HATSFOKSRLDSTTTEL ltalnos gptan Dr r Bla SZEMTK Mechatronika

HATÁSFOK-SÚRLÓDÁSÁTTÉTEL Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A gép energetikai modellje Pbe GÉP Pki A súrlódási hő időegységre eső hányada Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A hatásfok (általában) A súrlódási veszteség fedezéséhez szükséges teljesítmény A hatásfok mindig kisebb mint 100%, mivel a súrlódás soha sem zérus! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A „hasznos munkát” végző gép energetikai modellje Pbe A súrlódási hő időegységre eső hányada Általános géptan Dr. Író Béla GÉP A hasznos teljesítménynek megfelelő hőteljesítmény SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A hatásfok („hasznos munkát” végző gép esetében) Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Sorba kapcsolt rendszer eredő hatásfoka Po GÉP 1. Pv 1 P 1 GÉP 2. P 2 GÉP 3. Pv 2 P 3 Pv 3 a részhatásfokok szorzata Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Az energiafolyam ábra Po P 1 P 3 P 2 Hasznos teljesítmény Összes teljesítmény Pv 1 Pv 2 Pv 3 Az egyes sávok szélessége arányos az adott teljesítménnyel. Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A mechanikai súrlódás oka Az érintkező felületek egyenetlensége Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A súrlódás csökkentése kenőanyag (olaj, zsír) Kenőanyag alkalmazásával a mechanikai súrlódást a sokkal kisebb értékű folyadéksúrlódással váltjuk fel Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A súrlódási tényező • Nyugalmi (µo) v=0 esetén! • Mozgásbeli (µs) Mindig egy anyagpárra érvényes! µo > µs Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A nyugalmi súrlódási tényező meghatározása (egy lehetséges módszer) • Változtatható hajlásszögű lejtő, a kérdéses egyik anyagból készült felülettel. • Ráhelyezett hasáb formájú test a másik anyagból készült felülettel. • A lejtés fokozatos növelése, addig az értékig, amikor a test éppen megindul. • Ekkor éppen Fs=µo· G ·cos =G ·sin =Gt, azaz µo=tg . Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A lejtővel párhuzamos komponens A lejtőre merőleges komponens Általános géptan Dr. Író Béla Súrlódási erő Súlyerő SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A mozgásbeli súrlódási tényező meghatározása (egy lehetséges módszer) • Adott hajlásszögű lejtő a kérdéses egyik anyagból készült felülettel és hozzá törésmentesen csatlakozó, azonos anyagú vízszintes pályaszakasszal. • Ráhelyezett hasáb formájú test a másik anyagból készült felülettel. • Mérni kell a test súlypontjának helyzetét a vízszintes szakasz felett az indulás pillanatában, valamint a lejtőn és a vízszintes szakaszon megtett út hosszát. Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Teljesítményátvitel súrlódással (dörzshajtások) 2 Fk=Fs= ·FN 1 (1) FN FN (2) Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Teljesítményátvitel súrlódással (dörzshajtások) Fk=Fs= ·FN (2) Általános géptan Dr. Író Béla (1) u 1=u 2 ideális esetben u 2<u 1 valóságos esetben SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Teljesítményátvitel súrlódással (dörzshajtások) Fk=Fs= ·FN (2) (1) valóságos esetben Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Teljesítményátvitel súrlódással (dörzshajtások) Fk=Fs= ·FN (2) Általános géptan Dr. Író Béla (1) SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Teljesítményátvitel súrlódással (szíj- és kötélhajtások) 2 FN T 1 FN 1 To Feszes ág Laza ág Hajtott kerék Általános géptan Dr. Író Béla Hajtó kerék SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Teljesítményátvitel súrlódással (szíj- és kötélhajtások) 1 FN FN T 1 1 Feszes ág To Laza ág Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Dörzshajtások Előnyök • • • Egyszerű Olcsó Kevés karbantartás Kis zaj Nincs túlterhelés Általános géptan Dr. Író Béla Hátrányok • • Nem sebességtartó Korlátozott teljesítmény Általában kis áttétel Nagy hajlító igénybevétel a tengelyen SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Kényszerhajtások • Fogaskerék • Lánc • Csiga-csigakerék Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Kényszerhajtásoknál • A kerületi sebesség a kényszerkapcsolat miatt azonos. • Az áttétel a geometriai méretekkel egyértelműen adott. • A fogazott elemek egymáson csúszással gördülnek le, a csúszás közben keletkező súrlódási hő a veszteség. Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Kényszerhajtások Előnyök • • • Sebességtartó Nagy teljesítmény Nagy áttétel Változtatható áttétel Kis hajlító igénybevétel a tengelyen Általános géptan Dr. Író Béla Hátrányok • • Költséges Bonyolult a gyártás Karbantartásigényes Zaj és rezgés SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Csigasor (kinematikai törvények, súrlódás nélkül) F=G/4 ill. G/n v. G=v. F/4 ill. v. F/n a csigasor áttétele i=n F PF=F·v. F=G·v. G=PG Általános géptan Dr. Író Béla G SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Csigasor (kinematikai törvények, súrlódással) F>G/4 ill. G/n v. G=v. F/4 ill. v. F/n a csigasor áttétele i=n F PF=F·v. F>G·v. G=PG Általános géptan Dr. Író Béla G Oka: a csigakerekek csapsúrlódása és a kötél merevsége SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Csigasor F· 2 (kinematikai törvények, súrlódással) F· 3 v. G=v. F/4 ill. v. F/n a csigasor áttétele i=n F· F G=F· ·(1+ + 2+ 3) F· 4 Általános géptan Dr. Író Béla = feszültségi viszony ( <1) G SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Csigasor (hatásfoka) Ez a tényező elmarad, ha az állócsigák száma egyel kevesebb, mint a mozgó csigáké! ‘n’ a kötélágak száma. Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Meddig érdemes növelni a csigasorban lévő csigák számát? Végtelen sok mozgócsiga esetén az F erő egy határértékhez tart! Például =0, 9 esetén ez 0, 11! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Meddig érdemes növelni a csigasorban lévő csigák számát? Végtelen sok mozgócsiga esetén a v. F sebesség a végtelenhez, a teheremelés sebessége pedig zérushoz tart! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Meddig érdemes növelni a csigasorban lévő csigák számát? Végtelen sok mozgócsiga esetén a hatásfok egyre romlik, zérushoz tart! Például =0, 9 és n=6 (három mozgócsiga) esetén ez 0, 7, n=10 (öt mozgócsiga) esetén 0, 59! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

EGYENLETES SEBESSÉGŰ MUNKAVÉGZÉS Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Az emberi munkavégzés korlátai Feltétel: ne legyen megerőltető a munkavégzés! • Korlátozott erőkifejtés (tartós üzemben kb. 100 N) • Mindkét „irányban” korlátozott sebesség (járás esetén, tartós üzemben kb. 1 m/sec) • Korlátozott teljesítmény (a fentiekből kb. 100 W) • A testfelépítéssel és a testalkattal összefüggő korlátok. • Pszichológiai korlátok. Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Tehervontatás (vízszintes pályán) Fv Fs G Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Egyenletes sebességű haladás feltétele Általánosságban: a „hajtóerő” legyenlő az ellenállással! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A súrlódási erő A felületeket összeszorító erő és a két felület érintkezésére jellemző tényező szorzata vízszintes pályánál! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Ható erők ferde pályánál (lefelé vontatás) Fs Gn Gt Általános géptan Dr. Író Béla G Fv Gn=G·cos Gt=G ·sin SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Egyenletes sebességű haladás feltétele (lejtős pályán lefelé) Ha Gt>Fs akkor a vonóerő negatív, azaz nincs szükség rá, helyette fékező erő kell! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A súrlódási erő iránya Mindig ellentétes a haladás vagy a szándékolt haladás irányával! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A gördülési ellenállás Fg r FN G Általános géptan Dr. Író Béla f SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

