Proiect Organe de Masini - Tractor U450

100
TEMA DE PROIECT. Sa se proiecteze transmisia mecanica a tractorului U450 formata din ambreiajul principal si reductorul de turatie RCDI cunoscand urmatoarele : Ambreiajul are forma constructiva corespunzatoare modelelor reale de functionare si e destinat gamei de viteze: V III =6,9 km/h si V IV =9,4 km/h turatie nominala n n = 1500rot/min, P n =33 kW. Greutatea totala a tractorului este G T =24000 N Autovehicolul tracteaza o masina de lucru cu greutatea G ML2 = 10500 N. Turatia masinii de lucru 1 este n ML1 = 760 rot/min, iar turatia n ML2 = 536rot/min (priza de putere). Reductorul de turatie R este intr-o singura treapta si este legat printr-un cuplaj cardanic CC cu o transmisie cu curele trapezoidale. Pentru actionarea masinii de lucru ML 2 prin priza de putere se foloseste transmisia finala R cu raportul de transmitere i R =2 si randamentul η R =0,95 Intre reductor si ML1 se va monta un cuplaj standardizat cu flanse CF, iar CC montat intre R si TL are un unghi maxim de 10 0 . Regimul de lucru se caracterizeaza : -consumul energetic al ML 1 este β=65% din puterea nominala a motorului -consumul la ML 3 este γ=35% Sarcinile la ML sunt variabile intr-o perioada de timp T=1h conform nomogramei: 1

Transcript of Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Page 1: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

TEMA DE PROIECT

Sa se proiecteze transmisia mecanica a tractorului U450 formata din ambreiajul principal si reductorul de turatie RCDI cunoscand urmatoarele

Ambreiajul are forma constructiva corespunzatoare modelelor reale defunctionare si e destinat gamei de viteze VIII=69 kmh si VIV=94 kmh turatie nominala nn= 1500rotmin Pn=33 kW

Greutatea totala a tractorului este GT=24000 N Autovehicolul tracteaza o masina de lucru cu greutatea GML2= 10500 N Turatia masinii de lucru 1 este nML1= 760 rotmin iar turatia nML2=

536rotmin (priza de putere) Reductorul de turatie R este intr-o singura treapta si este legat printr-un

cuplaj cardanic CC cu o transmisie cu curele trapezoidale Pentru actionarea masinii de lucru ML2 prin priza de putere se foloseste transmisia finala R cu raportul de transmitere iR=2 si randamentul ηR=095

Intre reductor si ML1 se va monta un cuplaj standardizat cu flanse CF iarCC montat intre R si TL are un unghi maxim de 100

Regimul de lucru se caracterizeaza -consumul energetic al ML1 este β=65 din puterea nominala a motorului -consumul la ML3 este γ=35

Sarcinile la ML sunt variabile intr-o perioada de timp T=1h conform nomogramei

1

1PROIECTAREA PARTIALA A AMBREIAJULUI

11MEMORIU TEHNIC DE CALCUL AL AMBREIAJULUI

Icircn acest capitol sunt prezentate tipuri reprezentative de ambreiaje de uz general exemple de utilizare ale acestora icircn construcţia de maşini tipuri de ambreiaje utilizate icircn construcţia de autovehicule şi ndash icircn final ndash caracterizarea rolul funcţional şi condiţiile de material şi tehnologie ale principalelor elemente componente ale ambreiajelor Unele particularităţi constructiv-funcţionale ale ambreiajelor cu discuri sunt sintetizate mai jos ele fiind icircnsoţite de numerele figurilor icircn care evidenţiate icircn continuare icircn lucrare

Criterii de clasificare1) Modul de cuplare şi decuplare

a) cuplare prin construcţie şi decuplare prin mecanismul de comandă (ambreiaje normal cuplate)

b) cuplare şi decuplare prin mecanismul de comandă (ambreiaje facultativ cuplate)

2) Numărul ambreiajelor componente ale ansambluluia) un singur ambreiaj (ambreiaje simple)b) două ambreiaje simple (ambreiaj dublu)

3) Numărul de discuria) un disc (ambreiaj monodisc)b) două discuri (ambreiaj bidisc)c) mai mult de două discuri (ambreiaj multidisc)

4) Forma şi construcţia discurilor de fricţiunea) garnitura de fricţiune

cu garnitură fără garnitură

b) canale de ungere fără canale cu canale

c) geometria discului plane conice ondulate (sinus) cu sectoare ondulate cu arcuri lamelare

5) Condiţiile de funcţionare şi materialele suprafeţelor activea) cu ungere

oţel călitoţel călit fontăfontă sau oţel călit textolitoţel aliaje metaloceramiceoţel călit materiale din pulberi metaliceoţel călit

2

b) fără ungere fontăfontă azbestfontă sau oţel aliaje metaloceramiceoţel călit materiale din pulberi metaliceoţel călit

6) Forma canelurilor care asamblează discurile cu semicuplelea) dreptunghiularăb) icircn evolventă

TIPURI DE AMBREIAJE DE UZ GENERAL

Există ambreiaje multidisc duble formate din două ambreiaje multidisc simple ele au o largă icircntrebuinţare icircn contrucţia de maşini unelte pentru cuplarea diferitelor viteze sau pentru inversarea sensului de mişcare

Ambreiajele monodisc trebuie să asigure un coeficient de frecare mare pe suprafeţele de frecare pentru a rezulta un gabarit redus icircn condiţiile unui număr restracircns al acestor suprafeţe

Icircn acest scop ambreiajul funcţionează uscat (trebuie luate măsuri pentru ca uleiul să nu pătrundă icircntre suprafeţele de frecare) iar cuplul de material se alege corespunzător de obicei compoziţie pe bază de azbest (cu denumirea comercială de ferodou) pe oţel

111 ANALIZA TIPURILOR SI SOLUTIILOR CONSTRUCTIVE DE AMBREIAJE UTILIZATE IN COSTRUCTIA DE MASINI Icircn construcţia de autovehicule ambreiajele cu fricţiune cu comandă mecanică au

căpătat o largă utilizare deoarece icircndeplinesc majoritatea cerinţelor caracteristice acestui domeniu (simplitate preţ de cost redus siguranţă icircn exploatare manevrabilitate uşoară momente de giraţie reduse ale pieselor părţii conduse) Ambreiajele de autovehicule pot fi atacirct facultativ cuplate (cuplarea şi decuplarea se realizează numai prin acţionarea mecanismului de comandă cacirct mai ales normal cuplate (cuplate permanent prin construcţia lor mecanismul de comandă realizacircnd numai decuplarea)

AMBREIAJE NORMAL CUPLATE

La ambreiajele normal cuplate ndash cele mai răspacircndite icircn construcţia de maşini ndash forţa de apăsare necesară a suprafeţelor de frecare se realizează cu ajutorul arcurilor Există două variante de montare a arcurilor

a) dispunerea unui număr de arcuri elicoidale pe unul sau două cercuri concentrice cu arborele ambreiajului axele arcurilor fiind normale pe suprafaţa discului de presiune

b) utilizarea unui singur arc central (elicoidal sau tip diafragmă)

3

La tractoarele pe roţi şasiuri autopropulsate şi combine autopropulsate o largă răspacircndire au primit-o ambreiajele normal cuplate cu discuri de fricţiune

Aceste ambreiaje se prezintă icircntr-o mare varietate de forme constructive alegerea tipului de ambreiaj depinde de funcţiile pe care trebuie să le icircndeplinească de tipul şi destinaţia tractorului şasiului combinei şi icircn primul racircnd de condiţiile de exploatare

Astfel se icircntacirclnesc ambreiaje normal cuplate simple şi duble cu posibilitatea de ramificare a fluxului de putere şi fără ramificarea fluxului de putere

Specific tractoarelor cu roţi care au vaste icircntrebuinţări icircn transporturi agricultură şi sivicultură sunt ambreiajele simple cu ramificarea fluxului de putere şi duble

Ambreiajele duble permit transmiterea puterii de la motor pe două fluxuri la transmisia tractorului şi la transmisia arborelui prizei de putere Ambreiajul dublu reprezintă reunirea a două ambreiaje simple icircntru-un singur ansamblu care pot fi comandate fiecare icircn mod separat prin sisteme proprii de pacircrghii de la pedale separate şi comandate de acelaşi sistem de pacircrghii şi de aceeaşi pedală cu comandă icircn serie Prima categorie oferă posibilitatea de manevrare a ambreiajelor complet independent ndash a doua categorie condiţionează manevrarea ambreiajelor care se efectuează icircn serie prima etapă este destinată decuplării ambreiajului principal iar a doua decuplării ambreiajului prizei de putere

Ambreiajele de autovehicule sunt prevăzute cu arbore care ndash după cum s-a menţionat anterior ndash este şi arborele primar al schimbătorului de viteze La toate autovehiculele arborele are o porţiune canelată pe care ghidează butucul unui disc de fricţiune la ambreiajele bidisc al doilea disc ghidează prin butucul său fie direct pe arborele ambreiajului fie pe un arbore tubular ndash care reprezintă un al doilea arbore icircn special la ambreiajele bidisc ale tractoarelor

Arborele canelat se montează cu un capăt icircntr-un alezaj din volant sau capătul arborelui motor celălalt capăt fiind rezemat icircn carterul ambreiajului De regulă rezemarea se face pe rulmenţi există şi situaţii (ambreiajul Renault) icircn care rezemarea icircn partea motorului se face icircntr-o bucşă (lagăr radial de alunecare)

Piesele canelate se execută din oţeluri pentru cementare (care au de regulă icircn jur de 02 C STAS 880-80) şi oţeluri aliate (STAS 791-80) După carburare călire şi o uşoară detensionare a pieselor suprafeţele canelurilor devin dure şi rezistente la uzură iar miezul rămacircne tenace rezistent la solicitări dinamice Călirea superficială este urmată de rectificarea canelurilor

Cel mai utilizat profil al canelurilor este cel evolventic care introduce o concentrare mai redusă a eforturilor unitare ndash avantaj esenţial icircn cazul solicitărilor variabile la care este supus arborele

112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere

In costructia de masini se folosesc cupluri de frecare compuse din materiale diferite respectiv volantul si discul de presiune din metal iar garniturile discului de frecare din material nemetalic Materialul de baza pentru fabricarea garniturilor de frictiune este azbastul Acesta poate fi sub forma unor fire scurte sau tesaturi care impreuna cu insertii metalice sau plastice se preseaza cu lianti de tipul rasinilor sintetice ale caror proprietati influenteaza functionarea ambreiajului

4

Tip TRACTOR Putere [kW] Pn= 33kW Turatia [rotmin] nn = 1500 rotminGreutate [N] GT = 24000 NViteza [kmh] VI = 69 kmh VII=94 kmhGreutate ML2 [N] GML2 = 10500 NTuratia masinii nML1 = 760 rotminTipul reductorului RCDI- reductor cilindric cu dinti inclinati Transmisie cu element flexibil ndash TCT- transmisie prin curele trapezoidaleAleg cuplul de material de frecare = FERODOU PE OTELFunctionarea in mediu uscat cu caracteristicile

aleg05

113 DETERMINAREA ELEMENTELOR GEOMETRICE ALE SUPRAFETELOR DE FRECARE SI STANDARDIZAREA LOR

Fluxul de forţă la ambreiaje se transmite prin frecarea dintre suprafeţele de contact ca urmare a eforturilor normale (presiunilor) generate de forţa de ambreiere

Icircn acest proces de frecare (statică icircn timpul funcţionării normale şi dinamică icircn timpul decuplării - ambreierii) pentru transmiterea sigură a unui moment de torsiune rezistent (Mtrez) trebuie să fie icircndeplinită condiţia

sau (cs ndash fiind coeficient de serviciu sau de rezervă sau de suprasarcină)

Dar

unde raza redusă de frecare Ri Re ndash raza interioară

respectiv exterioară a garniturii de fricţiune if ndash numărul suprafeţelor de frecare şi se recomandă a avea valorile if = 2 pentru Mtr le 700 Nm if = 34 pentru Nm şi if gt 4 pentru Mtr gt 103 Nm μ ndash coeficientul de frecare statică Q ndash forţa de ambreiere

Din expresia precedentă se poate face dimensionarea acceptacircnd valorile presiunii admisibile statice

icircn care

5

Din STAS 7793-83 se aleg valorile cele mai apropiate de cele rezultate din calculDacă gabaritul exterior al ambreiajului este impus (Re) atunci se determină raza

interioară a suprafeţei de frecare

Dacă Re şi Ri sunt impuse sau se aleg preliminar atunci se determină numărul suprafeţelor de frecare

După stabilirea geometriei de frecare se poate determina forţa de ambreiere necesară menţinerii suprafeţelor de contact

Motorul cu care este echipat tractorul U-450 are o putere P = 33 kW şi o turaţie nominală n = 1500 rot min

Momentul rezistent este Nm

unde

ω ndash viteza unghiulară rads

Pentru a se asigura transmiterea fluxului de forţă trebuie să se icircndeplinească condiţia

Mf ge Mtr La limită Mf = Cs Mtr

cs - coeficiet de suprasarcină cs = 13 Mf = 13 ∙ 210085 = 27311 Nm

Geometria discurilor de fricţiune se determină din solicitarea de presiune de contact (strivire) folosind următoarea relaţie

unde

6

α Є [05 divide 07]

ndash raza interioară a garniturilor de fricţiune

ndash raza exterioara a garniturilor de fricţiune

Alegem α = 05 poa = 03 MPa μ = 0305

mm

De(STAS) = 2Re = 300 mm Di(STAS) = 165 mm a=35mmAlegerea lui De(STAS) şi Di(STAS) s-a făcut conform STAS 7793 - 83

PROCESUL DE AMBREIERE

Consideracircnd schema de acţionare arborele motor ndash ambreiaj ndash arborele condus icircn care momentele de inerţie I1 şi I2 ale părţii motoare şi conduse au fost reduse la arborii respectivi se poate scrie ecuaţia de bilanţ energetic care se poate exprima astfel lucrul mecanic Llm disponibil la arborele motor trebuie sa icircnvingă lucrul mecanic L a opus de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare reduse la arborele ambreiajului lucrul mecanic pierdut prin frecare icircn ambreiaj Lp2 şi lucrul mecanic rezistent Lr2 de pe arborele condus care icircnglobează atacirct rezistenţele din transmisia maşinii de lucru cacirct şi rezistenţele utile opuse de aceasta icircn procesul lucrului

Urmărind caracteristica reală şi cea simplificată obţinută prin liniarizarea curbelor reale ale procesului de ambreiere se desprind următoarele

Icircn starea debreiată (discurile ambreiajelor icircndepărtate) viteza unghiulară ω1 a arborelui motor este constantă şi egală cu viteza unghiulară ωln a motorului iar arborele condus este icircn repaos (ω2 = 0)

La ambreiere momentul de frecare Mf icircncepe să crească treptat icircn timp iar arborele condus icircncepe să se rotească numai atunci cacircnd momentul de frecare atinge valoarea momentului rezistent Mtrez Icircn tot acest interval de timp (0-t1) icircntreaga energie cedată de arborele motor se transformă icircn căldură şi uzura discurilor de fricţiune

Icircn perioada următoare (T-t1) corespunzătoare timpului t2 momentul de frecare trebuie sa icircnvingă pe lacircngă momentul rezistent Mtrez şi momentul dat de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare M ta (Mf = Mtrez + Mta) Acest moment se menţine constant pacircnă cacircnd ω1 = ω2

După terminarea ambreierii la timpul T cacircnd cei doi arbori s-au cuplat momentul de accelerare devine zero (Mta = 0) iar ambreiajul continuă să transmită momentul rezistent Mtrez

7

Icircn toată perioada de timp t2 icircntre suprafeţele de frecare ale ambreiajului există o alunecare dată de viteza relativă a celor două discuri (ω2 ndash ω1) ceea ce conduce de asemenea la producerea de căldură şi uzură a discurilor

Este de observat că icircn sarcină viteza unghiulară ω1 a arborelui motor nu se menţine constantă ea avacircnd o uşoară scădere faţă de valoarea sa nominală ω ln Această variaţie este mai pronunţată la acţionarea cu motoarele electrice asincrone trifazate la care turaţia se consideră practic constantă

Icircn vederea dimensionării sau verificării ambreiajului trebuiesc determinatea) durata procesului de ambreiere (T)b) lucrul mecanic pierdut prin frecarea din ambreiaj (Lp2)c) icircncălzirea ambreiajuluid) durabilitatea discurilor de fricţiune

