Proiect Transmisie Mecanica

61
Universitatea de Nord Baia Mare Facultatea de Stiinte Ingineria produselor alimentare

description

Proiect

Transcript of Proiect Transmisie Mecanica

Proiect Transmisie Mecanica

Universitatea de Nord Baia Mare

Facultatea de Stiinte

Ingineria produselor alimentare

Tema proiect

Sa se proiecteze actionarea mecanica compusa dintr-o transmisie prin curele trapezoidale si un reductor cilindric cu roti dintate cu dinti drepti ce actioneaza cu un utilaj cu 2 schimburi pe zi, avand urmatoarele date de proiectare: Puterea motorului electric Pe=4,75kW Turatia motorului electric ne=2000rot/min Turatia utilajului nu=375rot/minTuratia minima de functionare a actionarii mecanice a utilajului este de 5000h, iar suprasarcinile care pot aparea in functionare nu depasesc 25%.

Cuprins

2Tema proiect

4I. MEMORIU TEHNIC

41. Transmisia cu roti dintate

41.1 Reductoare cu roti dintate

41.1.1 Consideratii generale

51.1.2 Materiale utilizate in procesul de executie a rotilor dintate

61.1.3 Defectarea elementelor transmisiilor cu roti dintate

71.2 Reductoare cu roi dinate de uz general

81.2.1 Montarea i demontarea reductoarelor

101.3 Construcia i prezentarea rotilor dintate

101.3.1 Forme constructive de roti dintate

111.4 Deteriorarea roilor dinate

111.4.1 Moduri de manifestare ale degradrii la roile dinate

111.4.2 Repartizarea raportului de transmitere pe trepte

131.5 Reductoare cu angrenaje cilindrice

141.6 Angrenaje cilindrice

161.6.1 Angrenaje cilindrice cu dinti drepti

161.6.1.1 Consideraii generale de calcul

181.6.1.2 Forele ce acioneaz n angrenajele cilindrice cu dini drepi

182. Transmisii prin curele

182.1 Definire, generalitati, clasificare, domenii de utilizare

202.2 Elemente constructive ale transmisiilor prin curele

212.3 Tehnologia fabricarii curelelor trapezoidale

212.3.1 Transmisia puterii

242.4 Transmisia prin curele trapezoidale

262.5 Tipuri de curele

27Sanatate si securitate in munca

A. 29Noiuni de igiena muncii

B. 29Igiena vestimentaiei (mbrcmintei i nclmintei)

C. 30Igiena alimentaiei

31II. Memoriu justificativ de calcul

31Schema cinematica

32II.1 Calculul curelelor trapezoidale

34II.2 Calcul la agrenaje

39Anexe

42Bibliografie

I. MEMORIU TEHNIC

1. Transmisia cu roti dintate1.1 Reductoare cu roti dintate1.1.1 Consideratii generale

Transmisiile mecanice dintre motor si masina de lucru maresc sau micsoreaza viteza, respectiv momentul transmis; modifica traiectoria sau caracterul micrii; modifica sensul sau planul de miscare; regleaza si modifica continuu viteza; sumeaza miscarea si momentele de transmis la mai multe motoare sau distribuie miscarea la mai multe masini sau organe de lucru; protejeaza organele masinii motoare contra suprasarcinilor.

Transmisiile mecanice pot fi prin angrenare si prin frecare. Transmisiile prin angrenare (roti dintate) cu raport de transmitere constant montate in carcase inchise se numesc reductoare cand reduc turatia (i > 1) si amplificatoare cind maresc turatia (i < 1). Cind acestea permit variatie de viteza in trepte se numesc cutii de viteze.

Reductoarele pot fi cu una, doua sau mai multe trepte de reducere, construite fie ca subansamble izolate fie ca, fcnd parte din ansamblul unei masini. In funcie de poziiile relative ale arborelui motor si condus reductoarele se construiesc cu roti dinate cilindrice (cnd cele dou axe sunt paralele sau coaxiale, plansa 1), cu roti conice (plansa 2 si plansa 3) si roti pseudoconice (plansa 3, cind cei doi arbori sint concureni sau incrucisati) sau in combinaii de roti conice sau angrenaje melcate cu roti cilindrice (la rapoarte de transmitere mari). Reductoarele cu o treapta au la baza angrenaje cilindrice, conice sau pseudoconice melcate montate in carcase

Reductoarele, dupa tipul angrenajului, pot fi: cilindrice, conice, elicoidale, pseudoconice, melcate sau combinate.

Dupa pozitia axelor rotilor dintate distingem reductoare cu axe fixe si reductoare cu axe mobile (reductoare diferentiale si reductoare planetare).

