An -reductor in doua trepte tip cilindrico-melcat

 

FACULTAEA DE INGINERIE MANAGERIALA SI TEHNOLOGICA

 

REDUCTOR IN DOUA TREPTE

TIP CILINDRICO-MELCAT

Tema:

Sa se proiecteze REDUCTORUL cu doua trepte avand urmatoarele caracteristici:

Puterea motorului P=45 [kw]

Turatia de intrare n_i=4000 [rot/min]

Turatia la arborele de iesire n_e =280[rot/min]

Durata de functionare T_h=10000 [h]

Tipul reductorului: cilindrico- melcat

treapta I: cilindrica

treapta II: melcata

Tipul cuplajului: cuplaj cu frictiune (ambreiaj)

Clasa de precizie 6-7

1.Memoriu de prezentare

Activitatea umana a fost, este si va fi orientata intotdeauna spre folosirea legilor naturii pentru realizarea unei vieti mai bune.

Disciplina Organe de masini studiaza elementele care intra in constructia masinilor din punct de vedere al constructiei, calculului si proiectarii, desi indica modul de proiectare a organelor de masini in constructia de masini.

Organele de masini sunt piese sau grupuri de piese care foreaza partile componente ale unor masini, ele putand fi calculate si proiectate separat de restul ansamblului. In cadrul unei masini sau al unui agregat, organele de masini sunt grupate in ansambluri care au anumite roluri functionale, de exemplu cutia de viteza de la un automobil, iar ansamblurile la randul lor pot fi formate din mai multe subansambluri, care sunt grupuri de organe de masini cu rol functional mai restrans decat in cazul ansamblurilor (de exeplu ambreajul din cutia de viteze ).

Descrierea constructiei si rolul functional al reductorului

Transmisiile mecanice dintre motor si masina de lucru, maresc sau micsoreaza viteza, respectiv momentul transmis, modifica sensul sau caracterul masinii, protejeaza organele masinii motoare contra sarcinilor. Reductoarele pot fi cu una, doua sau mai multe trepte de reducere,  constructive, fie ca subansamble izolate, fie ca facand parte din ansamblul unei masini.

In functie de pozitiile relative ale arborelui motor si condus, reductoarele, sunt de mai multe feluri:

cu roti dintate cilindrice ;

cu roti dintate conice sau pseudo conice ;

cu combinatii de roti dintate conice sau angrenaje melcate cu roti dintate cilindrice.

Reductoarele cu roti dintate au o larga utilizare datorita avantajelor pe care le prezinta:

raportul de transmitere constant;

gabarit redus;

randament ridicat;

posibilitatea de realizare a unor transmisii de la cativa newtoni la incarcari foarte mari;

intretinere simpla si ieftina.

Reductoarele de uz general au un singur lant cinematic deci un raport de transmisie mic si o carcasa independenta si inchisa. Elementele principale ale unui reductor, indiferent de tip sunt urmatoarele: carcasa (corp + capac); angrenajele, arborii, lagarele si elemente auxiliare. Carcasele se executa in general din fonta prin turnare. Este prevazuta cu nervuri care au urmatoarele scopuri: maresc rigiditatea ansamblului, reduc zgomotul si vibratiile, maresc suprafata efectiva de racire a reductorului.

Din punct de vedere constructiv reductorul conico-cilindric are urmatoarele elemente principale:

Carcasa trebuie sa asigure pozitia relativa corecta a arborilor (prin intermediul lagarelor) si rotilor dintate servind ca si baie de ulei. Carcasa se compune din doua parti: corp si capac protejand angrenajului fata de mediul exterior.

Carcasele reductoarelor trebuie sa indeplineasca urmatoarele functiuni

sa asigure preluarea sarcinilor ce apar in timpul functionarii

sa asigure inchiderea liniilor de forta prin fundatie;

sa proiecteze angrenajele contra unor factori externi;

sa pastreze lubrifiantul necesar pentru ungerea angrenajelor;

sa asigure transmiterea caldurii spre exterior.

