Proiect Organe Reductor Margin_Sorin

UNIVERSITATEA TEHNICĂ DIN CLUJ+NAPOCA Facultatea Construcţii de Maşini Catedra Organe de Maşini Disciplina Organe de Maşini

PROIECT DE SEMESTRU

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

P = 9.5 kW n = 2712 rot/min u = 2,95

Margin Sorin Grupa 1132 Prof.Dr.ing. Gheorghe Kerekes

Cluj-Napoca 2010-2011

1

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.2

Cuprins I MEMORIU TEHNIC.................................................................................4 1.1 Cele doua variante constructive........................................................................5 1.2 Justificarea şi descrierea soluţiei alese..........................................................7 2. Caracteristici funcţionale impuse........................................................................7 3. Indici de exploatare, reglaj şi întreţinere.............................................................8 4. Toleranţe, rugozităţi şi condiţii tehnice impuse...................................................8 5. Norme de protecţia muncii..................................................................................9 6. Rodajul................................................................................................................9 II. MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL....................................................10 1. Repartizarea rapoartelor de transmitere. Calculul turaţiilor şi a momentelor de torsiune ..............................................................................................................................10 1.1 Schema cinematică a trtansmisiei...............................................................10 1.2 Împărţirea raportului total de transmitere..................................................10 1.3 Claculul turaţiilor.........................................................................................11 1.4 Calculul momentelor de torsiune................................................................11 2. Predimensionarea angrenajului cilindric cu dinţi înclinaţi..................................11 2.1 Alegerea numărului de dinţi........................................................................11 2.2 Stabilirea unghiului de înclinare de divizare...............................................12 2.3 Alegerea perechii de material.....................................................................12 2.4 Calculul modulului.......................................................................................12 2.5 Claculul geometric şi al gradelor de acoperire............................................13 3. Verificarea angrenajului la solicitările principale. Calculul forţelor din angrenaj15 3.1 Verificarea danturii la solicitarea de încovoiere..........................................15 3.2 Verificarea danturii la solicitarea de presiune de contact...........................17 3.3 Calculul forţelor din angrenaj......................................................................19 4. Configurarea arborilor. Alegerea rulmenţilor şi a penelor.................................20 4.1 Alegerea capetelor de arbori.......................................................................20

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.3

4.2 Alegerea rulmenţilor...................................................................................21 4.3 Alegerea şi verificarea penelor....................................................................21 5. Claculul transmisiei prin curele.........................................................................22 5.1 Alegerea tipului de curea............................................................................22 5.2 Diametrul primitiv al roţilor de curea..........................................................22 5.3 Distanţa între axe şi lungimea curelei.........................................................23 5.4 Stabilirea numărului de curele....................................................................24 5.5 Claculul forţei de întindere a curelei...........................................................25 5.6 Alegerea penei şi a inelului de siguranță pentru fixarea roţii de curea pe arborele de intrare...........................................................................................................25 6. Verificarea arborelui de intrare la solicitări compuse........................................26 6.1 Diagrama de solicitare a arborelui de intrare..............................................26 6.2 Calculul reacţiunilor din lagăre....................................................................27 6.3 Calculul momentelor de încovoiere şi determinarea secţinilor periculoase 27 6.4 Calculul tensiunilor echivalente în secţiunile periculoase...........................28 6.5 Determinarea forţelor radiale din lagăre.....................................................28 7. Verificarea rulmenţilor la durabilitate................................................................29 7.1 Determinarea rulmentului solicitat axial.....................................................29 7.2 Calculul sarcinii dinamice echivalente........................................................29 7.3 Calculul duratei de funcţionare...................................................................30 8. Alegerea cuplajului pentru arborele de ieşire....................................................30 8.1 Determinarea momentului nominal de torsiune..........................................30 8.2 Dimensiunile nominale ale cuplajului ales..................................................30 8.3 Elemente de prindere şi fixare a cuplajului.................................................31 9. Carcasa reductorului.........................................................................................31 9.1 Stabilirea dimensiunilor carcasei a planului de separaţie si a şuruburilor de prindere ...........................................................................................................................31 9.2 Capacele de fixare a rulmenţilor şi manşetele de rotaţie............................32 9.3 Dupul de golire............................................................................................33 9.4 Aerisitorul şi capacul de vizitare.................................................................33 9.5 Indicatorul de nivel de ulei..........................................................................33