Reductoarele cu roti dintate au o larga utilizare datorita avantajelor pe care le prezinta: raport de transmitere constant, posibilitati de realizare a unor transmisii cu inertie la cativa newtoni la incarcari foarte mari, gabarit redus si randament ridicat, tinere simpla si ieftina etc.

Ca dezavantaje se mentioneaza: cost relativ ridicat, executie si montaj de precizie, producerea de zgomot, socuri si vibratii etc.

n ultimul timp, se utilizeaza pe scara din ce in ce mai larga reducoarele planetare ce asigura transmisii cu randamente corespunzatoare la rapoarte de transmitere mari si gabarit redus.Reductoarele pot fi de uz general sau speciale. Reductoarele de uz general au un singur lant cinematic-deci un raport de transmitere unic-si o carcasa inchisa. In categoria reductoarelor de uz general nu intra reductoarele cu angrenaje conice si melcate, ce au axele in alta pozitie decat orizontala sau verticala si respectiv unghiul dintre axe diferit de 90. 1.1.2 Materiale utilizate in procesul de executie a rotilor dintateRoile dinate se pot executa dintr-o gam foarte larg de materiale. Alegerea materialelor n mod ct mai raional, cere cunoaterea sarcinilor ce urmeaz a fi transmise prin dantur, durata total de funcionare a angrenajului, caracteristicile de rezisten ale materialelor, forma semifabricatului raportul B/D etc. Principalele materiale utilizate la confecionarea roilor dinate snt oelurile, fontele, alama, bronzul i materialele plastice de tipul textolitului, poliamidei etc. Din grupa oelurilor se folosesc: oeluri carbon de calitate STAS 880-66, oeluri aliate elementare i oeluri aliate superioare STAS 701-66, oel turnat STAS 600-74, iar uneori la roi puin solicitate, oeluri carbon obinuit, STAS 500-68.

n ultimul timp, n scopul nlocuirii metalului se caut introducerea materialelor plastice in construcia de angrenaje, acolo unde condiiile de exploatare a roilor dinate permit acest lucru. Aceste materiale de tipul textolitului, lignofolului, bachelitei, poliesterilor, poliamidei etc., prezint avantajul de a reduce zgomotul din angrenaje. Ele pot fi utilizate in domeniul de temperatur limitat la 80100C i n condiii n care lipsete umiditatea, deoarece sunt higroscopice i i modific dimensiunea n urma absorbiei de ap.

Materialele metalice de tipul oelurilor i fontelor se supun tratamentelor termice n scopul mririi cifrelor de rezisten precum i pentru a mbunti comportarea flancurilor dinilor la diversele forme de uzur. Duritatea flancurilor pinioanelor trebuie s fie ceva mai mare dect duritatea roilor conduse pentru a preveni pericolul griprii suprafeelor flancurilor active ale angrenajului i pentru a asigura pinionului o durat de funcionare apropiat de cea a roii cu care angreneaz, se dau indicaii privind alegerea duritii la pinion i la roat, dup AGMA 210.021965. Indicatii pentru duritate la pinion si roataDuritatea pinionului HBDuritatea rotii HB

210

245180

210

265

285225

245

300

315255

270

335

350285

300

Tabel 1[1]1.1.3 Defectarea elementelor transmisiilor cu roti dintate

Se va analiza n acest capitol defectarea elementelor componente ale transmisiilor roii dinate.

n ciuda unei evidente simpliti a unor astfel de sisteme mecanicei, totui modurile de distrugere posibile i mecanismele acestora sunt foarte numeroase.

n principal degradarea transmisiilor cu roi dinate pot apare ca urmare a:

distrugerii roilor dinate prin diverse mecanisme;

uzrii sau defectrii lagrelor cu rostogolire sau cu alunecare;

distrugerii sistemelor de etanare i ca urmare a pierderii pariale sau totale de lubrifiant;

uzrii arborilor canelai;

distrugerii prin oboseal a arborilor de transmisie;

corodrii carcaselor i a apariiei fisurilor prin care se poate scurge lubrifiantul;

degradrii lubrifianilor i ca urmare a apariiei altor tipuri de defecte ale elementelor prezentate mai sus.

O prim observaie asupra degradrii n general a unui sistem mecanic de transmisie cu roi dinate este faptul c acesta se poate defecta mai frecvent ca urmare a deteriorrilor care apar n lagrele cu rostogolire dect ca urmare o defectrii roilor dinate.