VERIFICAREA GARNITURILOR DE FRICŢIUNE

Se face prin determinarea presiunii de contact efective cu relaţia

Unde padm= poa( 1-3 10-2 vmed) vmed- viteza medie de rotire a discurilor

mm

ms

MPa

MPa

pef ltpadm Alegem din STAS De = 300 mm Di = 165 mm a = 35 mm

8

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 2: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

1PROIECTAREA PARTIALA A AMBREIAJULUI

11MEMORIU TEHNIC DE CALCUL AL AMBREIAJULUI

Icircn acest capitol sunt prezentate tipuri reprezentative de ambreiaje de uz general exemple de utilizare ale acestora icircn construcţia de maşini tipuri de ambreiaje utilizate icircn construcţia de autovehicule şi ndash icircn final ndash caracterizarea rolul funcţional şi condiţiile de material şi tehnologie ale principalelor elemente componente ale ambreiajelor Unele particularităţi constructiv-funcţionale ale ambreiajelor cu discuri sunt sintetizate mai jos ele fiind icircnsoţite de numerele figurilor icircn care evidenţiate icircn continuare icircn lucrare

Criterii de clasificare1) Modul de cuplare şi decuplare

a) cuplare prin construcţie şi decuplare prin mecanismul de comandă (ambreiaje normal cuplate)

b) cuplare şi decuplare prin mecanismul de comandă (ambreiaje facultativ cuplate)

2) Numărul ambreiajelor componente ale ansambluluia) un singur ambreiaj (ambreiaje simple)b) două ambreiaje simple (ambreiaj dublu)

3) Numărul de discuria) un disc (ambreiaj monodisc)b) două discuri (ambreiaj bidisc)c) mai mult de două discuri (ambreiaj multidisc)

4) Forma şi construcţia discurilor de fricţiunea) garnitura de fricţiune

cu garnitură fără garnitură

b) canale de ungere fără canale cu canale

c) geometria discului plane conice ondulate (sinus) cu sectoare ondulate cu arcuri lamelare

5) Condiţiile de funcţionare şi materialele suprafeţelor activea) cu ungere

oţel călitoţel călit fontăfontă sau oţel călit textolitoţel aliaje metaloceramiceoţel călit materiale din pulberi metaliceoţel călit

2

b) fără ungere fontăfontă azbestfontă sau oţel aliaje metaloceramiceoţel călit materiale din pulberi metaliceoţel călit

6) Forma canelurilor care asamblează discurile cu semicuplelea) dreptunghiularăb) icircn evolventă

TIPURI DE AMBREIAJE DE UZ GENERAL

Există ambreiaje multidisc duble formate din două ambreiaje multidisc simple ele au o largă icircntrebuinţare icircn contrucţia de maşini unelte pentru cuplarea diferitelor viteze sau pentru inversarea sensului de mişcare

Ambreiajele monodisc trebuie să asigure un coeficient de frecare mare pe suprafeţele de frecare pentru a rezulta un gabarit redus icircn condiţiile unui număr restracircns al acestor suprafeţe

Icircn acest scop ambreiajul funcţionează uscat (trebuie luate măsuri pentru ca uleiul să nu pătrundă icircntre suprafeţele de frecare) iar cuplul de material se alege corespunzător de obicei compoziţie pe bază de azbest (cu denumirea comercială de ferodou) pe oţel

111 ANALIZA TIPURILOR SI SOLUTIILOR CONSTRUCTIVE DE AMBREIAJE UTILIZATE IN COSTRUCTIA DE MASINI Icircn construcţia de autovehicule ambreiajele cu fricţiune cu comandă mecanică au

căpătat o largă utilizare deoarece icircndeplinesc majoritatea cerinţelor caracteristice acestui domeniu (simplitate preţ de cost redus siguranţă icircn exploatare manevrabilitate uşoară momente de giraţie reduse ale pieselor părţii conduse) Ambreiajele de autovehicule pot fi atacirct facultativ cuplate (cuplarea şi decuplarea se realizează numai prin acţionarea mecanismului de comandă cacirct mai ales normal cuplate (cuplate permanent prin construcţia lor mecanismul de comandă realizacircnd numai decuplarea)

AMBREIAJE NORMAL CUPLATE

La ambreiajele normal cuplate ndash cele mai răspacircndite icircn construcţia de maşini ndash forţa de apăsare necesară a suprafeţelor de frecare se realizează cu ajutorul arcurilor Există două variante de montare a arcurilor

a) dispunerea unui număr de arcuri elicoidale pe unul sau două cercuri concentrice cu arborele ambreiajului axele arcurilor fiind normale pe suprafaţa discului de presiune

b) utilizarea unui singur arc central (elicoidal sau tip diafragmă)

3

La tractoarele pe roţi şasiuri autopropulsate şi combine autopropulsate o largă răspacircndire au primit-o ambreiajele normal cuplate cu discuri de fricţiune

Aceste ambreiaje se prezintă icircntr-o mare varietate de forme constructive alegerea tipului de ambreiaj depinde de funcţiile pe care trebuie să le icircndeplinească de tipul şi destinaţia tractorului şasiului combinei şi icircn primul racircnd de condiţiile de exploatare

Astfel se icircntacirclnesc ambreiaje normal cuplate simple şi duble cu posibilitatea de ramificare a fluxului de putere şi fără ramificarea fluxului de putere

Specific tractoarelor cu roţi care au vaste icircntrebuinţări icircn transporturi agricultură şi sivicultură sunt ambreiajele simple cu ramificarea fluxului de putere şi duble

Ambreiajele duble permit transmiterea puterii de la motor pe două fluxuri la transmisia tractorului şi la transmisia arborelui prizei de putere Ambreiajul dublu reprezintă reunirea a două ambreiaje simple icircntru-un singur ansamblu care pot fi comandate fiecare icircn mod separat prin sisteme proprii de pacircrghii de la pedale separate şi comandate de acelaşi sistem de pacircrghii şi de aceeaşi pedală cu comandă icircn serie Prima categorie oferă posibilitatea de manevrare a ambreiajelor complet independent ndash a doua categorie condiţionează manevrarea ambreiajelor care se efectuează icircn serie prima etapă este destinată decuplării ambreiajului principal iar a doua decuplării ambreiajului prizei de putere

Ambreiajele de autovehicule sunt prevăzute cu arbore care ndash după cum s-a menţionat anterior ndash este şi arborele primar al schimbătorului de viteze La toate autovehiculele arborele are o porţiune canelată pe care ghidează butucul unui disc de fricţiune la ambreiajele bidisc al doilea disc ghidează prin butucul său fie direct pe arborele ambreiajului fie pe un arbore tubular ndash care reprezintă un al doilea arbore icircn special la ambreiajele bidisc ale tractoarelor

Arborele canelat se montează cu un capăt icircntr-un alezaj din volant sau capătul arborelui motor celălalt capăt fiind rezemat icircn carterul ambreiajului De regulă rezemarea se face pe rulmenţi există şi situaţii (ambreiajul Renault) icircn care rezemarea icircn partea motorului se face icircntr-o bucşă (lagăr radial de alunecare)

Piesele canelate se execută din oţeluri pentru cementare (care au de regulă icircn jur de 02 C STAS 880-80) şi oţeluri aliate (STAS 791-80) După carburare călire şi o uşoară detensionare a pieselor suprafeţele canelurilor devin dure şi rezistente la uzură iar miezul rămacircne tenace rezistent la solicitări dinamice Călirea superficială este urmată de rectificarea canelurilor

Cel mai utilizat profil al canelurilor este cel evolventic care introduce o concentrare mai redusă a eforturilor unitare ndash avantaj esenţial icircn cazul solicitărilor variabile la care este supus arborele

112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere

In costructia de masini se folosesc cupluri de frecare compuse din materiale diferite respectiv volantul si discul de presiune din metal iar garniturile discului de frecare din material nemetalic Materialul de baza pentru fabricarea garniturilor de frictiune este azbastul Acesta poate fi sub forma unor fire scurte sau tesaturi care impreuna cu insertii metalice sau plastice se preseaza cu lianti de tipul rasinilor sintetice ale caror proprietati influenteaza functionarea ambreiajului

4

Tip TRACTOR Putere [kW] Pn= 33kW Turatia [rotmin] nn = 1500 rotminGreutate [N] GT = 24000 NViteza [kmh] VI = 69 kmh VII=94 kmhGreutate ML2 [N] GML2 = 10500 NTuratia masinii nML1 = 760 rotminTipul reductorului RCDI- reductor cilindric cu dinti inclinati Transmisie cu element flexibil ndash TCT- transmisie prin curele trapezoidaleAleg cuplul de material de frecare = FERODOU PE OTELFunctionarea in mediu uscat cu caracteristicile

aleg05

113 DETERMINAREA ELEMENTELOR GEOMETRICE ALE SUPRAFETELOR DE FRECARE SI STANDARDIZAREA LOR

Fluxul de forţă la ambreiaje se transmite prin frecarea dintre suprafeţele de contact ca urmare a eforturilor normale (presiunilor) generate de forţa de ambreiere

Icircn acest proces de frecare (statică icircn timpul funcţionării normale şi dinamică icircn timpul decuplării - ambreierii) pentru transmiterea sigură a unui moment de torsiune rezistent (Mtrez) trebuie să fie icircndeplinită condiţia

sau (cs ndash fiind coeficient de serviciu sau de rezervă sau de suprasarcină)

Dar

unde raza redusă de frecare Ri Re ndash raza interioară

respectiv exterioară a garniturii de fricţiune if ndash numărul suprafeţelor de frecare şi se recomandă a avea valorile if = 2 pentru Mtr le 700 Nm if = 34 pentru Nm şi if gt 4 pentru Mtr gt 103 Nm μ ndash coeficientul de frecare statică Q ndash forţa de ambreiere

Din expresia precedentă se poate face dimensionarea acceptacircnd valorile presiunii admisibile statice

icircn care

5

Din STAS 7793-83 se aleg valorile cele mai apropiate de cele rezultate din calculDacă gabaritul exterior al ambreiajului este impus (Re) atunci se determină raza

interioară a suprafeţei de frecare

Dacă Re şi Ri sunt impuse sau se aleg preliminar atunci se determină numărul suprafeţelor de frecare

După stabilirea geometriei de frecare se poate determina forţa de ambreiere necesară menţinerii suprafeţelor de contact

Motorul cu care este echipat tractorul U-450 are o putere P = 33 kW şi o turaţie nominală n = 1500 rot min

Momentul rezistent este Nm

unde

ω ndash viteza unghiulară rads

Pentru a se asigura transmiterea fluxului de forţă trebuie să se icircndeplinească condiţia

Mf ge Mtr La limită Mf = Cs Mtr

cs - coeficiet de suprasarcină cs = 13 Mf = 13 ∙ 210085 = 27311 Nm

Geometria discurilor de fricţiune se determină din solicitarea de presiune de contact (strivire) folosind următoarea relaţie

unde

6

α Є [05 divide 07]

ndash raza interioară a garniturilor de fricţiune

ndash raza exterioara a garniturilor de fricţiune

Alegem α = 05 poa = 03 MPa μ = 0305

mm

De(STAS) = 2Re = 300 mm Di(STAS) = 165 mm a=35mmAlegerea lui De(STAS) şi Di(STAS) s-a făcut conform STAS 7793 - 83

PROCESUL DE AMBREIERE

Consideracircnd schema de acţionare arborele motor ndash ambreiaj ndash arborele condus icircn care momentele de inerţie I1 şi I2 ale părţii motoare şi conduse au fost reduse la arborii respectivi se poate scrie ecuaţia de bilanţ energetic care se poate exprima astfel lucrul mecanic Llm disponibil la arborele motor trebuie sa icircnvingă lucrul mecanic L a opus de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare reduse la arborele ambreiajului lucrul mecanic pierdut prin frecare icircn ambreiaj Lp2 şi lucrul mecanic rezistent Lr2 de pe arborele condus care icircnglobează atacirct rezistenţele din transmisia maşinii de lucru cacirct şi rezistenţele utile opuse de aceasta icircn procesul lucrului

Urmărind caracteristica reală şi cea simplificată obţinută prin liniarizarea curbelor reale ale procesului de ambreiere se desprind următoarele

Icircn starea debreiată (discurile ambreiajelor icircndepărtate) viteza unghiulară ω1 a arborelui motor este constantă şi egală cu viteza unghiulară ωln a motorului iar arborele condus este icircn repaos (ω2 = 0)

La ambreiere momentul de frecare Mf icircncepe să crească treptat icircn timp iar arborele condus icircncepe să se rotească numai atunci cacircnd momentul de frecare atinge valoarea momentului rezistent Mtrez Icircn tot acest interval de timp (0-t1) icircntreaga energie cedată de arborele motor se transformă icircn căldură şi uzura discurilor de fricţiune

Icircn perioada următoare (T-t1) corespunzătoare timpului t2 momentul de frecare trebuie sa icircnvingă pe lacircngă momentul rezistent Mtrez şi momentul dat de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare M ta (Mf = Mtrez + Mta) Acest moment se menţine constant pacircnă cacircnd ω1 = ω2

După terminarea ambreierii la timpul T cacircnd cei doi arbori s-au cuplat momentul de accelerare devine zero (Mta = 0) iar ambreiajul continuă să transmită momentul rezistent Mtrez

7

Icircn toată perioada de timp t2 icircntre suprafeţele de frecare ale ambreiajului există o alunecare dată de viteza relativă a celor două discuri (ω2 ndash ω1) ceea ce conduce de asemenea la producerea de căldură şi uzură a discurilor

Este de observat că icircn sarcină viteza unghiulară ω1 a arborelui motor nu se menţine constantă ea avacircnd o uşoară scădere faţă de valoarea sa nominală ω ln Această variaţie este mai pronunţată la acţionarea cu motoarele electrice asincrone trifazate la care turaţia se consideră practic constantă

Icircn vederea dimensionării sau verificării ambreiajului trebuiesc determinatea) durata procesului de ambreiere (T)b) lucrul mecanic pierdut prin frecarea din ambreiaj (Lp2)c) icircncălzirea ambreiajuluid) durabilitatea discurilor de fricţiune

VERIFICAREA GARNITURILOR DE FRICŢIUNE

Se face prin determinarea presiunii de contact efective cu relaţia

Unde padm= poa( 1-3 10-2 vmed) vmed- viteza medie de rotire a discurilor

mm

ms

MPa

MPa

pef ltpadm Alegem din STAS De = 300 mm Di = 165 mm a = 35 mm

8

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 3: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

b) fără ungere fontăfontă azbestfontă sau oţel aliaje metaloceramiceoţel călit materiale din pulberi metaliceoţel călit

6) Forma canelurilor care asamblează discurile cu semicuplelea) dreptunghiularăb) icircn evolventă

TIPURI DE AMBREIAJE DE UZ GENERAL

Există ambreiaje multidisc duble formate din două ambreiaje multidisc simple ele au o largă icircntrebuinţare icircn contrucţia de maşini unelte pentru cuplarea diferitelor viteze sau pentru inversarea sensului de mişcare

Ambreiajele monodisc trebuie să asigure un coeficient de frecare mare pe suprafeţele de frecare pentru a rezulta un gabarit redus icircn condiţiile unui număr restracircns al acestor suprafeţe

Icircn acest scop ambreiajul funcţionează uscat (trebuie luate măsuri pentru ca uleiul să nu pătrundă icircntre suprafeţele de frecare) iar cuplul de material se alege corespunzător de obicei compoziţie pe bază de azbest (cu denumirea comercială de ferodou) pe oţel

111 ANALIZA TIPURILOR SI SOLUTIILOR CONSTRUCTIVE DE AMBREIAJE UTILIZATE IN COSTRUCTIA DE MASINI Icircn construcţia de autovehicule ambreiajele cu fricţiune cu comandă mecanică au

căpătat o largă utilizare deoarece icircndeplinesc majoritatea cerinţelor caracteristice acestui domeniu (simplitate preţ de cost redus siguranţă icircn exploatare manevrabilitate uşoară momente de giraţie reduse ale pieselor părţii conduse) Ambreiajele de autovehicule pot fi atacirct facultativ cuplate (cuplarea şi decuplarea se realizează numai prin acţionarea mecanismului de comandă cacirct mai ales normal cuplate (cuplate permanent prin construcţia lor mecanismul de comandă realizacircnd numai decuplarea)