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.4

I. MEMORIU TEHNIC

1.1 Cele două VARIANTE CONSTRUCTIVE Reductoarele de turaţie cu o singură treaptă se compun din carcasă, realizată din două părţi turnate în funţie de planul de separaţie şi prinse prin şuruburi de fixare, având de regula cît mai multe elemente de simetrie ; cei doi arbori realizaţi în trepte şi cu diametrele de capăt standardizate, arborele de intrare fiind adeseori solidar cu pinionul cilindric ; roţile dinţate cilindrice, montate pe arbori prin intermediul penelor ; lagărele de rostogolire montate de obicei în X ; capacele necesare fixării şi reglării jocului la rulmenţi ; elemente de etanşare ; dop de golire ; indicator de nivel al uleiului şi buşon de aerisire. Prima variantă constructivă, prezentată în figura 2.3[1 pag.29-30] are arborii dispuşi orizontal, cel de intrare fiind piesă comună cu pinionul cilindric, roata condusă fiind asamblată prin pană paralelă tip A, lagăare de rostogolire cu role conice, manşete de rotaţie în zonele unde arborii ies din reductor şi vizor pentru verificarea nivelului de ulei. Cea de-a doua variantă, din figura 2.4[1 pag.31] se deosebeşte în principal prin dispunerea axelor longitudinale ale arborilor în plan vertical, dar şi datorită lagărelor de rostogolire cu bile pe care le are. Principiul de funcţionare constă în preluarea mişcăarii de la un motor electric prin intermediul curelelor trapezoidale şi a roţilor de curea, montate pe arborele motor şi arborele de intrare prin pene paralele tip A, la un raport de trransmitere relativ constant. Arborele de intrare transmite mişcarea mai departe prin pinionul cilindric cu dinţi înclinaţi la roata condusă cu raportul de transmisie impus, care prin arborele de ieşire va reda o turaţie mai mică şi moment mai mare decât valorile celor primite de la motorul electric. Ambele variante constructive au planele de separaţie perpendiculare pe axele arborilor, prima având ştifturi pentru centrare a parţii respective a carcasei, iar distanţa dintre roţile dinţate şi inelele interioare ale rulmenţilor pe lungimea arborilor este asigurată prin şaibe de distanţare, manşetele de rotaţie fiind centrate pe diamerul interior al capacelor de fixare a rulmenţilor.

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.5

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.6

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.7

1.2 Justificarea şi descrierea soluţiei alese Varianta prezentată se caracterizează prin următoarele aspecte constructive: • pinionul cilindric de la treapta I face corp comun cu arborele de intrare; • roata cilindrica de la treapta a II-a este montată cu ajutorul unei pene pe arborele de ieşire; • carcasa reductorului e turnată din două bucăţi plasate în plan orizontal; • axele arborilor sunt de asemenea orientate orizontal, deci problmea de etansare devine mai simpla decat la reductorul vertical; • arborele de intrare se sprijină pe lagăre cu rulmenţi radiali axiali (montaţi în O) montaţi în casetă; • arborele de intrare 1 şi arborele de ieşire 2 sunt etanşaţi prin montarea manşetelor de rotaţie în capace; • ungerea roţilor dinţate şi a lagărelor se asigură cu ulei, prin barbotare şi stropire; • arborele de intrare se sprijină pe lagăre cu rulmenţi care fiind montaţi într-o casetă comună asigură o rigiditate mai mare a arborelui; • asamblarea carcasei superioare şi inferioare se realizează cu şuruburi, centrarea lor fiind asigurata cu ştifturi de centrare; • controlul uleiului se face cu ajutorul unei joje. Reductorul are în construcţia sa un angrenaj cilindric cu dinţi inclinati.

2. Caracteristici funcţionale impuse Reductorul trebuie să îndeplinească următoarele condiţii funcţionale: • Fiabilitate ridicată ; • Gabarit cât mai redus ; • Exploatare cât mai eficienta din punct de vedere economic ; • Siguranţă în exploatarte ; • Posibilităţi de producere a accidentelor cât mai reduse ;

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.8

3. Indici de exploatare, reglaj şi întreţinere Reductorul simbolizat simplificat R-1CH este acţionat de un motor electric asincron prin trei curele trapezoidale, potrivit roţii de curea montate pe arborele de intrare al reductorului, iar arborele de ieşire este cuplat printr-un cuplaj elastic având dimensiunile de legătură date în desen. Este indicat, ca dispozitivul să fie montat pe suprafeţe cât mai plane şi orizontale. Dispozitivul nu se va folosi pentru sarcini şi dimensiuni mai mari decât cele pentru care a fost proiectat. Se va verifica periodic nivelul uleiului din reductor, înainte ca acesta să fie pus în funcţiune, iar în cauzul în care se află sub nivelul minim admis se va completa cu ulei tip….. După terminarea lucrului dispozitivul se va curăţa, iar suprafeţele funcţionale se vor unge cu unsoare consistentă de uz general.

4. Toleranţe, rugozităţi şi condiţii tehnice impuse Ţinîand cont de criteriile de precizie cinematică, funţionare lină şi de contact dintre dinţi, s-a ales pentru angrenajul cilindric cu dinţi înclinaţi treapta de precizie 8-C conform STAS 6273-81, corespunzătoare roţilor dinţate utilizate în reductoarele de turaţie de uz general, pentru care nu este necesară o precizie deosebită, iar viteza periferică a roţtii nu depăşeşte 10 m/s. Toleranţele arborilor şi a celorlalte piese s-au stabilit procedeul de prelucrare folosit pentru obţinerea acestora, fiind impuse numai acolo unde ar fi existat pericolul unor disfuncţii la montare, demontare şi în funcţionare. Rugozităţile s-au prescris de asemenea în funcţie de procedeele tehnologice asupra cărora s-a optat pentru prelucrarea pieselor componente ale dispozitivului. Condiţiile tehnice impuse sunt următoarele: •

suprafeţele nefuncţionale se protejează printr-un strat de vopsea;

•

toate organele de asamblare filetate se vor asigura conform notaţiilor din desen;

•

jocul axial din rulmenţii radial-axiali trebuie să fie de min.0,03mm ;

•

reglarea jocului se realizează cu plăcuţe calibrate

•

la montarea rulmenţilor unşi cu unsoare, spaţiul corespunzător se umple cu unsoare consistentă tip UM165LiCa1(STAS 8789-83); în reductor se introduce ulei tip TIN 82 EP(STAS 11489-87) în cantitate de 0,140 l; piesele turnate se vor realiza în clasa de precizie 8 conform STAS 1592; razele neindicate se vor executa cu R= 6 mm;

• • •

ORGANE DE MAŞINI

• •

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.9

pe suprafeţele pieselor turnate nu se admit urme de nisip, zgură sau bravuri provenite din turnare; muchiile necotate se vor teşi la 45°.

