Maglas Ioan Constructia Si Functionarea Unui Variator Cu Curele

8/13/2019 Maglas Ioan Constructia Si Functionarea Unui Variator Cu Curele

http://slidepdf.com/reader/full/maglas-ioan-constructia-si-functionarea-unui-variator-cu-curele 1/27

Universitatea Politehnica Timisoara

Facultatea de Inginerie Hunedoara

Constructia si functionarea

unui variator cu curele



Transmiterea miscarii si energiei mecanice de la un organ de masina la altul sade la o masina sau un aparat la altul se realizeaza cu organe de masini care alcatuieso transmisie mecanica.

Transmisiile mecanice pot realiza:Legaturi intre arborele motor al masinii de forta si arborele principal al masinii de lucrsau intre arborii masinii de lucru pentru transmiterea puterii sau a miscarii;

Schimbarea turatiei de la un arbore la altul intr-un raport dat, ca, de exemplu, lreductoare, cutii de viteze de la masinile-unelte, etc.

In functie de elementele folosite se deosebesc urmatoarele categorii dtransmisii mecanice: transmisii prin roti dintate, prin curele, lant, cablu, prin roti dfrictiune, prin volanti si cuplae.

Tipul de transmisie mecanica se stabileste tinand seama de distanta dintre axeputerea de transmisie, raportul de transmitere, randament, conditii de functionarconstructia masinii sau a mecanismului.

!stfel, la masinile-unelte, se intalnesc frecvent transmisiile prin roti dintate, compresoare transmisiile prin curele, la unele prese transmisiile prin roti de frictiune

etc. Tehnologia si utilaele folosite la asamblarea transmisiilor mecanice sun

specifice fiscarei categorii de transmisie."and masinile motoare sunt legate de masinile de lucru prin cuplae, atunci:- raportul de transmisie este egal cu unitatea - adica turatiile masinilor sun

egale:- sensul rotatiei este acelasi;- arborii masinii functioneaza in prelungire.In practica de productie insa, conditiile impuse in functionare sunt diferite

variate, impunand folosirea altor tipuri de organe de masini pentru realizare

legaturilor.#ecanismele si organele de masini care realizeaza transmiterea miscarii sau$

fortei intre masina de lucru si cea motoare, in conditiile obtinerii unor sensuri si turatdiferite, poarta denumirea de transmisii mecanice. %olul functional al transmisiilomecanice este de a modifica turatia arborelui conducator al masinii motoare vederea realizarii turatiei necesare masinii de lucru in acelasi sens de miscare sau cinversarea acestuia.

&arametri de baza a oricaror transmisii sunt: puterea de transmisie; sensul drotatie; randamentul transmisiei; turatia n' a arborelui conducator; turatia n( arborelui condus; raportul de transmitere i.

&rin intermediul transmisiilor mecanice, miscarea poate fi transmisa direct ) etransmisii cu roti de frictiune, cu roti dintate, cu cablu etc.* sau indirecte ) etransmisii cu curele, transmisii cu lanturi*.

!vantae +i dezavatae. Transmisia prin curele prezint urmtoarele avantaposibilitatea transmiterii energiei la oarecare distan; funcionare silenioasamortizeaz +ocurile +i vibraiile; element de siguran ntr-un lan cinematic, datoritfaptului c la suprancrcri patineaz )n anumite condiii*; sunt ieftine +i u+or dmontat +i de demontat, oferind astfel o ex/ploatare comod; necesit o precizrelativ sczut de execuie +i monta; curelele moderne )cureaua trapezoidal ngust+i cureaua compound* asi/gur n acela+i timp +i un gabarit sczut al transmisie

putnd funciona n mod satisfctor la distane foarte reduse ntre axe )permitapropierea la civa milimetiri a roilor de curea*.



1ig. '. "lasificarea variatoarelor mecanice

&rin variatoare mecanice cu transmitere 2prin for3 se neleg variatoarele lcare energia se transmite prin frecarea ce apare datorit apsrii dintrelementele n contact. 0eci, transmiterea energiei este condiionat de existenforei de apsare dintre elemente. !ceast for de apsare ncarc, de obice

arborii +i lagrele variatoarelor. La unele variatoare fora de apsare se menine + n stare do repaus, cnd nu ar fi necesar. La construciile mbuntite srealizeaz o apsare automat proporional cu momentul de torsiune transmis



La variatoarele cu transmitere ,,prin form3, energia se transmite priangrenarea unor elemente profilate. !ici practic nu este necesar apsarea, cfora periferic se transmite datorit formei profilelor n angrenare. !rborii lagrele variatorului sunt ncrcai numai datorit forei periferice, n repaus fiinpractic descrcai.

4ariatoarele constituite din corpuri de rotaie ce se rostogolesc relativ sconsider c au un contact de tip hertzian.

La variatoarele cu impulsuri, datorit principiului de funcionare, turaiarborelui condus este periodic variabil ntre anumite limite.

1.. Definiţie. Clasificare.Domenii de utilizare

Definiţie. 4ariatoarele mecanice cu organ intermediar flexibil sunt acevariatoare, la care energia se transmite de la elementul conductor la cel conduprin intermediul unui organ ce poate transmite numai eforturi de traciune.

5n variator cu organ intermediar flexibil se compune deci dintr-un elemenconductor, unul condus, organul flexibil +i mecanismul de variere a raportului dtransmitere.

6lementele 7 conductor sau condus 7 se execut sub form de roi, dicare cel puin una trebuie s aib geometrie variabil. 8rganul intermediar flexibfr fine poate fi o curea, o band metalic sau un lan. #ecanismul de variere araportului de transmitere comand poziia organului intermediar pe elementu)elementele* cu geometrie variabil.

0intre variatoarele mecanice de turaie cea mai mare rspindire o avariatoarele cu organ intermediar flexibil +i dintre acestea cele cu curea trapezoidal lat. Se apreciaz c pe plan mondial din totalitatea variatoarelomecanice de turaie de putere mic sau milocie, dou treimi o reprezint cele ccurea trapezoidal lat. &entru puteri pn la circa 10 kW , variatorul cu curetrapezoidal lat reprezint adesea soluia optim 9'.'.

