Proiectarea Reductorului Melcat-Cilindric

Cap. 1 Intoducere

1.1 Consideraţii generale

Transmisiile mecanice dintre motor şi maşina de lucru măresc sau micşorează viteza respectiv momentul de torsiune transmis; modifică traiectoria sau caracterul mişcării; moduifică sensul sau planul de mişcare, reglează şi modifică continuu viteza, sumează mişcarea şi momentele de transmis pe la mai multe mortoare sau distribuie miăşcarea la mai multe maşini sau organe de lucru; protejează organele de maşini motoare contra suprasarcinilor.

Transmisiile mecanice prin angrenare (roţi dinţate) cu raport de transmitere constant montate în carcase închise se numesc reductoare de turaţie când reduc turatia (i>1) şi amlificatoare când măresc turaţia (i<1).

Când acestea permit variaţie de viteze în trepte se numesc cutii de viteze.Reductoarele fac parte din marea categorie a transmisiilor mecanice şi servesc la micşorarea

turaţiei şi creşterea momentului de torsiune. Ele pot fi cu una sau mai multe trepte de reducere.

După tipul angrenajelor componentele reductorului pot fi: cu roţi dinţate cilindrice; cu roţi dinţate conice; cu roţi dinţate elicoidale; cu roţi dinţate pseudoconice; cu roţi dinţate melcate; combinaţii ale acestora.

Elementele principale ale unui reductor de turaţie indiferent de tip sunt următoarele: carcasă (corp şi capac); angrenajele; arborii şi lagarele.

Carcasa se execută de obicei din fontă prin turnare. Este prevăzută cu nervuri care au următoarele scopuri:

măreşte rigiditatea ansamblului; reduc zgomotul şi vibraţiile; măreşte suprafaţa de răcire a reductorului.

La reductoare de domensiune mari netipizate se utilizează cusucces carcase sudate.Carcasele trebuie să asigure poziţii relative crecte a arborilor prin intermediul lagărelor şi

roţilor dinţate servind şi ca baie de ulei.În planul de separaţie corpul şi capacul reductorului se prelucrează şi se acoperă inainte de

asamblare cu lacuri, vopsele, sticlă solubilă. Suprafaţa de separaţie corp-capac poate fi prevăzută cu canale de ungere care să împiedice ieşire lubrifiantului în afară şi să ghideze spre lagăre.

Corpul reductorului este prevăzut la partea inferioara cu un dop de golire a uleiului uzat după rodaj sau după timpul normal de utilizare. De asemenea mai este prevăzut cu un indicator al nivelului de ulei.

Capacul reductorului are prevăzut în partea superioară un orificiu de vizitare acoperit cu un capac metalic sau transparent. Prin capacul de vizitare se urmăreşte periodic starea angrenajelor şi se introduce lubrifiant in reductor.

Carcasa compusă din corp şi capac se asamblează prin şuruburi şi se centrează cu ajutorul unor ştifturi cilindrice sau conice.

În dreptul lagărelor sunt prevăzute capace care se pot monta prin fixare cu şuruburi pe carcasă sau în nişte locaşuri prevăzute anume în pereţii carcasei.

3

Angrenajele constituie partea funcţională principală a unui reductor. Cele mai frecvente utilizate in construcţia de reductoare sunt:

cilindrice: - cu dinţi drepţi;- cu dinţi înclinaţi;- cu dinţi in V;

conice:- cu dinţi drepţi;- cu dinţi înclinaţi;- cu dinţi curbi;

melc - roată melcată.

În funcţie de cerinţlele locului de utilizare se va alege angrenajele sau combineţi de angrenaje care să intrunească cele mai multe avantaje.

La rerductoarele cu mai multe trepte se impune împărţirea raţionlală a raportului de transmitere pe fiecare treaptă în vederea obţinerii unor condiţii de gabarit optimr şi ungere satisfăcătoare a tuturor treptelor.

Arborii pe care sunt fixate angrenajele sunt arbori drepţi. Ei sunt proiectaţi astfel încât să aibă o rigiditate mare care este foarte importantă în funcţionare şi asigură o construcţie compactă a reductorului.

Orice reductor are un arbore de intrare şi un arbore de ieşire. La reductoarele cu mai multe trepte există şi arbori intermediari. Arborii pot fi verticali sau orizontali în funcţie de tipul şi poziţia relativă a angrenajelor, locul de utilizare a reductorului.

Există construcţii de reductoare cu două capete de cuplare la ieşire sau cu iesire pe arborii intermediari.