5. Norme de protecţia muncii Pentru a evita accidentele, proiectantul a luat următoarele măsuri :  verificarea arborilor la solicitări compuse;  asigurarea asamblărilor;  utilizare de materiale corespunzătoare;  verificarea înaintea livrării.

Măsuri impuse beneficiarului :  trebuie respectate regulile de protecţie a muncii din atelierul de

producţie ;  personalul de lucru trebuie să fie instruit corespunzător;  reductorul de turaţie nu se va supune la şocuri şi lovituri directe;  la apariţia unei defecţiuni se va retrage dispozitivul din lucru şi

se va înlocui piesa defectă .

6. Rodajul După montarea reductorului se rodează în gol timp de 3 ore şi sarcina de 2/3 din cea nominala timp de 12 ore. Zgomotul reductorului în perioada de rodare trebuie să fie uniform. Nu trebuie să apară scrugeri de lubrifiant în planul de separaţie al reductorului sau la etanşările arborilor şi a capacelor de rulmenţi. După rodare se goleşte uleiul din baia reductorului, se demontează capacul, se spală şi se analizeaza vizual toate reperele componente. Pata de contact a angrenajelor după rodare trebuie să fie de min. 40% pe înalţimea dintelui şi de min. 50% pe lăţimea dintelui.

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

II. MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL

1. Repartizarea rapoartelor de transmitere

1.1

Schema cinematică a trtansmisiei

1.2

Împărţirea raportului total de transmitere

Cunoscând raportul de transmitele total =2.95 se adoptă valoarea u1STAS := 2.8 standardizată din tabelul 3.3 conform STAS 6012-82 Asfel se obţine raportul de transmitere al transmisiei prin curea uc :=

uTOT

 rot = 1.053571   u1STAS  min  1 ≤ uc ≤ 2

Care verifică condiţia [1, pag.84]

Pag.10

ORGANE DE MAŞINI

1.3

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Claculul turaţiilor n 1 :=

nm uc

= 2574.101695

 rot   min  

Turaţia arborelui de intrare

n 2 :=

1.4

nm u TOT

= 919.322

 rot   min  

Turaţia arborelui de ieşire

Calculul momentelor de torsiune 6

T :=

30⋅ 10 ⋅ Pm π ⋅ nm

= 33450.71( N ⋅ mm)

Momentul pe arborele motor este

Considerând randamentul transmisiei prin curele ηc := 0.98 se poate calcula momentul pe arborele de intrare T1 := u c⋅ ηc ⋅ T = 34537.86 ( N ⋅ mm)

Iar randamentul angrenajului cilindric vom obţine momentul pe arborele de ieşire

η12 := 0.97

[1, pag. 82]

T2 := ηc ⋅ η12⋅ u TOT⋅ T = 93804.814( N ⋅ mm)

2. Predimensionarea angrenajului 2.1

Alegerea numărului de dinţi

z1 := 17...19...21

Se alege pentru pinion z1 := 19

(

)

z2 := u 1STAS⋅ z1 ±1

Şi pentru roata condusă

[2, pag.93]

z2 := 53

Pag.11

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.12

În cazul reductoarelor de uz general rapoartele de transmitere trebuie să aibă valorile nominale recomandate în STAS 6012-82 cu abaterile limită Δu de la aceste valori date in acelaş standard. z2 ∆ u :=

2.2

− u 1STAS

z1

u 1STAS

∆ u < 2%

⋅ 100 = 0.38 %

[2, pag. 94]

Stabilirea unghiului de înclinare de divizare

se alege β = 15 ° Şi se calculează factorul înclinării dinţilor Zβ := cos ( β ) = 0.983 [2, pag. 92] β = 1 0 °...15°...20°,

2.3

Alegerea perechii de material

Pentru roţile dinţate cilindrice se alege în funcţi de momentul de torsiune pe arborele de intrare, un oţel de îmbunătăţire marca OLC 45 , având limita pentru presiunea de contact de N σHlim := 590   2 În cazul predimensionării, presiunea de contact admisibilă este :  mm  N   2  mm 

[2, pag.94] Unde

este factorul de siguranţă la solicitarea de presiune de contact Factorul zonei de contact Factorul de material [2, tab.4.7]

ZH := 2.45 ZE := 190

2.4

Calculul modulului

În cazul oţelurilor de îmbunătăţire, calculul modulului normal se face pe baza solicitării la presiunea de ψm := 15 contact, considerând coeficientul de lăţime ,care este de altfel raportul dintre lăţimea şi modulul roţii dinţate : 3

m=

3.6⋅

u + 1 u

2

⋅

T1⋅ cos (β ) ψ m⋅ z

2

 ZH⋅ ZE⋅ Zβ ⋅  σ HP  1

2

= 2.849 [mm] [2,

pag.94]

iar conform STAS 822-82 se alege din tabelul 3.6 modulul standardizat, care trebuie să fie mai mare sau egal decât acesta: [1, pag.87] m := 3.0 STAS

a :=

(

)

mSTAS⋅ z1 + z2 = 111.809827[mm] 2cos (β )

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

Distanţa axială de referinţă este:

PROIECT

Pag.13

[2, pag.94],

pentru care se alege distanţa axială standardizată conform STAS 6055-82 din tabelul 3.4 : awSTAS := 112 [1, pag.86] şi se verifică abaterea faţa de cea de referinţă, care trtebuie să fie mai mică decât valoarea modulului standardizat : awSTAS −

(

)

mSTAS⋅ z1 + z2 2⋅ cos ( β)

= 0.190173

awSTAS −

(

)

mSTAS⋅ z1 + z2 2⋅ cos ( β)

< mSTAS

.