AMBREIAJE NORMAL CUPLATE

La ambreiajele normal cuplate ndash cele mai răspacircndite icircn construcţia de maşini ndash forţa de apăsare necesară a suprafeţelor de frecare se realizează cu ajutorul arcurilor Există două variante de montare a arcurilor

a) dispunerea unui număr de arcuri elicoidale pe unul sau două cercuri concentrice cu arborele ambreiajului axele arcurilor fiind normale pe suprafaţa discului de presiune

b) utilizarea unui singur arc central (elicoidal sau tip diafragmă)

3

La tractoarele pe roţi şasiuri autopropulsate şi combine autopropulsate o largă răspacircndire au primit-o ambreiajele normal cuplate cu discuri de fricţiune

Aceste ambreiaje se prezintă icircntr-o mare varietate de forme constructive alegerea tipului de ambreiaj depinde de funcţiile pe care trebuie să le icircndeplinească de tipul şi destinaţia tractorului şasiului combinei şi icircn primul racircnd de condiţiile de exploatare

Astfel se icircntacirclnesc ambreiaje normal cuplate simple şi duble cu posibilitatea de ramificare a fluxului de putere şi fără ramificarea fluxului de putere

Specific tractoarelor cu roţi care au vaste icircntrebuinţări icircn transporturi agricultură şi sivicultură sunt ambreiajele simple cu ramificarea fluxului de putere şi duble

Ambreiajele duble permit transmiterea puterii de la motor pe două fluxuri la transmisia tractorului şi la transmisia arborelui prizei de putere Ambreiajul dublu reprezintă reunirea a două ambreiaje simple icircntru-un singur ansamblu care pot fi comandate fiecare icircn mod separat prin sisteme proprii de pacircrghii de la pedale separate şi comandate de acelaşi sistem de pacircrghii şi de aceeaşi pedală cu comandă icircn serie Prima categorie oferă posibilitatea de manevrare a ambreiajelor complet independent ndash a doua categorie condiţionează manevrarea ambreiajelor care se efectuează icircn serie prima etapă este destinată decuplării ambreiajului principal iar a doua decuplării ambreiajului prizei de putere

Ambreiajele de autovehicule sunt prevăzute cu arbore care ndash după cum s-a menţionat anterior ndash este şi arborele primar al schimbătorului de viteze La toate autovehiculele arborele are o porţiune canelată pe care ghidează butucul unui disc de fricţiune la ambreiajele bidisc al doilea disc ghidează prin butucul său fie direct pe arborele ambreiajului fie pe un arbore tubular ndash care reprezintă un al doilea arbore icircn special la ambreiajele bidisc ale tractoarelor

Arborele canelat se montează cu un capăt icircntr-un alezaj din volant sau capătul arborelui motor celălalt capăt fiind rezemat icircn carterul ambreiajului De regulă rezemarea se face pe rulmenţi există şi situaţii (ambreiajul Renault) icircn care rezemarea icircn partea motorului se face icircntr-o bucşă (lagăr radial de alunecare)

Piesele canelate se execută din oţeluri pentru cementare (care au de regulă icircn jur de 02 C STAS 880-80) şi oţeluri aliate (STAS 791-80) După carburare călire şi o uşoară detensionare a pieselor suprafeţele canelurilor devin dure şi rezistente la uzură iar miezul rămacircne tenace rezistent la solicitări dinamice Călirea superficială este urmată de rectificarea canelurilor

Cel mai utilizat profil al canelurilor este cel evolventic care introduce o concentrare mai redusă a eforturilor unitare ndash avantaj esenţial icircn cazul solicitărilor variabile la care este supus arborele

112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere

In costructia de masini se folosesc cupluri de frecare compuse din materiale diferite respectiv volantul si discul de presiune din metal iar garniturile discului de frecare din material nemetalic Materialul de baza pentru fabricarea garniturilor de frictiune este azbastul Acesta poate fi sub forma unor fire scurte sau tesaturi care impreuna cu insertii metalice sau plastice se preseaza cu lianti de tipul rasinilor sintetice ale caror proprietati influenteaza functionarea ambreiajului

4

Tip TRACTOR Putere [kW] Pn= 33kW Turatia [rotmin] nn = 1500 rotminGreutate [N] GT = 24000 NViteza [kmh] VI = 69 kmh VII=94 kmhGreutate ML2 [N] GML2 = 10500 NTuratia masinii nML1 = 760 rotminTipul reductorului RCDI- reductor cilindric cu dinti inclinati Transmisie cu element flexibil ndash TCT- transmisie prin curele trapezoidaleAleg cuplul de material de frecare = FERODOU PE OTELFunctionarea in mediu uscat cu caracteristicile

aleg05

113 DETERMINAREA ELEMENTELOR GEOMETRICE ALE SUPRAFETELOR DE FRECARE SI STANDARDIZAREA LOR

Fluxul de forţă la ambreiaje se transmite prin frecarea dintre suprafeţele de contact ca urmare a eforturilor normale (presiunilor) generate de forţa de ambreiere

Icircn acest proces de frecare (statică icircn timpul funcţionării normale şi dinamică icircn timpul decuplării - ambreierii) pentru transmiterea sigură a unui moment de torsiune rezistent (Mtrez) trebuie să fie icircndeplinită condiţia

sau (cs ndash fiind coeficient de serviciu sau de rezervă sau de suprasarcină)

Dar

unde raza redusă de frecare Ri Re ndash raza interioară

respectiv exterioară a garniturii de fricţiune if ndash numărul suprafeţelor de frecare şi se recomandă a avea valorile if = 2 pentru Mtr le 700 Nm if = 34 pentru Nm şi if gt 4 pentru Mtr gt 103 Nm μ ndash coeficientul de frecare statică Q ndash forţa de ambreiere

Din expresia precedentă se poate face dimensionarea acceptacircnd valorile presiunii admisibile statice

icircn care

5

Din STAS 7793-83 se aleg valorile cele mai apropiate de cele rezultate din calculDacă gabaritul exterior al ambreiajului este impus (Re) atunci se determină raza

interioară a suprafeţei de frecare

Dacă Re şi Ri sunt impuse sau se aleg preliminar atunci se determină numărul suprafeţelor de frecare

După stabilirea geometriei de frecare se poate determina forţa de ambreiere necesară menţinerii suprafeţelor de contact

Motorul cu care este echipat tractorul U-450 are o putere P = 33 kW şi o turaţie nominală n = 1500 rot min

Momentul rezistent este Nm

unde

ω ndash viteza unghiulară rads

Pentru a se asigura transmiterea fluxului de forţă trebuie să se icircndeplinească condiţia

Mf ge Mtr La limită Mf = Cs Mtr

cs - coeficiet de suprasarcină cs = 13 Mf = 13 ∙ 210085 = 27311 Nm

Geometria discurilor de fricţiune se determină din solicitarea de presiune de contact (strivire) folosind următoarea relaţie

unde

6

α Є [05 divide 07]

ndash raza interioară a garniturilor de fricţiune

ndash raza exterioara a garniturilor de fricţiune

Alegem α = 05 poa = 03 MPa μ = 0305

mm

De(STAS) = 2Re = 300 mm Di(STAS) = 165 mm a=35mmAlegerea lui De(STAS) şi Di(STAS) s-a făcut conform STAS 7793 - 83

PROCESUL DE AMBREIERE

Consideracircnd schema de acţionare arborele motor ndash ambreiaj ndash arborele condus icircn care momentele de inerţie I1 şi I2 ale părţii motoare şi conduse au fost reduse la arborii respectivi se poate scrie ecuaţia de bilanţ energetic care se poate exprima astfel lucrul mecanic Llm disponibil la arborele motor trebuie sa icircnvingă lucrul mecanic L a opus de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare reduse la arborele ambreiajului lucrul mecanic pierdut prin frecare icircn ambreiaj Lp2 şi lucrul mecanic rezistent Lr2 de pe arborele condus care icircnglobează atacirct rezistenţele din transmisia maşinii de lucru cacirct şi rezistenţele utile opuse de aceasta icircn procesul lucrului

Urmărind caracteristica reală şi cea simplificată obţinută prin liniarizarea curbelor reale ale procesului de ambreiere se desprind următoarele

Icircn starea debreiată (discurile ambreiajelor icircndepărtate) viteza unghiulară ω1 a arborelui motor este constantă şi egală cu viteza unghiulară ωln a motorului iar arborele condus este icircn repaos (ω2 = 0)

La ambreiere momentul de frecare Mf icircncepe să crească treptat icircn timp iar arborele condus icircncepe să se rotească numai atunci cacircnd momentul de frecare atinge valoarea momentului rezistent Mtrez Icircn tot acest interval de timp (0-t1) icircntreaga energie cedată de arborele motor se transformă icircn căldură şi uzura discurilor de fricţiune

Icircn perioada următoare (T-t1) corespunzătoare timpului t2 momentul de frecare trebuie sa icircnvingă pe lacircngă momentul rezistent Mtrez şi momentul dat de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare M ta (Mf = Mtrez + Mta) Acest moment se menţine constant pacircnă cacircnd ω1 = ω2

După terminarea ambreierii la timpul T cacircnd cei doi arbori s-au cuplat momentul de accelerare devine zero (Mta = 0) iar ambreiajul continuă să transmită momentul rezistent Mtrez

7

Icircn toată perioada de timp t2 icircntre suprafeţele de frecare ale ambreiajului există o alunecare dată de viteza relativă a celor două discuri (ω2 ndash ω1) ceea ce conduce de asemenea la producerea de căldură şi uzură a discurilor

Este de observat că icircn sarcină viteza unghiulară ω1 a arborelui motor nu se menţine constantă ea avacircnd o uşoară scădere faţă de valoarea sa nominală ω ln Această variaţie este mai pronunţată la acţionarea cu motoarele electrice asincrone trifazate la care turaţia se consideră practic constantă

Icircn vederea dimensionării sau verificării ambreiajului trebuiesc determinatea) durata procesului de ambreiere (T)b) lucrul mecanic pierdut prin frecarea din ambreiaj (Lp2)c) icircncălzirea ambreiajuluid) durabilitatea discurilor de fricţiune

VERIFICAREA GARNITURILOR DE FRICŢIUNE

Se face prin determinarea presiunii de contact efective cu relaţia

Unde padm= poa( 1-3 10-2 vmed) vmed- viteza medie de rotire a discurilor

mm

ms

MPa

MPa

pef ltpadm Alegem din STAS De = 300 mm Di = 165 mm a = 35 mm

8

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 4: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

La tractoarele pe roţi şasiuri autopropulsate şi combine autopropulsate o largă răspacircndire au primit-o ambreiajele normal cuplate cu discuri de fricţiune

Aceste ambreiaje se prezintă icircntr-o mare varietate de forme constructive alegerea tipului de ambreiaj depinde de funcţiile pe care trebuie să le icircndeplinească de tipul şi destinaţia tractorului şasiului combinei şi icircn primul racircnd de condiţiile de exploatare

Astfel se icircntacirclnesc ambreiaje normal cuplate simple şi duble cu posibilitatea de ramificare a fluxului de putere şi fără ramificarea fluxului de putere

Specific tractoarelor cu roţi care au vaste icircntrebuinţări icircn transporturi agricultură şi sivicultură sunt ambreiajele simple cu ramificarea fluxului de putere şi duble

Ambreiajele duble permit transmiterea puterii de la motor pe două fluxuri la transmisia tractorului şi la transmisia arborelui prizei de putere Ambreiajul dublu reprezintă reunirea a două ambreiaje simple icircntru-un singur ansamblu care pot fi comandate fiecare icircn mod separat prin sisteme proprii de pacircrghii de la pedale separate şi comandate de acelaşi sistem de pacircrghii şi de aceeaşi pedală cu comandă icircn serie Prima categorie oferă posibilitatea de manevrare a ambreiajelor complet independent ndash a doua categorie condiţionează manevrarea ambreiajelor care se efectuează icircn serie prima etapă este destinată decuplării ambreiajului principal iar a doua decuplării ambreiajului prizei de putere

Ambreiajele de autovehicule sunt prevăzute cu arbore care ndash după cum s-a menţionat anterior ndash este şi arborele primar al schimbătorului de viteze La toate autovehiculele arborele are o porţiune canelată pe care ghidează butucul unui disc de fricţiune la ambreiajele bidisc al doilea disc ghidează prin butucul său fie direct pe arborele ambreiajului fie pe un arbore tubular ndash care reprezintă un al doilea arbore icircn special la ambreiajele bidisc ale tractoarelor

Arborele canelat se montează cu un capăt icircntr-un alezaj din volant sau capătul arborelui motor celălalt capăt fiind rezemat icircn carterul ambreiajului De regulă rezemarea se face pe rulmenţi există şi situaţii (ambreiajul Renault) icircn care rezemarea icircn partea motorului se face icircntr-o bucşă (lagăr radial de alunecare)

Piesele canelate se execută din oţeluri pentru cementare (care au de regulă icircn jur de 02 C STAS 880-80) şi oţeluri aliate (STAS 791-80) După carburare călire şi o uşoară detensionare a pieselor suprafeţele canelurilor devin dure şi rezistente la uzură iar miezul rămacircne tenace rezistent la solicitări dinamice Călirea superficială este urmată de rectificarea canelurilor

Cel mai utilizat profil al canelurilor este cel evolventic care introduce o concentrare mai redusă a eforturilor unitare ndash avantaj esenţial icircn cazul solicitărilor variabile la care este supus arborele

112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere

In costructia de masini se folosesc cupluri de frecare compuse din materiale diferite respectiv volantul si discul de presiune din metal iar garniturile discului de frecare din material nemetalic Materialul de baza pentru fabricarea garniturilor de frictiune este azbastul Acesta poate fi sub forma unor fire scurte sau tesaturi care impreuna cu insertii metalice sau plastice se preseaza cu lianti de tipul rasinilor sintetice ale caror proprietati influenteaza functionarea ambreiajului

4

Tip TRACTOR Putere [kW] Pn= 33kW Turatia [rotmin] nn = 1500 rotminGreutate [N] GT = 24000 NViteza [kmh] VI = 69 kmh VII=94 kmhGreutate ML2 [N] GML2 = 10500 NTuratia masinii nML1 = 760 rotminTipul reductorului RCDI- reductor cilindric cu dinti inclinati Transmisie cu element flexibil ndash TCT- transmisie prin curele trapezoidaleAleg cuplul de material de frecare = FERODOU PE OTELFunctionarea in mediu uscat cu caracteristicile

aleg05

113 DETERMINAREA ELEMENTELOR GEOMETRICE ALE SUPRAFETELOR DE FRECARE SI STANDARDIZAREA LOR

Fluxul de forţă la ambreiaje se transmite prin frecarea dintre suprafeţele de contact ca urmare a eforturilor normale (presiunilor) generate de forţa de ambreiere

Icircn acest proces de frecare (statică icircn timpul funcţionării normale şi dinamică icircn timpul decuplării - ambreierii) pentru transmiterea sigură a unui moment de torsiune rezistent (Mtrez) trebuie să fie icircndeplinită condiţia

sau (cs ndash fiind coeficient de serviciu sau de rezervă sau de suprasarcină)

Dar

unde raza redusă de frecare Ri Re ndash raza interioară

respectiv exterioară a garniturii de fricţiune if ndash numărul suprafeţelor de frecare şi se recomandă a avea valorile if = 2 pentru Mtr le 700 Nm if = 34 pentru Nm şi if gt 4 pentru Mtr gt 103 Nm μ ndash coeficientul de frecare statică Q ndash forţa de ambreiere

Din expresia precedentă se poate face dimensionarea acceptacircnd valorile presiunii admisibile statice

icircn care

5

Din STAS 7793-83 se aleg valorile cele mai apropiate de cele rezultate din calculDacă gabaritul exterior al ambreiajului este impus (Re) atunci se determină raza

interioară a suprafeţei de frecare

Dacă Re şi Ri sunt impuse sau se aleg preliminar atunci se determină numărul suprafeţelor de frecare

După stabilirea geometriei de frecare se poate determina forţa de ambreiere necesară menţinerii suprafeţelor de contact

Motorul cu care este echipat tractorul U-450 are o putere P = 33 kW şi o turaţie nominală n = 1500 rot min

Momentul rezistent este Nm

unde

ω ndash viteza unghiulară rads

Pentru a se asigura transmiterea fluxului de forţă trebuie să se icircndeplinească condiţia

Mf ge Mtr La limită Mf = Cs Mtr

cs - coeficiet de suprasarcină cs = 13 Mf = 13 ∙ 210085 = 27311 Nm

Geometria discurilor de fricţiune se determină din solicitarea de presiune de contact (strivire) folosind următoarea relaţie

unde

6

α Є [05 divide 07]

ndash raza interioară a garniturilor de fricţiune

ndash raza exterioara a garniturilor de fricţiune

Alegem α = 05 poa = 03 MPa μ = 0305

mm

De(STAS) = 2Re = 300 mm Di(STAS) = 165 mm a=35mmAlegerea lui De(STAS) şi Di(STAS) s-a făcut conform STAS 7793 - 83

