Proiect Fra

Capitol 1: Analiza conditiilor tehnico-functionale si a tehnologicitatii piesei si stabilirea tipului sistemului de productie

1.1. Analiza rolului functional, a conditiilor tehnice impuse piesei finite si a tehnologicitatii acesteia

1.1.1 Rolul functional si solicitarile rotii dintate Rotile dintate sunt piese de revolutie cu dantura, destinate transmiterii miscarii de rotatie si a momentelor intre doi arbori. Caracteristicile constructive principale ale unui angrenaj sunt reprezentate de forma dintilor si pozitia relativa a axelor. Calitatea unui angrenaj este apreciata din mai multe puncte de vedere: zgomotul si trepidatiile ce pot aparea in functionare, precizia de transmitere a miscarii, puterea ce poate fi transmisa si durabilitatea angrenajului. In ceea ce priveste calitatea rotilor dintate cilindrice cu dinti drepti, inclinati sau in V, standardele prevad trei criterii de apreciere: precizia cinematic, functionarea lina si pata de contact dintre flancurile dintilor. In cadrul fiecarui criteriu sunt cuprinse 12 clase de precizie, in ordine descrescatoare a preciziei. Precizia cinematica a unei roti este determinata de eroarea totala a unghiului de rotire, la o rotatie completa a acesteia. Criteriul preciziei cinematice este foarte important cand se cere un raport de transmitere riguros constant, cum se intalneste la diferite aparate, mecanisme si lanturi cinematice de la masinile-unelte. Criteriul petei de contact are prima importanta la rotile care transmit eforturi mari la viteze periferice scazute. Deci precizia danturii unei roti dintate are niveluri diferite dupa cele trei criterii, ceea ce implica masuri tehnologice adecvate la fabricarea ei. Roata dintata de prelucrat are urmatoarele suprafete importante: - Suprafata de centrare: alezajul; - Suprafata de antrenare in miscare de rotatie: canalul de pana; - Dantura: cilindrica dreapta.

1

Figura 1.1 va reprezenta principalele suprafete ale piesei finite.

1.1.2 Conditiile tehnice impuse rotii dintate prin desenul de executie

Roata dintata din pompa de ulei e realizata in clasa de precizie 6-7. Aceasta impune ca semifabricatul sa fie supus in final unei operatii de rectificare de finisare. Campurile de toleranta precizate in desenul de executie se incadreaza in clasele mentionate. Rugozitatea are valori diferite dupa cum urmeaza:  Ra=12.5 µm pentru varful dintelui si pentru celelalte suprafete care nu intra in contact direct. Procedeul de obtinere este strunjirea.  

Ra=3.2 µm – Pentru zonele frontale ale rotii . procedeul de obtinere este strunjirea de finisare ; Ra=1.6 µm pentru flancurile danturii (sevuire) , zona canalului de pana ; 2

Pentru ridicarea rezistentei la uzare a rotii se recomanda un tratament termochimic de calire – cementare de suprafata pe o adancime de (0,7 – 0,9) mm, urmat de revenire la temperature joase. In urma calirii duritatea atinge urmatoarele valori:  

Duritate strat ecruisat 56 – 62 HRC; Duritate miez 28 – 45 HRC.

1.1.3 Analiza tehnologicitatii constructiei piesei Tehnologicitatea este caracteristica complexa a constructiei piesei ce asigura, in conditiile respectarii conditiilor de eficienta si siguranta in functionare, posibilitatea fabricarii acesteia prin cele mai economice procese tehnologice, cu cheltuieli minime de forta de munca, utilaje, material, energie. Tehnologicitatea piesei poate fi apreciata prin indici absoluti sau relativi. Turnarea, ca procedeu tehnologic este una din cele mai vechi metode de obtinere a pieselor prin punere in forma, dezvoltate de om. Turnarea intervine intotdeauna ca metoda tehnologica distincta la materialele care sunt elaborate in stare lichida sau vâscoasa. Impreuna cu prelucrarile prin matritare si cu cele de formare prin sintetizare sunt utilizate in mod nemijlocit la realizarea formei pieselor – spre deosebire de alte prelucrari, unde forma rezulta prin mijlocirea unor procese tehnologice preliminare distincte (laminare, tragere, forjare libera, aschiere si microaschiere). Prin turnare se pot realiza forme practic nelimitate, piese cu mase diverse, de la fractiuni de gram si pana la sute de tone, care isi gasesc utilizari in toate domeniile de activitate. Procesele de executie a pieselor prin turnare se remarca prin urmatoarele avantaje: - permit realizarea de piese cu configuratii diverse, in clasele de precizie 6..16, cu suprafete de rugozitate Ra=1,6...200 μm; - permit realizarea de piese cu proprietati diferite in sectiune (unimaterial, polimaterial); - creeaza posibilitatea obtinerii de adaosuri de prelucrare minime ( fata de forjarea libera, sau prelucrarile prin aschiere); - creeaza posibilitatea de automatizare complexa a procesului tehnologic, fapt ce permite repetabilitatea preciziei si a caracteristicilor mecanice, la toate loturile de piese de acelasi tip; - permit obtinerea unei structuri uniforme a materialului piesei, fapt ce ii confera acesteia o rezistenta multidirectionala. In general, compactitatea, structura si rezistenta mecanica a pieselor turnate sunt inferioare pieselor similare realizate prin deformare plastica (deoarece acestea poseda o rezistenta unidirectionala, dupa directii preferentiale). Dintre dezavantajele procedeelor de realizare a pieselor prin turnare se pot enumera: - consum mare de manopera, indeosebi la turnarea in forme temporare; - costuri ridicate pentru materialele auxiliare;