Lagărele sunt în marea majoritate a cazurilor cu rulmenţi. Tipul şi mărimea rulmenţilor vor fi în funcţie de valoarea şi sensul forţelor ce solicită arborele precum şi de tipul construcţiei alese.

În afară de aceste elemente principale orice reductor mai are o serie de elemente auxiliare strict necesare pentru buna funcţionare a reductorului:

elemente de etanşare; elemente pentru măsurarea şi controlul nivelulu de ulei din baie (joje, vizoare etc.); elemente pentru deplasarea şi transportul reductorului (inele de ridicat, umeri de ridicat); elemente pentru fixarea şi poziţia rulmenţilor şi roţilor dinţate pe arbori şi în carcase; aerisitoare pentru a se evita crearea unei suprapresiuni în interiorul reductorului.

Ungerea reductorului de uz general se face cu ulei. Metoda de ungere se alege de obicei în fucţie de viteza periferică a roţilor dinţate. Pentru viteze periferica pănă la (12...15) m/s ungerea angrenajelor se face prin barbotare. La angrenajele cilindrice nivelul uleiului trebuie să treacă peste dinţi cu 0,75 din înălţimea lor dar nu mai puţin de 10 mm.

Roţile cu turaţie mică de pe treapta a doua sau a treia se pot scufunda pana la 1/3 din diametrul exterior al lor. La angrenajele conice roata mare va fi scufundată în ulei pe toate înălţimea dintelui cel puţin (limita maximă de scufundare este de 1/3 din diametrul exterior al roţii).

Melcul se recomandă a fi scufundat în ulei pe o înălţime de 2,3 până la 4 din modulul axial. Daca roata melcată fiind cea care se află în ulei va avea aceleaşi refomandări ca la cele cilindrice, rulmenţii se ung de obicei prin barbotarea uleiului de către roaţile dinţate.

La viteze sub 4 m/s rulmenţii se vor unge cu unsori consistente prevăzându-se asfel pătrunderea produselor de uzură în ruilmenţi.

Elemente pentru etanşare utilizate frecvent în construcţia reductoarelor sunt manşete de etanşare.

Dispozitivele de ungere se realizează folosind diverse construcţii ca: canale de ungere;

4

ungătoare; roţi de ungere; inele de ungere;

cu scopul conducerii lubrifiantului la locul de ungere.

Capacele servesc la reglarea jocului din rulmenţi, la asigurarea etanşării fiind prinse în peretele reductorului cu ajutorul unor şuruburi.

Indicatorul nivelului de ulei din reductor în cele mai multe cazuri este executat sub forma unor tije pe care sunt marcate nivelul maxim respectiv minim sau sub forma unor vizoare montate pe corpul reductorului, existând şi indicatori care funcţionează pe principiul vaselor comunicante (un tub transparent care comunică cu baia de ulei).

Elementele pentru ridicarea şi manipularea lui sunt sub forma unor inele de ridicare cu dimensiuni standardizate şi fixate în carcase printr-o asamblare filetată. La reductoarele de dimensiuni mari mai întâlnim şi umeri de prindere în afară de inelele de ridicare.

1.2 Alegerea soluţiei constructive

Construcţia reductorului melcato-cilindric ce face obiectul proiectului are carcasa realizată prin turnare din două bucăţi având planul de separaţie orizontal şi este situat în panul roţilor conduse.

Arborele melcului este fixat pe doi rulmenţi radial-axial cu role conice. Jocul din rulmenţi se poate regla cu ajutorul capacului montat pe carcasa reductorului (pentru arborele de intrare), celelalte lagare de susţinere sunt rulmenţi radial-axiali cu bile.

Ungerea angrenajelor şi a rulmenţilor se realizează cu ulei din baia reductorului a carui nivel trebuie să ajungă peste dantura melcului şi a roţii conduse din a doua treaptă de reducere, dar trebuie ţinut seama de recomandarea ca nivelul de ulei sa nu depăşească o treime din diametrul exterior al roţii conduse.

Pentru buna funcţionare a reductorului este prevăzut un capac de vizitare a danturii, un aerisitor, dop de golire, indicator al nivelului de ulei şi inele de ridicare executate în capac prin turnare sau filetate.

Etanşarea arborilor de intrare şi ieşire se realizează cu manşete de rotaţie.Mişcarea de rotaţie si puterea se transmit de la motorul de acţionare prin intermediul

transmisiei prin curele la arborele conducător al reductorului de turaţie, prin intermediul angrenajului melc-roată melcată se transmite la arborele intermediar, iar de aici prin intermediul angrenajului cilindric cu dinţi drepţi la arborele de ieşire, respectiv la unitatea de lucru.