2.5

Claculul geometric şi al gradelor de acoperire

Unghiul de profil în planul frontal: [2, pag 95] Unde

α n := 20⋅ °

este unghiul normal de angrenare

Unghiul de angrenare: [2, pag 95] Involtul unghiului

:

°

[2, pag 95]

Involutul unghiului °

[2, pag 95]

Coeficientul normal al deplasărilor de profil însumat: [2,pag 95] Coeficientul de scurtare al dintelui la cap: Numărul de dinţi ai roţii echivalente: - la pinion:

[2, pag 95]

- la roata condusă:

[2, pag 95]

Deplasarea specifică de profil - la pinion:

[2, pag 96]

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

- la roata condusă:

PROIECT

Pag.14

[2, pag 96]

Diametrul de divizare: - al pinionului:

[2, pag 96]

- al roţii conduse:

[2, pag 96]

Diametrul de rostogolire: - al pinionului:

[2, pag 96]

- al roţii conduse: Verificare:

[2, pag 96] “A”

Diametrul de bază: - al pinionului:

[2, pag 97]

- al roţii conduse:

[2, pag 97]

Diametrul cercului de cap: - al pinionului: -al roţii conduse:

[2, pag 96] [2, pag 96], unde

=1 coeficientul înălţimii capului de refetinţă STAS(822-

82). Diametrul cercului de picior: - al pinionului:

[2, pag 96]

- al roţii conduse: 2, pag 96], unde

= 0.25 este coeficientul jocului la piciorul dintelui.

Înălţimea dintelui: [2, pag 97] Verificare: ;

“A” [2, pag 97]

Calculul gradului de acoperire al angrenajului:

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.15

Gradul de acoperire frontal [2, pag 98]

 d b2    d a2

α at2 := acos

αat2 = 24.776894deg ⋅

Gradul de acoperire axial:

[2, pag 98] Gradul de acoperire total: [2, pag 98]

3. Verificarea angrenajului la solicitările principale. Calculul forţelor din angrenaj

3.1

Verificarea danturii la solicitarea de încovoiere

[1, pag 98] - în funcţie de numărul de dinţi şi coeficientul deplasării de profil a pinionului, se alege factorul de formă a dintelui pentru solicitarea de încovoiere: [2, pag 53, fig 4.4] - factorul de corecţie a tensiunilor de încovoiere la baza dintelui: [2, pag 53, fig 4.3] - factorul gradului de acoperire pentru solicitarea de încovoiere: [2, pag 98] - factorul unghiului de înclinare pentru solicitarea de încovoiere: [2, pag 98] - factorul sarcinii dinamice exterioare [2, pag 54, tab 4.1] - factorul dinamic se alege în funcţie de viteza periferică a pinionului:

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

[2, pag 56, tab 4.5] - factorul de repartiţie frontal a sarcinii: [2, pag 53, tab 4.3] - factor de repartiţie longitudinală a sarcinii pentru solicitarea de îcovoiere la piciorul dintelui: [2, pag 53, tab 4.2] - lăţimea pinionului:

Efortul unitar pentru solicitarea de încovoiere [2, pag 99] - efort unitar limită pentru solicitarea la oboseală la piciorul dintelui: [2, pag 55, tab4.4] - factorul de corectare a efortului unitar: [2, pag 55] - factorul durabilităţii la solicitarea de încovoiere: [2, pag 55] - factorul de rezemare la oboseală: [2, pag 55] - factorul rugozităţii pentru solicitarea la oboseală: [2, pag 55] - factorul de siguranţă pentru solicitarea de încovoiere la piciorul dintelui: [2, pag 55]

Se poate observa ca dintele rezistă la solicitarea de încovoiere, deoarece:

3.2

Verificarea danturii la solicitarea de presiune de contact

Pag.16

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

[2, pag 99]

- factorul zonei de contact:

[2, pag 99] - factorul de elasticitate: Tab. 4.7

[2, pag 99]

- factorul gradului de acoperire:

[1, pag 99] -

Factorul înclinării dinţilor: [2, pag 92]

- factorul repartiţiei sarcinii pe lăţimea danturii pentru solicitarea de contact: [2, pag 54, tab 4.2] - factorul repartiției frontale a sarcinii la solicitarea de contact: [2, pag 53, tab 4.3] - raportul de transmitere al angrenajului:

Efortul unitar admisibil la presiunea de contact: [2, pag 100] - factorul duratei de funcționare: [2, pag 63, fig 4.9] - presiunea de contact limită dintre flancurile dinților: [2, pag 55, tab 4.4] [2, pag 100]

Pag.17

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.18

Pentru ungerea angrenajului s-a ales din STAS 10588-76 un ulei TIN 82 EP cu vâscozitate cinematică la

. - factorul influenței ungerii asupra solicitării de contact:

[2, pag 100] [2, pag 100] - factorul influenței vitezei periferice asupra solicitării de contact:

[2, pag 100] - roți dințate cu rugozitatea Ra1 = 1.6 pentru flancul pinionului si Ra2 = 1.6 pentru flancul dintelui roții conduse în

.

