A Szabadonfutó Szíjtárcsa: Innováció és Fejlesztés a Generátorok Hajtásában
Az elmúlt 10 évben ugrásszerűen megnövekedett a szabadonfutó szíjtárcsák alkalmazása a gépjárművek generátorainak hajtásánál, mivel a tervezők felismerték az előnyeit. Ma már sok cég gyártja ezt a terméket. Az alábbiakban megismerhetjük azt a folyamatot, amikor egy látszólag egyszerű autóalkatrész gyártása milyen nem egyszerű műszaki lépéseket tartalmaz, amibe beletartozik a felmérés, a tervezés, a kísérletek és végül a gyártás.
A szabadonfutó szíjtárcsák alkalmazásának felfutása miatt az elmúlt években komoly erőfeszítéseket tettek a tervezés, kísérletezés, gyártás területén, és ennek eredményeként jelenleg az egyik legjobb minőségű szabadonfutó tárcsát tudják előállítani. A fenti innovációs folyamatot próbáljuk most ismertetni.
A Szabadonfutó Szíjtárcsák Előnyei
Először is nézzük meg a már sokat említett tárcsa (amit sok helyen „Clutch pulley”-nek, kuplungtárcsának is hívnak) előnyeit:
- szétválasztja a generátort a motor által keletkezett igen jelentős mértékű, nem ciklikus mozgásoktól,
- kompletten javítja a „FEAD” rendszer tulajdonságait, mivel ebben a rendszerben a generátornak igen nagy tehetetlenségi nyomatékai vannak (FEAD = Front End Accessory Drive - főtengely szabad véghez csatlakozó járulékos hajtás),
- a hajtószíjnak hosszabb élettartamot biztosít,
- a többfunkciós feszültségszabályzóknak védelmet nyújt túltöltés ellen,
- elnyeli, csökkenti a vibrációt, a rezgéseket a rendszerben,
- redukálja a szíj megcsúszását és a zajt a hajtásban.
A ZEN Cég Szerepe és Innovációja
Az alábbiakban a ZEN cég szabadonfutó tárcsákról, valamint a folyamatot a tervezés körülményeiről és a tesztelésekről szóló műszaki leírásából adunk közre részleteket. A „ZEN” céget 50 évvel ezelőtt alapították Brazíliában, Brusque városában. Jelenleg mintegy 1000 alkalmazottja van, és a világ alkatrészgyártó-piacában egy jelentős gyártónak, beszállítónak minősül. Több mint 60 országba exportálja termékeit, köztük az USA-ba is, és nemcsak utángyártó, hanem közvetlen beszállítója is a nagy autógyáraknak. A legnagyobb gyártási profilja a bendixek területén van, ezekből például 900-féle típust állítanak elő. Jelentős a termelésük a kefetartókból és a tárcsákból is.
Tervezési Jellemzők
A tervezési jellemzőknél a legfontosabb az volt, hogy a fent leírt előnyöket a termék valóban teljesíteni tudja. Ennek érdekében egy „compact” tervezésű, kevés alkatrészt tartalmazó tárcsát hoztak létre. A csapágyak és a rugók előállítói minőségileg biztosított ISO-TS szállítók. A működést tekintve, elsődleges az „egyirányú hengergörgős” rendszer. Ebben a rendszerben a ZEN cégnek igen nagy tapasztalata van, mivel a hasonló elven működő indítómotor-bendixeket már az 1960-as évek óta gyártja.
Útmutató Renault Trafic vásárláshoz Németországban
A tárcsa háza erős, robusztus szerkezet, belső vezérlőbütykök kialakítással, hidegmegmunkálással. Az anyag 10B22 acél, amit a folyamatok végén hőkezelnek. A tárcsa forgatónyomaték-terhelése elérheti az 500 Nm-t is. A beépített rugóknál egy új „rugalmassági állandó” tervezéssel alakították ki a rendszert, és ezzel elérték, hogy nagy forgási sebességeknél és kis szabadonfutási nyomatéknál a megcsúszást elkerülje.
A Benchmarking Folyamat
A benchmarking „összemérés”-t jelent, ahol a versenytársakat és más gyártók termékeit is összevetik, és a fejlesztésnél, valamint a gyártásnál az információk segítségével megpróbálják a legjobb terméket létrehozni. A benchmarking folyamata a következő:
- tervezés,
- adatgyűjtés,
- elemzés,
- adaptálás,
- implementáció,
- lezárás.