Atât transmisia prin curele cât şi reductorul de turaţie duc la scăderea vitezei unghiulare respectiv a turaţiei concomitent cu creşterea momentului de torsiune.

1.3 Schema cinematică a reductorului de turaţie

5

Schema este prezentată in figura 1:

Fig.1 Schema cinematică a reductorului de turaţie

M – motorul de acţionare;TC – transmisia prin curele ;RT – reductorul de turaţie;I – arborele de intrare;II – arborele intermediar;III – arborele de ieşire;1 – melcul;2 – roata melcată;3 – roata cilindrică cu dinţi drepţi conducătoare;4 – roata cilindrică cu dinţi drepţi condusă;A;A’;B;B’;C;C’ – lagăre cu rulmenţi;UL – unitate de lucru.

Cap. 2 Calculul unor marimi cinematice

6

şi dinamice

2.1. Calculul cinematic al rapoartelor de transmitere

Raportul total de transmitere este: ;Raportul de transmitere al transmisiei prin curele: ;

Raportul de transmitere al reductorului de turaţie: .

Împărţirea rapoartelor de transmitere pe cele două trepte de reducere a turaţiei se poate face utilizând diferite criterii:

obţinerea unor dimensiuni de gabarit cât mai reduse; condiţii de egală rezistenţă a flancurilor la presiunea de contact şi a dinţilor la

încovoiere.La reductoarele melcato-cilindrice raportul de transmitere pe treapta cilindrică se recomandă

. Se adoptă .

Raportul de transmitere pentru treapta întâi de reducere: .

2.2 Calculul turaţiilor

- Turaţia roţii de curea conducătoare: rot/min;

- Turaţia roţii de curea conduse: rot/min;

- Turaţia arborelui conducător I şi a melcului: rot/min- Turaţia arborelui intermediar II, a roţii conduse melcate 2 şi a roţii conducătoare cilindrice

cu dinţi drepţi 3: rot/min;

- Turaţia arborelui de ieşire III şi a roţii conduse 4:

rot/min.

2.3 Calculul randamentului

- Randamentul rulmenţilor: . Se adoptă ;- Randamentul angrenajului cilindric: . Se adoptă ;- Randamentul angrenajului melcat: (scade odată cu creşterea

raportului de transmitere ). Se adoptă ;- Randamentul transmisiei prin curele: .

Se adoptă ;- Randamentul reductorului se calculează cu relaţia:

;

- Randamentul total: .

2.4 Calculul puterilor

Puterea la roata de curea conducătoare: kW;

7

Puterea la arborele conducător: kW; Puterea la melc (1): kW; Puterea la roata melcată (2): kW; Puterea la arborele intermediar (II): kW; Puterea la roata conducătoare (3): kW; Puterea la roata condusă (4): kW; Puterea pe arborele de ieşire (III): kW.

2.5 Calculul momentelor de torsiune

Calculul momentelor de torsiune se calculează cu relaţia: .

Momentul de torsiune la roata de curea:

Nm;

Momentul de torsiune la arborele conducător (I):

Nm;

Momentul de torsiune la melc (1):

Nm;

Momentul de torsiune la roata melcată (2):

Nm;

Momentul de torsiune la arborele intermediar (II):

Nm;

Momentul de torsiune la roata conducătoare (3):

Nm;

Momentul de torsiune la roata condusă (4):

Nm;

Momentul de torsiule la arborele de ieşire (III):

Nm.

Valorile turaţiilor, puterilor nominale şi momentelor de torsiune nominale sunt prezentate in tabelul 1:

Tabel 11c I 1 2 II 3 4 III

n (rot/min) 1000 833,33 833,33 33,33 33,33 33,33 13,33 13,332P (kW) 1,1 1,045 1,03455 0,931 0,921 0,921 0,903 0,894

(Nm) 10,505 11,975 11,855 266,7 263,9 263,9 646,6 640,4

Cap. 3 Calcul transmisiei prin curele

Date de proiectare:

8

1) Puterea la arborele roţii conducătoare: kW;2) Turaţia roţii conducătoare: rot/min;3) Turaţia roţii conduse: rot/min;4) Raportul de transmitere: ;5) Regimul de funcţionare: funcţionarea este continuuă cu şocuri moderate.

Schema cinematică a transmisiei este prezentată in figura 2:

Fig.2 Schema de calcul a elementelor geometrice şi cinematice ale transmisiei prin curele.