[2, pag 100] [2, pag 101] - factorul rugozității flancurilor dinților: [2, pag 101] - duritatea: HB = 260 - factorul raportului durității flancurilor: [2, pag 101] - factorul de dimensionare pentru solicitarea de contact: [2, pag 57, tab. 4.7]

Se poate observa ca dintele rezista la solicitarea de presiune de contact, deoarece:

3.3

Calculul forţelor din angrenaj

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Forțele tangențiale: - la pinion:

[2, pag 101]

- la roata condusă:

[2, pag 101]

Forțele radiale: - la pinion:

[2, pag 101]

- la roata condusă:

[2, pag 101]

Forțele axiale: - la pinion:

[2, pag 101]

- la roata condusă:

[2, pag 101]

4. Configurarea arborilor. Alegerea rulmenţilor şi a penelor

Pag.19

ORGANE DE MAŞINI

4.1

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.20

Alegerea capetelor de arbori

Conform modelului grinzii de egală rezistență, forma preactică a arborelui va fi compusă din tronsoane de diferite diameter și lungimi.

Cu cât arborle are mai puține trepte, cu atât mai bine, deoarece la trecere de la o treaptă la alta se induc concentratori de tensiune. Astfel arboreal de intrare va forma un corp comun cu pinionul, deci va fi N fabricat din același material, adică OLC 45 cu rezistența minimă de rupere la tracțiune: Rm = 620 . mm 2 Diametrul de capăt este cel mai mic dintre toate și se allege conform STAS 8724/2-77, în funcție de momentul transmis de arborele respectiv : . N În cazul oțelurilor cu rezistența de rupere la tracțiune Rm ≠ (500 .... 600 ) se calculează coeficientul mm 2 R de corecție al momentului de torsiune: k = m = 1.12727 [1, pag 142], după care se calculează 550 T momentul de torsiune echivalent: T1e = 1 = 30638 .37 N * mm [1, pag 142], iar din tabelul 9.4 k coloana „c”, adică ipoteza momentului de torsiune de mărime cunoscută și moment de încovoiere de mărime necunoscută se alege valoarea imediat mai mare pentru momentul de torsiune transmisibil: 31,5 Nm, de unde rezultă că diametrul capătului de arbore este . Arborele de ieșire se asamblează prin pană cu roata condusă, așadar se va confecționa din OL 60, N cu rezistența minimă de rupere la tracțiune Rm = 600 , de unde se obține k=1.09 și T1e = 85 .9877 mm 2 Nmm, deci corespunzător momentului de torsiune de 92.5 Nm, .

4.2

Alegerea rulmenţilor

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.21

Pentru ambii arbori se aleg rulmenți radial-axiali cu role conice pe un rând, cu o capacitate de încărcare foarte bună. Așadar, potrivit STAS 3920-87 se aleg diametrele inelelor interioare ale rulmenților astfel încât:

[1, pag 286 ,tab 13.17] [1, pag 286 ,tab 13.17]. Din dimensiunile de montare a rulmenților reies și diametrele șaibelor de distațare după cum urmează:

4.3

-

șaibele care se sprijină pe inelele interioare ale rulmenților: d b1 = 42 mm și d b 2 = 52 mm ;

-

șaibele care se sprijină pe inelele exterioare ale rulmenților: Da1 = 61mm și Da 2 = 73 mm .

Alegerea şi verificarea penelor

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.22

Penele paralele se aleg conform STAS 1004-81 [1, pag 240] în funcție de diamterul arborelui pe tronsonul respectiv. Asamblarea roții conduse pe arborele de ieșire se face utilizând o astfel de pană: Diametrul arborelui: Dimensiunile nominale ale penei: Dimensiunea canalului - adnacimea arborelui :

[1, pag 240] [1, pag 240]

Calculul lungimii portante a penei: Se alege lungimea penei astfel încât să rămană 5mm de o parte și de alta față de lățimea butucului roții conduse (45mm), care va fi l=32mm [1, pag 241] , iar lungimea portantă este:

Verificarea penei la strivire: [3, pag 820], care este mai mică decât tensiunea admisibilă la strivire:

Notarea penei: PANA A14X9X32 STAS 1004-81/OL60 500/2-80

5. Claculul transmisiei prin curele 5.1

Alegerea tipului de curea

Se alege factorul de sarcină c f =1.1 din tabelul 2 [7, pag 11] și se determină puterea de calcul PB = P ⋅ c f =10 .45[ kW ]

, apoi din figura 3 [7, pag 10] se alege tipul curelei în funcție de puterea de

calcul și turația arborelui: SPZ, conform DIN 7753.

5.2

Diametrul primitiv al roţilor de curea

Din tabelul 23 [7, pag 23] reiese diametrul primitiv roții mici Diametrul primitiv al rotii mari:

conform DIN 2211.

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

[1, pag 394].

