Reductor Conic organe de masini 2

UNIVERSITATEA TEHNICA DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCTII DE MASINI

INGINERIE INDUSTRIALA

Proiect de semestru la disciplina

ORGANE DE MASINI II

Student: Olvedi Gabor Arnold

Grupa: 1731

ndrumtor : Prof. Dr. Ing. Ovidiu Ttaru

2014 2015

UNIVERSITATEA TEHNICA DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE CONSTRUCTII DE MASINI Olivedi Gabor Arnold-1731-IE

2

Tema proiectului:

Sa se proiecteze o transmisie mecanica compusa dintr-un reductor de turatie cu roti dintate conice si tramsmisie prin curele trapezoidale, pentru urmatoarele date initiale:

Puterea motorului de antrenare: 6.24 kW

Raportul total de transmitere: 17

Turatia motorului de antrenare: 2310 rot/min.

Proiectul trebuie sa contina memorial tehnic, memorial justificativ de calcul si partea grafica a ansamblului proiectat.


3

CUPRINS 1. Memoriu Tehnic .................................................................................................................................. 4

1.1 Introducere ..................................................................................................................................... 4

2.1.1 Condiii de montare, protecie i aspect ........................................................................................ 4

2.1.2 Consideraii privind protecia muncii ....................................................................................... 5

2.1.3 Indicaii, exploatare, ntreinere, reglaj ..................................................................................... 5

2. Variante constructive ........................................................................................................................... 7

3. Memoriu justificativ de calcul ............................................................................................................ 11

3.1. Stabilirea rapoartelor de transmitere ........................................................................................... 11

3.3 Calculul turaiilor pe arbori .......................................................................................................... 12

3.4 Calculul puterilor pe arbori ........................................................................................................... 12

3.5 Calculul momentelor pe arbori ..................................................................................................... 13

3.4 Transmisia prin curele trapezoidale .............................................................................................. 13

3.4.1 Generaliti ............................................................................................................................ 13

3.4.2 Tipuri de curele i materiale utilizate ..................................................................................... 13

3.4.3 Calcule geometrice de baz.................................................................................................... 14

3.4.4 Calculul lungimii curelei trapezoidale .................................................................................... 17

3.7 Angrenaje .................................................................................................................................... 22

3.7.1 Materiale pentru roi dinate ................................................................................................... 22

3.7.2 Calcule geometrice de baz pentru angrenaj conic ................................................................. 22

3.7.3 Calcule de rezisten pentru angrenaj conic ............................................................................ 28

3.7.4 Fore i tolerane pentru angrenaj conic .................................................................................. 31

3.8 Arbori .......................................................................................................................................... 31

3.8.1 Alegerea materialului ............................................................................................................ 31

3.8.2 Dimensionarea arborilor ........................................................................................................ 32

3.8.3 Forele rezultate prin angrenare .............................................................................................. 33

3.9 Rulmeni ...................................................................................................................................... 44

4. Bibliografie ........................................................................................................................................ 53


4

1. Memoriu Tehnic

1.1 Introducere

Reductoarele de turaie cu roi dinate sunt mecanisme organizate ca ansambluri independente formate din roi dinate montate pe arbori i nchise ntr-o carcas. Acestea servesc la micorarea turaiei.

Reductoarele cu o singur treapt de reducere se pot mpri n urmtoarele tipuri de baz, n funcie de tipul angrenajului :

cu roi dinate cilindrice cu dini drepi sau nclinai

cu roi dinate conice

angrenaje melc roat melcat

Componentele principale ale reductoarelor cu o singur treapt de reducere sunt urmtoarele : carcasa reductorului , cei doi arbori (arborele de intrare i ieire), roi dinate, lagrele, elementele de etanare, dispozitivele de ungere, capacele, indicatorul de nivel al uleiului, aerisitorul, elementele pentru ridicarea reductorului, dopul de golire, organe de asamblare.

2.1.1 Condiii de montare, protecie i aspect

nainte de operaia de montare, piesele vor trebui s fie curate, splate i suflate cu aer comprimat.La motoare se vor respecta n limitele toleranelor prescrise toate cotele indicate n documentaia de execuie.

Suprafeele neprelucrate mecanic ale pieselor turnate care se gsesc n interiorul carcasei reductorului, trebuie s fie curate i vopsite cu vopsea rezistent la ulei.

Toate suprafeele exterioare ale reductorului cu excepia suprafeelor de aezare i a capetelor de arbore se vor grundui i apoi se vor acoperi cu vopsea.