Profilul curelei trapezoidale se alege din manogramă funcţie de puterea de calcul a roţii de curea conducătoare şi turaţia acesteia .

kW; – coeficient de suprasarcină . Tipul curelei este SPZ cu diametrul primitiv al roţii conducătoare: mm; Diametrul primitiv al roţii de curea conduse:

mm; Distanţa între axe preliminară:

mm;

Unghiul dintre ramurile curelei: ;

Unghiul de înfăşurare a curelei pe roţi:;

; Lungimea primitivă a curelei:

mm;

Se adoptă mm; Distanţa între axe recalculată:

mm;

Viteza periferică a curelei: ; m/s

9

m/s;

Frecvenţa încovoierilor curelei: ,

Hz → inserţie în reţea; Hz → inserţie şnur;

→ numărul roţilor de curea;

Hz;

Numărul preliminar de curele:

;

în care: – coeficient de lungime; ; – coeficient de înfăşurare; ; – coeficientul regimulu de funcţionare; ; – puterea nominală transmisă de curea; kW;

Numărul definitiv de curele: ; se adoptă curele.

– coeficientul numărului de curele; ;

Forţa tangenţială periferică utilă: N;

Forţa de apăsare pe arbore: NCele două componente din planul vertical şi orizontal sunt:

N;

N.

Profilul curelei se alege din STAS 7192 cu următoarele dimensiuni

10

Fig.3 Elementele geometrice ale profilului curelei trapezoidale

SPZ (8,5 x 8) mm;

mm; mm;

mm

Roţile de curea folositeÎn figura 4 se prezintă conform STAS 1162-84 dimensiunile ale secţiunilor canalelor roţilor

de curea unde: n – este înălţimea canalului deasupra linie primitive;m – adâncimea canalului sub linia primitivă;f – distanţa dintre axa secţiunii canalului extrem şi marginea vecină a roţii;e – distanţa dintre axele secţiunilor la două canale vecine;α – unghiul canalului; ;

– diametrul exterior al roţii; ; mm; mm;

B – lăţimea totală a roţii; mm; z – numărul de canale; z=1.

Fig. 4 Elementele geometrice ale secţiunilor canalelor roţilor de curea

mm; mm; mm;

mm; mm; mm;

mm;mm;mm;

mm.

Cap. 4 Calculul de rezistenţă

11

a) Date de proiectare: Puterea nominală a melcului: kW; Turaţia melcului: rot/min; Raportul de angrenare: ; Durata de funcţionare a angrenajului: ore; Condiţiile de funcţionare ale angrenajului: motorul electric asincron, pompă cu

piston, şocuri moderate; Parametrii melcului de referinţă: ; ; .

b) Alegera materialului şi stabilirea tensiunilor limităPentru execuţia melcului se alege ca material OLC45 STAS 880-80 cu următoarele

caracteristici: rezistenţa la rupere: ; rezistenţa la curgere: ; duritatea flancului =

Roata melc se execută din CuSt12 STAS 197/2-83 cu următoarele caracteristici: rezistenţa la tracţiune: ; duritate = ; tensiunile limită:

pentru melc din oţel şi roată melcată din CuSt12 centrifugată.

c) Calculul de dimensionare1) Numărul de începuturi a melcului şi numărul de dinţi a roţii melcate:

; ;2) Raportul de angrenare ;3) Coeficientul diametral al melcului: ;4) Factorul de elasticitate a materialului (pentru melc din oţel şi

roată melcată CuSt12);

5) Unghiul de pantă al elicei de referinţă a melcului: ;

6) Factorul zonei de contact: ;

7) Factorul de utilizare: ;

8) Factorul dinamic: 2,1VK ;9) Factorul de repartizare a sarcinii pe lăţimea danturii pentru solicitarea de contact:

(pentru sarcină constantă);10) Momentul de torsiune la arborele roţii melcate: Nm;11) Rezistenţa admisibilă pentru solicitarea de contact:

12) Distanţa între axe:

12

mm

mm;

13) Modulul axial: ; ;

14) Coeficientul diametral al melcului: ;15) Calculul elementelor geometrice ale melcului cilindric şi roţii melcate:

- Unghiul de pantă al elicei melcului: ;

- Modulul normal: ;- Modulul frontal al roţii melcate este corelat cu cel axial: ;- Înălţimea capului spireri melcului: mm;

- Înălţimea piciorului spirei melcului: mm

- Înălţimea spirei melcului: mm;

- Distanţa între axe de referinţă: mm;

- Deplasarea specifică de profil: ;

- Diametrul de referinţă al melcului: mm;- Diametrul cercului de divizare al melcului şi roţii melcate:

mm;

mm; - Diametrul de cap pentru melc respectiv roata melcată:

mm;

mm;- Diametrul de picior pentru melc respectiv roata melcată:

mm;

mm

- Lungimea melcului la un început: mm;

- Lăţimea roţii melcate: mm.