Clasificarea variatoarelor cu organ intermediar flexibil. "lasificarea spoate face dup mai multe criterii



1ig.( Clasificarea variatoarelor cu organ intermediar flexibil.



La variatoarele funcionnd dup principiul transmiterii 2prin for3, organuintermediar este montat n stare tensionat pentru a se realiza fora dapsare necesar.

La variatoarele funcionnd dup principiul transmiterii 2prin form3, organintermediar este compus din elemente ce permit realizarea unor profile cu pa

variabil.

8rganul intermediar la variatoarele cu transmitere 2prin for3 poate continuu 7 sub form de curea 7 sau din elemente articulate 7 sub form dlan.

La variatoarele cu transmitere 2prin form3, organul intermediar este ulan cu lamele.

"ele mai reprezentative tipuri de variatoare cu organ intermediar fle xibil snreprezentate schematic n fig. 3 — 8. Fig. 3 reprezint schemele a trei tipuri d

variatoare cu transmitere prin for avnd drept organ intermediar flexibil curea lat. 4ariatorul din f ig. 3, a const din dou tambure tronconice avinaxele paralele peste care se nf+oar o curea lat. "ureaua se mi+c n planperpendiculare pe axele tamburelor.

Fig. 3

#odificarea turiei arborelui condus are loc prin deplasarea n sens axial, cautorul unei furci cu role, a planului de mi+care al curelei. Fig. 3 b reprezint u

variator mono cu roat segmentat. &oziia radial a segmentelor de roat 1, cdetermin raportul de transmitere, se stabile+te automat prin modificarecomandat a distanei ntre axe



Segmentele de roat 1 stau n echilibru sub aciunea antagonist a forelocentrifuge +i a celor de apsare date de tensionarea curelei. 5n alt variator moncu curea lat, la care modificarea raportului de transmitere se face cu conudeplasabile, este reprezentat n fig. 3 c. ntre cele dou conuri deplasabileeste a+ezat, coaxial cu ace+tia, o band de oel de arc 3, nf+urat dup spiral cu pas foarte mic, pe care se a+az cureaua lat 6. #odific<nd comanda

distana dintre axe, se modific raza de a+ezare pe conuri a benzii n spiral&oziia benzii este dat de locul unde +i fac echilibru forele din arcurielicoidale 4 ce apas discurile, forele elastice interne din band +i cele rezultatdin apsarea curelei ca urmare a tensionrii ei. &rin proeminenele 5 momentul dtorsiune se transmite de la banda 3 la discuri. n fig. 4 snt reprezentatvariatoare mono cu curea trapezoidal lat. 4ariatoarele din fig. 4, a +i b snvariatoare mono ntr-o treapt, constnd dintr-o roat de diametru constant 7 una de diametru variabil. #odificarea diametrului de nf+urare pe aceast ultimroata are loc prin deplasarea relativ n sens axial a discurilor 3.

Fig. 4

0eplasarea relativ axial a discurilor are loc forat, ca urmare a modificrcomandate a distanei dintre axe. &oziia axial a discurilor cu revenire forateste determinat de locul n care +i fac echilibru fora din arc +i componentaxial a forei datorit ntinderii curelei. 0ac ambele discuri se deplaseazaxial concomitent cu aceea+i cantitate ca n fig. 4, a, atunci modificarea distanedintre axe are loc prin deplasarea ansamblului discurilor cu revenire foratdup o direcie perpendicular pe axele discurilor. 0ac unul din discuri estfixat pe arbore ca n fig. 4, b, atunci deplasarea ansamblului discurilor crevenire forat trebuie fcut de-a lungul generatoarei 4 a discului fixat p

arbore. &rin aceasta, planul de mi+care al curelei se menine acela+i, determinade planul median al roii 1. Fig. 4, c, reprezint schema unui variator n dou

li i di i d i d i l l i di



fig. 4 b. n acest fel se menine constant distana dintre axele arboriloconductor +i condus n timp ce se variaz n sensuri opuse distanele ntre axarborelui intermediar 5 +i axele arborilor conductor respectiv condus. Ldeplasarea arborelui 5 dup o direcie paralel cu planurile de mi+care alorganelor intermediare, discurile 6, formnd corp comun, execut +i o mi+carde translaie axial fa de arbore.

n fig. 5 snt reprezentate variatoare duo, la care att roile conductoare, c+i cele conduse au diametrul variabil. n acest caz, distana dintre axe estconstant. n fig. 5, a este reprezentat un variator la care toate discurile sncomandate concomitent. 0up acest principiu se realizeaz +i variatoarele cu orgaintermediar din elemente articulate sub form de lan cu lamele, la catransmiterea are loc prin angrenare. La aceast construcie mi+carea organulintermediar are loc n unul +i acela+i plan. La construcia din fig. 5, b se comanddeplasarea axial concomitent, n acela+i sens, a cte unui disc 1 de pe fiecararbore, +i anume, discurile de pe flancurile opuse ale organului intermedia

"elelalte discuri 2 snt fixe pe arbori. n acest fel, la modificarea turaiei arborelcondus are loc o deplasare axial a planului de mi+care a organului intermedia!cela+i lucru se ntmpl la variatorul din fig. 5, c cu deosebire c aici scomand doar deplasarea axial a discului 3, n timp ce pe cellalt arbore sdispune de un disc cu revenire forat cu arc 4.

Fig. 6 reprezint variatoare n dou trepte realizate prin dispunerea n seride variatoare duo. La toate tipurile distana ntre axe este constant; discuri le crevenire forat snt apsate cu arcuri. La variatorul din fig. 6, a se comanddeplasarea axial a ansamblului de discuri 1 de pe arborele intermediar. &arborele conductor +i cel condus este montat cte un disc cu revenire forat c

arc. 4ariatorul din fig. 6, b este principial identic cu precedentul, doar c arboremotor +i cel condus snt coaxiali. #odificarea turaiei se face prin deplasareaxial a completului de discuri 2 de pe arborele intermediar. Fig. 6, reprezint schema unui variator duo n dou trepte funcionnd dup principiucelui din fig. 6 c.



de tipul celui din fig. 5 b. Se comand deplasarea axial concomitent a patrdiscuri, n timp ce perechile lor snt fixate pe arbori.