Cu toate c att roile dinate ct i rulmenii sunt supuse unor tensiuni variabile de contact, rulmenii sunt mult mai sensibili la particulele dure care pot exista n lubrifiant ca urmare a desprinderii acestora n timpul rodajului sau ca urmare a distrugerii suprafeelor metalice n contact. Se poate considera la general c 49% din cauzele defectrii transmisiilor cu roi dinate sunt cauzate de defectarea rulmenilor, 41%, din cauza defectrii roilor dinate iar 16% sunt alte cauze.

n afara mecanismelor principale de distrugere roile dinate i lagrele se pot deteriora i ca urmare a unor cauze cum ar fi: erori de aliniere ale rulmenilor, arborilor i roilor dinate (care provoac aproximativ 19% din totalul distrugerilor); erori de prelucrare (aproximativ 6% din defecte); instabilitatea termic a elementelor componente (n special dilatri nedorite a arborilor pe care sunt montai rulmenii i a carcaselor n care sunt montai acetia, aproximativ 9% din defecte); vibraii torsionale; suprasarcini ocazionale neprevzute (aproximativ 13% din defecte) care pot duce la distrugerea rulmenilor sau a roilor dinate; suprasarcini provocate de diverse tipuri de cuplaje elastice, arbori cardanici, motoare electrice supradimensionate cu cupluri de pornire excesiv; contaminarea interioar sau exterioar a lubrifianilor (aproximativ 25% din defectri).

1.2 Reductoare cu roi dinate de uz general

Reductoarele cu roi cilindrice au cea mai larg utilizare datorit gamei variate de puteri posibile de transmis, simplitii constructive i de exploatare gamei variate de puteri. Reductoarele cu o singur treapt utilizeaz rapoarte de transmitere i 6,3, preferabil pn la 5, rapoartele m conducnd la dimensiuni de gabarit mari, neechilibrate.

Cel mai des utilizate n construcia de maini sunt reductoarele n doua trepte. In mod obinuit raportul de transmitere are valorile cuprinse n 6,3....40 (50).

Reductoarele n dou trepte cu schem constructiv desfurat si cele mai simple, avnd cea mai mic lime, ns, distribuia asimetric roilor pe arbori duce la creterea concentrrii tensiunilor pe lungimea dinilor. Pentru eliminarea acestui neajuns sunt necesari arbori rigizi i corespunztor duritii ridicate pentru roile dinate. In scopul uniformizrii repartizarii sarcinilor, n special pe arborele treptei lente, se folosesc reductoare cu sarcina distribuit n mod egal pe cele dou roi dinate ale treptei rapide .

Cele dou angrenaje de intrare se realizeaz cu dini nclinai, nclinri diferite dreapta-stnga, arborele fiind montat pe rulmeni cu joc axial reglabil. Un astfel de montaj conduce la micorarea concentrrii tensiunilor pe lungimea dinilor. Micorarea ridigitii sistemului conduce i la greuti reduse cu 20%,fa de tipul de reductor cu schema desfurat.

Raportul distanelor intre axele treptei lente i celei rapide se recomanda a fi cu valori awlent/ awrapid=1,12...1,6. Alegerea optima a raportului de transmitere precum si alegerea unui regim uniform de lucru conduce la micorarea raportului amintit. Astfel, pentru reductoarele instalatiilor de ridicat raportul se recomanda a fi adoptat cu valoarea 1,25.

Reductoarele in trei trepte se utilizeaza la rapoarte de transmitere i400, folosindu-se constructii dupa scheme desfurate sau cu sarcina distribuit pe treapta intermediara. In acest mod se asigur o repartitie mai uniforma a sarcinilor pe treptele lente si rapide.

In conditiile necesitatii transmiterii miscarii intre arbori perpendiculari, la rapoarte mici de transmitere, se utilizeaza reductoare conice intr-o treapta (i6,3) sau la rapoarte mai mari, combinatii de reductoare conico-cilindrice. Treapta rapida in acest caz este realizata cu roti conice.

1.2.1 Montarea i demontarea reductoarelor

Reductoarele fac parte din marea categorie a transmisiilor mecanice i servesc la reducerea numrului de turaii i la mrirea momentelor de torsiune. Se ncadreaz n categoria transmisiilor prin angrenare [cu roi dinate] cu raport de transmitere constant i>1 montate n carcase nchise. Dup tipul angrenajelor componente, reductoarele pot fi cu roi cilindrice, conice, elicoidale, pseudoconice, melcate i combinate.

Elementele principale ale unui reductor indiferent de tip sunt:

carcasa (corp si capac)

angrenajele

arborii

lagre.

Carcasa se execut, n general din font prin turnare, trebuie s asigure poziia relativ corect arborilor i roilor dinate servind ca baie de ulei.