16) Viteza periferică a melcului, respectiv a roţii melcate:

m/s;

m/s;

17) Viteza de alunecare

m/s;

m/s;

d) Calculul de verificare

18) Verificarea angrenajului la tensiunea de contact pe flancurile dinţilor:

13

;

19) Numărul de dinţi al roţii înlocuitoare a roţii melcate:

;

20) Factorul de formă al dintelui: ; ;21) Factorul înclinării dintelui pentru solicitarea de încovoiere:

;

22) Rezistenţa admisibilă pentru solicitarea de încovoiere: ;

;

23) Verificarea dintelui roţii melcate la tensiunea normală maximă de încovoiere a piciorului dintelui:

;

.

– factorul repartiţiei sarcinii pe lăţimea danturii pentru solicitarea de încovoiere; ;

4.2 Calculul angrenajului cilindric cu dinţi drepţi 3-4

a) Date de proiectare:1) Puterea nominală la rota conducătoare: kW;2) Turaţia pinionului: rot/min;3) Raportul de angrenare: ;4) Durata de funcţionare a angrenajului: ore;5) Condiţiile de funcţionare ale angrenajului: motorul electric asincron, pompă cu piston, şocuri moderate;6) Numărul de roţi cu care angrenează pinionul: ; ;

14

7) Profilul cremalierei de referinţă: ; ; ; m

b) Alegerea materialului şi stabilirea tensiunilor limită1) Pentru execuţia roţilor se alege ca material 18MnCr10 cu următoarele

caracteristici: rezistenţa la rupere: ; rezistenţa la curgere: ; duritatea flancului: ;2) Stabilirea tensiunilor limită:

;

c) Calculul de predimensionare1) Numărul de dinţi al pinionului respectiv al roţii:

; se adoptă ;

pentru roţi cementate şi călite;

;

2) Raportul de angrenare real: ;

3) Calculul rezintenţelor admisibile pentru solicitarea de contact, respectiv de încovoiere, la predimensionare: - ;

;

- Factorul durabilităţii flancului :

– numărul de cicluri de bază; ;

;

;

;

– factorul rugozităţii flancurilor pentru soliciatrea de contact, factorul rugozităţii racordării dintelui pentru solicitarea de încovoiere; ;

– factorul materialelor de ungere; ; – factorul vitezei periferice pentru solicitarea de contact; ; – factorul raportului durităţii flancurilor dinţilor; ;

;

;

- ;

15

- ;

;

;;

; ;

– factorul concentratorului de tensiune; – factorul relativ de sensibilitate al materialului la concentratorul de tensiuni de

la baza dintelui, la durabilitate nelimitată, respectiv la solicitare statică

4) Numărul critic de dinţi al pinionului la predimensionare

;

– factorul de formă al dintelui; ; . – factorul elasticităţii materialelor; ;

;

;

5) Criteriul siguranţei în funcţionare al angrenajului la predimensionare→ solicitarea principală este solicitarea de încovoiere.

6) Distanţa între axe:

;

– factorul de utilizare; ; – coeficientul de lăţime; ;

mm;

Se adoptă constructiv mm;7) Momentul de torsiune la arborele pinionului: Nm;8) Coeficientul de lăţime : ;

d) Calculul de dimensionare şi verificare

1) Modulul danturii: ; se adoptă mm;

2) Calculul elementelor geomatrice ale roţilor şi angrenajului:

- Distanţa între axe de referinţă: mm;

- Distanţa între axe: mm;

- Unghiul de angrenare: ;

- Involuta unghiului α: ;

- Involuta unghiului : ;

16

- Coeficientul deplasărilor de profil însumat:

;

- Coeficientul deplasărilor de profil: ; → la pinion (3) ; → la roată (4);

- Diametrul de divizare: → al pinionului (3): mm; → al roţii (4): mm;

- Diametrul de bază: → al pinionului (3): mm;→ al roţii (4): mm;

- Diametrul de rostogolire:

→ al pinionului (3): mm;

→ al roţii (4): mm;

- Diametrul de cap de referinţă (cu dinţi nescurtaţi):


→ al roţii (4): mm;- Diametrul de picior:


→ al roţii (4): mm;

- Lăţimea roţii: mm; mm;

3) Viteza periferică pe cercul de divizare:

m/s;

4) Alegerea treptei de precizie a procedeului tehnologic final de execuţie a roţii dinţate şi treapta de precizie rezultată

→Treapta a-9-a de precizie. Procedeul de prelucrare este mortezarea.