PROCESUL DE AMBREIERE

Consideracircnd schema de acţionare arborele motor ndash ambreiaj ndash arborele condus icircn care momentele de inerţie I1 şi I2 ale părţii motoare şi conduse au fost reduse la arborii respectivi se poate scrie ecuaţia de bilanţ energetic care se poate exprima astfel lucrul mecanic Llm disponibil la arborele motor trebuie sa icircnvingă lucrul mecanic L a opus de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare reduse la arborele ambreiajului lucrul mecanic pierdut prin frecare icircn ambreiaj Lp2 şi lucrul mecanic rezistent Lr2 de pe arborele condus care icircnglobează atacirct rezistenţele din transmisia maşinii de lucru cacirct şi rezistenţele utile opuse de aceasta icircn procesul lucrului

Urmărind caracteristica reală şi cea simplificată obţinută prin liniarizarea curbelor reale ale procesului de ambreiere se desprind următoarele

Icircn starea debreiată (discurile ambreiajelor icircndepărtate) viteza unghiulară ω1 a arborelui motor este constantă şi egală cu viteza unghiulară ωln a motorului iar arborele condus este icircn repaos (ω2 = 0)

La ambreiere momentul de frecare Mf icircncepe să crească treptat icircn timp iar arborele condus icircncepe să se rotească numai atunci cacircnd momentul de frecare atinge valoarea momentului rezistent Mtrez Icircn tot acest interval de timp (0-t1) icircntreaga energie cedată de arborele motor se transformă icircn căldură şi uzura discurilor de fricţiune

Icircn perioada următoare (T-t1) corespunzătoare timpului t2 momentul de frecare trebuie sa icircnvingă pe lacircngă momentul rezistent Mtrez şi momentul dat de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare M ta (Mf = Mtrez + Mta) Acest moment se menţine constant pacircnă cacircnd ω1 = ω2

După terminarea ambreierii la timpul T cacircnd cei doi arbori s-au cuplat momentul de accelerare devine zero (Mta = 0) iar ambreiajul continuă să transmită momentul rezistent Mtrez

7

Icircn toată perioada de timp t2 icircntre suprafeţele de frecare ale ambreiajului există o alunecare dată de viteza relativă a celor două discuri (ω2 ndash ω1) ceea ce conduce de asemenea la producerea de căldură şi uzură a discurilor

Este de observat că icircn sarcină viteza unghiulară ω1 a arborelui motor nu se menţine constantă ea avacircnd o uşoară scădere faţă de valoarea sa nominală ω ln Această variaţie este mai pronunţată la acţionarea cu motoarele electrice asincrone trifazate la care turaţia se consideră practic constantă

Icircn vederea dimensionării sau verificării ambreiajului trebuiesc determinatea) durata procesului de ambreiere (T)b) lucrul mecanic pierdut prin frecarea din ambreiaj (Lp2)c) icircncălzirea ambreiajuluid) durabilitatea discurilor de fricţiune

VERIFICAREA GARNITURILOR DE FRICŢIUNE

Se face prin determinarea presiunii de contact efective cu relaţia

Unde padm= poa( 1-3 10-2 vmed) vmed- viteza medie de rotire a discurilor

mm

ms

MPa

MPa

pef ltpadm Alegem din STAS De = 300 mm Di = 165 mm a = 35 mm

8

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 5: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Tip TRACTOR Putere [kW] Pn= 33kW Turatia [rotmin] nn = 1500 rotminGreutate [N] GT = 24000 NViteza [kmh] VI = 69 kmh VII=94 kmhGreutate ML2 [N] GML2 = 10500 NTuratia masinii nML1 = 760 rotminTipul reductorului RCDI- reductor cilindric cu dinti inclinati Transmisie cu element flexibil ndash TCT- transmisie prin curele trapezoidaleAleg cuplul de material de frecare = FERODOU PE OTELFunctionarea in mediu uscat cu caracteristicile

aleg05

113 DETERMINAREA ELEMENTELOR GEOMETRICE ALE SUPRAFETELOR DE FRECARE SI STANDARDIZAREA LOR

Fluxul de forţă la ambreiaje se transmite prin frecarea dintre suprafeţele de contact ca urmare a eforturilor normale (presiunilor) generate de forţa de ambreiere

Icircn acest proces de frecare (statică icircn timpul funcţionării normale şi dinamică icircn timpul decuplării - ambreierii) pentru transmiterea sigură a unui moment de torsiune rezistent (Mtrez) trebuie să fie icircndeplinită condiţia

sau (cs ndash fiind coeficient de serviciu sau de rezervă sau de suprasarcină)

Dar

unde raza redusă de frecare Ri Re ndash raza interioară

respectiv exterioară a garniturii de fricţiune if ndash numărul suprafeţelor de frecare şi se recomandă a avea valorile if = 2 pentru Mtr le 700 Nm if = 34 pentru Nm şi if gt 4 pentru Mtr gt 103 Nm μ ndash coeficientul de frecare statică Q ndash forţa de ambreiere

Din expresia precedentă se poate face dimensionarea acceptacircnd valorile presiunii admisibile statice

icircn care

5

Din STAS 7793-83 se aleg valorile cele mai apropiate de cele rezultate din calculDacă gabaritul exterior al ambreiajului este impus (Re) atunci se determină raza

interioară a suprafeţei de frecare

Dacă Re şi Ri sunt impuse sau se aleg preliminar atunci se determină numărul suprafeţelor de frecare

După stabilirea geometriei de frecare se poate determina forţa de ambreiere necesară menţinerii suprafeţelor de contact

Motorul cu care este echipat tractorul U-450 are o putere P = 33 kW şi o turaţie nominală n = 1500 rot min

Momentul rezistent este Nm

unde

ω ndash viteza unghiulară rads

Pentru a se asigura transmiterea fluxului de forţă trebuie să se icircndeplinească condiţia

Mf ge Mtr La limită Mf = Cs Mtr

cs - coeficiet de suprasarcină cs = 13 Mf = 13 ∙ 210085 = 27311 Nm

Geometria discurilor de fricţiune se determină din solicitarea de presiune de contact (strivire) folosind următoarea relaţie

unde

6

α Є [05 divide 07]

ndash raza interioară a garniturilor de fricţiune

ndash raza exterioara a garniturilor de fricţiune

Alegem α = 05 poa = 03 MPa μ = 0305

mm

De(STAS) = 2Re = 300 mm Di(STAS) = 165 mm a=35mmAlegerea lui De(STAS) şi Di(STAS) s-a făcut conform STAS 7793 - 83

PROCESUL DE AMBREIERE

Consideracircnd schema de acţionare arborele motor ndash ambreiaj ndash arborele condus icircn care momentele de inerţie I1 şi I2 ale părţii motoare şi conduse au fost reduse la arborii respectivi se poate scrie ecuaţia de bilanţ energetic care se poate exprima astfel lucrul mecanic Llm disponibil la arborele motor trebuie sa icircnvingă lucrul mecanic L a opus de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare reduse la arborele ambreiajului lucrul mecanic pierdut prin frecare icircn ambreiaj Lp2 şi lucrul mecanic rezistent Lr2 de pe arborele condus care icircnglobează atacirct rezistenţele din transmisia maşinii de lucru cacirct şi rezistenţele utile opuse de aceasta icircn procesul lucrului

Urmărind caracteristica reală şi cea simplificată obţinută prin liniarizarea curbelor reale ale procesului de ambreiere se desprind următoarele

Icircn starea debreiată (discurile ambreiajelor icircndepărtate) viteza unghiulară ω1 a arborelui motor este constantă şi egală cu viteza unghiulară ωln a motorului iar arborele condus este icircn repaos (ω2 = 0)

La ambreiere momentul de frecare Mf icircncepe să crească treptat icircn timp iar arborele condus icircncepe să se rotească numai atunci cacircnd momentul de frecare atinge valoarea momentului rezistent Mtrez Icircn tot acest interval de timp (0-t1) icircntreaga energie cedată de arborele motor se transformă icircn căldură şi uzura discurilor de fricţiune

Icircn perioada următoare (T-t1) corespunzătoare timpului t2 momentul de frecare trebuie sa icircnvingă pe lacircngă momentul rezistent Mtrez şi momentul dat de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare M ta (Mf = Mtrez + Mta) Acest moment se menţine constant pacircnă cacircnd ω1 = ω2

După terminarea ambreierii la timpul T cacircnd cei doi arbori s-au cuplat momentul de accelerare devine zero (Mta = 0) iar ambreiajul continuă să transmită momentul rezistent Mtrez

7

Icircn toată perioada de timp t2 icircntre suprafeţele de frecare ale ambreiajului există o alunecare dată de viteza relativă a celor două discuri (ω2 ndash ω1) ceea ce conduce de asemenea la producerea de căldură şi uzură a discurilor

Este de observat că icircn sarcină viteza unghiulară ω1 a arborelui motor nu se menţine constantă ea avacircnd o uşoară scădere faţă de valoarea sa nominală ω ln Această variaţie este mai pronunţată la acţionarea cu motoarele electrice asincrone trifazate la care turaţia se consideră practic constantă

Icircn vederea dimensionării sau verificării ambreiajului trebuiesc determinatea) durata procesului de ambreiere (T)b) lucrul mecanic pierdut prin frecarea din ambreiaj (Lp2)c) icircncălzirea ambreiajuluid) durabilitatea discurilor de fricţiune

VERIFICAREA GARNITURILOR DE FRICŢIUNE

Se face prin determinarea presiunii de contact efective cu relaţia

Unde padm= poa( 1-3 10-2 vmed) vmed- viteza medie de rotire a discurilor

mm

ms

MPa

MPa

pef ltpadm Alegem din STAS De = 300 mm Di = 165 mm a = 35 mm

8

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 6: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Din STAS 7793-83 se aleg valorile cele mai apropiate de cele rezultate din calculDacă gabaritul exterior al ambreiajului este impus (Re) atunci se determină raza

interioară a suprafeţei de frecare

Dacă Re şi Ri sunt impuse sau se aleg preliminar atunci se determină numărul suprafeţelor de frecare

După stabilirea geometriei de frecare se poate determina forţa de ambreiere necesară menţinerii suprafeţelor de contact

Motorul cu care este echipat tractorul U-450 are o putere P = 33 kW şi o turaţie nominală n = 1500 rot min

Momentul rezistent este Nm

unde

ω ndash viteza unghiulară rads

Pentru a se asigura transmiterea fluxului de forţă trebuie să se icircndeplinească condiţia

Mf ge Mtr La limită Mf = Cs Mtr

cs - coeficiet de suprasarcină cs = 13 Mf = 13 ∙ 210085 = 27311 Nm

Geometria discurilor de fricţiune se determină din solicitarea de presiune de contact (strivire) folosind următoarea relaţie

unde

6

α Є [05 divide 07]

ndash raza interioară a garniturilor de fricţiune

ndash raza exterioara a garniturilor de fricţiune

Alegem α = 05 poa = 03 MPa μ = 0305

mm

De(STAS) = 2Re = 300 mm Di(STAS) = 165 mm a=35mmAlegerea lui De(STAS) şi Di(STAS) s-a făcut conform STAS 7793 - 83

PROCESUL DE AMBREIERE

Consideracircnd schema de acţionare arborele motor ndash ambreiaj ndash arborele condus icircn care momentele de inerţie I1 şi I2 ale părţii motoare şi conduse au fost reduse la arborii respectivi se poate scrie ecuaţia de bilanţ energetic care se poate exprima astfel lucrul mecanic Llm disponibil la arborele motor trebuie sa icircnvingă lucrul mecanic L a opus de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare reduse la arborele ambreiajului lucrul mecanic pierdut prin frecare icircn ambreiaj Lp2 şi lucrul mecanic rezistent Lr2 de pe arborele condus care icircnglobează atacirct rezistenţele din transmisia maşinii de lucru cacirct şi rezistenţele utile opuse de aceasta icircn procesul lucrului

Urmărind caracteristica reală şi cea simplificată obţinută prin liniarizarea curbelor reale ale procesului de ambreiere se desprind următoarele

Icircn starea debreiată (discurile ambreiajelor icircndepărtate) viteza unghiulară ω1 a arborelui motor este constantă şi egală cu viteza unghiulară ωln a motorului iar arborele condus este icircn repaos (ω2 = 0)

La ambreiere momentul de frecare Mf icircncepe să crească treptat icircn timp iar arborele condus icircncepe să se rotească numai atunci cacircnd momentul de frecare atinge valoarea momentului rezistent Mtrez Icircn tot acest interval de timp (0-t1) icircntreaga energie cedată de arborele motor se transformă icircn căldură şi uzura discurilor de fricţiune

Icircn perioada următoare (T-t1) corespunzătoare timpului t2 momentul de frecare trebuie sa icircnvingă pe lacircngă momentul rezistent Mtrez şi momentul dat de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare M ta (Mf = Mtrez + Mta) Acest moment se menţine constant pacircnă cacircnd ω1 = ω2

După terminarea ambreierii la timpul T cacircnd cei doi arbori s-au cuplat momentul de accelerare devine zero (Mta = 0) iar ambreiajul continuă să transmită momentul rezistent Mtrez

7

Icircn toată perioada de timp t2 icircntre suprafeţele de frecare ale ambreiajului există o alunecare dată de viteza relativă a celor două discuri (ω2 ndash ω1) ceea ce conduce de asemenea la producerea de căldură şi uzură a discurilor

Este de observat că icircn sarcină viteza unghiulară ω1 a arborelui motor nu se menţine constantă ea avacircnd o uşoară scădere faţă de valoarea sa nominală ω ln Această variaţie este mai pronunţată la acţionarea cu motoarele electrice asincrone trifazate la care turaţia se consideră practic constantă

Icircn vederea dimensionării sau verificării ambreiajului trebuiesc determinatea) durata procesului de ambreiere (T)b) lucrul mecanic pierdut prin frecarea din ambreiaj (Lp2)c) icircncălzirea ambreiajuluid) durabilitatea discurilor de fricţiune

VERIFICAREA GARNITURILOR DE FRICŢIUNE

Se face prin determinarea presiunii de contact efective cu relaţia

Unde padm= poa( 1-3 10-2 vmed) vmed- viteza medie de rotire a discurilor

mm

ms

MPa

MPa

pef ltpadm Alegem din STAS De = 300 mm Di = 165 mm a = 35 mm

8

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 7: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

α Є [05 divide 07]

ndash raza interioară a garniturilor de fricţiune

ndash raza exterioara a garniturilor de fricţiune

Alegem α = 05 poa = 03 MPa μ = 0305

mm

De(STAS) = 2Re = 300 mm Di(STAS) = 165 mm a=35mmAlegerea lui De(STAS) şi Di(STAS) s-a făcut conform STAS 7793 - 83

PROCESUL DE AMBREIERE

Consideracircnd schema de acţionare arborele motor ndash ambreiaj ndash arborele condus icircn care momentele de inerţie I1 şi I2 ale părţii motoare şi conduse au fost reduse la arborii respectivi se poate scrie ecuaţia de bilanţ energetic care se poate exprima astfel lucrul mecanic Llm disponibil la arborele motor trebuie sa icircnvingă lucrul mecanic L a opus de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare reduse la arborele ambreiajului lucrul mecanic pierdut prin frecare icircn ambreiaj Lp2 şi lucrul mecanic rezistent Lr2 de pe arborele condus care icircnglobează atacirct rezistenţele din transmisia maşinii de lucru cacirct şi rezistenţele utile opuse de aceasta icircn procesul lucrului

Urmărind caracteristica reală şi cea simplificată obţinută prin liniarizarea curbelor reale ale procesului de ambreiere se desprind următoarele

Icircn starea debreiată (discurile ambreiajelor icircndepărtate) viteza unghiulară ω1 a arborelui motor este constantă şi egală cu viteza unghiulară ωln a motorului iar arborele condus este icircn repaos (ω2 = 0)

La ambreiere momentul de frecare Mf icircncepe să crească treptat icircn timp iar arborele condus icircncepe să se rotească numai atunci cacircnd momentul de frecare atinge valoarea momentului rezistent Mtrez Icircn tot acest interval de timp (0-t1) icircntreaga energie cedată de arborele motor se transformă icircn căldură şi uzura discurilor de fricţiune

