DEFINIREA, CARACTERIZAREA SI CLASIFICAREA ANGRENAJELOR CILINDRICE

DEFINIREA, CARACTERIZAREA SI CLASIFICAREA ANGRENAJELOR CILINDRICE

Angrenajele cilindrice evolventice transmit miscarea de rotatie intre doua axe paralele, fiind frecvent utilizate in constructia reductoarelor de uz general, in transmisiile automobilelor si tractoarelor, la masinile-unelte, utilaje tehnologice si din industria alimentara etc.

1 DEFINIREA ANGRENAJULUI CILINDRIC

Angrenajul este mecanismul elementar format din doua roti dintate si un element suport axe, care transmite prin intermediul dintilor aflati succesiv si continuu in contact, miscarea de rotatie si momentul de torsiune intre doi arbori, in angrenare.

Procesul continuu si succesiv de contact dintre dintii celor doua roti dintate ale angrenajului este denumit angrenare.

Angrenajele ale caror axe de rotatie sunt paralele se numesc angrenaje cilindrice.

2 CARACTERIZAREA ANGRENAJELOR CILINDRICE

Angrenajele cilindrice au o larga utilizare in transmisiile mecanice, datorita avantajelor pe care le prezinta:

raport de transmitere constant;

capacitate portanta mare;

siguranta in exploatare si durabilitate mare;

randament ridicat;

gabarit redus;

deservire simpla;

posibilitatea utilizarii pentru un domeniu larg de puteri, viteze si rapoarte de transmitere.

Ca dezavantaje se pot mentiona urmatoarele:

necesitatea unei precizii mari de executie si montaj;

tehnologie complicata;

costul executiei ridicat;

zgomot si vibratii in functionare;

transmiterea rigida a momentului de torsiune.

3 CLASIFICAREA ANGRENAJELOR CILINDRICE

Clasificarea angrenajelor cilindrice, dupa diferite criterii, este prezentata in tabelul 1.

Tabelul 1

In fig.1 sunt prezentate exemple de agrenaje cilindrice: exterior cu dantura dreapta (fig. 1, a); interior cu dantura dreapta (fig. 1, b); exterior cu dantura inclinata (fig. 1, d); exterior cu dantura in V (fig. 1, e). Angrenajul roata-cremaliera, din fig. 1, c, reprezinta un caz particular al angrenajului cilindric, fiind obtinut atunci cand numarul de dinti ai uneia dintre rotile angrenajului tinde la infinit. Acest angrenaj este utilizat pentru transformarea reversibila a miscarii de rotatie in miscare de translatie.

Dantura dreapta este recomandata pentru angrenajele la care viteza periferica a rotilor este mai mica de 5 (maxim 8) m/s. La viteze periferice mai mari cresc foarte mult sarcinile dinamice interne cauzate, in principal, de intrarea si iesirea dintilor din angrenare, ceea ce impune marirea substantiala a preciziei de executie si montaj.

Dantura inclinata, datorita maririi gradului de acoperire si a incarcarii treptate a dintilor aflati in angrenare, asigura o crestere a rezistentei dintilor,

in special la incovoiere si o comportarea dinamica imbunatatita in raport cu dantura dreapta, manifestata si prin scaderea sarcinilor dinamice si implicit cresterea silentiozitatii. Unghiul de inclinare a danturii poate fi intre 815^o (max. 25^o), recomandandu-se b = 10^o, pentru dantura durificata superficial si b = 15^o, pentru dantura executata din materiale cu duritatea HB 3500 MPa. Aceasta restrictie este dictata, in principal, de necesitatea limitarii componentei axiale a fortei de angrenare.

Rotile dintate cu dantura compusa in V (fig.2, a), Z (fig.2, b) sau W (fig.2, c) prezinta avantajul anularii reciproce a componentelor axiale ale fortelor de angrenare care actioneaza pe tronsoanele cu dantura inclinata in sensuri opuse, in premiza ca acestea sunt proportionale cu lungimea dintilor. Pentru danturile compuse, V, Z sau W, unghiul de inclinare a danturii poate fi de 2045^o. Angrenajele cu dantura compusa pot fi calculate ca angrenaje cu dantura inclinata, avand avand latimea rotilor egala sau majorata cu 1025% fata de latimea totala a danturii compuse, dupa cum conditiile de montaj asigura sau nu posibilitatea echilibrarii portiunilor cu dantura inclinata in sens opus. Aceste angrenaje isi justifica utilizarea doar in cazul angrenajelor supuse unor conditii grele de exploatare, intrucat necesita tehnologii mai complicate, precizii de executie si montaj mai pretentioase, implicit mai costisitoare, comparativ cu angrenajele cu dantura dreapta sau inclinata.

Angrenajele cilindrice pot fi exterioare (fig.1, a), cele doua roti ale angrenajului rotindu-se in sensuri opuse, sau interioare (fig.1, b), rotile rotindu-se in acelati sens. Angrenajele exterioare sunt mai frecvent utilizate in constructia transmisiilor mecanice, datorita limitelor mai largi de executie, montaj si functionare pe care le impun. Angrenajele interioare, formate dintr-o roata dintata cu dantura exterioara si una cu dantura interioara, asigura - datorita contactului dintre suprafata concava si respectiv convexa a dintilor aflati in contact - o portanta mai mare la contact, un randament mai ridicat si conditii mai bune de ungere. Angrenajele interioare au un gabarit mai mic fata de cele exterioare, fapt care le recomanda, in special, pentru transmisiile planetare si diferentiale. Dezavantajele acestor angrenaje sunt legate de dificultatile de executie care apar la realizarea rotii cu dantura interioara, mai ales la cele cu dantura inclinata, si de asigurarea unei angrenari corecte.

Raportul de angrenare care poate fi realizat de angrenajele cilindrice se situeaza in limitele u = 18 (max 10), in cazul reductoarelor de uz general, si u = 14 (max 5), in cazul cutiilor de viteze.

Domeniile de folosire a angrenajelor sunt diverse: mecanica fina, aparatura de masura, masini de ridicat si transportat, masini-unelte, autovehicule rutiere, vehicule pe sine, utilaje tehnologice, nave, avioane, rachete etc. Angrenajele, ca transmisii uzuale, se intalnesc in reductoare si multiplicatoare de turatie, cutii de viteze, diferentiale etc.

In constructia generala de masini se folosesc, aproape in exclusivitate, roti cu dantura evolventica, dantura cicloidala folosindu-se in domenii specifice mecanicii fine (ceasuri mecanice, contoare mecanice etc.), motiv pentru care analiza ulterioara se va referi numai la angrenajele evolventice.