5) Alegerea rugozităţii flancurilor şi a zonei de racordare:La mortezare cu treapta a-9-a rugozitatea flancurilor este: μm şi μm;

6) Alegerea lubrifiantului:

Vâscozitatea cinematică şi se alege uleiul TIN 125 EP;

7) Rezistenţele admisibile pentru calculul de verificare:

- ;

;

– coeficientul de siguranţă minim la solicitarea de contact; ;

17

– factorul de mărime pentru flanc pentru solicitarea de contact; ; – factorul durabilităţii flancului; ;

; – factorul rugozităţii flancurilor pentru soliciatrea de contact, factorul rugozităţii

racordării dintelui pentru solicitarea de încovoiere; ; – factorul materialelor de ungere; ; – factorul vitezei periferice pentru solicitarea de contact; ; – factorul raportului durităţii flancurilor dinţilor; ;

;

;

;

- ;

– coeficientul de siguranţă minim la solicitarea de încovoiere; ; – factorul durabilităţii flancurilor pentru solicitare de încovoiere; ; – factorul relativ de sensibilitate al materialului la concentratorul de tensiuni de la baza

dintelui, la durabilitate nelimitată; ; ; – factorul rugozităţii racordării dintelui pentru solicitarea de încovoiere;

; ; – factorul de dimensiune pentru solicitarea de încovoiere; ;

;

;

;

8) Verificarea angrenajului la presiune de contact

;

;

;

;

;

– factorul gradului de acoperire pentru solicitarea de contact, respectiv de încovoiere;

;

– factorul zonei de contact; – factorul de utilizare; ;

18

– factorul dinamic; ; – factorul repartiţiei sarcinii pe lăţimea danturii pentru solicitarea de contact;

; – factorul repartiţiei frontale a sarcinii pe perechile de dinţi aflate simultan în

angrenare, pentru solicitarea de contact;

;

;

– abaterea efectivă a pasului de bază (extras din STAS 6273-81);;

N;

;

;

9) Verificarea angrenajului la încovoiere:

;

– factorul repartiţiei sarcinii pe lăţimea danturii pentru solicitarea de încovoiere; ;

– factorul repartiţiei frontale a sarcinii pe perechile de dinţi aflate simultan în angrenare, pentru solicitarea de încovoiere;

– factorul de formă al dintelui; ;.

; ;

;

;

.

19

4.3 Calculul forţelor din angrenaje

a) Calculul forţelor din angreanajul melcat (1-2)

20

Fig.5 Forţele dezvoltate în angrenajul melcat cilindric

N;

N;

N;

– coeficientul de frecare;

b) Calculul forţelor în angrenajul cilindric (3-4)

21

Fig.6 Forţele dezvoltate în angrenajul cilindric cu dinţi drepţi

N;

N.

Sistemul de forte în reductorul de turaţie este prezentat în următoarea figură:

22

Fig. 7 Sistemul de forţe în reductorul de turaţii

4.4 Elementele constructive ale carcasei

23

Fig. 8 Forma constructivă şi principalele dimensiuni ale carcasei unui reductor de turaţie cu angrenaj cilindric

Denumirea elementelor carcasei Simbol Valorile elementelor carcaseiGrosimile pereţilor şi nervurilor:- corpului- capacului- nervurilor corpului şi capacului s

9 mm9 mm9 mm

Lăţimile şi grosimile flanşelor:- lăţimea exterioară- lăţimea totală- grosimea flanşei corpului- grosimea flanşei capacului

h

42 mm51 mm

13,5 mm13 mm

Diametrele şuruburilor- de fixare a tălpii- de fixare a lagărelor- de fixare a flanşelor- distanţa între şuruburi

d

S

25 mm21 mm18 mm150 mm

4.5 Calculul subansamblului arborelui de intrare în reductor

24

4.5.1 Dimensionarea arborelui

a) Alegera materialuluiPentru construcţia arborelui se alege ca material OLC45 STAS 880-80 cu următoarele

caracteristici mecanice: rezistenţa la rupere: ; rezistenţa la curgere: ;3 duritatea flancului = ; ; ;

;

;

.

b) Schema de încărcare, diagrama de eforturi, forma constructicvă

Fig. 9 Schema de încărcare, diagrama de eforturi, forma constructivă

c) Stabilirea solicitărilor

Porţiunea 4-1 → arborele este solicitat la torsiune pulsatorie.