Reductoarele se vor livra nealimentate cu ulei dar cu lagrele gresate. n timpul operaiei de transport se vor lua msuri necesare n vederea evitrii loviturilor, zduncinrilor sau rsurnrii reductoarelor.

Acesoriile carcasei care n timpul transportului sunt expuse deteriorrii se demonteaz i se asambleaz separat ntr-o lad. Suprafeele lucrate mecanic se protejeaz contra coroziunii prin acoperire cu vaselin tehnica confrorm STAS 916-81 sau STAS 917-83.


5

Capetele de arbore se vor nveli n hrtie parafinat, se vor proteja mpotriva deteriorrii prin lovire, iar penele se vor proteja mpotriva smulgerii.Toate deschiderile se vor nchide cu capace sau dopuri de protecie, pentru mpiedicarea ptrunderii corpurilor strine i contra mpuritilor.

Cu ajutorul capacului de vizitare se va verifica gradul de uzur al angrenajului.

Se va verifica ca aerisitorul s nu fie nfundat. Curelele de transmisie vor fi acoperite de o aprtoare.

2.1.2 Consideraii privind protecia muncii

Avnd n vedere greutatea ruductorului, la manipularea acestuia trebuie se acorde atenia necesar pentru a preveni unele accidente de munc. La transportul reductorului, pentru ridicare se recomand o fixare exact cu ajutorul inelelor de prindere prin intermediul unor cabluri, lanuri, etc. Roile de curea trebuie prevzute cu aprtori pentru a evita accidentele ce s-ar putea produce prin prinderea diferitelor obiecte vestimentare.

Reductorul nu are voie s funcioneze, dect numai dac are toate accesoriile montate. Se

interzice reglarea jocului din rulmeni n timpul funcionrii reductorului, aprnd posibilitatea de distrugere a angrenajelor. Capacul reductorului nu se va desface n timpul funcionrii pentru a mpiedica stropirea cu ulei,eventuale accidente. Se va evita ptrunderea diferitelor obiecte prin capacul de vizitare.

2.1.3 Indicaii, exploatare, ntreinere, reglaj

Reductorul are poziia de lucru n planul orizontal, se va fixa pe podea cu ajutorul unor uruburi de fixare. Abaterea de la poziia orizontal nu trebuie s depeasc 5%, o nclinare mai mare afectnd ungerea reductorului. Ungerea se realizeaz cu ulei TIN 200 EP STAS 871-80 aditivat cu aditivi antirugin, antispumani, antioxidani. Cantitatea de ulei necesar pentru umplere pn la nivelul necesar este de 6 litri, acest nivel fiind periodic verificat prin itermediul jojei de ulei.

Suprafetele nefuncionale, carcasa, capacele rulmenilor se vor vopsi, se avea n vedere i vopsirea n interior pentru fixarea mpurittilor rezultate n urma prelucrrii.

Etaneitatea suprafeei de separaie se realizeaz prin acoperirea cu un strat de vopsea.

Dupa montare, reductorul se rodeaz n gol timp de 24 ore i apoi cu sarcina redus.Dupa rodare se golete uleiul din baie, se demonteaz capacul i se analizeaz vizual toate elementele componente.Perioada de schimbare a uleiului este de 6 luni, indiferent dac reductorul funcioneaz zilnic sau nu.


6

Periodic se recomand splarea bii de ulei pentru evacuarea diferitelor depuneri.Se va verifica periodic gradul de uzur al angrenajelor i de asemenea aerisitorul s nu fie nfundat.


7

2. Variante constructive

Fig. 1 Reductor conic cu axele in plan orizontal (varianta adoptata)


8

Fig. 2 Reductor conic cu axele in plan orizontal fara consola la pinion


9

Fig. 3 Reductor conic cu axele in plan vertical


10

Fig. 4 Reductor conic cu arborele de iesire in plan vertical


11

3. Memoriu justificativ de calcul

3.1. Stabilirea rapoartelor de transmitere

La stabilirea rapoartelor de transmitere, n general, trebuie luate n considerare urmtoarele recomandri :

obinerea unor roi dinate de mas redus

obinerea unor gabarite minime

asigurarea condiiilor de ungere a roilor dinate

utilizarea la maxim a capacitilor de ncrcare admise ale angrenajelor

Alegerea rapoartelor de transmitere n aa fel ca toate cerinele de mai sus s fie satisfcute simultan, nu este posibil.n cazul reductoarelor, de uz general, se iau n considerare utilizarea la maxim a capacitilor de ncrcare admise i asigurarea condiiilor de ungere.