5.3

Distanţa între axe şi lungimea curelei [1, pag 394]

Lungimea primitiva a curelei: [1, pag 395] Din tabelul 20 [7, pag 21] se allege lungimea standardizată a curelei conform DIN7753:

Distanta dintre axe (calculul definitiv): [1, pag 395] [1, pag 395] [1, pag 395] Unghiurile dintre ramurile curelei: [1, pag 394] Unghiul de infășurare pe roata mica de curea: [1, pag 394] Viteza periferică a curelei: [2, pag 395] Coeficientul de lungime: [7, pag 14, tab 6] Coeficientul de infășurare:

Pag.23

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.24

[1, pag 401, tab 17.7] Puterea nominală transmisă de o curea: [7, pag 14, tab 5]

5.4

Stabilirea numărului de curele

Numărul preliminar de curele : [1, pag 395, tab 17.2] Coeficientul numărului de curele: [1, pag 401, tab 17.8] Numărul definitiv de curele: [1, pag 395, tab 17.2] Având toți acești parametrii, dimensiunile și forma roții de curea se aleg conform DIN 2211 din tabelul 22 , iar lățimea acesteia se determină în următorul fel: b2 = ( z − 1) ⋅ e + 2 ⋅ f = (3 − 1) ⋅ 12 + 2 ⋅ 8 = 40 mm [7, pag 22]

5.5

Claculul forţei de întindere a curelei

Forța periferică transmisă este:

ORGANE DE MAŞINI

Fu =

2 ⋅ T1 = 690 .75[ N ] D p1

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.25

[8, pag 210], pentru care forța de întindere este: [1, pag 395]

5.6

Alegerea penei şi a inelului de siguranță pentru fixarea roţii de curea pe arborele de intrare

Conform STAS 1004-81 se alege pana în funcție de diametrul arborelui de intrare

Dimensiunile nominale ale penei:

[1, pag 240]

Dimensiunea canalului - adnacimea arborelui :

[1, pag 240]

Calculul lungimii portante a penei: se alege lungimea penei l=28mm, de unde rezultă

Verificarea penei la strivire: [3, pag 820], care este mai mică decât

Notarea penei: PANA A10X8X28 STAS 1004-81/OL60 500/2-80 Inelul de siguranță pentru arbore, cu rol de reținere a roții de curea se alege potrivit STAS 5848/2-88 din tabelul 13.10 [1, pag 277], după diametrul arborelui

, notat Inel de siguranță 35x1.5,

STAS 5848/2-88, care are următoarele dimensiuni de montare:

6. Verificarea arborelui de intrare la solicitări compuse 6.1

Diagrama de solicitare a arborelui de intrare

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.26

Verificarea se face după modelul grinzii de egală rezistență simplu rezemată, astfel s-a considerat că reazemele se aplică la distanța a=15mm [1, pag 286 ,tab 13.17] față de inelul exterior al rulmentului, iar restul dimensiunilor reies din desenul de ansamblu:

6.2

Calculul reacţiunilor din lagăre

Frțele care acționează asupra arborelui sunt:

ORGANE DE MAŞINI

-

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.27

Forța de tensionare a curelei, considerată doar în plan orizontal S H = 1381 .5 [ N ] ,cea din planul vertical fiind astfel nulă S v = 0 ; Forțele din angrenaje Ft1 = 1168 .59 [ N ] , Fa1 = 313 .125 [ N ] și Fr1 = 446 .328 [ N ]

Reacțiunile din lagăre se determină scriind ecuațiile de echilibru ale momentelor în raport cu fiecare dintre reazeme în planul vertical: -

Pentru reazemul 2: Rezultă reacțiunea din primul reazem

-

Pentru reazemul 1: Rezultă reacțiunea din al doilea reazem

Tot așa se procedează și pentru determinarea reacțiunilor din plan orizontal:

6.3

Calculul momentelor de încovoiere şi determinarea secţinilor periculoase MV3 = 0 M V1 = 0

Momentele încovoietoare în planul vertical sunt: M V 4 = V1 ⋅ v = 16172 .39 [ N ] M v2 = 0

M V 4 = V2 ⋅ w = 2290 .9[ N ]

M H3 = 0

M H 1 = −S H ⋅ u = −89797 .5[ N ]

Iar în planul orizontal: M H 4 = −S H ⋅ (u + v) + H 1 ⋅ v = −26790 [ N ] M H2 = 0

M H 4 = −H 2 ⋅ w = −63011 .84[ N ]

După trasarea diagramei de momente în ambele planuri, se observă că secțiunile periculoase sunt „1” și „4”.

6.4

Calculul tensiunilor echivalente în secţiunile periculoase

Pentru cele 2 secțiuni se calculează momentele rezultante de încovoiere, reducând astfel momentele din cele două plane (orizontal și vertical) la unul singur:

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

M B1 =

M V21 + M H2 1 = 89797 .5[ N ]

M B4 =

M V2 4 + M H2 4 = 65054 .27 [ N ]

Tensiunea de încovoiere σ B1 =

este momentul încovoietor rezultant pentru secțiunea „4”.

Tensiunea de răsucire τ 1 =

[3, pag 84]

π ⋅d π ⋅ 353 = = 4209.24 mm 3 32 32

[

3 1

[

M B1 = 21 .33 N / mm 2 w z1

Modulul polar de rezistență w p1 =

Pag.28

este momentul încovoietor rezultant pentru secțiunea „1”;

Tensiunea echivalentă din secțiunea „1”: σ V 1 = σ B21 + τ 12 Modulul axial de rezistență wz1 =

PROIECT

]

]

[3, pag 71]

π ⋅ d13 π ⋅ 353 = = 8418.48 mm 3 16 16

[

[

T1 = 4.1 N / mm 2 w p1

[

[3, pag 73]

]

]

[3, pag 73] [3, pag 79]

]

2 De unde rezultă σ V 1 = 22.48 N / mm < σ VzulIII

Tensiunea echivalentă din secțiunea „4”: σ V 4 = σ B2 4 + τ 42 [3, pag 84] 3 π ⋅ d f 1 π ⋅ 52.843 3 Modulul axial de rezistență wz 4 = = = 14483 .99[ mm 3 ] [3, pag 73] 32

Tensiunea de încovoiere σ B 4 =

M B4 = 4.498 N / mm 2 wz 4

Modulul polar de rezistență w p 4 = Tensiunea de răsucire τ 4 =

[

32

[3, pag 71]

π ⋅ d 3f 1 π ⋅ 52.843 3 = = 40552 .04[ mm 3 ] [3, pag 73] 16 16

[

T1 = 1.1922 N / mm 2 wp4

[

]

]

[3, pag 79]

]

2 De unde rezultă σ V 1 = 4.94 N / mm < σ VzulIII

Luând în considerare faptul că tensiunea echivalentă admisibilă în cazul celei de-a treia ipoteze de 2 rezistență (GEH) pentru OLC45 este de σ VzulIII = 55 N / mm , se consideră corectă dimensionarea arborelui de intrare.

[

6.5

]

Determinarea forţelor radiale din lagăre

Forțele radiale din lagăre se obțin compunând vectorii reacțiunilor din planul vertical și cel orizontal : R1 =

H 12 + V12 = 3453 .76 [ N ]

R2 =

H 22 + V22 = 2033 .98 [ N ]

7. Verificarea rulmenţilor la durabilitate 7.1

Determinarea rulmentului solicitat axial

Montajul rulmenților se realizează în ”X”, astfel încât se notează convențional cu ”1” lagărul care se află în sensul varfului vectorului forței axiale și cu ”2” lagărul care se află în sens opus.

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.29

Forța axială exterioară K a se consideră tocmai forța axială produsă în pinion datorită angrenării K a = Fa1 = 313 .125 [ N ] , iar cele radiale după cum urmează: Fr1 = R1 = 3453 .76[ N ] pentru lagărul ”1” și Fr 2 = R2 = 2033 .98[ N ] pentru lagărul ”2”. Ungiul de presiune(contact) al rulmentului este α =15 ° . Pentru determinarea rulmentului solicitat axial se iau din catalog următorii parametrii: - Capacitatea portantă dinamică C r = 54000 [ N ] ; - Factorul dinamic de încărcare axiala Y=1.6; - Foctorul jocului radial e=0.37; [9] FR1 FR 2 = 2158 .6[ N ] și Φ 2 = = 1271 .23[ N ] : Se fac notațiile Φ1 = Y Y Deoarece Φ1 > Φ 2 și

1 ( Φ1 − Φ2 ) = 443 .65[ N ] > K a , se considară că lagărul solicitat axial este ”2”, deci 2

forțele axiale corespunzătoare celor două lagăre se calculează cu formulele: 1 Φ1 = 1079 .3[ N ] ; 2 1 = Φ1 − K a = 766 .175 [ N ] . 2

Fa1 = Fa 2

7.2

[3, pag 605]

Calculul sarcinii dinamice echivalente

In funcție de raportul

Fr , sarcina dinamică echivalentă se definește conform indicațiilor Fa

producătorului: Fr1 = 0.3125 < e ⇒ P = Fr1 = 3453 .76[ N ] ; Fa1 Fr 2 = 0.376 > e ⇒ P = 0.4 ⋅ Fr1 + Y ⋅ Fr1 = 4067 .96[ N ] . Fa 2

7.3

[9]

Calculul duratei de funcţionare

Durata nominală de funcționare se calculează de asemenea conform indicațiilor din catalofgul producătorului: exponentul duratei de funcționare pentru rulmenți cu role este p=10/3;

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.30

[9]

8. Alegerea cuplajului pentru arborele de ieşire 8.1

Determinarea momentului nominal de torsiune

Pentru antrenare cu motor electric, în condiții de funcționare lină, șocuri mici și suprasarcină ușoară se alege coeficientul de serviciu c B = 1.75 [1, pag 460]. Cuplul de antrenare secalculează utilizând momentul de torsiune al arborelui de ieșire T2 = 93804 .8[ N ⋅ mm ] : TB = c B ⋅ T2 = 164158 .4[ N ⋅ mm ] [1, pag 460] Din catalogul producătorului se alege cuplajul elastic RTE-38-YELL, corespunzător momentului nominal transmisibil Tn =190 [ N ⋅ m] [10], având intervalul temperaturii de funcționare de -40°C până la +90°C.

8.2

Dimensiunile nominale ale cuplajului ales

Din același catalog se alege cuplajul elastic având flanșele din fontă cenușie, RTE-GG-38/45 , cu următoarele dimensiuni de montare [10] :

8.3

Elemente de prindere şi fixare a cuplajului

Mișcarea se transmite de la arbore către cuplaj prin intermediul unei pene PANA C14X9X40 STAS 1004-81/OL60 500/2-80, având dimensiunile:

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.31

; ;

Pe arborele de ieșire cuplajul va fi reținut de un inel de siguranță 45x1.75, STAS 5848/2-88; Ambele flanșe ale cuplajului vor fi asigurate prin câte un știft filetat M8x18 STAS 4771-67 gr. 2H.