25

Porţiunea 1-3 → solicitarea este compusă: încovoiere alternant simetrică cu torsiune pulsatorie

Porţiunea 3-2 → solicitarea este de încovoiere alternant simetrică.

d) Calculul reacţiunilor

În plan orizontal:

N;

N;

În plan vertical:

;

N;

;

N;

N;

N;

e) Calculul momentelor principale ale secţiunilor

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

;

f) Determinarea diametrelor pe principalele secţiuni

Pe porţiunea 4-1:

mm;

Datorită prezenţei canalului de pană necesar la montarea roţii de curea acest diametru se majorează cu 4%:

mm. Se adoptă mm;

Pe porţiunea 1-3:

mm. Se adoptă mm;

26

Pe porţiunea 3-2:

mm. Se adoptă mm.

g) Calculul de verificare la oboseală al arborelui I

Pentru porţiunea 4-1: arborele este solicitat la torsiune; verificarea se face cu coeficientul de siguranţă.

; ;

unde: - coeficient de concentrare dinamică a eforturilor unitare „τ”, ; - factorul dimensional, ; - coeficient de calitate, ; ; ;

;

;

Pentru porţiunea 1-3: arborele este solicitat la încovoiere alternant simetrică cu torsiune pulsatorie

;

unde: - coeficient de concentrare dinamică a eforturilor unitare „σ”, ; - factorul dimensional, ; - coeficient de calitate, ; ;

;

;

27


;

;

;

Pentru porţiunea 3-2: arborele este soicitat la încovoiere alternant simetrică.


;

;

.

4.5.2 Calculul asamblării cu pană

Pentru prinderea roţii de curea conduse pe arbore se foloşte o pană paralelă conform STAS 1004-81 corespunzător diametrului d=15 mm.

Schiţa ansamblului este prezentată în figura 10 cu următoarele dimensiuni: mm; mm;

mm; mm;

28

Fig.10 Asamblarea cu pană paralelă

Lungimea penei se determină cu relaţia:

mm; mm;

; ;Verificarea penei se face la forfecare cu relaţia:

; ;

.

4.5.3 Calculul de alegere al rulmenţilor

Pentru fixarea rulmentului se foloseşte următoarea schemă de încărcare:

;;

Corespunzător diametrului d=25 mm din catalogul de rulmenţi se alege un rulment axial cu bile cu următoarele dimensiuni:

- pentru lagărul 1 se foloseşte un rulment radial-axial cu bile pe două rânduri cu dublu efect:

d=20 mm;D=52 mm;B=30 mm;C=24 kN;e=1,14

dacă

- pentru lagărul 2 se foloseşte un rulment radial-axial cu bile pe un rând cu simplu efect:

d=20 mm;D=52 mm;

29

B=15 mm;C=12,5 kN;e=1,14

dacă

N;

N;

N;

Se observă că → Se încarcă lagărul 2 cu o forţă fictivă Sa astfel încât:

;

N;

N.Se calculează sarcina dinamică echivalentă cu relaţia:

N; N;

→ inelul interior al rulmentului este cel rotitor;Se calculează durabilitatea:

mil rotaţii;

Capacitatea dinamică de încărcare a rulmentului;

kN;

kN;p – coeficient care depinde de natura contactului;La contact punctiform p=3 (rulment cu bile).4.6. Calculul subansamblului arborelui intermediar (II)


a) Alegera materialuluiPentru construcţia arborelui se alege ca material 18MnCr10 cu următoarele caracteristici

mecanice: rezistenţa la rupere: ; rezistenţa la curgere: ; ; ;

;

;

.


30



Porţiunea 1-3 → arborele este solicitat la încovoiere alternant simetricăPorţiunea 3-4 → solicitarea este compusă: încovoiere alternant simetrică şi torsiune

pulsatoriePorţiunea 4-2 → arborele este solicitat la încovoiere alternant simetrică.


În plan orizontal:

N;

N;

În plan vertical:

31

N;

N;

N;

N;


Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

Nmm;

;


Pe porţiunea 1-3:

mm; Se adoptă mm;

Pe porţiunea 3-4:

mm. Se adoptă mm;

mm. Se adoptă mm;

Pe porţiunea 4-2:

32

mm. Se adoptă 30 mm.

g) Calculul de verificare la oboseală al arborelui II

Pentru porţiunea 1-3: arborele este solicitat la încovoiere alternant simetrică, verificarea se face cu coeficientul de siguranţă.