Pentru reductoare cu roi dinate conice se fac urmtoarele recomandri :

- Valori uzuale ale rapoartelor de transmitere: 2...3

- Valoarea maxim a rapoartelor de transmitere : 7-8

- Valori uzuale a rapoartelor de transmitere la curele trapezoidale : 2..4

- Valoarea maxim a raportului de transmitere la curele trapezoidale : 7

Raportul total de transmitere : u = uTC * u12

u = 17

Astfel se alege : uTC = 6.3


12

3.3 Calculul turaiilor pe arbori

3.4 Calculul puterilor pe arbori

uTC 2.7:= u12u

uTC6.296=:=

u12STAS 6.3:=

z1 19:= numarul de dinti ai pinionului

z2 120:= numarul de dinti ai rotii conduse

z2 u12STAS z1 119.7=:=

z2 120:=

u12

z2

z16.316=:=

u 12

u12 u12STAS

u12STAS0.251 %=:= abaterea de la raportul de transmitere

uTCu

u122.692=:= raportul recalculat al transmisiei orin curele trapezoidale

u uTC u12 17=:=

uTC u12 14.9=

n1n

uTC858.204=:= rot/min turatia arborelui de intrare

n2n

uTC u12135.882=:= rot/min turatia arborelui de iesire

TC 0.96:= con 0.97:=

rulrole 0.99:=

P1 TC rulrole P 5.93=:= kW

P2 cil rulrole P1 5.636=:= kW


13

3.5 Calculul momentelor pe arbori

Momentul la arborelle de intare

Momentul la arborele de iesire

3.4 Transmisia prin curele trapezoidale

3.4.1 Generaliti

Transmisia prin curele realizeaz transferul energetic ntre doi sau mai muli arbori, datorit frecrii dintre un element intermediar flexibil, cureaua, montat pretensionat i roile de curea fixate pe arbori.

Fa de alte transmisii prezint o serie de avantaje, cum ar fi: posibilitatea transmiterii micrii de rotaie la distane mari; funcionare lin, fr zgomot; amortizarea ocurilor i a vibraiilor; constituie un element de siguran (la suprasarcini cureaua poate patina); se realizeaz la un pre de cost redus; nu impun condiii tehnice deosebite pentru montaj i ntreinere etc.

Ca dezavantaje amintim: gabarit mare; capacitate de transmitere redus; durabilitate limitat; funcionare nsoit de alunecare elastic ceea ce face ca raportul de transmitere s nu fie constant etc.

3.4.2 Tipuri de curele i materiale utilizate

Cureaua condiioneaz capacitatea de transfer energetic, frecvena i natura iinterveniilor,gabaritul transmisiei etc.

Dup forma seciunii transversale a curelei se ntlnesc curele late, trapezoidale, rotunde i dinate. Dintre acestea, profilul trapezoidal este cel mai rspndit. n acest caz cureaua se confecioneaz dintr-un element de rezisten, format din straturi de inserie esut, nururi sau cabluri

N*mm T1 9550000

P1

n1 65993.883=:=

N*mm T2 9550000

P2

n2 396130.022=:=


14

din fire artificiale, ncorporat n cauciuc vulcanizat, i protejat la exterior de un strat de estur cauciucat rezistent la uzur.

3.4.3 Calcule geometrice de baz

Formule geometrice de baz

Pentru calculul i dimensionarea transmisiei prin curele s-a folosit programul MECHSOFT care se bazeaz pe urmtoarele formule :

Fig. 5 Formule pentru calcule geometrice de baz pentru transmisia prin curele


15

Fig. 6 Formule pentru calcule geometrice de baz pentru transmisia prin cure


16

Calcule geometrice de baz pentru transmisia prin curele

n fereastra Geometry s-a introdus puterea, turaia, diametrele roilor de curea, numrul de curele, numrul de roi, coeficientul de alunecare a curelei. Pentru calcule s-au ales curele nguste de tip SPZ.

Fig. 7 Fereastra Geometry pentru transmisia prin curele


17

3.4.4 Calculul lungimii curelei trapezoidale

Formule pentru lungimea curelei trapezoidale

Fig. 8 Formule pentru calculul lungimii curelei trapezoidale, pentru 2 curele


18

Calculul lungimii curelei trapezoidale

Fig. 9 Calculul dimensiunilor pentru roata de curea 1

Fig. 10 9 Calculul dimensiunilor pentru roata de curea 2.