Icircn perioada următoare (T-t1) corespunzătoare timpului t2 momentul de frecare trebuie sa icircnvingă pe lacircngă momentul rezistent Mtrez şi momentul dat de forţele de inerţie ale maselor icircn mişcare M ta (Mf = Mtrez + Mta) Acest moment se menţine constant pacircnă cacircnd ω1 = ω2

După terminarea ambreierii la timpul T cacircnd cei doi arbori s-au cuplat momentul de accelerare devine zero (Mta = 0) iar ambreiajul continuă să transmită momentul rezistent Mtrez

7

Icircn toată perioada de timp t2 icircntre suprafeţele de frecare ale ambreiajului există o alunecare dată de viteza relativă a celor două discuri (ω2 ndash ω1) ceea ce conduce de asemenea la producerea de căldură şi uzură a discurilor

Este de observat că icircn sarcină viteza unghiulară ω1 a arborelui motor nu se menţine constantă ea avacircnd o uşoară scădere faţă de valoarea sa nominală ω ln Această variaţie este mai pronunţată la acţionarea cu motoarele electrice asincrone trifazate la care turaţia se consideră practic constantă

Icircn vederea dimensionării sau verificării ambreiajului trebuiesc determinatea) durata procesului de ambreiere (T)b) lucrul mecanic pierdut prin frecarea din ambreiaj (Lp2)c) icircncălzirea ambreiajuluid) durabilitatea discurilor de fricţiune

VERIFICAREA GARNITURILOR DE FRICŢIUNE

Se face prin determinarea presiunii de contact efective cu relaţia

Unde padm= poa( 1-3 10-2 vmed) vmed- viteza medie de rotire a discurilor

mm

ms

MPa

MPa

pef ltpadm Alegem din STAS De = 300 mm Di = 165 mm a = 35 mm

8

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 8: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Icircn toată perioada de timp t2 icircntre suprafeţele de frecare ale ambreiajului există o alunecare dată de viteza relativă a celor două discuri (ω2 ndash ω1) ceea ce conduce de asemenea la producerea de căldură şi uzură a discurilor

Este de observat că icircn sarcină viteza unghiulară ω1 a arborelui motor nu se menţine constantă ea avacircnd o uşoară scădere faţă de valoarea sa nominală ω ln Această variaţie este mai pronunţată la acţionarea cu motoarele electrice asincrone trifazate la care turaţia se consideră practic constantă

Icircn vederea dimensionării sau verificării ambreiajului trebuiesc determinatea) durata procesului de ambreiere (T)b) lucrul mecanic pierdut prin frecarea din ambreiaj (Lp2)c) icircncălzirea ambreiajuluid) durabilitatea discurilor de fricţiune

VERIFICAREA GARNITURILOR DE FRICŢIUNE

Se face prin determinarea presiunii de contact efective cu relaţia

Unde padm= poa( 1-3 10-2 vmed) vmed- viteza medie de rotire a discurilor

mm

ms

MPa

MPa

pef ltpadm Alegem din STAS De = 300 mm Di = 165 mm a = 35 mm

8

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 9: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

114 CALCULUL TIMPILOR DE AMBREIERE

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t1 care se adoptă ( s) şi timpul t2 care se calculează plecacircnd de la condiţia egalităţii dintre momentul de acţionare momentul de frecare şi momentul opus de arborele condus cu luarea icircn considerare a momentului dat de forţele de inerţie icircn ipoteza că Mf ε1 ε2 sunt constante

icircn care Mtn ndash este momentul nominal de la arborele motor al ambreiajului şi care trebuie să fie cel puţin egal cu momentul rezistent (M tn ge Mtrez) ε1 şi ε2 ndash acceleraţiile unghiulare ale arborelui motor respectiv condus iar I1 şi I2 ndash momentele de inerţie reduse ale pieselor aflate icircn mişcare de pe arborele motor respectiv condus

Momentul de frecare al ambreiajului poate fi scris ca fiind

icircn care cs ndash este un coeficient de rezervă sau suprasarcină (coeficient de serviciu) şi depinde de tipul autovehiculului şi ambreiajului iar M tmax ndash momentul de torsiune maxim pe care-l poate avea motorul de antrenare (valoarea sa exactă se poate determina pe baza diagramei motorului) - se poate aproxima pe baza momentului M t la puterea şi turaţia nominală a motorului

Admiţacircnd variaţia liniară a vitezelor unghiulare rezultă la arborele motor la arborele condus

Pentru timpul t = t1 + t2 ω1 = ω2 de unde rezultă că

Icircnlocuind pe ε1 şi ε2 se obţine

icircn care icircn ipoteza Mtn = Mtrez ndash coeficientul de rezervă (cs) nu

poate lua valori mai mari de 12Avacircnd icircn vedere că tractorul sau combina nu utilizează icircn orice treaptă de viteză

puterea maximă dezvoltată de motor şi nici la aceeaşi viteză deoarece execută lucrări şi operaţii diferite atunci durata de ambreiere corespunzătoare timpului t2 diferă icircn funcţie de puterea necesară efectuării unei lucrări şi de timpul cacirct lucrează (utilizează) această putere

Aşadar să considerăm că ambreiajul este icircncărcat treptat icircntr-o perioadă de timp Deci icircn această situaţie avem

9

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 10: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

cu implicaţii directe asupra lucrului mecanic şi puterii pierdute prin frecare respectiv asupra durabilităţii ambreiajelor

Momentul de inerţie I1 la autovehicule se poate calcula cu suficientă exactitate icircn funcţie de momentul de inerţie al volantului

icircn care GD2 ndash este momentul de giraţie al volantului iar g ndash acceleraţia gravitaţională

Nms2

Unde G = 24000 N

vf = 94 kmh = ms

vf = 69 kmh = ms

ρ = 7800 kgm3

Kg

Kg

Kg

Kg

Kg

10

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 11: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

IV = 1438 Nms2

Nms2

rads

rads

t1 = 02hellip07 s t1 = 02 s

s

s

s

s

s

T = t1 + t2 = 02 + 138 = 158 s

115 CALCULUL LUCRULUI MECANIC SI PUTERII PIERDUTE PRIN FRECARE

Icircn prima perioadă de timp t1 lucrul mecanic pierdut prin frecare se determină cu aproximaţie icircn ipoteza că forţa Q se aplică instantaneu

unde μ ndash este coeficientul de frecare dintre suprafeţele icircn frecare Q ndash este forţa de ambreiere Rr ndash raza medie a suprafeţei de frecare if ndash numărul perechilor de suprafeţe icircn frecare ωln ndash viteza unghiulară nominală a arborelui motor

11

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 12: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Icircn perioada a doua de timp t2 lucrul mecanic consumat prin frecare Lp2 la o ambreiere presupunacircnd = constant pe icircntreaga perioadă de timp t2 este

Icircnlocuind pe t2 obţinem- pentru motorul cu ardere internă (ω1 = variabil)

Lucrul mecanic total consumat prin frecare icircn toată perioada de ambreiere va fi

Nm

Nm

Lp = Lp1 + Lp2 = 4949991 + 2276995 = 7226986 Nm

116 DURATA DE FUNCTIONARE A DISCURILOR DE FRICTIUNE

Uzarea ambreiajului se apreciază prin intensitatea liniară de uzare

icircn care Δh ndash grosimea stratului uzat a garniturii de fricţiune care la limită se consideră a fi cca 5060 din grosimea totală a garniturii atunci cacircnd fixarea garniturii pe discul de fricţiune se face prin nituiri şi 8095 cacircnd fixarea este asigurată de găurile existente icircn disc Lf ndash lungimea totală a drumului de frecare

- lungimea drumului de frecare la o ambreiere z ndash numărul de ambreieri pe oră Lh ndash durabilitatea de funcţionare a ambreiajului (icircn ore)

12

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 13: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Rezultă

[ore]

sau

mm τf = τaf = 9 106 MPa

Lh = 103981 h

km

vmed ndash fiind viteza medie a autovehiculului ( )

117 COMPORTAREA AMBREIAJULUI LA INCALZIRE

La ambreieri rapide puterea consumată prin frecare la z ambreieri pe oră pentru Lp este

[W]

Transformacircnd puterea de frecare icircn căldură şi scriind ecuaţia de bilanţ termic se obţine

icircn care - coeficientul global de tranfer de căldură

Ac ndash aria exterioară a carcasei [m2] θmed ndash temperatura medie pe suprafaţa de frecare (oC) (regim stabilizat) θ0 ndash temperatura mediului icircnconjurător (oC) Vaer ndash viteza aerului care răceşte carcasa (viteza autovehiculului) (ms)

Valorile temperaturii medii admisibile se consideră de cca 80-90 oC

depinzacircnd de natura materialului cuplei de frecare Este de menţionat că temperaturile maxime care iau naştere pe suprafaţa de contact ating valori mult mai ridicate

Avacircnd in vedere că tractorul este folosit in camp unde ambreiajul este rareori folosit adoptăm un număr de z = 100 ambreieri pe oră

13

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 14: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

W

m2

oC

se verifica

118 DIAGRAMA DE VARIATIE A TURATIEI IN PROCESUL DE AMBREIERE

In ipoteza ca Mf si ε sunt constante

rads

rads

rads

rads

14

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 15: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

2Proiectarea reductorului de turatie

21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti

inclinati

211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore

nn=1500 rotminPn=33 [ kW]nML1=760 rotmin nML2=npp=536 rotmin

15

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 16: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

raportul de transmitere iR=2ηR=095Stabilirea rapoartelor de transmitere ( calculul cinematic )

iz1z2= iz1z2 STAS=2

iTEF=

n1=nn=1500 rotmin

n2=nML1=760 rotmin

n3= rotmin

n4=n3=750 rotmin

n5= nML2= npp=536 rotmin

iTCT= alegem din STAS601282 iTCT=16

Bilantul de putere calculul puterilor

16

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 17: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Calculul momentelor transmise pe fiecare arbore

212 Alegere capetelor de arbori standardizate

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si de transmisii prin element intermediar Arborii vor fi confectionati din otel ndashcarbon de calitate OLC 45 STAS 880-88 Pinionul se confectioneaza din acelasi material cu arborele el fiind dintr-o bucata cu arborele In faza de predimensionare momentele de incovoiere nu pot fi determinate deoarece nu se cunoaste pozitia fortelor fata de reazeme si nici valorile acestora Predimensionarea se va face la torsiune singurul element cunoscut fiind momentul de torsiune Mtc

17

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 18: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Capetele de arbori care fac legatura intre diferite parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul de actionare respectiv masina de lucru sunt STAS Alegerea lor se face in functie de momentul de torsiune de calcul capabil sa-l transmita arborelui Odata ales diametrul capatului de arbore se stabiless tolerantele clasa de precizie a diametrului acestuia precum si lungimea capatului de arbore care se alege din seria scurta

τat = 20 MPa

Calculam diametrele capetelor celor doi arbori pentru reductorul cilindric cu dinti inclinati

mm

mm

Cu aceste valori alegem din STAS 87243-74 urmatoarele valori pentru cele doua capete de arbori

d1=42 mm si lungimea l=82 mmd2=48 mm si lungimea l=82 mm

Pentru OLC 45 ndashSTAS 880-80

-tratament termic calire cu flacara sau CIF -duritate flanc DF HRC 50 - H= 20 DF+80 [ MPa] - =200 220 [MPa] - (Rm)= 620 660 [Nmm2] -

213 Predimensionarea rotilor dintate Alegerea materialelor pentru rotile dintate si a tratamentelor termice sau termochimice

Alegerea concreta a unui material este legata de mai multi factori din care se mentioneaza -comportarea materialului in functie de procedeele tehnologice de productie-comportarea in serviciu si durabilitatea piesei proiectate

18

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 19: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

-comportarea materialului in prezenta concentratorilor de tensiune-rezistenta la uzare Dupa scopul si conditiile impuse rotile dintate utilizate in constructia reductoarelor de uz general se fabrica din oteluri laminate sau turnate fonte precum si aliaje neferoase bronzuri alame aliaje de aluminiu etc Din considerente tehnice si economice otelurile si in special cele laminate si forjate au cea mai larga utilizare in constructia angrenajelor cilindrice si conice Alegem ca material pentru confectionarea rotilor dintate OLC 45 supus tratamentului termic calire cu flacara sau CIF ( dantura durificata superficial HB )

2131 Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

Material OLC 45 tratament termic CIF

pentru danturi durificate (DFgt350HRC)

DF=55 HRC u=i12=2 ADistanta dintre axe

KH- factorul global al presiunii hertziene de contactcoeficient de lungime a dintelui

KA- factorul de suprasarcina exterioara Mtp-momentul de torsiune normal pe arborele pinionului

-presiunea hertziana limita la oboseala i12-raportul de transmitere al angrenajului

105 lt 105lt1072344lt125

19

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 20: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Din STAS 6055-82 adoptam

BModulul normal al danturii rotilor dintate -mn

Modulul normal minim al danturii rotilor dintate care formeaza angrenajul se determina din conditia ca dantura rotilor sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui Relatia de calcul a modulului normal minim este

unde

KF - factorul de suprasarcina exterioara KF=17-pentru danturi durificate (DFgt350HRC) - momentul de torsiune pe arborele pinionului -s-a ales 05 a12-distanta dintre axe standardizata -rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate =210 MPa i12-raportul de transmitere al angrenajului

mm

mKSTAS=15mm mK+1STAS=2mm 105 mKSTASltmnminlt mK+1STAS 1575lt1797lt2

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2

CStabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate-β

Unghiul de inclinare al dintilor rotilor dintate se recomanda a avea o valoare intreaga masurata in grade Pentru ca masinile de danturat sa nu se regleze pentru fiecare roata ce urmeaza a se dantura se recomanda β=100(80) ndashla roti dintate cu danturi durificate superficial ( HB 350) Adoptam β=100

D Calculul numarului de dinti ai rotilor dintate care formeaza angrenajul-z1 si z2

20

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 21: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Se determina mai intai din considerent geometric si cinematic numarul maxim de dinti ai pinionului

unde

a12-distanta dintre axe standardizata adoptata la punctul Amn-modulul normal al danturii adoptat la punctul Bβ -unghiul de inclinare al danturii adoptat la punctul Ci12-raportul de transmitere

dinti

dinti Modulul normal al danturii recalculat

mKSTAS=2mm mK+1STAS=25mm mKSTASltmnlt 105 mKSTAS 2lt2001lt21

Din STAS 822-82 adoptam m= mK+1STAS =2mm

EDistanta de referinta dintre axe a012

mm

=(0113)2=(0228) mm mm

se verifica In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti inclinati

s-au stabilit a12=aw 12=125 mm mn=2 mm =100

z1=41 dinti si z2=81 dinti a012=1246974 mm

21

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 22: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Numarul de dinti z1 si z2 adoptat pentru pinion si roata trebuie astfel calculat astfel ales incat abaterea raportuluide transmitere sa nu depaseasca abaterea admisibila Pentru aceasta se calculeaza mai intai raportul de transmitere efectiv

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este

-pentru reductoare cu o treapta de turatie

verifica

2132Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti inclinati

AElementele cremalierei de referinta

00 20 unghiul profilului de referinta

coeficientul inaltimii capului de referinta coeficientul inaltimi piciorului de referinta

jocul de referinta la picior

22

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 23: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

mm mm mm mm

B Calculul coeficientilor deplasarilor specifice ale danturii

-Unghiul profilului danturii in plan frontal-αt

-Unghiul de rostogolire frontal ndashαwt

23

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 24: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

-Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

-Numarul de dinti ai rotilor echivalente zn1 si zn2

zn1=42

zn2=85

C Elementele geometrice ale angrenajului

-Modulul frontal mt

mm

-Diametrul de divizare d1 d2

mm

24

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 25: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

mm

-Diametrele de baza

mm mm

-Diametrele de rostogolire

mm

mm

-Diametrele de picior

mm

mm

-Diametrele de cap

mm da1=90 mm

mm da2=16965 mm

25

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 26: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

-Jocurile la picior

( ) mm

mm gt02 mm

rarr se verifica

26

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 27: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

mm gt02 mm

rarr se verifica

-Inaltimea dintilor h1h2

mm

mm

-Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal αat12

-Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal Sat1Sat2

mm

mm

Pentru evitarea stirbirii dintelui la cap ca urmare a ascutirii accentuate se recomanda mm ndashpentru roti cu danturi durificate se verifica

-Latimea danturii rotilor b1 si b2

27

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 28: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

mm mm

-Diametrele inceputului profilului evolventic

mm

mm

-Diametrele cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturii rotilor

mm

mm

Pentru a avea o angrenare corecta a celor doua roti dintate este necesar sa fie indeplinite conditiile (820751gt81878) (1622989gt1604634) se verifica

