Universitatea din Craiova

Facultatea de Ingineria i Managementul Sistemelor Tehnologice

Drobeta Turnu Severin

PROIECT

Alegerea i Utilizarea Materialelor

2011

TEMA PROIECTULUI

ROAT DINAT CU DINI NCLINAI

CONINUTUL PROIECTULUI

1.Tema proiectului 2.Analiza functional,constructiv i tehnologic a produsului. Stabilirea itinerariului tehnologic de prelucrare.

-se analizeaz rolul funcional al piesei n ansamblu din care face parte,forma constructiv i tehnologic. -se stabilete itinerariul tehnologic.

3.Stabilirea matricei de proprieti pe care trebuie s le ndeplineasca produsul.Ierarhizarea lor i stabilirea ponderii de importan relativ. -alegerea preliminar a mrcilor de materiale. -evaluarea plajei necesare pentru proprietile analizate i stabilirea calificativelor de apreciere.

-selecia materialului optim pe baza ponderii de importan relativ a proprietilor. 4.Analiza i verificarea materialului selectat. -analiza din punct de vedere al caracteristicelor de rezistent. -analiza procedeelor de durificare strucural i a eventualelor procedee de tratament termic.

-verificarea comportrii la solicitri variabile. -analiza comportrii tehnologice a materialului. 5.Variante tehnologice de obinere a caracteristicelor impuse materialului.

-alegerea tratamentelor termice primare

-alegerea tratamentelor termice secundare

-alegerea parametrilor tehnologici pentru durificare superficial.

6.Stabilirea metodelor de verificare a caracteristicelor i a calitii materialului.

7.Elaborarea documentaiei de execuie a produsului. 8.Bibliografie

Alegerea materialului unei roi dinate cu dini nclinai

1.Noiuni fundamentale despre roi dinate Roile dinate sunt foarte rspndite n industria constructoare de maini,ele ntlnindu-se n aproape toate transmisiile mecanice. Ele se folosesc n angrenaje,de exemplu n schemele cinematice ale unor

maini-unelte complexe,strunguri,automobile se gsesc sute de roi dinate.Se ntlnesc n majoritatea subabsamblelor,cum sunt cutiile de vitez avnd diverse destinaii.

Roile dinate se confectionez dup urmtoarele materiale: -materiale plastice

-oeluri -fonte aliate

-alame

-bronzuri

Prtile componente ale roilor sunt: -disc

-spie -coroan -butuc

Roile dinate utilizate n construcia de maini pot fi clasificate dup urmtoarele criterii: *Dup poziia axelor de rotaie: -cu axe paralele

-cu axe intersectate n plan

-cu axe intersectate n spaiu;

*Dup forma i poziia dinilor: -cu dini bombai

-cu dini curbai -cu dini din boluri -cu dantur n v sau w -cu dantur dreapt interioar sau exterioar -cu dantur nclinat exterioar sau interioar -cu dantur profil cicloidal,arc de cerc,spiral,octoidal; *Dup felul contactului n angrenare i dup raportul de transmitere: -cu contact liniar

-cu contact punctiform

-cu contact de transmitere variabil;

*Dup forma roilor componente ale angrenajelor,care la rndul lor se clasific n: -angrenaje conice

-angrenaje cilindrice

-angrenaje melcate

-angrenaje hiperboloide.

Termenul de roat dinta este folosit ca termen generic i n cazul organelor dinate avnd forme specifice i denumiri particulare(cremaliera,melc,etc).

Curba cea mai utilizat la realizarea profilului unui dinte este evolventa,datorit avantajelor ce le ofer n angrenare i a execuiei uoare.

Principalele elemente geometrice ale danturii sunt:

*profilul dintelui: este linia de intersecie a unui dinte cu o suprafa frontal. *flancul dintelui:este poriunea de suprafat de-a lungul dintelui,cuprins ntre suprafaa de cap i suprafaa de picior;

*cerc de cap(varf):cu diametrul D -diametrul de cap:se obine prin intersecia cilindrului de cap cu un plan perpendicular pe axa roii;

*cercul de picior cu diametrulD :se obine prin intersecia cilindrului de picior cu un plan perpendicular pe axa roii;

*cercul de baza cu diametrulD :este cercul care ruleaz dreapta

a

f

b

generatoare a profilului n evolvent. *nalimea capului dintelui(de divizare) ha:reprezint distana radial ntre cercul de cap i cercul de divizare:

*nalimea piciorului dintelui(de divizare)H :reprezint distana radial dintre cercul de picior i cercul de divizare;

*nalimea dintelui H :reprezinta distana radial ntre cercul de cap i cercul de picior;

*grosimea dintelui S :este arcul de cerc msurat pe cercul de divizare,cuprins ntre dou profile frontale ale unui dinte;

*limea golului E :este arcul de cerc msurat pe cercul de divizare,cuprins ntre doi dini alturai; *pasul circular P:reprezint lungimea arcului de cerc msurat pe cercul de divizare ntre dou flancuri consecutive; *pasul unghiular t:este raportul dintre circumferina,exprimat n uniti de cap;i se obine prin intersecia cilindrului de cap cu un plan perpendicular pe axa roii;

Reprezentarea roilor dinate: Regulile de reprezentare ale roilor dinate cilindrice i conice,a cremalierelor,melcilor,roilor melcate,roilor de lan,i roilor de clichet sunt stabilite de STAS 734-82.

Regulile de baz sunt urmtoarele: -roata dinat se reprezint n vedere ca,marginit de suprafaa de cap,al crui contur se traseaz cu o linie groas. -n seciune longitudinal roata dinata se reprezint ca i cum ar avea un numr par de dini,cu dantur dreapt ,considernd c planul de secionare trece prin dou goluri diametral opuse. -n seciune transversal se reprezint numai cremalierele i melcii. Cremalierele i melcii se reprezint nesecionate n proiecie longitudinal.

Pricipalele elemente geometrice ale danturii nclinate

f

a

d

d

2.Analiza functional,constructiv i tehnologic a produsului

Stabilirea itinerariului tehnologic de prelucrare

Angrenajele cu roi dinate cu dini nclinai prezint unele particulariti legate de cinematic,particulariti de care trebuie s se in seama. Funcionarea angrenajelor este determinat n principal de precizia prelucrrii danturii;ea este influenat i de rigiditatea arborilor,a carcaselor,a lagrelor i de precizia acestor organe.Procesul de angrenare la angrenajul cu dini nclinai este diferit fa de cel de la angrenajul cu dini drepi. La angrenarea cu dini nclinai,angrenarea ncepe de la un col al piciorului roii motoare iar liniile de contact sunt interseciile planului de angrenare cu flancurile dinilor,sunt drepte dispuse nclinat pe nlimea dinilor. Datorit nclinrii danturii lungimea liniei de contact se modific continuu ntre valoarea minim i valoarea maxim. Roile dinate cilindrice,avnd dinii nclinai fa de generatoarea cilindrului divizor al roii cu un unghi corespunzator cercului de divizare.Gradul de acoperire i durata angrenrii sunt mai mari,iar dinii preiau efortul progresiv i participarea simultan partial a ctorva perechi de dini la procesul angrenarii. nclinarea danturii asigur posibilitatea realizrii unor roi dinate cu numr de dini mai mic,n limitele impuse de fenomenul de interferen.n general,dantura angrenajului rezist mai bine la nconvoiere i la presiunea de contact.

Dantura angrenajelor cu dini nclinai este o dantura evolventic i deci generarea acesteia se poate face cu o cremalier generatoare iar generarea acesteia se poate face cu o cremaliera generata cu dinti nclinai al crui plan de referin ruleaz pe cilindru de viteze a roii. Principalul neajuns al danturii nclinate il constituie apariia eforturilor axiale suplimentare,ceea ce impune folosirea unor lagre corespunztoare. Roata imaginar cu dantura dreapt,pe care se succed dini drepi,avnd

pasul p egal cu pasul p al roii cu dini nclinai,se numete roat echivalent.Caracteristicile geometrice ale acestei roi se utilizeaz pentru dimensionarea roii reale cu dini nclinai,ca i pentru stabilirea caracteristicilor sculelor-cremaliera.Intersectnd cilindrul de divizare al

roii dinate reale printr-un plan normal rezult o seciune de forma unei elipse,numit elipsa de divizare.