A ZEN cég a fenti folyamatot alkalmazta. A tervezésnél olyan műszaki megoldásokat is alkalmaztak, melyek más gyártónál nem találhatóak meg, és ezzel tovább tudták javítani termékük megfelelőségét. Ezek közül megemlíthetjük:
- a kettős tömítés a tárcsa mindkét oldalán,
- tömítés a csapágy és az egyutas kuplung között,
- 5 vagy 6 db hengergörgő, melyek növelik a csapágyak kopófelületeit,
- SAE 52100 acél, hőkezeléssel a csapágy előállításánál.
A Termék Teljesítőképessége és Tesztelése
A szíjtárcsára dinamikus szimulációs modellt alkottak: a modell egy rendszer vagy szerkezet absztrakciója, amely a tervezési fázisban a megértést és a kezelhetőséget célozza. A modell az adott rendszert egy bizonyos absztrakciós szinten teljes mértékben leírja. Bemutatja a rendszer belső viselkedését. Tartalmaz a befolyásoló tényezők hatását mutató diagramokat, működési diagramokat, és ezeknek a segítségével lehet javítani a tárcsa tervezési folyamatait. Ezt a modellt alkalmazták a tervezésnél és a számításoknál.
A tárcsa mechanikai szilárdságának számítása a „FEA” (Finite Element Analisys - végeselem-analízis) segítségével történt. A módszer a szerkezetek terhelés hatására történő deformálódásának meghatározására szolgál. A „FEA”-val optimalizálni lehet a tárcsa szilárdsági méretezését, aminek segítségével lehetett elérni, hogy 18 000 min-1 fordulat felett is megfelelően működjön és a csúszásokat is elkerülje.
Tippek a Renault Trafic izzó cseréjéhez
A tesztmérési adatok feldolgozásánál az „RT” (real time - valós idejű) spektrumanalizációt használtak. Ez alkalmas arra, hogy az időben változó spektrumot elemezni tudják, minden egyes időpillanatban, minden egyes frekvenciát látni lehet a kiválasztott sávban. A mintavételi pontokat csoportosítják és azokon „FFT” műveletet, azaz gyors Fourier-transzformációt hajtanak végre. Ez a művelet, amit ma már igen sok helyen használnak, alkalmas arra, hogy a káros tranzienseket, rezgésállapotokat kiszűrjék és optimalizálják a rendszert.
A csapágy tervezésénél a csapágy radiális hézagának pontos kiszámítása és annak célorientált specifikációja növeli a csapágyak élettartamát. A speciális tömítéseket és a kenőanyagokat nagy hőmérsékletre tervezték. Nagy teljesítőképességű zsír kenőanyagot alkalmaznak. Csak a meghatározott kenőanyagok alkalmasak a szabadonfutó kuplungrendszerhez. A ZEN közösen dolgozott a vezető kenőanyagcégekkel, hogy kidolgozzák a legjobb megoldásokat. Az eredmény az, hogy a nagy teljesítményű kenőanyag hosszú ideig tud dolgozni, extrém körülmények közt is.
OEM Érvényesítési Tesztek
Az OEM - Original Equipment Manufacturer - beszállítóknak termékük megfelelőségének igazolására különféle speciális tesztberendezések segítségével kell vizsgálatokat végezniük. A szabadonfutó szíjtárcsáról a következő fontos működési adatokat mérték:
- a hajtószíj feszessége különböző üzemi körülményeknél,
- a környezeti hőmérséklet,
- a generátor kimenő teljesítménye,
- a generátor tengelyforgásának viselkedése,
- nagy sebességű teszt nagy hőmérsékleten,
- tesztek normális feltételek közt, amikor megfelelő kenőanyagot használtak,
- tesztelés fokozott aciklikus mozgásoknál,
- tesztelés nagy fordulatú ciklikus mozgásoknál,
- sós víz és sár teszt.
Ez utóbbi 85 órán keresztül tart szennyezett körülmények között. Jelentős károsodás a tárcsában és a működésben nem történt.
Alkalmazhatóság és Piaci Pozíció
A fenti tervezési, tesztelési, javítási időszakok után a végső vélemény a jelenleg gyártott szabadonfutó tárcsákról: egyszerű, megbízható, robusztus tárcsa lett a megoldás. Jelenleg a cég több mint 70-féle tárcsát gyárt és forgalmaz. Potenciális szállítója az OEM piacnak, a terméktulajdonságok alapján képes a nagy autóipari gyártóknak megfelelni.
tags: #trafic #generator #szabadonfuto