-Gradul de acoperire total - gradul de acoperire al profilului in plan frontal

28

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 29: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

gradul de acoperire simultan datorat inclinarii dintilor

-Numarul minim de dinti ai pinionului zmin

conditia este indeplinita

DRelatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

-Lungimea ( cota ) peste bdquoNrdquo dinti - Masurarea cotei WNn este conditionata de satisfacerea relatiei

-numarul de dinti peste care se masoara lungimea WNn

29

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 30: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

dinti

10dinti

=31 mm

=79 mm

30

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 31: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

-Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal-Sn12

mm

mm

-Coarda de divizare a dintelui in plan normal ndash

mm

mm

-Inaltimea la coarda de divizare

mm

mm

-Coarda constanta a dintelui in plan normal -

mm

mm

31

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 32: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

-Inaltimea la coarda constanta -

mm

mm

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

Fortele nominale din angrenaj se detrmina din momentul de torsiune existent pe arborele pinionului Intrucat pierderile de putere din angrenaj sunt mici ( 0525) se neglijeaza influenta lor In consecinta fortele din angrenaj care actioneaza asupra celor doua roti sunt egale si de sens contrar Se considera ca fortele actioneaza pe cercurile de divizare ale rotilor

-Fortele tangentiale -

N

32

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 33: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

-Fortele radiale -

N

-Fortele axiale -

N

-Forta normala pe flancul dintelui ndashFn12

N

214Alegerea rulmentilor stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui

In functie de directia fortelor introduse de angrenaje elementele flexibile si articulate fata de axa de rotatie a arborelui alegem rulmenti radiali cu bile cu cale de rulare adanca A Montarea rulmentilor pe arbori trebuie sa permita atat preluarea sarcinilor radiale si axiale cat si reglarea lor fata de carcasa Ca marime rulmentii se aleg in functie de diametrul fusului pe care se monteaza diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore

Pentru arborele 1 =55 mmPentru arborele 2

=60 mm

Montarea rulmentilor radiali si radial axiali cu bilePentru arborele 1 alegem rulment radial axial cu role conice 32211cu urmatoarele caracteristici d=55mm C=120 KN E=27 mm r =25 mm D=100mm C0=110 KN a=25 mm r1=08 mm B=35mm T=35 mm d1=776 mm

33

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 34: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Pentru arborele s alegem rulment radial cu bile 6012 STAS 6846-80

d=60 mm C=2280 KN mm D=95 mm KN mm B=18 mm mm mm

B Stabilitatea distantei dintre reazeme

l=105 mm Alegerea si verificarea asamblarii arbore ndashbutuc

Asamblarea rotilor dintate pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza de regula prin intermediul penelor paralele Verificarea penelor paralele consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (pS) si de forfecare ( ) si compararea acestora cu eforturile admisibile

34

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 35: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Penele alese din STAS 1004-81 sunt urmatoarele Pentru d1 = 42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h = 8 mm Pentru d2 = 48 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 12 mm l = 70 mm

h = 8 mm Pentru d3 = 64 mm Pana paralela tip bdquoArdquo b = 18 mm l = 62 mm

h = 11 mm Pentru d4=42 mm Pana paralela tip bdquoBrdquo b = 12 mm l = 55 mm

h =8 mm Odată alese penele paralele icircn funcţie de diametrul arborelui d0 şi de lăţimea

butucului LB respectiv lungimea capătului de arbore LC se face verificarea acestora Verificarea penelor paralele constă icircn determinarea tensiunilor efective de strivire pm şi de forfecare f şi compararea acestora cu eforturile admisibile pam af

MPa

MPa

icircn care Mt ndash momentul de torsiune nominal tansmis de arborele respectiv KA ndash factorul de utilizare KA = 15 hb ndash dimensiunile secţiunii penei paralele (STAS 1004-82) lc ndash lungimea de contact a penei cu butucul depinde de forma penei

| lc = l ndash b pentru pene paralele forma A (cu capete rotunjite) | lc = l pentru pene paralele forma B (cu capete drepte) | lc = l ndash b2 pentru pene paralele forma C (cu un singur capăt rotunjit)

Pentru pana 1 Mpa lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 2 lt MPa

Mpa lt MPa

Pentru pana 3 lt MPa

35

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 36: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Mpa lt Mpa

Pentru pana 4 lt MPa

Mpa lt Mpa

215 Verificarea rotilor dintate

A Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui Tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia

-factorul de utilizare

-factorul dinamic

ms

- -factorul repartitiei frontale a sarcinii

- factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii

36

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 37: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

- factorul de forma al dinteluipentru z1=41 z2=81 xn1=0286xn2=01648

- factorul gradului de acoperire

factorul inclinarii danturii

- rezistenta limita de rupere prin oboseala la piciorul dintelui

- -factor de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui SFP=125

-YN12-factorul numarului de cicluri de functionare YN12=1

-YS12-factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui

-Yx-factor de dimensionare Yx=1

- tensiunea admisibila la oboseala prin incovoiere la piciorul dintelui

37

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 38: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

se verifica

se verifica

BVerificarea la presiunea hertziana in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor ( verificarea la pitting )

-ZE-factorul modulului de elasticitate al materialului ZE=1898-ZH-factorul zonei de contact

- factorul gradului de acoperire

lt1

-Zβ-factorul inclinarii dintilor

- -forta reala tangentiala la cercul de divizare

N

38

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 39: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

-u-raportul numarului de dinti u=2- -rezistenta la pitting

MPa

- -factor de siguranta la pitting

- -factorul rugozitatii flancurilor dintilor =11

- -factorul raportului duritatii flancurilor =1

- -factorul influentei vitezei periferice a rotilor

- -factorul numarului de ciclcuri de functionare

- factorul influentei ungerii asupra solicitarii la presiune hertziana de contact =1

se verifica

39

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 40: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

216 Calculul reactiunilor din lagare

Pentru arborele 1

Verificarea la solicitare compusa consta in determinarea efortului echivalent maxim tinand seama de variatia in timp a momentului de torsiune si de incovoiereSe recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul incovoietor este maxim

in care

40

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 41: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

-efortul unitar de incovoiere echivalent Wi-modulul de rezistenta la incovoire al sectiunii arborelui cu momentul de incovoiere echivalent maxim -rezistenta admisibila la incovoiere pentru ciclulu alternant simetric -momentul de incovoiere echivalent maximl=105 mm

= =3085 NN

Na=525 mm

N

N

N

N

N

N

Pentru arborele 2

N

41

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 42: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

N

N

N

N

N

217 Verificarea la solicitarea compusa si oboseala

Verificarea la solicitarea compusa consta in determinarea tensiunii echivalente maxime in sectiunile periculoase ale arborilor Tinand seama de variatia momentelor de torsiune si de incovoiere in diverse sectiuni ale arborilor precum si variatia acestora in timp se calculeaza momentul echivalent in sectiunile considerate periculoase Se recomanda sa se verifice sectiunea arborelui in care momentul de incovoiere echivalent este maxim sau acolo unde sectiunea este slabita de salturile de diametru sau de alti concentratori (canale de pana)

Mitot=1667465 Nmm

Nmm

-coeficient ce ia in considerare influenta modului de variatie diferit al eforturilor de incovoiere si de torsiune asupra comportarii arborelui α=075

42

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 43: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Nmm

mm3

Nmm2lt Nmm2 se verifica

Nmm

Nmm

Nmm

mm3

Nmm2lt se verifica

Calculul coeficientului de siguranta global

Determinarea coeficientului de siguranta la solicitari variabile se face pentru sectiunea arborelui ce prezinta concentratori de tensiuni coeficientul de siguranta global este

Pentru arborele 1

in care

- coeficient de siguranta la solicitarea de incovoiere

43

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 44: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

- coeficient de siguranta la solicitarea de torsiuneExpresiile acestor coeficienti de siguranta sunt

coeficient ce tine seama de tipul geometria concentratorului de eforturi unitare si de natura solicitarii

-coeficient dimensional-coeficient de calitata a suprafetei

-amplitudinea ciclului de solicitare la incovoiere respectiv torsiune

-efortul maxim respectiv minim ce apare in aceeasi sectiune ca urmare a variatiei in timp a momentului de incovoiere si torsiune

-media ciclului de solicitare

-rezistenta la oboseala intr-un ciclu alternant simetric si se recomanda

eforturi critice ale materialului si sunt eforturi de curgere pentru materiale tenace si de rupere pentru materiale fragile

44

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 45: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Mt=12843286 Nmm

verifica

Pentru arborele 2

mm3 Mt=98720 Nm

Nmm2

Nmm2

45

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 46: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

se verifica

218 VERIFICAREA RULMENŢILOR

Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenţilor se datorează apariţiei pittingului (oboselii superficiale) pe căile de rulare ale inelelor respectiv ale corpurilor de rostogolire

Calculul de verificare al rulmenţilor constă icircn stabilirea duratei de funcţionare Lh

care trebuie să fie mai mare decacirct o durată admisibilă Lha care pentru reductoare de turaţie de uz general este recomandată la valori 12000hellip15000 ore iar pentru maşini agricole de 8000hellip12000 ore

Cunoscacircnd reacţiunile radiale şi axiale din lagăre precum şi sistemul de montaj al rulmenţilor si caracteristicile acestora (uzual cei doi rulmenşi de pe arbore sunt identici) se calculează sarcina dinamică echivalentă preluată de fiecare rulment de pe arbore

unde XY ndash coeficienţii forţei radiale respectiv axiale X Y sunt dependenţi de tipul si mărimea rulmentului precum şi de mărimea forţelor radiale şi axiale preluate de rulment

Valorile coeficienţilor X şi Y se aleg din anexa din icircndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice pentru rulmenţii radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa din acelasi indrumar pentru rulmenţii radiali-axiali cu role conice Icircn vederea alegerii corecte a acestor coeficienţi precizăm soluţii de montaj al rulmenţilor radiali şi respectiv radiali-axiali Soluţiile trebuie să permită compensarea dilatării axiale ale arborilor fără a introduce solicitări suplimentare in rulmenţi

A Montajul rulmenţilor radiali cu bile

Rulmenţii radiali cu bile se pot monta icircn două varianteLa montajul cu rulment conducător si rulment liber se fixează axial pe arbore cacirct

şi icircn carcasă rulmentul cu sarcina radiala cea mai mică (rulmentul conducător) Acesta va prelua şi sarcina axială Cel de al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore fie mai rar in carcasă putacircndu-se descărca prin el dilatările termice axiale ale arborelui Acest rulment (rulmentul liber) va prelua numai forţa radială Soluţia se utilizează in special la

46

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 47: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

arbori lungi Este mai complicată din punct de vedere tehnologic şi constructiv necesitacircnd prelucrări şi elemente de asamblare suplimentare

Montajul cu rulmenţi flotanţi se realizează prin fixarea axială a fiecărui rulment intru-un singur sens pe arbore (spre interior) şi in sens opus in carcasă prin intermediul capacelor Forţa axială este preluată icircn acest caz de rulmentul către care este icircndreptată Soluţia de montaj este simplă se utilizează la arbori scurţi cum sunt de exemplu arborii reductoarelor de turaţie Această soluţie de montaj prezintă dezavantajul unei icircncărcări neuniforme a celor doi rulmenţi spre deosebire de prima variantă

Indiferent de varianta de montaj cunoscacircnd rulmentul care preia forţa axială se determină raportul unde i reprezintă numărul de racircnduri de bile iar C0 ndash capacitatea statică de icircncărcarea rulmentului Valorile i si C0 se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenţi Icircn funcţie de acest raport se alege mărimea ldquoerdquo din anexa 56 faţă de care se compară raportul Fa R

Dacă Fa R e rezultă X= 1 Y=0 Dacă Fa R ge e se determină X şi Y prin interpolare lineară

B Montajul rulmenţilor radiali ndash axiali cu bile sau cu role conice

Rulmenţii radiali ndash axiali se montează pe arbore icircntotdeauna perechi şi poate fi realizat in ldquoOrdquo pentru arbori cu roţi icircn consolă şi icircn ldquoXrdquo ndash pentru arbori care au roţile situate icircntre lagăre Forţa axială totală de pe arbore este Ka Mărimea şi direcţia forţelor axiale preluate de fiecare rulment Fa depind de montajul acestora şi de forţele axiale proprii Fa S cauzate de faptul că direcţia de preluare a sarcinii este diferită faţă de direcţia radială a reacţiunilor Icircn fig a) este pusă icircn evidenţă descompunerea reacţiunilor radiale şi forţele axiale proprii suplimentare pentru doi rulmenţi radiali ndash axiali cu role conice montaţi in ldquoOrdquo iar icircn fig b) pentru rulmenţi montaţi icircn ldquoXrdquo Icircn mod similar se determină forţa axiala preluată de rulmenţii din reazemele A şi B şi pentru rulmenţii radiali ndash axiali cu bile Icircntr-o primă etapă se alege din catalog Y 0 totale din fiecare rulment Valorile finale ale lui X şi Y rezultă determinacircnd rapoartele Fa ARA şi Fa BRB

care se compară cu ldquoerdquoPentru rulmentul cel mai incărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai

mare) se determină icircn funcţie de capacitatea dinamică a lui durabilitatea (numărul de milioane de rotaţii efectuate pacircnă la apariţia primelor semne de oboseală)

[milioane rotaţii]

Unde p = 3 ndash pentru rulmenţii cu bile p = 103 ndash pentru rulmenţii cu role

Icircn funcţie de durabilitatea efectivă şi de turaţia arborelui se stabileşte durata efectivă de funcţionare

[ore]

47

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 48: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Montajul rulmenţilor radiali axiali icircn ldquoXrdquo

Pentru forţele axiale care apar pe arborele pinion se determină sensul forţei axiale rezultante Ra dată de Fa p A Fa p B şi forţa axială din angrenaj Fa

Dacă Ra are sensul A B rezultă Fa B = Fa p A + Fa iar Fa A = Fa p A

Dacă Ra are sensul B A rezultă Fa A = Fa p B - Fa iar Fa B = F a p B

Pentru rulmentii C si D de pe arborele conducator avem Fa = Fam2 = 539 N

lt e = 04 X = 1 Y = 0

lt e = 04 X = 1 Y = 0

N

N

N N

Dacă rulmentul ales nu se verifică atunci se schimbă acesta cu un rulment de acelaşi diametru al inelului interior icircnsă de serie superioară de dimensiuni

Rulmenţii aleşi icircn final trebuie să facă parte din clasa icircntacirci de utilizare care se fabrică icircn mod curent

Pentru alegerea rulmenţilor calculam relatia pentru cel mai incarcat rulment de pe fiecare arbore condus şi conducator

Pentru rulmentii al arborelui conducător N

Durabilitatea

milioane cicluri

48

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 49: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Durata de functionare

h

Pentru rulmentii arborelui cundus

e=038

N

gt

Y=115

N

Durabilitatea

milioane de rotatii

p=3

Durata de functionare

ore se verifica

După efectuarea calcului de verificare al rulmenţilor proiectantul trebuie să decidă asupra alegerii ajustajelor realizate icircntre rulment şi carcasă respectiv icircntre rulment şi arbore Ajustajul rulment ndash carcasă este de tipul alezaj unitar Acest lucru se datorează faptului că rulmentul că rulmentul este un subansamblu independent şi deci cacircmpurile de toleranţă pentru diametrele d şi D sunt impuse de fabricant Astfel execuţia rulmenţilor conform STAS 4207-89 stabileşte 5 clase de precizie pentru rulmenţi simbolizate cu P0 ndash precizie normală P6 P5 P4 P2 ndash cea mai precisă clasă

O altă problemă căreia proiectantul trebuie să-i găsească rezolvare este aceea legată de modul de ungere răcire şi etanşare a lagărelor cu rulmenţi Trebuie aleasă o soluţie de ungere care să reducă pierderile prin frecare să permită evacuarea căldurii generate prin frecare să protejeze rulmentul icircmpotriva pătrunderii de particole abrazive din exterior precum şi a umezelii

49

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 50: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Ca materiale de ungere icircn cazul rulmenţilor folosiţi icircn construcţia reductoarelor de turaţie se recomandă cu precădere uleiurile minerale de transmisie folosite de altfel şi pentru ungerea angrenajelor Icircntr-o astfel de situaţie nu se admite ca elementul de rostogolire aflat icircn poziţia cea mai de jos să fie cufundat icircn ulei mai mult de jumătate Dacă rulmentul este situat deasupra băii de ulei ungerea acestuia se realizează prin canale colectoare sau cu ajutorul unor bdquobuzunarerdquo practicate icircn carcasa superioară Icircn aceste buzunare se colectează uleiul scurs pe peretele interior al carcasei care apoi este dirijat către rulment realizacircnd atacirct răcirea rulmentului cacirct şi ungerea acestuia