Fig. 7 reprezint un variator duo funcionnd tot dup principiul celui din fig

5, b, dar cu trei curele n paralel. Se folose+te la transmiterea unor puteri mmari, ce nu pot fi transmise de un variator cu o singur curea.

Fig. 7

Fig.

!vanta"ele #i dezavanta"ele variatoarelor cu organ intermediar flexibi%spndirea mai larg a variatoarelor cu curea se datore+te faptului c pe lngavantaele comune tuturor variatoarelor mecanice, acestea mai au +i altele plus: au randament ridicat; amortizeaz +ocurile; constituie un element dsiguran la suprasarcini ntr-un lan cinematic; nu pretind execuii de preciziprea ridicat; funcioneaz uscat, fr a fi necesar o carcas; rcirea se faccu aer; trecerea de la transmisia cu raport de transmitere constant la cea craport de transmitere variabil se face cu o modificare nensemnat a costuluinstalaiei; la variatoarele cu curea n regim de funcionare normal sau chiade patina este preponderent uzura flancurilor curelei )care se schimb ieftin +

u+or* +i nu a roilor )elementul mai scump*.6vident c, pe lng avantae, variatoarele cu curea au +i dezavantae,

anume: raportul de transmitere variaz cu sarcina, ca urmare a alunecrii elasticeintroduc sarcini radiale pe arborii transmisiei; durabilitatea curelei este limitatsnt sensibile la aciunea mediilor agresive.

4ariatoarele cu organ intermediar din elemente articulate cu transmitere 2priform3 elimin dezavantaele enumerate mai sus la variatoarele cu curele, nsau +i unele dezavantae, dintre care se amintesc: funcioneaz n ulei, deci anevoie de o carcas; necesit precizie de execuie mai mare; nu pot constitui u

element de siguran la suprasarcini; din cauza masei mai mari pe unitate dlungime a organului intermediar, nu pot fi folosite la viteze periferice mari.



&entru variatoarele cu organ intermediar din elemente articulate ctransmitere 2prin for3, la dezavantaele de mai sus, se mai adaug cel ntln+i la curele, c raportul de transmitere variaz cu sarcina.

%spndirea din ce n ce mai larg a variatoarelor cu organ intermediar flexibconfirm ns ponderea comparativ mai mare a avantaelor fa de dezavantae.

Domenii de utilizare. 4ariatoarele cu organ intermediar flexibil se utilizeazla acionarea ma+inilor ce necesit turaii variabile la puteri mici sau miloc)pn la circa 25 kW ; n ultimul timp s-au realizat curele trapezoidale late cu inserde +nur poliesteric care permit transmiterea de puteri pn la 80 kW , la o turaie d3 000 rot/min*. 6ste cazul ma+inilor-unelte moderne, a ma+inilor textile, diferitelor transportoare din industria u+oar +i alimentar etc.

$. %articularit&ţile transmiterii 'uterii la variatoarele cu organ

intermediar flexibil

Caracteristicile de 'utere #i moment ale variatoarelor

"aracteristicile de putere, respectiv de moment ale ma+inilor de lucru definitca funcii de forma P = P(! sau P = P(n! +i "t = "t )=* sau "t > "t (n! larborele consumatorului pot fi de urmtoarele trei tipuri:

a) "t ( = ! sau "t (n! = const;

b) P(! sau P(n! > const;

c) &(! sau P(n! ? const +i "t (! sau "t (n! # const.

4ariatoarele destinate acionrii acestor ma+ini trebuie astfel construite, ncla arborele condus s aib aceea+i caracteristic ca +i ma+ina de lucru. n loc sse exprime ns n funcie de turaie, caracteristicile de putere respectiv dmoment, se exprim aici, mai convenabil, n funcie de raportul de transmitere i $ .

a. F%nc&ionar'a a mom'nt )' tor*i%n' con*tant are loc n acionrile la cascopul exclusiv al reglrii este varierea turaiei, cuplul rezistent al ma+inii rmnnconstant. 6ste cazul de exemplu, al acionrii transportoarelor n care viteztrebuie reglat funcie de ritmul procesului tehnologic.

0in punct de vedere energetic, pentru alegerea motorului de acionareintereseaz puterea maxim precum +i raportul dintre puterea maxim +i minimla arborele motor. 0imensionarea variatorului se face ntotdeauna pentrcazul cel mai nefavorabil, cnd turaia arborelui condus este maxim +i fora utidin organul intermediar este maxim. "aracteristicile de putere, respectiv dmoment sunt reprezentate n fig. 8, a.

b. F%nc&ionar'a a +%t'r' con*tant se ntlne+te des la acionarea ma+inilounelte, cnd parametrii regimului de a+chiere se aleg astfel, nct s se exploateze dplin putera motorului de acionare. "aracteristicile de putere, respectiv de momensunt reprezentate n fig. 8, b.c.

c .0ac ambele carac te ri st ic i, a t t cea de pu te re c t + i cea dt t i b i l t t t fi 8 it i



mai nefavorabil din punctul de vedere al solicitrii elementelor variatoruleste cea la care raportul Pi $ - +$ este maxim.

n concluzie n cele mai multe cazuri, la variatoarele cu caracteristicadaptat la cea a ma+inii antrenate, fora util n organul intermediar variaz dat cu varierea raportului de transmitere. n asemenea condiii, pentru c

variatorul cu transmitere prin for s funcioneze cu randament optim +i cu durabilitate maxim a organului intermediar, se impune ca fora de ntindere organului s fie proporional cu fora util de transmis. !cest lucru se poatrealiza 7 ns nu ntotdeauna 7 prin alegerea corespunztoare a mecanismului dreglare a turaiei +i a sistemului de tensionare a organului intermediar.

3. (eometria variatoarelor

#rimile ce definesc din punct de vedere geometric un variator cu orgaintermediar flexibil snt: diametrele primitive sau de calcul +1$ , +2$ sau 1$ , 2$

distana ntre axe lungimea curelei )lanului* + )L*; unghiurile de nf+urare 1$

2$ ; unghiul @ format de generatoarea tamburului cu axa acestuia, la variatoarele ccurea lat +i tambure conice )fig. 1.41, a *; limea primitiv a cureletrapezoidale + nlimea seciunii curelei : distana b de la fibra neutr la fibrexterioar; unghiul flancurilor curelei A; diametrele primitive extreme +ma$ , mi

unghiul flancurilor canalului roii Ac; variaia limii canalului * la variatoarele ccurea trapezoidal.