Corpul reductorului este prevzut, in partea inferioar cu un dop de golire a uleiului uzat, dup rodaj sau dup timpul normal de utilizare.

Capacul reductorului are, prevzut n partea superioar, un orificiu de vizitare acoperit cu un capac metalic sau transparent (capac de vizitare). Prin capacul de vizitare se urmrete periodic starea angrenajelor i se introduce lubrifiantul n reductor.

Carcasa (corpul i capacul) se asambleaz prin uruburi i se centreaz cu ajutorul unor tifturi cilindrice sau conice.

n dreptul lagrelor sunt prevzute capace care se pot monta prin fixare cu uruburi pe carcas sau n nite locauri prevzute anume n pereii carcasei.

Angrenajele constituie partea funcional principal a unui reductor. Cele mai frecvent utilizate n construcia de reductoare cilindrice (cu dini drepi, nclinai i n V)conice (cu dini drepi, nclinai i curbi) i melc-roat melcat.

n funcie de cerinele locului de utilizare se va alege angrenajul sau combinaia de angrenaje care s ntruneasc cele mai multe avantaje.

La reductoarele cu mai multe trepte se impune mprirea raional a raportului de transmitere pe fiecare treapt, n vederea obinerii unor construcii de gabarite optime, ungerea satisfctoare a tuturor treptelor.

Arborii pe care sunt fixate angrenajele sunt arbori drepi. Ei sunt proiectai ct mai scuri pentru avea rigiditate ct mai mare i asigura o construcie compact reductoarelor.

Orice reductor are un arbore de intrare i un arbore de ieire. La reductorele cu mai multe trepte exist i arbori intermediari. Arborii pot s fie verticali sau orizontali n funcie de tipul i poziia relativ a angrenajelor, locul de utilizare a reductoarelor.

Lagrele sunt n marea majoritate a cazurilor cu rulmeni. Tipul i mrimea rulmenilor vor fi n funcie de valoarea i sensul forelor ce solicit arborii, tipul construciei alese.

n afara acestor elemente principale orice reductor mai are o serie de repere auxiliare, strict necesare pentru o bun funcionare, i anume:

elemente de etanare

elemente pentru msurarea (controlul) nivelelui de ulei din baia reductorului (joje, vizoare)

elemente pentru deplasarea i transportul reductorului

elemente pentru fixarea i poziionarea rulmenilor i roilor dinate pe arbori i n carcas, capace laterale, piulie i aibe de siguran pentru rulmeni, plcue de reglare, buce i inele de distanare aerisitor, pentru a se evita crearea unei suprapresiuni n interiorul reductorului care ar putea perturba n primul rnd ungerea corespunztoare a roilor dinate i rulmenilor i ar fora sistemul de etanare.

Ungerea reductoarelor de uz general se face cu ulei. Metodele de ungere se aleg n funcie de viteza periferic a roilor dinate, n primul rnd. Pentru viteze periferice pn la 12...15m/s ungerea se face prin barbotare.

La angrenajele cilindrice, nivelul uleiului la roata mare trebuie s treac peste dini cu 0,75 din nlimea locaului, dar nu mai puin de 10mm.

Roile de turaie mic de pe treptele a doua sau a treia se pot scufunda pn la 1/3 din diametrul exterior al lor.

Melcul se recomand a fi scufundat n ulei pe o nlime de (2,5...4)nx . Dac roata melcat este cea care se afl n ulei se vor aplica recomandrile de la angrenajele cilindrice sau se va opta pentru soluia ungerii prin presiune.

Rulmenii reductoarelor se ung n general prin barbotarea uleiului de ctre roile dinate. La viteze sub 4m/s rulmenii se pot unge cu unsori consistente, prevzndu-se n astfel de cazuri elemente de protecie pentru a se evita ptrunderea produsului de uzur n rulmeni i splarea unsorii.

1.3 Construcia i prezentarea rotilor dintate1.3.1 Forme constructive de roti dintate

Forma constructiv a roilor dinate este dependent n general de tipul i dimensiunile acestora si de materialul, tehnologia si seria lor de fabricaie.

Ca urmare n construcia de maini se ntlnete o varietate deosebit de forme, prin care proiectanii urmresc obinerea variantei optime in ce privete consumul de materiale si de manoper,a concordan cu posibilitile de executie.

In general pinioanele cilindrice sau conice cu dimensiuni reduse fac corp comun cu arborele dac 0,5(di-d) ntruct n aceasta situatie grosimea coroanei rotii este sub limita impusa de conditiile de rezistenta si rigiditatea.