19

Calcul de rezisten


20


21

Fig. 11 Formule pentru calculul de rezisten pentru transmisia prin curele

n fereastra Strenght Calculation se alege factorul de serviciu n funcie de tipul mainriei, tipul motorului, i numrul de ore de funcionare pe zi.

Fig. 12 Calculul de rezisten pentru transmisia prin curele


22

3.7 Angrenaje

3.7.1 Materiale pentru roi dinate

Pentru construcia roilor dinate se poate utiliza o mare varietate de materiale. Opiunea asupra unuia sau altuia dintre acestea are implicaii asupra gabaritului transmisiei, tehnologiei de execuie, preului de cost etc.

n general, alegerea materialului pentru roile dinate trebuie sa aib n vedere urmtoarele criterii: - felul angrenajului i destinaia acestuia; - condiiile de exploatare (mrimea i natura ncrcrii, mrimea vitezelor periferice, durata de

funcionare i condiiile de mediu); - tehnologia de execuie agreat; - restriciile impuse prin gabarit, durabilitate i pre de fabricaie.

Principalele materiale folosite n construcia roilor dinate sunt: oelurile, fontele, unele aliaje neferoase i materialele plastice.

Pentru pinion se alege material tratat termic DIN 16MnCr5 , iar pentru roata 2 se alege material tratat termic 42MnV7 .

3.7.2 Calcule geometrice de baz pentru angrenaj conic

Pentru calculul i dimensionarea angrenajului conic s-a folosit programul MECHSOFT.

Formule geometrice de baz pentru angrenaj conic


23

Fig. 13 Formule pentru calcule geometrice de baz pentru angrenaj conic


24


25

Fig. 14 Formule pentru calcule geometrice auxiliare pentru angrenaj conic


26

Calcule geometrice de baz pentru angrenaj conic

Fig. 15 Ghid pentru calculul angrenajului conic

n fereastra Geometry s-a introdus numrul de dini ai roilor dinate, unghiul de nclinare a roilor, modulul, limea roilor i factorul de corecie a roilor.

Fig. 16 Fereastra Geometry

Dup dimensionarea roilor n fereastra Dimensions, sunt afiate dimensiunile roilor dinate


27

Fig. 17 Fereastra Dimensions Dimensiunile pinionului

Fig. 18 Fereastra Dimensions Dimensiunile roii conduse


28

3.7.3 Calcule de rezisten pentru angrenaj conic

Formule de rezisten pentru angrenaj conic


29

Fig. 19 18 Formule de rezisten pentru angrenaj conic


30

Calcule de rezisten pentru angrenaj conic

n fereastra Strenght alegem materialul pentru roile dinate, factorul de aplicaie KA i durabilitatea angrenajului.

Materialul ales pentru pinion este de durabilitate mai mare, deoarece dinii pinionului sunt solicitate mai frecvent.

Factorul de aplicaie este ales n funcie de modul de transmisie a puterii.

Fig. 20 Fereastra Strenght Check


31

3.7.4 Fore i tolerane pentru angrenaj conic

n fereastra Load sunt introduse puterea i randamentul angrenajului conic

Fig. 21 Fereastra Load

3.8 Arbori

3.8.1 Alegerea materialului

Alegera materialului se va face dup felul solicitrii arborilor, precum i de natura acestor solicitri.

Fig. 22 Materiale pentru arbori


32

Pentru solicitri uoare i medii se recomand oeluri de carbon obinuite, mrcile OL50, sau OL60 ( STAS 500/2-80).

3.8.2 Dimensionarea arborilor

Dimensionarea arborilor se pornete de la determinarea dimensiunilor a capetelor de arbori funcie de momentul de torsiune care este transmis.


33

Astfel lungimea captului de arbore de intrare va fi 58 mm, iar lungimea captului arborelui de ieire va fi 82 mm.

3.8.3 Forele rezultate prin angrenare

Pentru dimensionarea arborilor este necesar cunoaterea sensului i direciei forelor ce acioneaz n angrenaj.

n fig.23 Sunt prezentate forele ce acioneaz ntr-un angrenaj conic.

Fig. 23 Fortele din angrenajul coni


34

n MECHsoft arborele este construit pornind de la urmtoarea schi :

Fig. 24 Dimensionarea arborelui n MECHSOFT


35

n urmtorul pas sunt introduse punctele de reazem i forele ce acioneaz asupra arborelui :

Fig. 25 Forte si reactiuni

Fig. 26 Forele ce solicit arborele de intrare


36

n stnga sunt introduse forele ce acioneaz pe captul arborelui , iar n dreapta forele ce acioneaz din angrenaj conform schiei din fig.