Beometria variatoarelor stabile+terelaiile dintre aceste mrimi.

%elaiile snt valabile pentru toatevariatoarele cu organ flexibil dac prin se nelege lungimea fibrei medii la

cureaua lat, lungimea primitiv lacureaua trapezoidal +i, respectiv,lungimea lanului la varialoarele culan. La fel se vor considera pentrudiametrele $ — diametrul de

nf+urare a fibrei medii la cureaualat, diametrul primitiv la cureauatrapezoidal +i, respectiv, diametrulpe care se situeaz centrelearticulaiilor lanului. &entru

variatoare cu curea trapezoidal serecomand:

',(C . +ma$ 5053. +ma$ , -reprezint

distana minim dintre discuri

pentru poziia organului intermediar

pe diametrul maxim. !vnd n vedereabaterile dimensionale ale organuluiintermediar +i deformarea acestuiasub aciunea apsrii discurilortronconice, se poate admite D

E,EC + 9'.F. "um lungimea organuluiintermediar este constant, acestediferene produc variaii aledeformaiilor +i ale tensiunilor acestuia.

Tensiunea va fi minim cnd raportul detransmitere este i $ = ', )1$ 7 2$ >E*, +i cre+te odat cu cre+terea valoriiabsolute a diferenei 2$ 7 $ .

Tensiunile snt maxime n poziiile

extreme ale organului intermediar. nfuncie de modulul de elasticitate lantindere al organului intermediar



reglare al variatorului, variaia detensiune datorit acestui fenomen poateatinge valori mari, care s duc lapericlitarea funcionrii transmisiei.

Fig. )

%emedierea acestui neauns se

poate face prin bombarea tamburelor

ca n fig. 10 "onform figurii, se

pot serie relaiile:

1$ = 0 2$ tg @ - G1 ;

2$ > 0 2$ tg @ - 2.

&entru simplitatea construciei

se impune ca tamburele s aib

acela+i profil, adic:

1 = 2 >

0eoarece este dificil s se

realizeze tambure cu generatoare

parabolic, remedierea neaunsului

se face pe alt cale. Se menin

tamburele conice +i se monteazo rol de ntindere prin care se

compenseaz variaia de lungime a

conturului nf+urtor la schimbarea

poziiei curelei pe tambure.

1enomenul este similar la

variatoarele cu discuri tronconice +i

curea trapezoidal.

Fig. 1*



0ac cureaua se monteaz cu tensiunea necesar pe diametrul

corespunztor raportului de transmitere i $ = 1, la deplasarea axial

discurilor 1 )fig. 5, b! cu aceea+i cantitate *, tensiunea din curea va cre+t

datorit cre+terii lungimii conturului nf+urtor. &entru a evita aces

fenomen, discurile trebuie deplasate axial astfel nct la raportul d

transmitere dorit s se menin aceea+i lungime a conturului nf+urtor.

"ompensarea variaiei lungimii conturului nf+urtor prin deplasarea axiadiferit a discurilor se realizeaz u+or la variatoarele prevzute cu discuri crevenire forat cu arc ) f ig. 5, c*. La variatoarele avnd schema conform fig. 5, a

b 7, b +i 8 se realizeaz foarte greu deplasarea axial diferit. n acest caz estmai comod s se foloseasc o rol de ntindere.

"ompensarea variaiei lungimii conturului nf+urtor se poate realiza prin nlocuirea discurilor conice cu discuri avnd generatoarea curbilinie. 1ie cdiscul conductor se deplaseaz din poziia iniial notat cu aa )fig. 11

corespunztoare raportului de transmitere i $ = ', ntr-o poziie nvecinat b1b

situat la distana 191 > $. 0iscul condus se va deplasa n sens opus din pozia2a2 n poziia b2b2. &unctele de intersecie dintre fibrele neutre ale curelei profilurile discurilor corespunztoare razelor primitive : +0 se vor deplasa din 1 +i

n ;1 +i ;2. Se duc prin punctele 1 +i 2 tangentele la generatoarele discurilor, iaprin punctele ;1 +i ;2 drepte paralele cu tangentele n 1 +i 2. mpreun cdeplasarea discurilor reale reprezentate prin curbe, se pot considera deplasriunor discuri tronconice cu semiunghiul la vrf HE 7 AcE $ (. 0eplasarea 191

discului conductor profilat este echivalent cu deplasarea 11 = $ 1 a discului coniar deplasarea 292 a discului condus profilat 7 cu 22 = $ 2 a celui conic.

&entru meninerea constant a lungimii conturului nf+urtor, discuriconice trebuie sa se deplaseze mai ntii cu cantitatea $ n sensuri opuse +i apoi co cantitate $ n acela+i sens.

Jinnd seama de relaia '.(C . +ma$ 5053. +ma$ +i admind Ac0 = (F +i +0 D E( + ma$ K K +min !, obin curbele din fig. 12 reprezentnd abaterea unghiului flancurilo<c funcie de diametrul primitiv relativ +$ / pe care se nf+oar cureaua raportul /. Se vede c abaterea cea mai mare a unghiului canalului are lopentru distana minim ntre axe ) > ',MC +0 ! +i este de C,M pe diametrumaxim +i 7N,C pe diametrul minim. La distane ntre axe mai mari, acestabateri descresc, aungnd s fie de numai K(,' +i 7 ',F la distana ntre axmaxim ( > O,C +0 !.



Fig. 11

8 particularitate a transmisiilor prin curele trapezoidale este cea a modificrunghiului flancurilor curelei n funcie de mrimea diametrului de nf+urarncovoierea curelei prin nf+urare pe roat determin o abatere a unghiulflancurilor cu att mai mare cu ct starea de deformare este mai mare.

Fig. 1$



Maglas Ioan-Florin –I IMSM

#rimea abaterii unghiului flancurilor <, n funcie de diametrul de nf+urare pe roat, gsindu-se pentru curelele vulcanizate n stare necurbato relaie de forma

GAE > AEPA > ''C @ lp$0pE 9grd

ntruct ntr-o seciune a curelei aria ocupat de inserie este mic ncomparaie cu aria total ocupat de cauciuc, se poate admite pentru coeficientullui &oisson valoarea corespunztoare cauciucului > E,C, cu care relaia de maisus devine:

GAE > AEPA > CM lp$0pE

6vident c situaia optim pentru funcionarea curelei este cea cndunghiul canalului <c este acela+i cu unghiul flancurilor curelei n stare deformat.

0ac unghiul canalului este mai mare, presiunea dintre curea +i roat cre+tespre baza mic a trapezului seciunii +i invers. !ceasta determin o uzurneuniform a flancului curelei.

La transmisiile cu raport de transmitere constant, cunoscnd diametrul roii+i unghiul flancurilor curelei n stare nedeformat, se poate determina unghiuloptim al canalului cu care se asigur o presiune ct mai uniform pe nlimeaflancului curelei.

La variatoarele cu curea trapezoidal, cureaua se nf+oar pe o gammare de diametre, n funcie de raportul de transmitere necesar. !ceasta va

determina o variaie a unghiului flancurilor curelei. 0ac discurile snt conice,unghiul canalului este constant, astfel c va corespunde cu unghiul flancurilorcurelei numai pentru o singur valoare a diametrului de nf+urare. &entru toatecelelalte valori ale diametrelor de nf+urare repartiia presiunii pe nlimeaflancului va fi neuniform. %emedierea acestui neauns se poate face prin

nlocuirea discurilor conice prin altele, avnd generatoarea curb, ncit s seobin un canal cu unghiul flancurilor variabil.

!dmind c : + min / > F, se obine <ma $ D (E. !ceast valoare mare avariaiei unghiului flancurilor curelei se reduce, dac cureaua este dinat. ncazul curelelor dinate, raportul dintre rigiditatea transversal +i cea

longitudinal a curelei fiind mare, este, mai mic curbura >n a fibrelor neutre)fig. 13* +i deci descre+te <ma$ . ntr-o prim aproximaie se poate admite craza de curbur a fibrelor neutre >n cre+te la curelele dinate proporional cucre+terea rigiditii curelei n plan transversal, adic proporional cu mrimea

9 = / i ,

'




unde i, este momentul de inerie al seciunii de curea, avnd limea egal cupasul t al danturii +i nlimea egal cu i )fig. 13*; 7 momentul de inerieal acestei seciuni mpreun cu dintele.

n fig. 14 este reprezentat variaia coeficientului 9 n funcie de nlimea

relativ

9i > (—i !/ a dintelui .S-a admis c dintele este de seciunea dreptunghiular+i c limea lui este b = E, t. 0e obicei 9i = E,NN... ..E,O astfel c 9 > N...O. 0ecila curelele dinate variaia unghiului flancurilor curelei va fi de N7O ori maimic dect la curelele nedinate, adic <ma $ > C...M E.

!dmind +0 = ( +ma$ ? +min !/2 +ma$ / +min > N; lp$ > N,'(C +i +min=F,

se obine curba notat cu 1 n fig. 15.

n aceea+i figur s-a reprezentat +i curba 2 corespunznd variaiei unghiurilor

flancurilor pentru curelele dinate, obinut di n prima prin mprireaordonatelor cu N. n fig. 16 snt reprezentate, pentru comparaie, variaiaunghiului canalului dintre discuri din condiia meninerii constante a tensiuniiiniiale din curea +i variaia unghiului flancurilor curelei datorit nf+urrii pediametre diferite.

Fig. 13 Fig. 14

%ezult c variaiile de unghi din cele dou condiii se suprapun la cureauadinat n cazul distanelor ntre axe mari ( = O,C +0 !, destul de bine ndomeniul +$ / — H...', diferena fiind de numai N la diametrul minim +$ / = F.0eci realizarea discurilor cu generatoarea curb conduce concomitent la dou

'H




avantae: meninerea constant a tensiunii iniiale +i potrivirea unghiuluicanalului cu cel al curelei deformate. 4ariaia unghiului flancurilor cureleinedinate este mult mai mare dect la cureaua dinat, dar se suprapune destulde bine peste variaia unghiului canalului din condiia meninerii constante atensiunii iniiale n cazul distanelor ntre axe mici ( = ',MC +0 !. !baterile snt

mari la diametrele mici de nf+urare, motiv pentru care curelele nedinate se vorfolosi la grade de curbare ( / +m i n ! mici +i la domenii de reglare mici @ 4.&entru cureaua dinat se vede c diferena dintre unghiul flancurilor curelei +iunghiul canalului, cnd acesta este constant, nu dep+e+te C, motiv pentru carese poate folosi cu succes aceast curea funcionnd pe discuri simple de formconic.

Fig. 15

Fig. 16

4.. +nfluenţa abaterii lungimii curelei asu'ra domeniului de reglare

La variatoarele mono lungirea curelei nu influeneaz valoarea dome-

niului de reglare. 6xistnd posibilitatea modificrii distanei ntre axe, se

poate realiza cu orice lungime de curea raportul necesar +rna$ / +min. La fel

+i la variatoarele duo prevzute cu posibilitatea reglrii distanei ntre

axe.

0ac ns variatorul este dispus ntre doi arbori ce au distana

ntre axe constructiv fix, o abatere a lungimii curelei fa de cea de calcul

determin abateri ale diametrelor de nf+urare +i concomitent ale

tensiunii iniiale. %etensionarea la valoarea necesar se poate face n

acest caz numai prin deplasri axiale ale discurilor, deci cu modificarea

diametrelor de nf+urare +i respectiv a domeniului de reglare )fig. 17*.(E




!baterile lungimii curelei se pot datora toleranelor de execuie sau lungirilor ceapar n timpul funcionrii ca urmare a proprietilor reologice ale curelelor.

&entru asigurarea domeniului de reglare necesar, n calcule trebuie sse tin seama de aceste abateri.

5. Forţele ce acţioneaz& asu'ra discurilor

0atorit forelor din ramurile organului flexibil, acesta este apsat pe rotilede curea. n cazul transmisiilor cu organ flexibil de profil trapezoidal, componentaaxial a forei de apsare produce eforturi axiale n roile de curea. n cazultransmisiilor cu raport de transmitere constant, eforturile axiale produc

solicitri axiale interne n roile de curea. !ceste solicitri netransmindu-sealtor organe, prezint importan practic numai n ceea ce prive+te presiunea ntre curea +i canal, avnd ca efect uzura curelei.

La transmisiile cu raport de transmitere variabil, n ocul roilor de curea sefolosesc discuri tronconiee deplasabile axial. n acest caz, componenta axial aforei de apsare exercitat de curea se transmite la organele care meninpoziia relativ axial a discurilor 7 mecanismul de comand la discurilecomandate sau elementul elastic la discurile cu revenire forat.

Spre deosebire de variatoare, ntinderea corespunztoare a organului

intermediar la transmisiile cu raport de transmitere constant se realizeaz prindeformarea elastic a organelor transmisiei sau printr-un sistem de tensionareautomat.

La variatoare, tensiunea din organul flexibil se menine, n general, prinapsarea axial a discurilor. 4ariatoarele realizate dup schemele d in fig. 3 a,

5, a Ai b,.7 a Ai b Ai 8, dac au discurile profilate, distan fix ntre axe +i nu aurol de ntindere, funcioneaz ca +i transmisiile prin curele cu distan fix ntreaxe. "re+terea vitezei organului nf+urtor, o dat cu modificarea raportului detransmitere, este nsoit de cre+terea tensiunilor din ramurile curelei +i dedescre+terea concomitent a apsrii dintre curea +i discuri, ducnd la

mic+orarea capacitii de traciune. La variatoarele de mai sus prevzute curol de ntindere sau la toate celelalte variatoare cu discuri cu revenire forat cuorgan elastic, funcionarea este asemntoare cu cea a transmisiilor prin curelecu tensionare permanent +i constant.

Tendina de descre+tere a apsrii dintre curea +i roat o dat cucre+terea vitezei este aproape integral compensat datorit rolei de ntinderesau a organului elastic al discurilor cu revenire forat. 4arierea raportului de

('




transmitere, n condiiile meninerii constante a sarcinii, duce la varierea foreiperiferice din curea. n aceast situaie este avantaos s varieze +i apsareadintre curea +i suprafeele active ale discurilor, pentru a menine, pe c tposibil constant, coeficientul de traciune B = F t /2C c , n apropierea valorii saleoptime. 0ispunerea discurilor cu revenire forat pe arborele la care

momentul de torsiune este constant, indiferent de valoarea raportului detransmitere, +i dimensionarea corespunztoare a elementului elastic permitrealizarea acestei condiii. !stfel, la variatoarele avnd caracteristica de form "t2

= const, discurile cu revenire forat se vor dispune pe arborele con)%*. n timp cela variatoarele avnd caracteristica de form P2 > con*t, ele se vor dispunepe arborele motor.

n acest mod se realizeaz un fel de automatism ntr-un sens mai restrns,deoarece, n%mai +'ntr% *arcina nominaa, este corelat fora util din curea cuapsarea dintre curea +i discuri. La arborele pentru care momentul de torsiuneeste constant, cre+terea forei utile din curea are loc o dat cu mic+orareadiametrului de nf+urare, ceea ce corespunde cu deprtarea discurilor, deci cucre+terea sgeii arcului +i, o dat cu aceasta, a forei din arc. 0ac sarcinatransmis prin variator variaz, scznd sub valoarea celei nominale, apsarearealizat de elementul elastic va fi excedentar. 0eoarece apsarea nu estecorelat cu variaia sarcinii, nu se poate spune c s-a realizat un automatism

n adevratul sens al cuvntului.

"orelarea forei de apsare dintre organul flexibil +i discurile variatoruluinecesit cunoa+terea ct mai exact a interaciunii curea-disc si respectiv disc-arbore .

La determinarea forelor de interaciune dintre curea +i unul dintrediscuri se consider c ntre curea +i disc apare o presiune de contact normal +D

, de intensitate variabil n lungul arcului de nf+urare 1,2. !rcul de nf+urarese consider compus din dou poriuni: arc% )' r'+a%* ) r 7 poriunea de arcpe care cureaua se a+az n canal +i pe care eforturile de ntindere din curea nuvariaz +i arc% )' a%n'car' a 7 poriunea de arc pe care efortul de ntinderedin curea variaz +i la captul cruia cureaua prse+te canalul.

!rcul de repaus, la rndul su, se consider compus din arcul relativ mic Er , pe care cureaua a+ezndu-se n canal execut o deplasare de-a lungul

generatoarei discului spre vrful acestuia, +i din arcul

r , pe care ntre curea +idisc nu exist deplasare relativ. &e tot arcul r raza de nf+urare a

curelei este constant; de asemenea +i presiunea normal +D.

&e arcul de alunecare, datorit variaiei efortului de ntindere din curea,are loc o modificare a deformaiei de ntindere, care duce la o deplasarerelativ tangenial ntre curea +i disc, numit a%n'car' 'a*tic. 8 dat cualungirea curelei se produce +i o contracie transversal. "oncomitent +i dup

((




aceea+i lege cu efortul de ntindere din curea variaz presiunea normal +D peflancul curelei. "re+terea sau descre+terea presiunii pe flanc cauzeazmodificarea contraciei transversale, care are acela+i sens +i se suprapunepeste cea datorit variaiei alungirii curelei. "a urmare, pe arcul a , cureaua vaexecuta concomitent cu deplasarea tangenial +i o deplasare n lungul

generatoarei. 0eplasarea se va face spre vrful conului, la cre+terea efortului de ntindere din curea )pe discul condus* +i dinspre vrful conului, la descre+tereaacestuia )pe discul conductor*. %iguros vorbind, ar trebui separat +i pe arculde alunecare o poriune mi c

a pe care cureaua se deplaseaz n lungulgeneratoarei conului, dinspre vrful acestuia, pentru a prsi canalul. !vnd nvedere alunecarea elastic predominant pe arcul a precum +i valoarea mic aarcului

a , pentru simplificarea calculului, se consider negliabil efectulacestei alunecri asupra ansamblului fenomenului, deci

a > E.

1ora de frecare elementar, cu care cureaua acioneaz pe arcul dealunecare asupra discului, poate fi descompus dup dou componente: unatangenial de modul GC )D +i una radial de modul G: )D.

6. Funcţiile mecanismului de reglare a turaţiei

0in analiza geometriei variatoarelor cu organ flexibil precum +i a fenomenelorce au loc la modificarea raportului de transmitere, rezult c mecanismul de reglarea turaiei trebuie s ndeplineasc urmtoarele funciuni:

'* s permit modificarea diametrelor roilor, deci a raportului de transmitere

ntre anumite limite;

) s asigure meninerea constant pe tot domeniul de reglare a lungimii

conturului nf+urtor, ceea ce nseamn meninerea constant a tensiunii din

organul flexibil, sau s asigure modificarea tensiunii iniiale dup o anumit lege

dat;

!) s permit retensionarea organului flexibil, pe msur ce acesta ar avea

tendina de slbire, ca urmare a deformrii plastice;

") s asigure meninerea canalelor roilor n acela+i plan 7 planul n care are

loc mi+carea curelei.

n cazul variatoarelor mono prevzute cu o roat cu discuri cu revenire forat,primele trei funciuni snt ndeplinite prin simpla modificare a distanei ntre axe.5ltima funciune se realizeaz n dou moduri distincte. La unele construcii, celedou discuri cu diametrul de nf+urare variabil execut deplasri axiale simetrice.La altele, unul din discuri este fixat axial pe arbore, cellalt deplasndu-se axial fa

(N




de primul. n acest caz, pentru a menine cele dou roi )conductoare +i condus* n acela+i plan, se d arborelui pe care este montat roata cu diametrul de nf+urare variabil, o dat cu modificarea distanei ntre axe, o deplasaresuplimentar axial.

4ariatoarele duo funcioneaz cu distan ntre axe constant. La uneleconstrucii ea poate fi stabilit la diferite valori, ntre anumite limite. La altele, eaeste fix, cum este cazul variatoarelor ce leag doi arbori din milocul unui lancinematic.

n primul caz mecanismului de reglare nu-i mai cade n sarcin funciunea atreia. 0ac variatorul este prevzut cu rol de ntindere, aceasta va prelua funciile( +i N, astfel c mecanismul de reglare se simplific. 0ar existena rolei de ntindereaduce cu sine +i dezavantae. 0ac ea apas pe interiorul curelei, se mic+oreazunghiul de nf+urare, deci scade capacitatea de transmitere. 0ac apas dinexterior, se reduce durabilitatea curelei, datorit solicitrii alternante. n ambele

cazuri, cre+te frecvena flexiunilor, influennd +i prin aceasta nefavorabildurabilitatea. 0e aceea, se evit folosirea rolelor de ntindere la variatoare.

La variatoarele duo cu distana ntre axe fix, mecanismul de reglare trebuies ndeplineasc toate funciile enumerate. #odificarea raportului de transmitereare loc prin deplasarea axial a discurilor. !ceasta se poate face acionnd direct peambele perechi de discuri, sau acionnd numai pe o pereche de discuri. n primulcaz se folose+te fie un mecanism cu prghii )fig. 5, a*, fie unul cu +urub )fig. 5 c*. ncazul al doilea, a doua pereche de discuri este cu revenire forat.

"ompensarea variaiei lungimii conturului nf+urtor se poate face: a* pe cale

cinematic, printr-un mecanism de corecie, care asigur deplasri diferitediscurilor; b* forat, prin discuri apsate cu arc; c* cu discuri cu gene-ratoareacurb. n cazurile a* +i c* tensiunea din curea este practic constant.

La variatoarele cu discuri cu revenire forat, tensiunea din curea variaz curaportul de transmitere.

!rcurile pot aciona direct pe discuri, cnd deformarea lor este egal cudeplasarea discurilor )fig. 5 c* sau se introduc n sistemul cu prghii, cnddeformarea lor depinde numai de variaia lungimii conturului nf+urtor. n primulcaz, tensiunea din curea variaz destul de mult. 0ispunerea corect a arcului

permite meninerea aproape constant a coeficientului de traciune B. n al doileacaz, variaia tensiunii din curea este nensemnat, fiind minim pentru i $ = 1 +icrescnd spre valorile extreme ale raportului de transmitere.

1uncia a treia a mecanismului de reglare, se realizeaz prin deplasareadiscurilor ambelor perechi sau, n cazul existenei arcurilor, prin reglarea tensiuniiacestora.

(O




1uncia a patra, n cazul variatoarelor cu toate discurile deplasabile ca cele dinfig. 5, a, este de la sine ndeplinit. n cazul variatoarelor avnd la fiecare perechede discuri numai un disc deplasabil, ca cele din fig. 5. b +i c, snt fixate axial un discde pe o parte a unui arbore +i cel de pe partea opus a celuilalt arbore. 0iscuriledeplasabile snt opuse celor fixe +i, la modificarea raportului de transmitere, se

deplaseaz n acela+i sens. n acest fel, canalele celor dou roi rmn n acela+iplan, care se deplaseaz axial.

7. Fenomenul transmiterii de 'utere

n general, fenomenul transmiterii energiei este, n cazul variatoarelor, acela+ica la transmisiile avnd raportul de transmitere constant. &entru o poziie oarecarea curelei, corespunztoare n regim permanent unui raport de transmitere dat,natura +i particularitile procesului de frecare ntre roile de curea +i curea sntacelea+i ca +i la transmisiile obi+nuite, fiind vorba de acelea+i materiale.

n privina pierderilor energetice, fenomenul prezint acelea+i aspectecalitative ca +i la transmisiile obi+nuite, aprnd doar schimbri ale proporiilorcomponentelor.

&ierderile datorit alunecrii elastice tangeniale snt acelea+i ca la transmisiileobi+nuite, variind +i aici ntre limitele E,C...(Q.

