szinkront működtető kapcsoló szerkezetnek is.
Kapcsolószerkezet
A kapcsolószerkezet kialakításának egyetlen követelménye volt: képes legyen 60-260mm átmérőig működtetni a szinkronokat. A tervezési kritériumokat figyelembe véve két alternatíva került részletes kidolgozásra. Itt látható az első:
5. ábra Kapcsolószerkezet
A szinkron szerkezet kapcsológyűrűjét mozgató két villafél külön mozgatható és állítható be a kívánt átmérőre egy ékes vezetőléc segítségével. Több helyen található finom beállítási lehetőség, igazodva ezzel a különböző méretű és geometriájú szinkronokhoz. A szerkezet egy megvezető rúdhoz kapcsolódik lineár csapágyak segítségével. Mozgatását léptetőmotoros hajtás oldja meg, golyósorsó- anya kapcsolat segítségével. A szerkezet legtöbb alkatrésze hegesztett kötéssel kapcsolódik egymáshoz, amely egyes helyeken nagyban befolyásolná a gyártási pontosságot, illetve magát a működés közbeni pontosságot is. Ezen okok, valamint a nagy axiális erők okozta lehetséges alakváltozások indokolták a szerkezet módosítását.
A módosítás során több merevítést kapott a szerkezet, valamint egyes helyeken a hegesztett kötéseket csavarkötés váltotta fel. A módosított modell az alábbi ábrán látható:
6. ábra
Módosított kapcsolószerkezet
További méretezési lépések
A már korábban elvégzett méretezési lépések mellett sor került a tengely-agy kötések méretezésére, ellenőrzésére. A csapágyak méretezése a következő képlet alapján történt:
,
(3)
ahol:
(4)
- n: fordulatszám
- ti: i-dik terhelés ciklusideje (jelen esetben i=1;2) - Fi: i-dik terhelés nagysága (jelen esetben i=1;2)
A csapágyakra nem hat állandó axiális erő. Lökésszerű terhelések lépnek fel axiálisan az azokat felvevő csapágyakon, mégpedig a szinkron egy oldalra történő be- és kikapcsolásakor. A teljes ciklusidő 12 s. 0,5 s minden kapcsolásnál, amikor egyenértékű erővel számolunk, és mindkét oldalon 5-5 s futási idő amikor csak
radiális terhelés lép fel. Ezen Fm erőt használhatjuk a csapágyak élettartamának meghatározására.
A tervezett gép
7. ábra
A tervezett gép összeszerelt 3D-s modellje
Irodalomjegyzék
[1] Kamondi L. - Takács, Á.: Objektum semleges géptervezés. Szakmérnöki jegyzet.
(Társszerző: Takács Ágnes). Készült: „A felsőoktatás szerkezeti és tartalmi fejlesztése” CAD/CAM/FEM kompetencia kurzusok projekt keretében (HEFOP-3.8-P-2004-06-0012). Miskolc, 2006.
[2] Dr. Lendvay Pál – Sajtolt és zsugorkötések méretezése, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1977
[3] Dr. Szota György - Gépelemek IV., Nemzeti Tankönyvkiadó, 1993 [4] SKF Főkatalógus, Kiadvány 6000 HU, 2006. december
[5] Szente József, Bihari Zoltán: Gépelemek, alkatrészek számítógépes tervezése – Terméktervezés, Miskolc: HEFOP, 2005. 150 p.
[6] Bercsey, T. - Döbröczöni, Á. – Dubcsák, A. – Horák, P. – Kamondi, L. - Péter, J.
– Kelemen, G.- Tóth, S.: Terméktervezés- és fejlesztés. 1997. Jegyzet a Phare HU 9305 - 01/1350/E1 program támogatásával, pp: 1/262.
Köszönetnyilvánítás
A bemutatott kutató munka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.