;

;

.

Pentru porţiunea 3-4: arborele este solicitat la încovoiere alternant simetrică şi torsiune pulsatorie.

;


;

;

33


;

;

;

Pentru porţiunea 4-2: arborele este solicitat la încovoiere alternant simetrică.


;

;

.


Pentru prinderea roţii melcate pe arbore se foloşte o pană paralelă conform STAS 1004-81, materialul penei OLC45, schiţa ansamblului este prezentată în fig.10.

Corespunzător diametrului d=35 mm se aleg următoarele dimensiuni: mm;

mm; mm; mm;

Lungimea penei este impusă de lăţimea roţii melcate mm.

34

Rezultă mm.Verificarea penei se face la presiune de contact cu relaţia:

; ;Verificarea penei se face şi la forfecare cu relaţia:

; ;

.



;;

N;

Corespunzător diametrului d=35 mm din catalogul de rulmenţi se alege un rulment radial-axial cu bile cu simplu efect cu următoarele dimensiuni:

d=25 mm;D=60 mm;B=17 mm;C=20,4 kN;e=1,14

dacă

N;

Se calculează durabilitatea:

mil rotaţii;

Capacitatea dinamică de încărcare a rulmentului;;

kN;p – coeficient care depinde de natura contactului;La contact punctiform p=3 (rulment cu bile).

4.7. Calculul subansamblului arborelui de ieşire din reductor (III)


35

a) Alegera materialuluiPentru construcţia arborelui se alege ca material 18MnCr10 cu următoarele caracteristici

mecanice: rezistenţa la rupere: ; rezistenţa la curgere: ; ; ;

;

;

.




Porţiunea 1-3 → arborele este solicitat la încovoiere alternant simetricăPorţiunea 3-2 → solicitarea este compusă: încovoiere alternant simetrică şi torsiune

pulsatorie36

Porţiunea 2-4 → arborele este solicitat la torsiune pulsatorie.


În plan orizontal:

N;

N;

În plan vertical:

N;

N;

N;

N;


Nmm; Nmm;

Nmm;

Nmm;

;


Pe porţiunea 1-3:

mm; Se adoptă mm;

Pe porţiunea 3-2:

mm.

Datorită prezenţei canalului de pană necesar la montarea roţii cilindrice cu dinţi drepţi acest diametru se majorează cu 4%:

mm. Se adoptă mm;Pe porţiunea 2-4:

mm.

Datorită prezenţei canalului de pană necesar la montarea maşinii de lucru acest diametru se majorează cu 4%:

. Se adoptă mm.

g) Calculul de verificare la oboseală al arborelui III

Pentru porţiunea 4-1: arborele este solicitat la încovoiere alternant simetrică, verificarea se face cu coeficientul de siguranţă.

37


;

;

.

Pentru porţiunea 3-2: arborele este solicitat la încovoiere alternant simetrică şi torsiune pulsatorie.

;


;

;


;

38

;

;

Pentru porţiunea 2-4: arborele este solicitat la torsiune pulsatorie.


;

;

;


Pentru prinderea roţii cilindrice cu dinţi drepţi pe arbore se foloşte o pană paralelă conform STAS 1004-81, materialul penei OLC45, schiţa ansamblului este prezentată în fig. 10.

Corespunzător diametrului d=45 mm se aleg următoarele dimensiuni: mm;

mm; mm; mm;

Lungimea penei este impusă de lăţimea roţii cilindrice cu dinţi drepţi mm. Rezultă mm.Verificarea penei se face la presiune de contact cu relaţia:

; ;Verificarea penei se face şi la forfecare cu relaţia:

; ;

.

Verificarea penei corespunzător diametrului d = 35 mm cu următoarele dimensiuni:

39

mm; mm; mm;

mm;Lungimea penei se calculează cu relaţia:

mm; mm;

Verificarea penei se face la forfecare cu relaţia:

; ;

.



;;

Corespunzător diametrului d=55 mm din catalogul de rulmenţi se alege un rulment radial cu bile cu simplu efect cu următoarele dimensiuni:

d=40 mm;D=900 mm;B=23 mm;C=39 kN;

- pentru lagărul 1: N- pentru lagărul 2:

N;

N;

Se calculează durabilitatea:

mil rotaţii;

Capacitatea dinamică de încărcare a rulmentului;;

kN;p – coeficient care depinde de natura contactului;La contact punctiform p=3 (rulment cu bile).

40

Proiectarea Reductorului Melcat-Cilindric

Documents

Transcript of Proiectarea Reductorului Melcat-Cilindric