Se subliniaza faptul ca nu trebuie exagerat n ceea ce priveste adoptarea solutiilor de mai sus deoarece materialul ar fi neraional utilizat (raportul volumului arborelui finit la volumul semifabricatului ar fi semnificativ subunitar), tratamentul local termic sau termochimic ar fi ngreunat si eventuala inlocuire a arborelui-pinion - mult prea costisitoare.

Pentru diametre exterioare (da) ale rotilor de pana la 80... 100 mm, acestea se executa din semifabricate laminate sau forjate, de forma unor discuri cilindrice sau tronconice.

In situatia unor roi cu diametre exterioare mai mari decat 100 mm se prefera solutiile cu butuc, disc si coroana. Se remarca solutiile 9.5 a si b cu butuc simetric sau asimetric in raport cu discul, solutiile 9.5 c si d, in constructie sudata din care prima are dantura in V iar cea de a doua prezinta o structura mai rigida propice pentru dantura inclinata.

Se remarca: -varianta a cu bandaj montat prin strangere pe coroana ro\\i, imbinarea fiind asigurata prin stift; -varianta b in care asigurarea imbinarii prin strangere se face prin suruburi cu strangere initiala; -varianta c tn care se adopta soluiia sudata dar cu disc asimetric; -varianta d, roata cu coroana din material plastic turnata pe suport metalic.

Sunt prezentate mai multe variante de roti dintate conice. Se remarca faptul ca structura lor constructiva nu difera esential de aceea a rotilor cilindrice si ca atare nu s-au reluat in totalitate variantele posibile de roti conice.

Se pune in evidenta structura constructiva a rotilor melcate care se caracterizeaza prin existenta unei coroane realizate din material antifrictionist, montata prin imbinare prin strangere pe corpul rotii confectionat din otel sau fonta (mai rar).

In marea majoritate a cazurilor imbinarea prin strangere se asigura prin:

Stift, stift filetat, suruburi pasuite sau nu, coroana rotii melcate se toarna pe corpul rotii atunci cand posibilitatile tehnologice o permit.

Evident si in acest caz corpul rotii melcate poate fi realizat in varianta sudata din elemente componente: butuc, disc si coroana suport al bandajului dintat.

Alegerea uneia sau alteia din variantele posibile se face dupa o prealabila analiza a avantajelor si dezavantajelor fiecareia.

O problema deosebita o constituie realizarea grupului de roti dinfate cilindrice a caror forma trebuie sa asigure posibilitatea executiei lor.

1.4 Deteriorarea roilor dinate1.4.1 Moduri de manifestare ale degradrii la roile dinate

Roile dinate ca elemente constructive eseniale ale acestor tipuri de transmisii, se pot degrada datorit solicitrilor complexe la care sunt supuse i ca atare i modurile de deteriorare ale acestora sunt multiple. Principalele moduri de deteriorare ale roilor dinate se consider a fi: uzarea, griparea, deformarea plastic, oboseala de contact, fisurarea, ruperea, ruperea la baza dinilor prin oboseala de ncovoiere.

Uzarea suprafeei dinilor constituie unul dintre modurile de distrugere a dinilor roilor dinate. n afar de pierderea direct de material de pe suprafaa dinilor care conduce la micorarea seciunii portante a acestora, aceasta duce i la modificri funcionale cu repercusiuni asupra nivelului de zgomot i de vibraii. Uzarea suprafeelor flancurilor roilor dinate conduce la modificri ale geometriei acestora nct poate schimba distribuia sarcinii pe dinte i astfel accelerarea altor tipuri de degradri. La analiza distrugerii prin uzare este necesar considerarea unui complex de factori legai nu numai de geometria dintelui dar i de tipul contactului precum i de deformrile locale care au loc.

ncercrile de a descrie fenomenul de uzare au condus la o relaie general larg acceptat care conine un complex mare de factori.

1.4.2 Repartizarea raportului de transmitere pe trepte

Repartizarea raportului de transmitere pe treptele reductoarelor se realizeaz n funcie de o serie de condiii de optimizare ale construciei reductorului cum ar fi: masa i dimensiuni de gabarit minime, durabilitate egala pe toate treptele reductorului, rigiditate minim, pierderi de putere minime etc.

Pentru reductoarele de uz general condiia de baz se consider a fi cea de masa minim i corespunztor de volum minim. La reductoare n dou trepte este necesar s se asigure egalitatea diametrelor roilor conduse att pe treapta rapid ct i pe cea lent. Astfel: iR=3i2 unde iR este raportul de transmitere pe treapta rapida iar i - raportul total de transmitere. Valorile coeficientului de durabilitate (