9. Carcasa reductorului 9.1

Stabilirea dimensiunilor carcasei a planului de separaţie si a şuruburilor de prindere

Carcasa este turnată din fontă marca Fc250 având rezistența minimă la tracțiune de 210 [ N / mm 2 ] , iar planul de separație este cel vertical:

Partea frontală a carcasei(nehașurată) este prinsă de cea posterioară(hșurată) prin șase șuruburi cu cap cilindric și locaș hexagonal M12x35 STAS5144-80 gr 8.8 la la cotele date în figură. Între roțile dințate și peretele interior al carcasei rămâne o distanță de 5mm, cu grosimea peretelui carcasei de 10mm.

9.2

Capacele de fixare a rulmenţilor şi manşetele de rotaţie

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.32

Capacele sunt realizate după forma constructivă prezentată în imagine, având diametrul D egal cu cel al inelului exterior al rulmentului, grosimea e aleasă constructive de 10mm și diametrul exterior cu 40mm mai mare decât D. Fixarea lor pe bosaqjul carcasei se face prin patru șuruburi hexagonale M6x16 STAS 4272-89 gr 8.8. Acest tip de capace permit reglarea ușoară ajocului la rulmenți, prin introducerea de plăcuțe calibrate între capace și bosajul carcasei.

Capacele pentru părțile unde arborii ies din redactor vor avea un alezaj cu 2mm mai mare decât al arborelui pe tronsonul respective și locaș pentru așezarea manșetelor de rotație. Manșetele de rotație sunt folosite ca și elemente de etanșare în pozițiile unde arborii ies din redactor, acestea se aleg în funcție de diametrul arborelui, conform STAS 7950/2-87 din tabelul 15.7 [1, pag 369]: - Pentru arborele de intrare d1 = 35[ mm ] ⇒ manșetă A 35x50 STAS 7950/2-87, cu b=8mm; - Pentru arborele de ieșire d 2 = 45[ mm] ⇒ manșetă A 45x62 STAS 7950/2-87, cu b=8mm; Dimensiunile și modul de montare sunt potrivit figurii:

[1, pag 371] 9.3

Dopul de golire

Dopul de golire M12 s-a ales potrivit STAS 5304-80, cu dimensiunile date în tabelul 8.8[1, pag 128]: D=20mm; H=5.5mm; l=12mm; a=3mm; S=13mm

ORGANE DE MAŞINI

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.33

acesta se va fixa în partea inferioară a carcasei, facilitându-se astfel scurgerea uleiului.

9.4

Aerisitorul şi capacul de vizitare

Capacul de vizitare se fixează în partea superioară a carcasei prin două șuruburi M6, iar încentrul acestuia se înfiletează aerisitorul necesar eliminării reziduurilor de gaze din interiorul reductorului, care nu este decât un dop de golire modificat, având practicat un orificiu longitudinal și unul transversal pentru evacuarea gazelor. Dimensiunile acestuia sunt date în tabelul 8.10 [1, pag 12]: d= M12; D=13mm; L=16mm; l=8mm; d 1 =4mm; a=2mm; S=14mm.

9.5

Indicatorul de nivel de ulei

Pentru verificare nivelului de ulei s-a ales un vizor tip C2 conform STAS 7939-80. Considerând ca nivelul de ulei trebuie să fie între nivelul diametrului de picior al roții mai mai și de 3 ori modulul acesteia, reiese cota C=9mm.

restul cotelor reies constructiv: B=15mm, respective H=25mm.

Bibliografie

ORGANE DE MAŞINI

1.

REDUCTOR DE TURAŢIE CU O TREAPTĂ

PROIECT

Pag.34

Antal,A. Jichișan-Matieșan,D. REDUCTOARE, Edituta UTPRES, ClujNapoca, 1994.

2. Antal,A. Keres,G. TRAMNSMISII CU ROȚI DINȚATE, Edituta UTPRES, Cluj-Napoca, 2004. 3.

Niemann, G. Winter, H. Hohn, B.-R. MASCHINENELEMENTE BAND 1, Springer Verlag, Berlin, 1981.

4. Mușat,M. Stoica,G. TRANSMISII MECANICE CU REDUCTOARE ÎNTR-O TREAPTĂ, București, 2004. 5. Constantin,V. Palade,V. ORGANE DE MAȘINI ȘI MECANISME, VOL.II TRANSMISII MECANICE, Editura Fundaţiei Universitare „Dunărea de Jos”, Galaţi, 2005. 6. Palade,V. REDUCTOARE DE TURAȚIE CU O TREAPTĂ – ÎNDRUMĂTOR DE PROIECTARE, Galați, 2008. 7. OPTIBELT-HC Produktkatalog. 8.

9.

10.

Roloff, Matek. MSCHINENELEMENTE FORMELSAMMLUNG, Viewegs Fachbucher der Technik, Braunschweig, 1987. http://medias.ina.de/medias/en!hp.ec.br.pr/302*30207A;bp7Omz4H7ON4 . http://www.ondrives.com/data/pdf/couplings/spider/rte.pdf .