Rezultate pentru arbore de intrare

Fig.28 Fore tietoare

Fig. 27 Momente de incovoiere


37

Fig. 28 Unghi de rotatie

Fig. 29 Eforturi de forfecare


38

Fig. 30 Eforturi de torsiune

Fig. 31 Eforturi echivalente


39

4.8.4.2 Arbore de ieire

Arborele de ieire este este construit dup urmtoarea schi :

n urmtorul pas sunt prezentate reazemele i forele ce acioneaz asupra arborelui :


40

Fig. 32 Rezemarea arborelui de iesire

Fig. 33 Fortele din arborele de iesire


41

Fig. 34 Diagrama fortelor taietoare

Fig. 35 Diagrama de momente incovoietoare


42

Fig. 36 Unghi de rotaie

Fig. 37 Eforturi de forfecare


43

Fig. 38 Eforturi de torsiune

Fig. 39 Eforturi echivalente


44

3.9 Rulmeni

n construcia reductoarelor sunt foarte rspndite lagrele cu rulmeni. Rulmenii fiind tipizai, alegerea lor se face dup standarde i cataloagele fabricilor productoare pe baza diametrului fusului arborelui pe care se monteaz, a sarcinilor pe lagr i a duratei de exploatare alese iniial.Pentru a adopta un anumit tip de rulment, se va ine seama de : mrimea i sensul solicitrii , turaii, temperatura de lucru, condiii de montaj, exploatare, etc.

Pentru calculul rulmenilor s-a folosit programul MECHSOFT i deoarece cei dor rulmeni de pe arbore sunt identici, s-a dimensionat doar acela care este supus la sarcini mari. n cazul reversrii sensului de rotaie , se schimb doar sensul forei tangeniale i axiale, ceea ce influeneaz suma reaciunilor din lagre.

Formule de calcul pentru calculul rulmenilor

Rulmenii sunt calculai n MECHSOFT cu urmtoarele formule :


45

Fig. 40 Relatii pentru calculul rulmentilor


46

Calculul rulmenilor pentru arbore de intrare

Fig.52 Ghid pentru calculul rulmenilor

Pentru arbore de intrare am ales rulment radial-axial cu role conice.Pentru sarcini se alege cel mai mare for din reazem, i fora axial ce rezult prin angrenare. Temperatura de funcionare este de 90 de grade celsius i durabilitatea este de 25000 de ora de funcionare. Coeficientul fd este ales din fig.

Fig.52 Durabilitatea impusa rulmentului

Fig.53 Sarcini i fore din angrenaj


47

Fig.54 Factor de utilizare

Fig.55 Rezultate rulment arbore de intrare


48

Calculul rulmenilor pentru arbore de ieire

Fig.56 Ghid pentru calculul rulmenilor

Pentru arbore de ieire am ales rulment radial-axial cu role conice.Pentru sarcini se alege cel mai mare for din reazem, i fora axial ce rezult prin angrenare. Temperatura de funcionare este de 90 de grade celsius i durabilitatea este de 25000 de ora de funcionare. Coeficientul fd este ales din fig.

Fig.57 Durabilitatea rulmentului

Fig.58 Factor de utilizare


49

Fig.59 Sarcini i fore n angrenaje

Fig.60 Rezultate rulmeni pentru arbore de ieire


50

Calculul penelor

Pan capt de arbore de intrare

Ca date de intrare sunt introduse puterea, turaia arborelui, diametrul arborelui pe care se afl canalul de pan,i lungimea acestuia.Materialul ales pentru tipul de pene este OLC 60 cu rezisten de 600 Mpa

.

Fig.61 Ghid pentru calculul penei arbore intrare


51

Fig.62 Calculul penei pentru arbore de intrare

Fig.62 Ghid pentru calculul penei arbore de ieire


52

Fig.63 Calculul penei arbore de ieire


53

4. Bibliografie

1 Antal A.,.a., Reductoare , UT Press, ClujNapoca, 1994

2 Ovidiu Belcin., .a., Organe de Maini, Risoprint, Cluj-Napoca, 2011

3 Dumitru Pop., .a., Lagre cu Rulmeni

4 Vasile Palade., .a., Reductoare cu Roi Dinate

Reductor Conic organe de masini 2

Documents

Transcript of Reductor Conic organe de masini 2