A kerék átmérőjének hatása a gördülési ellenállásra r R R>>r f. R fr fr f. R Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Kalorikus gépek (hőerőgépek) üzemének jellemzése • Fajlagos fogyasztás • Fajlagos hőfogyasztás Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Fajlagos fogyasztás A kalorikus gép által elfogyasztott üzemanyag tömege a szolgáltatott (hasznos) teljesítményre vonatkoztatva. Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Fajlagos hőfogyasztás Az egységnyi hasznos munkához szükséges hőmennyiség (bevezetett energia). ‘H’ az ún. alsó fűtőérték, az egységnyi tömegű A üzemanyag fajlagos hőfogyasztás mértékegység nélküli szám elégetése során keletkező hőmennyiség és egyenlő a kalorikus gép hatásfokának reciprokával! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Ellenőrző kérdések (1) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Hogyan értelmezhető a gép energetikai modellje? Mi a hatásfok? Hogyan igazolható, hogy 100% hatásfokú gép nem létezhet? Milyen különlegessége van a hasznos munkát végző gép energetikai modelljének? Hogyan lehet meghatározni az energetikailag sorbakapcsolt gépek eredő hatásfokát? Igazolja! Mi az energiafolyam ábra? Mi a mechanikai súrlódás oka? Mi a különbség a tapadási és a csúszási súrlódási tényező között? Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Ellenőrző kérdések (2) 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Hogyan és miért csökken a súrlódás kenőanyag alkalmazása esetén? Hogyan határozható meg a tapadási súrlódási tényező kísérleti úton? Hogyan határozható meg a csúszási súrlódási tényező kísérleti úton? Hogyan valósul meg a teljesítményátvitel dörzshajtás alkalmazása esetén? Mi az áttétel? Mit értünk egy dörzshajtás esetén szlip alatt? Mi a veszteség forrása a súrlódó hajtásoknál? Miért? Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Ellenőrző kérdések (3) 16. Igazolja, hogy a súrlódó hajtás hatásfoka és a szlip közötti összefüggést? 17. Van-e hatással a szlip a súrlódó hajtás áttételére? Miért? 18. Mit kell érteni egy szíj- vagy kötélhajtás esetén laza és feszes ág alatt? 19. Milyen előnyös tulajdonságai vannak a dörzshajtásoknak? 20. Milyen kedvezőtlen tulajdonságai vannak a dörzshajtásoknak? 21. Mik a jellemzői a kényszerkapcsolaton alapuló hajtásoknak? 22. Mi a veszteség forrása a kényszerkapcsolaton alapuló hajtások esetén? Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Ellenőrző kérdések (4) 23. Milyen előnyös tulajdonságai vannak a kényszerhajtásoknak? 24. Milyen kedvezőtlen tulajdonságai vannak a kényszerhajtásoknak? 25. Mit értünk egy csigasor áttételén? 26. Milyen kinematikai törvényei vannak az egyszerű csigasornak? 27. Mi a veszteség forrása egy csigasor esetében? 28. Hogyan értelmezhető a csigasor hatásfoka és hogyan határozható meg? 29. Mi az oka annak, hogy a gyakorlatban 2 -3 mozgócsigánál többet csak ritkán alkalmaznak egy csigasorban? Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Ellenőrző kérdések (5) 30. Milyen korlátokra kell tekintettel lenni, ha emberi munkavégzésről van szó? 31. Mi határozza meg a súrlódási erő irányát? 32. Mi az egyenletes sebességű munkavégzés általános feltétele? 33. Vázlat alapján írja fel a lejtőn felfelé egyenletes sebességgel vontatott test erőjátékát! 34. Vázlat alapján írja fel a lejtőn lefelé egyenletes sebességgel vontatott test erőjátékát? 35. Mit értünk százalékban vagy ezrelékben megadott lejtés alatt? Milyen összefüggésben van ez a lejtő vízszintessel bezárt szögével? 36. Vázlat alapján magyarázza el a gördülési ellenállás keletkezését? Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék

Ellenőrző kérdések (6) 37. Igaz-e és hogyan igazolható, hogy a gördülési ellenállás a kerék méreteinek növelésével csökken? 38. Mi a fajlagos fogyasztás? 39. Mi a fajlagos hőfogyasztás? 40. Mi a fűtőérték? 41. Mi a különbség az alsó és a felső fűtőérték? 42. Igazolja, hogy a fajlagos hőfogyasztás a hatásfok reciproka! Általános géptan Dr. Író Béla SZE-MTK Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék