Proiect Calitate i Fiabilitate

Fiabilitatea reductorului cilindric ntr-o treapt cu dini drepi

Cocia Gabriela TC41

Fiabilitatea reductorului cilindric ntr-o treapt cu dini drepi

Planul proiectului 1. Noiuni teoretice 2. Alegerea unui echipament descriere schema funcional mod de funcionare calculul fiabilitii pentru echipament

3. Elaborarea modelului logic de fiabilitate

Meniune: Sunt cunoscute valorile probabilitii de bun funcionare pentru toate elementele: - piese obinute n urma unor prelucrari mecanice: 0,95; - piese cu grad mare de finisare: 0,9 - arcuri, elemente de etansare, capace: 0,8-0,85; - pentru piese din material plastic sau alte materiale metalice: 0,8; 4. Verificrile angrenajelor -verificarea subtierii dinilor -verificarea continuitii angrenrii

5. Aspecte speciale

1.Noiuni teoretice Un mecanism de acionare (fig.1.1), este compus din motorul electric(1), montat pe glisierele (2), transmisia prin curele (3), reductorul (4) i cuplajul de legtur cu maina de lucru, (5).

Reductoarele cu angrenaje cilindrice sunt cele mai rspndite datorit gamei largi de puteri i rapoarte de transmitere ce se pot realiza cu ajutorul lor ct i a posibilitii tipizrii i execuiei n uzine specializate. Reductoarele cu angrenaje cilindrice pot fi construite cu toi dinate cilindrice cu dini drepi, nclinai sau n V, cu dantura exterioar i foarte rar cu dantur interioar. Felul danturii depinde de viteza periferic a roii i de destinaia transmisiei. Roile dinate cilindrice cu dini drepi se recomand: la viteze periferice reduse, cnd nu apar ocuri i zgomot; n cazul n care nu se admit fore axiale n arbori i lagre; la cutii de viteze cu roi deplasabile. Numrul de trepte al reductoarelor depinde de raportul de transmitere i. La reductoare cu o treapt i=1,3.6,3 (maximum 8). Reductoarele cu o treapt sunt folosite pentru puteri pn la 515 kw, cnd ungerea se face prin barbotare i pn la 950 kW cnd ungerea este forat. Randamentul este 0,980,99 n cazul variantei cu dini drepi sau nclinai. Elementele principale componente Componentele principale ale reductoarelor cu o singur treapt de reducere sunt urmtoarele : carcasa reductorului, cei doi arbori (arborele de intrare i arborele ieire), roile dinate, lagrele, elementele de etanare, dispozitivele de ungere, capacele, indicatorul de nivel al uleiului, aerisitorul , elementele pentru ridicarea reductorului, dopul de golire, organele de asamblare.

2. Alegerea echipamentuluiAm ales un reductor cilindric intr-o treapta cu dinti drepti. Reductoarele pot fi cu una, doua sau mai multe trepte de reducere, construite fie ca subansamble izolate, fie ca, facand parte din ansamblul unei masini. In functie de pozitiile relative ale arborelui motor si condus reductoarele se construiesc cu roti dintate cilindrice (cand cele doua axe sunt paralele sau coaxiale), cu roti conice si roti pseudoconice (cand cei doi arbori sunt concurenti sau incrucisati) sau in combinatii de roti conice sau angrenaje melcate cu roti cilindrice (la rapoarte de transmitere mari). Reductoarele cu o treapta au la baza angrenaje cilindrice, conice sau pseudoconice si melcate montate in carcase. Reductoarele, dupa tipul angrenajului, pot fi: cilindrice, conice, elicoidale, pseudoconice, melcate sau combinate. Dupa pozitia arborilor reductoarele pot fi : orizontale, verticale si inclinare a. Reductoare orizontale : cu pozitia orizontala a axelor si cu planul de operare al carcasei in planul arborilor. El este cel mai avantajos de utilizat datorita faptului ca se realizeaza o ungere buna a angrenajelor, iar din punct de vedere constructiv este mai usor de realizat. Carcasa turnata din fonta are avantajul ca se comporta mai bine la vibratii si se realizeaza pentru serii mici de lucru. b. Reductoare verticale : cu pozitia in plan vertical al axelor. Acesta are dezavantajul faptului ca nu are loc la motor iar ungerea se realizeaza mai greu. c. Reductorul inclinat : cu pozitia in planinclinat a axelor. Acesta are dezavantajul faptul ca ungerea se realizeaza destul de greu. Dupa pozitia axelor rotilor dintate distingem reductoare cu axe fixe si reductoare cu axe mobile (reductoare diferentiale si reductoare planetare). Reductoarele cu roti dintate au o larga utilizare datorita avantajelor pe care le prezinta: raport de transmitere constant, posibilitati de realizare a unor transmisii cu incarcari de la cativa newtoni la incarcari foarte mari, gabarit redus si randement ridicat, intretinere simpla si ieftina etc.

Ca dezavantaje se mentioneaza: cost relativ ridicat, executie si montaj de precizie, producerea de zgomot, socuri. Reductoarele pot fi de uz general sau speciale. Reductoarele de uz general au un singur lant cinematic deci un raport de transmitere unic si o carcasa independenta si inchisa. In categoria reductoarelor de uz general nu intra reductoarele cu angrenaje conice si melcate ce au axele in alta pozitie decat orizontala sau verticala si respectiv unghiul dintre axe diferit de 90. Reductoarele cu angrenaje cilindrice sunt cele mai raspandite datorita gamei largi de puteri si rapoarte de transmitere ce se pot realiza cu ajutorul lor cat si a posibilitatii tipizarii si executiei in uzine specializate. Reductoarele cilindrice sunt standardizate si tipizate. Sunt standardizate distanta intre axe, raportul de transmitere si dimensiunile principale, ceea ce permite fabricarea in serie a carcaselor si utilizarea la reductoare de diverse puteri si rapoarte de transmitere. Reductoarele cu angrenaje cilindrice pot fi construite cu roti dintate cilindrice cu dinti drepti, inclinati sau in V, cu dantura exterioara si, foarte rar, cu dantura interioara. Felul danturii depinde de viteza periferica a rotii si de destinatia transmisiei. Rotile dintate cilindrice cu dinti drepti se recomanda: la viteze periferice reduse, cand nu apar socuri si zgomot, in cazul in care nu se admit forte axiale in arbori si lagare; la cutii de viteze cu roti deplasabile etc. Reductoarele cu o treapta sunt folosite pentru puteri pana la 515 kW, ungerea se face prin barbotare si pana la 950 kW, cand ungerea este fortata. Randamentul este 0,98 0,99 in cazul variantei cu roti cu dinti drepti sau inclinai 0,97 0,98 la roti dintate cu dinti in V.

fig. 1. Reductor cilindric cu dinti drepti

fig. 2. Reductor cilindric cu dinti drepti

Elemente componente 1.Capac vizor (0,8); 2. Arbore (0,95); 3. Arbore condus (0,95); 4. Carcasa (0,9); 5. Capac infundat (0,8); 6. Capac strapuns (0,8); 7. Capac infundat (0,8); 8. Capac strapuns (0,8); 9. Roata dintata condusa (0,9); 10. Inel (0,8); 11. Inel (0,8); 12. Dop de scurgere (0,85); 13. Indicator ulei (0,85); 14. Surub M12 (0,9); 15. Surub M10 (0,9); 16. Stift (0,95); 17. Piulita M16 (0,9); 18. Surub M5 (0,9); 19. Pana (0,95); 20. Pana (0,95); 21. Pana (0,95); 22. Rulment (0,9); 23. Rulment (0,9); 24. Rulment (0,9); 25. Rulment (0,9); 26. Saiba (0,95); 27. Roata dintata (0,9)

fig 3. Schema cinematica a reductorului 1. Roata dintata condusa, 2. Roata dintata conducatoare, 3.A,B,C,D, rulmenti, 4. I arbore condus; 4. II Arbore conducator

2. Calculul fiabilitatii pentru echipamentul alesFiabilitatea unui obiect exprim sigurana sa n funcionare. Este o funcie de timp R(t), definit drept probabilitatea ca, n condiii nconjurtoare specificate, obiectul (componenta, procesul, sistemul) s funcioneze adecvat, meninndu-i parametrii prestabilii n intervalul de timp [0,t). Practic fiabilitatea este o probabilitate (de bun funcionare) , cu o valoare cuprins ntre 0 i 1. La sistemele mai complexe, cunoscnd fiabilitatea fiecrei componente n parte, se poate calcula fiabilitatea (sigurana n funcionare) a ntregului sistem.

Avem valorile fiabilitilor componentelor astfel: 1. R1 - Carcasa (0,9); 2. R2 Arbore conducator (0,95) 3. R3 Roata dintata conducatoare (0,9) 4. R4 Pana (0,95) 5. R5 Rulment (0,9) 6. R6 Rulment (0,9) 7. R7 - Capac infundat (0,8); 8. R8 Capac strapuns (0,8) 9. R9 Inel (0,8) 10. R10 Arbore condus (0,95) 11. R11 Roata dintata condusa (0,9) 12. R12 Pana (0,95) 13. R13 Pana (0,95) 14. R14 Rulment (0,9) 15. R15 Rulment (0,9) 16. R16 - Capac infundat (0,8); 17. R17 Capac strapuns (0,8) 18. R18 Inel (0,8) 19. R19 Dop de scurgere (0,85) 20. R20 Indicator ulei (0,85) 21. R21 Capac vizor (0,8) 22. R22 Surub M12 (0,9) 23. R23 Surub M10 (0,9) 24. R24 Stift (0,95) 25. R25 - Surub M16 (0,9) 26. R26 Saiba (0,95) Schema bloc de fiabilitate este reprezentat n figura 2 cu fiabilitile corespunztoare elementelor constitutoare ale unui reductor cilindric ntr-o treapt cu dini drepi.

fig 2. Schema bloc de fiabilitate a intregului sistem

Schema bloc de fiabilitate a sistemului se va descompune in scheme simple in serie si paralel dupa acre se va calcula pentru fiecare fiabilitatea. Pentru shemele in serie se va folosi urmatoarea formula: S : RS = Rii =1 n

iar pentru schemele in paralel se va folosi relatia de mai jos: P : RP = 1 Ri (1 Ri )i =1 n

R I = R2 R3 R4 = 0,95 0,9 0,95 = 0,81 R II = 1 (1 R5 )(1 R6 ) = 1 (1 0,9)(1 0,9) = 0,99 R III = 1 (1 R7 )(1 R8 )(1 R9 ) = 1 (1 0,8)(1 0,8)(1 0,8) = 0,99 R IV = R10 R11 = 0,95 0,9 = 0,85 RV = 1 (1 R12 )(1 R13 ) = 1 (1 0,95)(1 0,95) = 0,99 RVI = 1 (1 R14 )(1 R15 ) = 1 (1 0,9)(1 0,9) = 0,99 RVII = 1 (1 R16 )(1 R17 )(1 R18 ) = 1 (1 0,8)(1 0,8)(1 0,8) = 0,99 RVIII = R19 R20 R21 = 0,85 0,85 0,8 = 0,57 R IX = 1 (1 R22 )(1 R23 )(1 R24 ) = 1 (0,9)(1 0,9) (0,95) = 0,99 R X = 1 (1 R25 )(1 R25 ) = 1 (1 0,9)(1 0,95) = 0,99

R XI = R I R II R III = 0,81 0,99 0,99 = 0,80 R XII = R IV RV RVI RVII = 0,85 0,99 0,99 = 0,83 R XIII = RVIII R IX R X = 0,57 0,99 0,99 = 0,55

R XIV = 1 (1 R XI )(1 R12 ) = 1 (1 0,8)(1 0,83) = 0,96

n final, fiabilitatea sistemului este: RS = R1 R XIV R XIII = 0,9 0,96 0,55 = 0,48

4. Verificrile angrenajelorSunt necesare verificri ale calitilor geometrice ale angrenajelor care s garanteze c acestea se ncadreaz n limite acceptabile n timpul generrii (verificarea subtierii i ascuirii dinilor) i angrenrii (verificarea continuitii angrenrii, a interfereei dinilor i a jocului la capul dinilor). 1.Verificarea subtierii dinilor Pentru evitarea subtierii (interferenei la prelucrare) trebuie respectat condiia:

unde:

este numrul de dini ai roii echivalente (nlocuitoare) a roii cilindrice cu dini nclinai. numrul minim de dini al roii cilindrice cu dini nclinai ce poate fi prelucrat fr subtiere n condiiile unghiului de nclinare de divizare i ale deplasrii specifice a profilului x. z minim este dat de relaia:

n care h =1 reprezint coeficientul nlimii capului dintelui de referin. 2.Verificarea continuitii angrenrii Pentru angrenajul cilindric cu dini nclinai gradul de acoperire total de relaia: este dat

n care: este gradul de acoperire al profilului n plan frontal; gradul de acoperire suplimentar datorat nclinrii dinilor (naintrii flancurilor). Se utilizeaz relaiile:

Pentru asigurarea continuitii procesului de angrenare trebuie verificat condiia: 11 , pentru angrenaje precise sau 13 , pentru angrenaje de precizie modest . Pentru angrenajul conic cu dini drepi se calculeaz gradul de acoperire al angrenajului cilindric nlocuitor (echivalent) care trebuie s verifice condiia anterioar.

5. Aspecte speciale Alegerea lubrefiantului i a sistemului de ungere a angrenajelor Alegerea lubrifiantului pentru angrenaje se face innd seama de parametrii cinematici i de ncrcare ai angrenajelor, de tipul acestora i de caracteristicile materialelor din care sunt confecionate. Pentru reductoarele cu mai multe trepte, lubrifiantul se alege pe baza regimului cinematic i ncrcrii treptei care transmite cel mai mare moment.

Un parametru important n alegerea tipului lubrifiantului este viteza periferic a roilor dinate care la ivelul cercului de divizare are valoarea:

unde: dw1 este diametrul cercului de rostogolire al pinionului, mm n1 este turaia pinionului, rot/min Se pot face urmtoarele recomandri privind tipul lubrifiantului utilizat, n funcie de viteza periferic a roilor dinate : - pentru v = (0...0,4)m/ s -grafit sau bisulfur de molibden; - pentru v = (0...0,8)m/ s - unsoare; - pentru v = (0,8...4)m/ s - unsoare sau ulei - pentru v f 4m/ s - uleiuri minerale sau sintetice, aditivate sau neaditivate.

Calculul temperaturii de funcionare a reductorului Folosind ecuaia de echilibru termic, se poate calcula temperatura reductorului n timpul funcionrii. Cldura produs prin frecri este disipat ctre exterior prin carcasa reductorului ( prin convecie i radiaie). Ecuaia de bilan termic a reductorului poate fi scris sub forma: Pp = Pc n care : Pp - puterea pierdut, kW Pc - putere evacuat prin carcasa reductorului. Dac se nlocuiesc expresiile celor dou puteri, ecuaia de bilan termic capt forma:

n care: PIII este puterea la ieirea din reductor, kW; - randamentul total al reductorului; K - coeficient global de schimb de cldur ntre carcas i mediul ambiant, kW/(m2 grd) Uzual, n cazul rcirii naturale, pentru viteze ale aerului n jurul reductorului cuprinse ntre 0 i 1,5 m/s , se poate considera K = 0,012...0,018 kW/(m2 grd). S - suprafaa carcasei reductorului rcit cu aer (n m2); n cazul nervurrii carcasei se adaug i jumtate din suprafaa nervurilor, iar n cazul montrii reductorului pe o fundaie metalic sau suspendat pe un cadru se adun i suprafaa bazei reductorului. t0 - temperatura mediului ambiant, (uzual t0 = 20C) Din ecuaia (159) va rezulta temperatura de funcionare a reductorului, t, care trebuie s nu depeasc o valoare admisibil (uzual 80C - 90C). La temperaturi mai mari apare o scdere apreciabil a viscozitii uleiului i se modific jocurile n lagre i n angrenaje. Dac temperatura de funcionare a reductorului rezultat din calculul anterior, depete valoarea admisibil t = 80C 90C se pot lua urmtoarele msuri: - mrirea ariei carcasei prin nervurarea acesteia; - realizarea unei rciri forate a carcasei prin montarea unui ventilator pe arborele de intrare (crete valoarea coeficientului global de schimb de cldur, K); - utilizarea unei serpentine (strbtut de ap de rcire) n baia de ulei; - ungerea cu ulei cu circuit exterior i rcitor de ulei.