3

- consum mare de energie pentru elaborarea si mentinerea materialelor in stare lichida la temperatura de turnare; - necesita masuri eficiente contra poluarii mediului si pentru imbunatatirea conditiilor de munca. Semifabricatul se obtine prin forjare, in matrita inchisa si apoi o calibrare la rece asa incat sa se obtina clasa I de precizie dupa matritare. Dupa forjare, ca defecte ale semifabricatului se admit: 

Defecte ale suprafetei in adancime de maxim 0,5 mm;



Defecte de forma sub forma deplasarilor in planul de separatie de maxim 0,5 mm.

S-a propus acest procedeu de obtinere a semifabricatului deoarece se stie ca otelurile au proprietati foarte proaste in ceea ce priveste turnabilitatea. Pe de alta parte, avand in vedere ca otelul ate foarte bune proprietati de prelucrabilitate mecanica la rece, procedeele de obtinere a piesei finite se axeaza pe urmatoarele metode:    

Strunjire; Brosare; Gaurire; Rectificare.

1.2. Alegerea materialului pentru executia rotii dintate

Materialul din care va fi confectionata roata dintata se recomanda a fi un otel aliat si anume 18MoCrNi13. Materialul este folosit pentru fabricarea rotii si face parte din categoria otelurilor carbon de cementare avand un procent de 0,18% C si un continut de 1,3% Ni. Elementele de aliere folosite ii confera durabilitate, siguranta in functionare, rezistenta la uzura chumica si termica. Compozitia chimica a materialului este conform STAS SR EN 10027 – 2006 si este prezentata in tabelul 1.1.

4

Compozitia chimica Marca otelului

18 Mo Cr Ni 13

C

Mn

Si

0,15 . . . 0,21

0,50 . . . 0,80

0,17 . . . 0,37 Tabelul 1.1

Cr

Ni

Mo

0,8 . . . 1,1

1,2 . . . 1,5

0,04 . . . 0,07

Caracteristicile mecanice ale materialului 18MoCrNi13 sunt conform STAS SR EN 100272006 si indicate in tabelul 1.2.

Marca otelului

Felul tratam. termic

STAS SR EN 100272006

18 Mo Cr Ni C+R 13

Caracteristici mecanice Limita de Curgere Rp 0,2 [N/mm2] min 750

Rezit la rup Rm [N/mm2]

Alung. la rup AS [%] min

Gatuirea la rup. Z [%] min

Rezil. KCU [J/cm2] min

Duritatea HB max

980

10

45

49

217

Tabelul 1.2

1.3. Calculul ritmului si productivitatii liniei tehnologice. Stabilirea preliminara a tipului (sistemului) de productie 1.3.1 Calculul fondului anual real de timp (Ft) Ft=[Zc-(Zd+Zs)]·ns·ts·kp [ore/an] Unde: Zc este numarul zilelor calendaristice dintr-un an; Zc=365 [zile/an];

5

1.1

Zd este numarul zilelor libere la sfarsit de saptamana dintr-un an; Zd=52 [zile/an] Zs este numarul zilelor sarbatorilor legale; Zs=6 [zile/an] ; ns este numarul de schimburi; ns ales este de 2 schimburi/zi ; ts este durata unui schimb; ts este de 8 ore/schimb ; kp datorita reparatiilor executate in timpul normal de lucru al schimbului respectiv; pentru ns=2 acesta are valoarea kp=0.96 .

Astfel se calculeaza :

Ft=[365-(52+6)]·2·8·0.96=4716 ore/an

6