3.Stabilirea matricii de propriti pe care trebuie s le ndeplineasc produsul

Alegerea preliminar a mrcilor de materiale

Materialul pentru roi dinate se alege n funcie de condiiile n care lucreaz angrenajul. Din punct acesta de vedere trebuie s se cunoasc mai bine forele care solicit angrenajul,caracterul solicitrilor,condiiile de mediu,viteza periferic.

n

n funcie de solicitri,avem: a)pentru roi dinate cu ncrcri i viteze periferice reduse,cuprinse ntre 0,5 si 2 m/s,se recomand folosirea aliajelor neferoase:oel i font. b)pentru roi dinate cu ncrcri i viteze periferice medii,cuprinse ntre 2 si 8 m/s,se recomand oeluri semidure nealiate sau slab aliate,precum i font. Aceste roi se ntlnesc la maini agricole,reductoare de dimensiuni mari,maini de ridicat i transportat,etc. c)pentru roi dinate cu ncrcri i viteze periferice ridicate,cuprinse ntre 8 si 16 m/s cu ncrcri mari pe dinte,se recomand oeluri aliate i nealiate.

Aceste roi se ntlnesc n cutiile de viteze de la maini-unelte,turbine,etc. n vederea nlocuirii materialelor scumpe i deficitare se folosesc pulberi metalice ale unor materiale mai ieftine,semifabricatele obinndu-se prin metalurgia pulberilor.

Calitatea materialelor metalice folosite la realizarea unei maini sau unei construcii determin alturi de concepia de proiectare i de tehnologia de fabricaie a nivelului performanelor tehnico-economice pe care aceasta le poate atinge.

Pe plan mondial asistm la o sporire continu a preocuprilor pentru utilizarea rational a materialelor,n general avnd ca obiect creterea eficienei i competitivitii mainilor,utilajelor i construciilor. -OLC 45

-OLC 60

-17 Cr Ni 16

-21 Mo Mn Cr 12

La alegerea materialului proiectantul trebuie s gseasc soluia optim avnd n vedere unul sau mai multe din urmtoarele considerente: a)valorificarea experienei proprii n realizarea pieselor cu destinaie similar. b)utilizarea materialelor economice i uor procurabile. c)valorificarea maxim a proprietilor tehnologice ale materialului. d)dotarea i experiena tehnologic din intreprinderea n care se va realiza piesa.

Rolul proiectantului este foarte important att n stabilirea concepiei de baza a proiectantului ct i n determinarea cerinelor minime impuse materialului i n consecina alegerea acestuia. Caracteristica principal a roilor este limea redus a danturii,ceea ce are drept consecint dezvoltarea unor presiuni de contact mari pe flancuri. Roile dinate executate din oeluri care pot fi tratate termic trebuie s satisfac dou condiii de baz: -s aibe att proprieti mecanice(rezisten,plasticitate) mai ridicate. -s posede proprieti tehnologice bune(deformare plastic,achiere).

Materiale utilizate n construcia roilor dinate i caracteristicile lor mecanice

Tabel 1

Materiale pentru roi dinate Recomandri de folosire Felul

materialului

Marca Stas Tipul angrenajului.Condiii de folosire

0 1 2 3

OL 50

OL 60

OL 70

OLC 10

OLC 15

Roi dinate puin solicitate,la viteze periferice moderate (612 m/s) i sarcini

cu oc.

OLC 45

OLC 50

OLC 55

OLC 60

Roi dinate puin solicitate,la viteze periferice mici(

18MnCr10

21MoMnCr

Roi dinate puternic solicitate,la viteze periferice mari (>12m/s) i sarcini cu

soc.Melci

21TiMnCr12

28TiMnCr12

Roi dinate pentru maini grele,la viteze periferice mari (>12m/s) i sarcini cu oc.

40Cr1033

MoCr11

Roi dinate mediu solicitate,la viteze periferice mici-medii(412m/s).

Otel carbon

turnat m piese

OT 40-3

0T 50-3

Roi dinate de dimensiuni mari,foarte puin solicitate.

Alegerea oelurilor Oelurile alese de mine sunt: -OLC 45(STAS 880-88)

-OLC 60(STAS 880-88)

-OL 50(STAS 500/2-80)

-17 Cr Ni 16(STAS 791-88)

Diametrul roii este de 20[mm].