219 Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere

Angrenajul cilindric cu dinti inclinati se echivaleaza cu un angrenaj cilindric cu dinti drepti ( roata echivalenta ) Conditiile de alegere a lubrifiantului sunt impuse in primul rand de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare Pentru viteze periferice mai mari ( 415 )ms se recomanda uleiuri minerale Vascozitatea cinematica ( ) la temperatura de necesara angrnajelor cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei

- -parametrul filmului de ulei

ms

s-a ales uleiul cu vascozitatea

Se alege uleiul TIN 42 EP cSt pentru mediu aditivat cu IV=60 si punct de curgere la Sistemul de ungere trebuie sa asigure existenta in timpul functionarii intre flancuri a unei pelicule continue de lubrifiant Ungerea prin imersiune este posibila pentru turatii inferioare turatiei nlim

z-numarul de dinti ai rotii dintate imersate in ulei -unghiul de ungere ( rad ) -rugozitatile celor doua flancurilor in contact -vascozitatea uleiului ales la tm

50

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 51: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Dependenta vascozitatii uleiului de transmisii de temperatura este de forma

- vascozitatea cinematica la temperatura t ( 0C ) in [cst] AB- constante ce depind de ulei

A=871

B=338

lg

lg cSt

rad

0

rotmin

se verfica nltnlim

Adancimea de imersare trebuie sa fie mai mare sau la limita egala cu inaltimea

dintelui

51

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 52: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

mm

Ca măsură de siguranţă imersăm roata in ulei la o adancime de trei module

hm = 3 m = 3 2 = 6 mm

2110 CALCULUL REDUCTORULUI LA INCALZIRE

CALCULUL RANDAMENTULUI TOTAL AL REDUCTORULUI

Randamentul unui reductor de turaţie se exprimă ca raport dintre puterea - Pe de pe arborele de ieşire şi puterea Pi de pe arborele de intrare al reductorului Ca urmare a pierderilor datorate frecărilor care au loc icircn angrenaj icircn rulmenţi şi la antrenarea lubrifiantului din baie puterea pierdută icircn reductor este

Pierderilor de putere de mai sus le corespund randamentele ηa ηl şi ηu iar randamentul total al reductorului cu o treaptă de reducere devine

RANDAMENTUL ANGRENAJULUI - ηa

ANGRENAJE CILINDRICE SAU CONICE

Icircntre flancurile dinţilor conjugaţi ai roţilor ce formează angrenajul există o mişcare relativă de alunecare care icircn prezenţa forţelor normale pe dinte dau naştere la forţe de frecare ce consumă o parte din puterea transmisă prin angrenaj

Randamentul unei perechi de roţi dinţate are valorile ηa = 096 099 la angrenaje cilindrice şi ηa = 095 098 la angrenajele conice Valorile minime corespund angrenajelor deschise cu roţi dinţate executate icircn treptele de precizie 1011 Randamentul angrenajului cilindric exterior sau conic se determină mai exact cu relaţia

52

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 53: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

unde μ ndash coeficientul de frecare dintre flancuri μ ndash 004006 ndash pentru flancurile danturii prelucrate foarte icircngrijit şi roţi dinţate ndash roţi etalon μ ndash 006010 ndash pentru flancurile danturii prelucrate obişnuit (flancuri frezate sau rectificate) εa ndash gradul de acoperire al angrenajului β ndash unghiul de icircnclinare al danturii roţilor dinţate cilindrice cu dinţi icircnclinaţi (la roţile cilindrice

sau conice cu dinţi drepţi β = 0 adică cos β=1) z1 z2 ndash numărul de dinţi ai roţilor aflate icircn angrenare Kμ ndash factorul care ţine seama de gradul de prelucrare al danturii precum şi de rodajul roţilor

dinţate Kμ = 16 la roţi cilindrice nerodate sau roţi conice Kμ = 116 la roţi cilindrice de mare viteză (vtw gt 15 ms) Kμ = 061 la roţi cilindrice rodate

RANDAMENTUL LAGĂRELOR ndash ηt

Randamentul ηt al unei perechi de lagăre cu rulmenţi este 0995 ndash pentru rulmenţi cu bile 099 ndash pentru rulmenţi cu role icircn condiţiile unei ungeri corespunzătoare a unui montaj corect şi a unor turaţii de funcţionare normale (n lt 5000 rotmin)

Icircn cazul lagărelor cu alunecare randamentul este mai mic fiind comparabil cu cel al angrenajelor cilindrice ηt = 096hellip098

RANDAMENTUL DATORAT PIERDERILOR PRIN BARBOTARE - ηu

Randamentul care ia icircn considerare pierderile datorate antrenării prin barbotarea lubrifiantului din baia reductorului se determină cu relaţiile următoare (prima relaţie este pentru angrenaje cilindrice sau conice şi a doua relaţie pentru angrenaje melcate cilindrice cu melcul cufundat icircn ulei)

53

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 54: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

unde νtw ndash viteza tangenţială pe cercul de divizare sau de rostogolire al roţii cufundate icircn ulei

respectiv pe cilindrul de referinţă icircn cazul melcului exprimată icircn [ms] b2 ndash lăţimea danturii roţii cufundate icircn ulei L1 ndash lungimea melcului Icircn cazul icircn care roata melcată este cufundată icircn ulei se icircnlocuieşte icircn

relaţia a doua lungimea melcului L1 cu lăţimea roţii melcate b2 υt ndash vicircscozitatea lubrifiantului la temperatura de funcţionare a reductorului icircn [cSt] Pi ndash puterea pe arborele roţii z1 z1 z2 ndash suma dinţilor roţilor cilindrice sau conice aflate icircn angrenare

RANDAMENTUL DATORAT VENTILATORULUI DE RĂCIRE AL REDUCTORULUI - ηv

Icircn cazul cacircnd reductorul este răcit prin circulaţia forţată a aerului trebuie ţinut seama şi de pierderile de putere rezultate ca urmare a antrenării forţate a aerului cu ajutorul ventilatorului montat pe arborele de intrare al reductorului

unde vv ndash viteza periferică a ventilatorului icircn [ms]

ms

Dv ndash diametrul ventilatorului icircn[mm] ni ndash turaţia arborelui de intrare (arborelui ventilatorului) icircn [rotmin]

W

54

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 55: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

CALCULUL TEMPERATURII MEDII DE FUNCŢIONARE A REDUCTORULUI

Temperatura de funcţionare a reductorului se stabileşte din condiţia de echilibru termic Astfel căldura produsă icircn timpul funcţionării icircn reductor să fie egală cu cea evacuată icircn mediul icircnconjurător prin conductibilitate radiaţie convecţie etc

Icircn cazul răcirii naturale icircn ipoteza funcţionării de lungă durată şi admiţacircnd că toate pierderile de putere se transformă icircn căldură şi că răcirea carcasei reductorului se face icircn principal prin radiaţie temperatura medie de funcţionare este

unde t ndash temperatura medie de funcţionare a reductorului (temperatura uleiului) icircn [oC]

Kλ ndash coeficientul de transfer de căldură prin carcasa reductorului Ψ ndash coeficientul care ţine seama de evacuarea căldurii prin placa de fundaţie

Ψ = 005025 S ndash suprafaţa liberă (fără placa de bază) de răcire a carcasei icircn [m 2] Icircn această suprafaţa se

poate include 50 din suprafaţa nervurilor carcasei t0 ndash temperatura mediului ambiant t0 = 20 oC Pentru o bună funcţionare a reductorului se impune ca temperatura de regim să nu depăşească

valoarea admisibilă ta = 70hellip85 oC Ridicarea temperaturii de regim peste limita admisă provoacă scăderea icircnsemnată a vicircscozităţii lubrifiantului şi o redistribuire a jocurilor din lagăre şi din angrenaje ceea ce poate duce la deteriorarea prematură a componentelor reductorului

m2

oC

CALCULUL SIGURANŢEI UNGERII PRINCIPALELOR CUPLE DE FRECARE EXISTENTE IcircN REDUCTOR

SIGURANŢA UNGERII ROŢILOR DINŢATE

55

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 56: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Icircntre flancurile roţilor dinţate lubrifiate cu ulei se formează o peliculă de lubrifiant care trebuie comparată cu suma icircnălţimilor rugozităţilor

Se acceptă ca indicator al siguranţei ungerii parametrul adimensional ca fiind raportul dintre grosimea minimă hoc a peliculei de lubrifiant realizate icircn condiţii elastohidrodinamice din polul angrenării şi abaterea medie pătratică a icircnălţimii rugozităţilor considerate ca avacircnd o distribuţie normală (Gauss) pe flancurile conjugate

Ra1Ra2 - fiind rugozităţile flancurilor danturii indicate icircn desenele de execuţie ale roţilor dinţate

Se disting următoarele regimuri de frecare ndash uzare dacă 1 flancurile au contact direct şi apare uzarea prin adeziune dacă = 115 apar cojiri fenomene de uzură lustruire şi microciupituri

(micropitting) dacă = 153 poate apărea spallingul (ciupituri cu dimensiuni mai mari)

dar şi uzare prin adeziune dacă gt 4 suprafeţele sunt complet separate şi apare numai oboseală

superficială fără apariţia uzurii de tip adeziv

Grosimea filmului EHD hoc se poate calcula astfel

icircn care Rrsquo - raza de curbură a flancurilor icircn polul angrenării

dw12 - diametrele de rostogolire ale pinionului respectiv roţii Pentru angrenajul conic se va lua diametrul de divizare al pinionului cilindric icircnlocuitor dv1 şi respectiv al roţii cilindrice icircnlocuitoare dv2 Pentru angrenajul melcat diametrele dw1 dw2 se pot aproxima cu diametrele de divizare (rostogolire) ale melcului respectiv al roţii melcate

w - unghiul de presiune pe cercul de rostogolire

- pentru angrenajul cilindric cu dinţi drepţi w = w- pentru angrenajul cilindric cu dinţi icircnclinaţi w = w1 (unghiul de rostogolire frontal)- pentru angrenajul conic w = 0 = 20o

56

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 57: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

- pentru angrenajul melcat w = 0 x (unghiul de presiune axial)

a12 - distanţa dintre axe pentru angrenajul conic a12 = av12 (distanţa dintre axe a angrenajului cilindric icircnlocuitor pe conul frontal exterior)

o - vacircscozitatea dinamică a lubrifiantului ales la temperatura medie de funcţionare a reductorului Cunoscacircnd lubrifiantul şi deci vacircscozitatea cinematică la 50oC (50)

- viteza redusă a flancurilor evolventice icircn polul angrenării = twsinw= ms tw - fiind viteza tangenţială pe cercurile de rostogolire ale roţilor kp - parametru de dependenţă dintre vacircscozitate şi presiune pentru uleiurile

minerale destinate transmisiilor mecanice icircn gama de temperaturi 6090oC kr 210-8 m2N

H - presiunea hertziană din polul angrenării ndash determinată la verificarea la pitting a danturii roţilor dinţate H = 5104 MPa

E - modulul de elasticitate echivalent

unde 12 - coeficienţii contracţiei transversale Poisson (pentru oţel = 03) E12 - modulele de elasticitate ale materialelor celor 2 roţi dinţate

mm

Ersquo = 22650056 MPa

SIGURANŢA UNGERII RULMENŢILOR

57

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 58: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Pentru contactul dintre corpurile de rostogolire şi inelele rulmentului (fiecare corp de rostogolire are cacircte două contacte ndash cu inelul interior şi cu inelul exterior) siguranţa ungerii se apreciază prin parametrul adimensional

Pentru rulmenţi relaţia are forma

unde 0 kp - au aceleaşi semnificaţii ca icircn relaţia grosimii filmului EHD

kp = 2 10-8 m2N dm - diametrul mediu al rulmentului icircn [mm] dm = (D + d)2 unde D este

diametrul exterior al rulmentului şi d ndash diametrul interior n - turaţia inelului rotitor al rulmentului [rotmin] C0 - capacitatea statică de icircncărcare a rulmentului icircn [N] K - constantă ce depinde de tipul rulmentului

| K = 22 103 pentru rulmenţi radiali cu bile oscilanţi cu bile şi radiali ndash axiali cu role conice

| K = 231 103 pentru rulmenţi radiali cu role cilindriceDacă icircn reductor sunt mai mulţi rulmenţi atunci se va preciza care rulment

funcţionează icircn regimul de ungere cel mai defavorabilPentru rulmentii 32211 avem

Pentru rulmentii 6012 avem

DEFINITIVAREA SISTEMULUI DE UNGERE ŞI DE RĂCIRE A REDUCTORULUI

Sistemul de ungere şi de răcire al reductorului este impus de cele mai multe ori de condiţia ca temperatura uleiului să nu depăşească temperatura admisă ta = 7085oC Acest lucru se reflectă icircn calcule prin adoptarea unui coeficient de transfer de căldură cacirct mai mare dar valorile acestuia sunt impuse de condiţiile de răcire ale reductorului Sistemele de răcire şi ungere cel mai frecvent aplicate la reductoarele de turaţie

a) ungerea prin barbotare şi răcire naturală (cel mai simplu sistem)b) ungerea prin barbotare şi răcire cu ventilator (utilizat icircn special la reductoarele

melcate şi la reductoarele cu roţi cementat călite)c) ungerea prin barbotare şi răcire cu serpentină cu apă(utilizat la reductoarele de

mare portanţă)d) ungerea cu ulei sub presiune sau pulverizat cu recircularea şi răcirea uleiului

(utilizat la angrenaje de portanţă şi viteze mari)

CALCULUL PUTERII TERMICE A REDUCTORULUI

58

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 59: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Puterea termică a reductorului (limita termică) reprezintă puterea maximă ce poate fi transmisă prin intermediul reductorului icircn condiţiile unei temperaturi admisibile impuse uleiului ta = 7090oC şi se calculează astfel

unde PT - puterea termică a reductorului pe arborele de intrare icircn [kW]

Icircn condiţiile de optimizare a proiectării unui reductor de turaţie atacirct din punct de vedere termic cacirct şi din punct de vedere al capacităţii portante a angrenajului trebuie icircndeplinită expresia

Pentru reductoare de turaţie cu mai multe trepte de reducere randamentul total al reductorului se calculează ţinacircnd seama de numărul de angrenaje de numărul de perechi de rulmenţi precum şi de numărul de roţi care sunt cufundate icircn baia de ulei a reductorului

KW

3PROIECTAREA UNEI TRANSMISII PRIN CUREA LATĂ

DIMENSIONAREA TRANSMISIEI PRIN CUREA LATĂ

Elementul principal a transmisiei este cureaua fapt pentru care trebuie acordata atentie geometriei ce implica gabaritul transmisiei generale

In calculul de proiectare se considera a fi cunoscute puterea de transmis P[kW] turatia rotii conducatoare n1[rotmin] si a rotii conduse n2 sau una dintre turatii si raportul de transmitere itc

Se determina dimensiunile principale ale curelei grosimea h latimea b si lungimea Lc

Materialele de curea trebuie sa respecte o serie de conditii cum sunt rezistentamare la oboseala si uzura coeficient de frecare μ mare modul de elasticitate la intindere E1 mare modul de elasticitae la incovoiere E1 scazut insensibilitatea la conditii atmosferice si la unele produse chimice

Din conditiile de evitare a ruperii premature a unei curele de referinta la transmiterea sarcinii nominale se determina diametrul rotii mici de curea Aceasta relatie rezulta din conditia ca tensiune de incovoiere din curea sa nu depaseasca anumite limite

59

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 60: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

unde P ndash puterea pe arborele conducator [kW] N1 ndash turatia rotii mici (de regula conducatoare) in [rotmin]

Valoarea obtinuta prin calcul se utilizeaza pentru a alege o valoare conform

STAS 6011-83

mm

Conform STAS 6011-83 se alege D1 = 280 mm

Viteza de deplasare a curelei trebuie sa indeplineasca conditia

le vmax = 40 ms

unde viteza maxima a curelei vmax - se alege in functie de materialul curelei

ms le vmax = 40 ms

Daca nu este respectata conditia se determina D1 pentru atingerea vitezei admisibile vmax si apoi se standardizeaza

Diametrul rotii conduse

D1 ndash diametrul rotii motoare cu valoarea standardizata itc ndash raportul de transmitere ξ ndash coeficientul de alunecare elastica si se recomanda

