183243. lajstromszámú szabadalom • Forgattyús tengely szimmetrikus könyökkel
1 183 243 2 f(w. rP. 'g) = [w~1,28 29(bG/2 + rG) + 0,5vv "0>2829]• rp 0,5231 , ahol abc a főcsap csapágyszélességét jelenti. Mivel a hajtóműben a csavaró terhelések pontosan nem határozhatók meg és csavaráscsillapítássa befolyásolhatók, a találmány a hajlitásra korlátozódik, ahol minden esetre a motor üzemében fellépő terhelési esetnél „hajlítást és nyíróerőt” veszünk figyelembe. Ez az eljárás ésszerűnek tűnik, mivel a főtengelymeghibásodások a tapasztalatok szerint a legtöbb esetben hajlítási törésekre vezethetők vissza. A feszültségek optimális eloszlása már csak azért is fontos, mivel az újabban kifejlesztett nagyteljesítményű járműmotoroknál a könnyű építésmód és ezzel együtt a lehető legkisebb méretek előtérbe kerültek. Ennél igen fontos, hogy az említett három rp, rG és vv paramétereket a többi paraméterektől függetlenül kezelhessük, mivel ezek befolyása a fellépő feszültségekre egyértelmű. Amint az ismert függvényekből kivehető, a forgattyúkar b szélessége és az optimalizálandó három méret között semmiféle összefüggés nincs. Ezzel ellentétben azonban függőség van a forgattyúkarvastagság (w) és a csapátfedés (s) közölt, mivel mindkettő viszonyított méretekként w* = w/dp és s* - s/dp kettős függvényben f(s*, w*) szerepel. Annak érdekében, hogy a w forgattyúkarvastagságot a kettős függvényre f(s*, w*) a legkevésbé engedjük hatni, a s*, ill. s/dp értéket, amint már említettük, korlátozzuk. Egyébként a ap feszültség a hajtórúdcsapágy-csap átmeneti rp sugarában van megadva, mivel ez jelenti a legnagyobb húzóigénybevétel helyét. A op feszültség leírt minimalizálásához még a következőjárulékos összefüggések szükségesek: rp/rG = c Ennél az rp — amint azt már többször említettük — a hajtórúdcsapágy-csap átmeneti sugara, az rG pedig a főcsap átmeneti sugara. A c bizonyos határok között szabadon megválasztható konstans értéket jelent, amely 1.0 és 1,9 közötLi értékű. Ezáltal a hajtórúdcsapágy-csap átmeneti sugarában fellépő maximális húzófeszültség és a főcsap átmeneti sugarában fellépő maximális nyomófeszültség súlyozása lehetséges. Továbbá, a fentiekben említett k hossz következő összefüggéséből számítható a vv forgattyúkarvastagság: w = -~— rP(l + 1/c) Ezáltal bármely választott c értékhez meghatározható a hajtórúdesapágy csap optimális átmeneti rp sugara a k hossz függvényében. A fenti összefüggések alapján tehát meghatározhatók a vv forgattyúkarvastagság és a főcsap átmeneti rG sugara. Ha felvesszük a vv és az rG értékeket és deriváljuk rp szerint, akkor mindig optimális feszültségeloszlást kapunk és a három méret az rp egyenletéből határozható meg. Az egyszerűség kedvéért legyen a három tényező ai, a2 és a3, akkor ai = 0,403 - 1 a2 = 1,4145 • + 0,66455 • k + 0,903 • a3 = -0,26155 • bG • k -0,26155 • k2 H, a c = 1, akkor a következő megoldást kapjuk:- a3 rp°Pl a2 Abban az esetben, ha a c 1,0-nál nagyobb, a hajtórúdcsapágy-csapnál a következő optimális átmeneti sugár adódik: A találmányt részletesebben a rajz alapján ismertetjük, A rajzon: az 1. ábrán forgattyústengely részletét oldalnézetben tüntettük fel; a 2. ábra az 1. ábrán II—II vonal mentén vett metszet; a 3. és 4. ábrán diagramokon a feszültségviszonyok változását szemléltetjük; az 5. és 6. ábra meghatározott c értéknél a hajtórúdcs.rpágy-csap optimális átmeneti sugarának diagramjai. Az 1. ábrán jól láthatók a forgattyústengely méreteinek felhasznált hivatkozási jelei. A főtengely ábrázolt része két fél 1 főcsapból, 2 hajtórúdcsapágy-csapból és két 3 forgattyúkarból áll. Az 1 főcsapnak dG átmérője és rG átmeneti sugara van, amelyek a 3 forgattyúkaron kiképzett 4 vállbán aG vastagsággal végződnek. Az 1 focs rp csapágyszélességét bG-vel jelöltük. A 2 hajtórúdcsapágy-csapnak dp átmérője van, végein pedig átmeneti rp sugarakon át ugyancsak a 3 forgattyúkarokhoz csatlakozik, mégpedig ap szélességű 5 vállon át. A 2 hajtórúdcsapágy-esap csapágyszélességét bp-vei jelöltük. Az egyik 1 főcsapágy közepének a másik 1 főcsapágy közepétől való távolságát l hivatkozási jellel jelöltük. A jelen találni íny szempontjából mértékadó k hossz értéke a következő összefüggésből számítható (a k hosszt az 1. ábrán nem tüntettük fel): k = 1 - bG - bp - 2(aG + ap) = 2(vv + rp + rG) ahol a vv a forgattyúkarvastagságot jelenti. Ez a következő összefüggésből számítható: k = 2 • (vv + rp + rG) Amint a 2. ábrán feltüntettük, a forgattyúkar szélességét b hivatkozási jellel jelöltük. A 3. ábra szerinti diagram a főcsap és a hajtórúdcsapágy-csap átmenetének feszültségviszonyát szemlélteti. A vízszintes 6 tengelyre itt a szabadon megválasztható c értéket vittük fel, amely a hajtórúdcsapágy-csap átmeneti sugarának és a főcsap átmeneti sugarának viszonyából adódik. A függőleges 7 tengelyre a főcsap átmeneti sugarában ébredő nyomófeszültségnek a hajtórúdcsapágy-csap átmeneti sugarában ébredő húzófeszültséghez képesti arányát vittük fel, azaz — aG:ap. A 8 vonal szemlélteti, hogy a — aG :op arány annál nagyobb, minél nagyobb értéket választunk. A 4. ábrán a 2 hajtórúdcsapágy-csap átmeneti rp sugarában ébredő feszültség csökkentését szemléltettük, ahol a vízszintes 9 tengelyre újból a c értéket, a függőleges 10 tengelyre viszont a op feszültség csökkentését az rp át5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