GENERALITI

MARCA OELULUI PRINCIPALELE DOMENII DE UTILIZARE

OLC 45 Oel carbon de calitate pentru tratament termic destinate

construciei de maini,roi dinate,coroane dinate

OLC 60 Oeluri destinate construciei de maini,roi dinate,buce elastice

OL 50 Oel de uz general pentru construcii,roi dinate

17 Cr Ni 16 Roi dinate,roi de lan i alte piese pentru industria de

autoturisme

CARACTERISTICI MECANICE I TEHNOLOGICE

Marca

oelului

Rezistena la traciune:Rm(N/mm

)

Limita de

curgere:Rp0,2(N/mm

)

Alungirea

la rupere

A %min

OLC 45

610

360

18

OLC 60

710

410

14

OL 50

(490...610)

280

21

2 2

1

17 Cr Ni

16

(960...1270)

685

8

COMPOZIIA CHIMIC%

Marca

oelului

C

Mn

Si

S

P

max

Cr

Ni

OLC 45 0,42 0,50 Max

0,40

Max

0,045

0,40 - -

OLC 60 0,57 0,60 0,20 0,40 0,40 - -

OL50 0,30 0,50...0,80 0,37 0,050 0,050 - -

17Cr Ni 16 0,14 0,40 0,17 0,40 0,40 1.40 1.40

CULORI DE MARCARE

Marca oelului Culori de marcare

OLC 45 Albastru-negru

OLC 60 Albastru-gri

OL 50 verde

CARACTERISTICI

C C C C 1 2 3

Marca

oelului

Valori

nota

valori

nota

valori

nota

valori

nota

OLC 45 610 2 360 2 18 2 210 2

OLC 60 710 3 410 3 14 1 240 1

OL 50 490 1 280 1 21 3 180 3

NOTA 1=Satisfactoare NOTA 2=Bun NOTA 3=Foarte bun

CARACTERISTICI

Caracteristici Valoarea Nota

610 2

710 3

490 1

360 2

410 3

1

2

280 1

18 2

14 1

21 3

210 2

240 1

180 3

INTERVALE

Rezistena la traciune: 710-490=220

220:3=73

490+73=563 (0;563) 1

563+73=633 [563;633] 2

633+73=703 [633;703) 3

Limita de curgere 410-280=130

130:3=43

280+43=323 (0;323) 1

323+43=366 [323;366] 2

366+43=409 [366;409) 3

Alungirea la rupere 21-14=7

7:3=2

14+2=16 (0;16) 1

16+2=18 [16;18] 2

18+2=20 [18;20) 3

Costul

3

240-180=60

60:3=20

180+20=200 (0;200) 3

200+20=220 [200;220] 2

220+20=240 [220:240) 1

Caracteristici Valoarea Nota

610 2

710 3

490 1

360 2

410 3

280 1

18 2

14 1

21 3

210 2

240 1

180 3

Calculul ponderii de influen

1

2

3

C C C C

C - 0 0 0

C 2 - 0 0

C 2 2 - 0

C 2 2 2 -

T 6 4 2 0

P 0,5 0,33 0,166 0

T =6+4+2+0=12

P =

P = 0,5

P =0,333

P 0,166

P 0

P 0,5+0,333+0,166+0=1

Alegerea final a materialului folosit

1 2 3 4

1

2

3

4

i

i

i

i ii

T

T

1

12

6

12

42

12

23

12

04

4321 PPP

Pentru a realiza care din materiale este mai bun se face urmtorul calcul:

Conform calcului oelul ales va fi OLC 60,deoarece i corespunde valoarea cea mai mare din matricea final i anume:2,665.

Bibliografie

1.Alegerea i utilizarea oelurilor -Ion Chea,C.Rizescu -Editura

Tehnic,Bucuresti 1984

997,1

665,2

1998,1

498,0999,05,0

0166,0999,05,1

332,0666,01

03166,03333,015,01

01166,01333,035,03

02166,02333,025,02

0

166,0

333,0

5,0

1133

3311

2222

2.Alegerea i tratamentul termic al oelurilor de scule -T.Dulamita -Editura

Tehnic,Bucuresti 1963

3.Alegerea i utilizarea materialelor -Daniela Tarata -Reprografia Universitatea din

Craiova,1963

4.Manualul Inginerului Mecanic -Editura Tehnica,Bucuresti

5.Organe de maini i mecanisme-N.Stere,D.Lazar,Ghe.Paizi -Editura Didactica si

Pedagogica

Bucuresti

1977

6.Proiectarea sculelor achietoare-Enache Stefan -Editura Didactic i Pedagogic Bucuresti

1983