ξ=001 - pentru curea cauciucata din bumbac ξ=0015 -pentru curea din piele ξ =0020 - pentru curea din materiale tesute si cusute

mm

In functie de valoarea calculata D2 - diametrul rotii 2 se standardizeaza conform STAS 6011-83 Astfel alegem D2 = 500 mm

Determinarea grosimii curelei h

60

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 61: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Alegem raportul Astfel avem

mm

DISTANŢA DINTRE AXE A12

Alegerea distantei dintre A12 atunci cand nu este impusa se acorda astfel

mm

pentru curele din piele sau textile tesute Alegem Aoptim = A12 = 1600 mm

Lungimea curelei Lc se stabileste in functie de geometria transmisiei Astfel pentru transmisia deschisa cu 2 roti

Unde Ύ ndash unghiul dintre ramurile curelei

o

β1 β2 ndash unghiurile de infasurare ale curelei pe roata conducatoare rspectiv condusa [radiani]

β1 = π ndash γ = 180o ndash 788o = 17212o β2 = π + γ = 180o + 788o = 18788o

rad

D12- diametrele rotii cu valorile standardizate A12-distanta dintre axele celor doua roti de curea

Se recomanda ca lungimea curelei sa fie mai mare decat o lungime minima impusa de viteza ei

61

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 62: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

cu Lc in [m] si v1 in [ms]

mm = 443 m

m

Pentru imbinarea capetelor curelei lungimea minima a partii subtiate se recomanda a fi ls min = 130 mm pentru 63 lt b lt 90 mm unde

b ndash latimea curelei

Calculul frecventei indoirilor f

Hz

unde x ndash numarul de roti pe care se infasoara cureaua fmax ndash frecventa maxima admisa dependenta de materialul curelei

Hz lt 30Hz

Calculul latimii curelei b se determina din conditia de rezistenta la rupere ca urmare a transmiterii fortei utile Fu

unde

N Aproximam aceasta forta cu Fu = 710 N

forta utila Fu in [N] puterea P in [kW] si v1 in ms Kd ndash coeficient dinamic dependent de masina de lucru ce este actionata prin

intermediul curelei Coeficientul dinamic are valoarea Kd = 14 h ndash grosimea curelei aleasa anterior [mm]

62

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 63: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

σua ndash tensiunea utila admisibila din curea [MPa] se calculeaza cu relatia

in care μ ndash coeficient de frecare dintre curea si roata si este dependent in principal de

materialul curelei μ = 05 β ndash unghiul de infasurare pe roata conducatoare [rad] β=β1 = 17212o ρ ndash masa specifica (densitatea) a materialului curelei [kgdm3] se adopta o data cu

materialul curelei ρ = 12 kgm3 v1 ndash viteza curelei [ms] Ei ndash modulul de elasticitate la incovoierea al materilaului curelei [Mpa] Ei =

50Mpa σr ndash rezistenta la rupere a materialului curelei [Mpa] σr = 50Mpa c ndash coeficientul de siguranta la rupere (c = 5hellip10) c = 5 Ktot ndash coefiecient total de geometrie si de exploatare a transmisiei prin curea

Kβ ndash coeficient al unghiului de infasurare

Kβ = 1 ndash 0003 (180o ndash β1o) = 1 ndash 0003 (180o ndash 17212o) = 097

β1o ndash fiind unghiul de infasurare al curelei pe roata conducatoare

Kp ndash coefiecint de pozitie al transmisiei Kp = 08 pentru transmisii verticale Kt ndash coeficient de tensionare a curelei

Kt=08 pentru transmisii cu tensionarea curelei pe baza elasticitatii acesteia Kf ndash coeficientul de frecventa dependent de regimul de functionare si de raportul

ffmax Kf = 0980

Mpa

mm

Astfel alegem latimea curelei b = 45 mm

Calculul fortei de intindere initiala F0 se determina cu ajutorul relatiei urmatoare

63

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 64: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

unde Forta din ramura conducatoare F1 si forta din ramura condusa F2 se determina in

functie de forta utila de transmis si de unghiul de infasurare pe roata de curea conducatoare β = β1 = 17212o = 3 radiani

N asymp 914N

N asymp 204 N

N

N

DETERMINAREA DURABILITĂŢII CURELEI

Cureaua fiind supusa continuu la tensiuni variabile intre o valoare maxima si alta minima au limitata durata de functionare

unde Nb ndash numarul de cicluri de baza Nb = 107 cicluri σb ndash tensiunea limita pentru un numar de cicluri de baza σb = 6 Mpa q ndash exponent q = 5 σmax ndash tensiunea maxima din curea

σmax = 436 MPa

Kσ ndash coeficient ce tine seama de faptul ca tensiunea maxima difera de la roata mica la cea mare

σmax2 ndash tensiunea din ramura condusa a curelei

64

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 65: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

σmax2 = 155 MPa

Kr ndash coeficent al regimului de lucru Kr asymp 18

asymp 8212 h

Se recomanda ca durabilitatea de functinare admisa Lha a cureelelor late sa fie de Lha=7000hellip10000ore

Asadar cu latimea curelei b = 45 mm durata de viata este cuprinsa intre 7000 lt Lh lt 10000 deci cureaua aleasa verifica relatia durabilitatii Latimea b = 40 mm nu respecta aceasta durata de viata deci nu reprezinta o alegere viabila raportata la destinatia sa

PROIECTAREA ROŢILOR DE CUREA

Rotile de curea sa satisfaca urmatoarele conditii sa fie usoare bine echilibrate montate centric pe arbore sa asigure o aderenta buna cu cureaua si sa nu o uzeze

Materialele rotilor de curea cel mai frecvent utilizate suntfonta turnata (Fc 200 STAS 568-82) pentru viteze mai mici de 30ms otelul laminat sau aluminiul sub forma de tabla sudata STAS 437mdash87 STAS 901-80

Partile principale ale unei roti de curea obada discul si butucul Parametrii constructivi ai rotilor de curea executate din fonta au valorile recomandate dupa cum urmeaza

- diametrul butucului db = (18hellip2) d- lungimea butucului Lb = (15hellip2) d- grosimea obezii S1 = 0005D + 3 mm(D este diametrul obezii rotii)- nervura de turnare e = S1 + 002B (B este latimea obezii rotii)

B = 11b + (10hellip15) pentru transmisii obisnuiteB = (15hellip2) b pentru transmisii semiincrucisate sau incrucisate

Latimea rotii de curea precum si abaterile acesteia sunt standardizatepentru transmisii obisnuite in STAS 6011-83 si se alege in functie de latimea curelei

Spitele se fac drepte cu sectiune eliptica avand axa mare a elipsei dispusa in planul obezii

65

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 66: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Numarul de spite

In locul de imbinare a spitei cu obada sectiunea are h1 = 08hs si a1 = 08 as Daca lungimea spitelor este de sub 100mm in locul lor se prevede un disc Pentru evitarea alunecarii laterale a curelei de pe obada roata de curea se face bombata cu bm Pentru transmisiile obinuite bm se recomanda

bm = (5hellip75)10-3 B pentru roata condusabm = (5hellip75)10-3 B iTC pentru roata conducatoare

In cazul transmisiilor cu axe verticale

bm = (75hellip1) B pentru roata condusabm = (75hellip1) B iTC pentru roata conducatoareIn cazul transmisiilor prin curele cu axe incrucisate sau atunci cand cureaua

trebuie deplasata axial se utilizeaza roti de curea fara bombajRoata de curea este supusa unor solicitari complexe De exemplu obada este

solicitata la tractiune datorita fortelor centrifuge proprii si la incovoiere ca rezultat al actiunii bratelor si al apasarii curelei pe obada rotii

Bratele (spitele) sunt solicitate la tractiune datorita fortelor centrifuge si la incovoiere datorita fortelor utile Fu

Tensiunea de incovoiere din zona de incastrare a spitei cu butucul este data de relatia

MPa

In vederea maririi fortei de frecare dintre curea si obada rotii cureaua trebuie intinsa(pretensionata)

Intinderea curelei se poate realiza prin deplasarea motorului de actionare pe glisiere sau prin bascularea motorului electric de actionare De asemenea intinderea curelei poate fi realizata prin intermediul unei role de intindere care se plaseaza intodeauna pe ramura condusa a curelei Diametrul rolei de intindere Dr este de obicei egal cu diametrul rotii conducatoare D Daca se alege o rola de intindere cu D D atunci diametrul minim este Dmin=08 D1

Nmm

τ = 20 MPa mm Alegem d = 32 mm conform

STAS 87243-74Diametrul butucului

mm mm

mm

66

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 67: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

mm Adoptam B = 63 mm mm

ib = 4 spite

ib = 5 spite

as = 20 mm hs = 35 mm

MPa lt MPa

MPa lt MPa

4ALEGEREA SI VERIFICAREA CUPLAJELOR CF SI CC41CUPLAJUL CU FLANSE (STAS 769-73)

Cuplajele cu flanse sunt cuplaje permanente fixe care nu pot compensa abateri de pozitie ale capetelor de arbori si se executa in doua variante constructive

Tipul CFO ndash pentru cuplarea directa a capetelor de arbori orizontali Tipul CFV ndash pentru cuplarea directa a arborilor verticali

Momentul de torsiune se transmite prin intermediul suruburilor de pasuire cu ajutorul carora se realizeaza asamblarea semicuplelor cuplajului

Marimea cuplajului se allege in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc luand in consideratie regimul de lucru al masinii antrenate si al celei motoare prin intermediul unui coeficient de serviciu cs corelat cu diametrul capatului de arbore Momentul de torsiune de calcul trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal indicat in STAS Din aceasta conditie rezulta marimea cuplajului

67

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 68: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

in care

Mtc - momentul de torsiune de calcul Mt - momentul de torsiune nominal transmis prin arborele respectiv in cazul

nostru arborele 2 cs - coeficientul de serviciucare pentru o functionare uniforma socuri moderate si

frecvente suprasarcini relativ mari de scurta durata si pentru motorul DIESEL cu 4 cilindri al tractorului U450 este cuprins intre 215235 Alegem cs=22

Nmm

In functie de acest moment un cuplaj care poate prelua si transmite o asemenea forta este cuplajul de marimea 9 cu diametrul nominal al capatului de arbore cuplat de 50 mm lungimea de 82 mm turatia maxima de 2000 rotmin D=150 mm L1=168 mm L2=190 mm D1=120mm d1=90 mm numarul de suruburi ns=3 dimensiunile unui surub M10X50 d2=11 mm d3=68 mm l1=18 mm l2=2 mm l3=12 mm momentul de giratie =0105 kgm3 masa=11 kg

SE ALEGE CFO 89-4250 STAS 769-73

Se recomanda desi standardul nu prevede verificarea elementelor de legtura ale cuplajului in timpul functionarii verificarea suruburilor de pasuire la forfecare si la strivire

Momentul de torsiune se transmite de la o semicupla la alta prin intermediul suruburilor care sunt montate fara joc Forta tangentiala pe un surub F1 se determina in functie de momentul de torsiune de calcul de diametrul de montaj al suruburilor si

68

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 69: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

de numarul de suruburi care asambleaza semicuplele Tija surubului este in acest caz solicitata la forfecare si strivire

Tensiunea de forfecare a suruburilor este data de relatia

MPa

Alegem tensiunea de forfecare a suruburilor τaf = 50 MPa pentru conditii normale de functionare si utilizare

In care F1 ndash forta tangential ape un surub

N

Mtc ndash momentul de torsiune de calcul transmis prin intermediul cuplajului D1 ndash diametrul de montaj al suruburilor ns ndash numarul de suruburi d2 ndash diametrul tijei surubului de pasuire este egal cu diametrul alezajului

din semicupla

MPa le τaf = 50 MPa

Verificarea suruburilor (tijei suruburilor) la strivire se realizeaza pe suprafata cea mai mica cu lungimea de contact minima

MPa

Alegem presiunea de strivire admisibila a suruburilor pma = 80 MPa

MPa le pma = 80 MPa

unde lc min ndash lungimea minima de contact a tijei surubului cu o semicupla se

poate considera mm

l1 ndash latimea semicuplei in zona de montaj a suruburilor

Cum relatiile de verificare sunt respectate se considera ca toate elementele geometrice ale cuplajului corespund conditiilor reale de functionare si deci marimea de cuplaj aleasa este corecta

42 CUPLAJUL CARDANIC

69

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 70: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Cuplajul cardanic permite transmiterea miscarii de rotatie si a momentului de torsiune intre doi arbori a caror pozitie relativa se poate modifica chiar in timpul functionarii

La transmiterea cardanica cu o articulatie la care arborii se intersecteaza sub unghiul γ turatia arborelui condus n2 este variabila desi turatia arborelui conducator n1 este constanta

γ=γmax=10o rotmin

rotmin

iar gradul de neregularitate al miscarii arborelui condos δ are expresia

Pentru a obtine o turatie constanta la arborele condus in conditiile in care turatia arborelui conducator este constanta trebuiesc folosite doua articulatii cardanice (cuplaje cardanice) iar arborele condus trebuie sa ramana paralel cu arborele conducator La o astfel de solutie cu doua articulatii cardanice si arborii paraleli turatia arborelui condus este egala cu aceea a arborelui conducator

70

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 71: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

Alegerea dimensiunilor principale ale cuplajului cardanic se poate face in functie de momentul de torsiune de calcul Mtc care trebuie sa fie mai mic sau egal decat momentul de torsiune nominal Mtc indicat in catalog

Nm le 240 Nm

Se alege cuplajul cardanic marimea 3 cu urmatoarele caracteristici H=90mm d=17mm h1=17mm h2=4mm lagarul cu ace RNA 4904 C=1930 kN Co=1530 kN D=30mm dr=2mm l=138mm b1=12mm b2=4mm B=205mm

Pentru conditiile corecte de functionare este necesara verificarea elementelor componente ale cuplajului cardanic si anume capetele de arbori lagarele crucile si furcile cardanice

Fortele maxime care iau nastere in articulatia cardanica ca urmare a unui moment de torsiune constant Mt1 transmis de arborele conducator se pot calcula in functie de momentul de torsiune Mt2 max si au expresiile

Mt1=MIIIG=89763Nmm

N

N

71

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 72: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

N

N

Nmm

unde Mt2max ndash momentul de torsiune maxim pe arborele condus H ndash cota de gabarit a crucii cardanice l ndash lungimea acelor de la rulmentii cu ace γ ndash unghiul maxim dintre axa arborelui motor si axa arborelui intermediar

Arborii transmisiei cardanice se calculeaza in general la torsiune fiind solicitati de momentele Mt1 respectiv Mt2 max Arborele intermediar al transmisiei cardanice este solicitat la rasucire si la incovoiere datorita cuplului de forte Fa2 Momentul de incovoiere maxim are expresia

Nmm

Rulmentii cu ace utilizati la realizarea articulatiei cardanice se calculeaza la durabilitate stabilindu-se numarul de ore de functionare Se considera ca sub actiunea fortei tangentiale maxime Ft2 max se atinge capacitatea dinamica de incarcare C Durabilitatea rulmentului exprimata in milioane de cicluri are expresia

milioane cicluri

in care L ndash durabilitatea exprimata in milioane de cicluri de functionare C ndash capacitatea dinamica de incarcare a rulmentului cu ace

milioane cicluri

Durata de functionare Lh a articulatiei cardanice exprimata in ore de functionare este

h

unde n2f ndash turatia relativa a fusurilor in lagare

72

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile
Page 73: Proiect Organe de Masini - Tractor U450

rotmin

unde n1 ndash turatia arborelui conducator [rotmin]

h geLh adm

Tensiunea de incovoiere maxima din zona de incastrare a fusului crucii cardanice este

Mpa Mpa

Mpa le Mpa

Tensiunea admisibila la incovoiere este recomandata pentru fusuri din otel calit

Dimensiunile furcii se aleg constructiv in functie de dimensiunile crucii si lagarelor Dupa stabilirea dimensiunilor furcii cardanice se pot face verificarile acesteia la incovoiere si rasucire

73

  • 112 Alegerea cuplului de frecare necesar procesului de ambreiere
  • 2Proiectarea reductorului de turatie
  • 21 Memoriu tehnologic al reductorului cilindric cu dinti
  • inclinati
    • 211 Schema cinematica alegerea rapoartelor de transmitere intermediare calculul turatiilor puterilor si momentelor pe fiecare arbore
    • 212 Alegere capetelor de arbori standardizate
      • A Montajul rulmenţilor radiali cu bile