&ierderile datorit alunecrii radiale sunt mai mari la variatoarele cu cureatrapezoidal lat dect la transmisiile cu curea clasic trapezoidal, deoarece crescproporional cu mrimile + /, / +$ +i invers proporional cu unghiul flancurilorcanalului <c. 0impotriv, tensiunea iniial H 0, mai mic la variatoare, are un efect

favorabil, mic+ornd aceste pierderi. &ierderile specifice n funcie de raportul detransmitere snt minime cnd raportul de transmitere este egal cu unitatea. 6lecresc puin n domeniul rapoartelor de transmitere subunitare, n timp ce larapoarte de transmitere supraunitare cresc destul de mult. "ea mai eficace metodde mic+orare a acestor pierderi este mrirea modulului de elasticitate lacompresiune transversal Ic. &ierderile datorit variaiei efortului de ntindere sntla variatoare mai mici dect la transmisiile obi+nuite, n raportul tensiunilor iniiale,presupunnd c modulele de elasticitate la ntindere nu difer sensibil.

La variatoarele mono cu domeniul de reglare asimetric, pierderile relativepentru cele dou valori extreme ale rapoartelor de transmitere nu snt egale.

&ierderile aerodinamice )prin ventilaie* datorit frecrii curelei +i a roilor decurea cu aerul vor fi mai mici ntruct discurile conice la variatoare snt, de obicei,netede )fr nervuri*. 0atorit perimetrului mai mare +i a dinrii cureleitrapezoidale late, factorii J ) suprafaa lateral a ramurilor libere ale curelei * +i 9f

) coeficientul de rezisten la frecarea cu aerul * snt mai mari dect la cureaua

(C




clasic, rezultnd +i pierderi mai mari. 6xcepie fac discurile cu revenire forat,prevzute cu arcuri lamelare radiale, care au pierderi ceva mai mari.

1enomenul de ventilaie prezint ns +i o latur pozitiv, deoarece mi+carea naer contribuie la rcirea ansamblului curea-roi aflate n mi+care.

&ierderile n lagre snt, n general, mici, deoarece se folosesc aproape exclusivrulmeni. 4ariatoarele mono snt, din punctul de vedere al pierderilor n lagre,echivalente transmisiilor obi+nuite. 4ariatoarele duo au pierderi ceva mai mari,datorit rulmentului )rulmenilor* suplimentar dispus ntre prile rotitoare +inerotitoare ale mecanismului de comand.

n ansamblu, innd seama c pierderile pariale snt n maoritatea cazurilormai mari la variatoare, randamentul acestora este mai mic, avnd valorile cuprinse

ntre )E,F* E,C ... E,H fa de E,HO...E,HF ct este la transmisiile obi+nuite princurele.

n ceea ce prive+te capacitatea de traciune, variatoarele se comport, ngeneral, asemntor cu transmisiile cu tensionare permanent constant. !ceastase datore+te faptului c elementul elastic al discurilor cu revenire forat poate fiastfel dimensionat nct, n condiiile meninerii constante a sarcinii, cu toate c semodific raportul de transmitere, coeficientul de traciune o s rmn aproapeconstant. &rezena elementului elastic n ansamblul discurilor cu revenire forat,duce, de asemenea, la meninerea aproape constant a coeficientului de traciune,independent de viteza de funcionare a curelei.

"apacitatea de traciune depinde de urmtorii parametri: tensiunea iniial a

curelei, viteza ei, arcul de nf+urare )care, la rndul su, depinde de raportul detransmitere +i de distana dintre axe* +i proprietile tribologice ale flancurilor activeale curelei +i ale roilor. !supra capacitii de traciune influeneaz, de asemenea,diametrul discurilor. 0in analiza mai multor determinri experimentale a rezultat c,coeficientul de traciune la limita alunecrii elastice, pentru toate valorile tensiuniloriniiale, are o valoare aproape constant, B D E,F. &entru valori pn la B DE,MC...E,C alunecarea cre+te repede. "re+terea tensiunii utile, deci a puteriitransmise fr dep+irea unei anumite valori a alunecrii elastice, impune mrireatensiunii iniiale. Influena vitezei se manifest prin aciunea forelor centrifuge, iaraceasta depinde de modul de realizare a tensiunii iniiale. La variatoarele avndtoate discurile comandate, ca cele din fig. 5, a, b; 7 b sau 8 fr rol de ntindere,la care tensiunea iniial se realizeaz pe seama deformrii elastice a curelei +i aelementelor transmisiei, cre+terea vitezei duce la mic+orarea capacitii detraciune. La variatoarele de tipul celor amintite mai sus, dar avnd rol de

ntindere, ca +i la toate variatoarele cu discuri cu revenire forat, fora centrifuginflueneaz n mica msur capacitatea de traciune a transmisiei.

(F




"re+terea unghiului de nf+urare duce la cre+terea capacitii de traciune. Lavariatoare, unghiul de nf+urare este variabil, fiind maxim la raportul detransmitere i $ = 1.

ncercri experimentale au artat c coeficientul de traciune depinde de

diametrul de nf+urare, +i anume, descre+te o dat cu diametrul de nf+urare.6xperienele au artat c sarcina se poate transmite n bune condiii la diametreleminime cu un coeficient de traciune B = 0,5, care poate cre+te la B = 0,6 o dat cucre+terea diametrului de nf+urare. La transmisiile ce lucreaz fr suprasarcini,coeficientul de traciune se poate lua corespunztor mai mare, pn la B = 0,6 sau0,75.

Ribliografie

'.8%84IT, R. +i #IU8I5, I. Transmisii +i variatoare prin curele +i lanuri.6ditura tehnic Rucure+ti 'HM'.

(.B68%BI5, U. Transmisii prin curele trapezoidale 7 "ontribuii la studiulteoretic +i experimental al capacitii de traciune. Tez de doctorat. 1acultatea demecanic, I&T, 'HFH.

N.&8&4I"I #. - 28rgane de masini si mecanisme, manual pentru liceeindustriale si agricole, clasele a V-a, a VI-a, a VII-a, si scoli profesionale, 6ditura0idactica si &edagogica , %.!.,- Rucuresti 'HHMW.

O.http:$$biblioteca.regielive.ro$cursuri$mecanica$elemente-pentru-transmiterea-

si-transformarea-miscarii-'CF(.htmlXs>variatQ(Ecur

(M

Maglas Ioan Constructia Si Functionarea Unui Variator Cu Curele

Documents

Transcript of Maglas Ioan Constructia Si Functionarea Unui Variator Cu Curele