Tinand seama de cerintele aratate mai sus, prin forma lor constructiva, carcasele reductoarelor trebuie sa satisfaca conditii ca

rezistenta si stabilitate corespunzatoare;

posibilitatea de prelucrare si asamblare simpla;

ungerea buna a angrenajelor si rulmentilor;

racire corespunzatoare;

posibilitatea de control si supraveghere in functionare;

forma estetica moderna;

etc.

Carcasa se sprijina pe picioare numite si talpi prevazute cu gauri pentru fixare in fundatie.

Carcasa se asambleaza prin suruburi si se centreaza cu ajutorul unor stifturi cilindrice sau conice.

Formele constructive ale carcaselor de reductoare au evoluat destul de mult in timp, dar

intotdeauna proiectantii au tinut seama de factorii tehnologici si functionali.

Angrenajele constituie partea functionala principala a unui reductor.

Geometria angrenajul cilindric:

In mecanica, in general, se folosesc aproape exclusiv angrenajele cilindrice evolventice. In special pentru reductoare grele in U.R.S.S. si in tara noastra au larga utilizare angrenajele cu profil arc de cerc. Angrenajele din mecanica fina sunt de doua tipuri:

cicloidale

evolventice

Angrenajele cilindrice cu dinti inclinati sunt angrenaje cu axe paralele. In comparatie cu angrenajele cilindrice cu dinti drepti, prezinta urmatoarele avantaje:

gradul de acoperire este mai mare si ca urmare capacitatea portanta este mai mare;

produc un zgomot mai redus.

Ca dezavantaje se pot mentiona

aparitia fortei axiale;

necesitatea utilizarii unor lagare radial axiale.

Rotile dintate cilindrice cu dinti inclinati pot fi

cu inclinare simpla;

cu inclinare dubla cu canal pe mijloc;

La roti cilindrice cu dinti inclinati cu inclinare simpla si dubla unghiul de inclinare este 10 de grade, iar la roti cu dinti in V unghiul de inclinare este 35 45 de grade.

Angrenajul melcat:

Din punct de vedere geometric, un angrenaj melcat cilindric este definit de:

melcul de referinta

numarul de dinti al rotii

distanta dintre axe

deplasarea de profil

Melcul angrenajului are forma si dimensiunule identice cu melcul de referinta, cu exceptia grosimii dintelui,micsorata pentru a obtine jocul in angrenaj. Melcul generator al rotii melcate difera de melcul de referinta prin aceea ca are diametrul marit in scopul realizarii jocului radial la baza dintilor rotii melcate.

Cele mai utilizate melci de referinta sunt:

melc cilindric cu flancuri infasurate de o scula cilindrica biconica, cu profil axial rectiliniu

melcul evolventic: melc cilindric cu flancuri generate geometric de doua tangente la un cilindru

melcul arhimedic: melc cilindric cu flancurile rectilinii in plan axial

melc convolut: melc cilindric cu flancurile generate geometric de doua drepte cuprinse intr-un plan perpendicular pe elicea mediana a melcului

Arborii pe care sunt fixate angrenajele sunt arbori drepti. Ei sunt proiectati cat mai scurti pentru a avea o rigiditate cat mai mare si a asigura o constructie compacta a reductoarelor.

Arborele de intrare face corp comun cu pinionul conic. Acesta este rezemat cu ajutorul a doi rulmenti radiali axiali cu role conice.

Arborele de iesire face corp comun cu pinionul cilindric. Acesta este rezemat cu ajutorul a doi rulmenti radiali axiali cu role conice.

Lagarele sunt in majoritatea cazurilor cu rulmenti. Tipul si marimea rulmentilor vor fi in functie de: valoarea si sensul fortelor ce solicita arborele, tipul constructiei alese etc.

Rulmenti radial-axiali cu role conice sunt proiectati pentru a prelua incarcari

combinate (radiale si axiale). Un rulment poate prelua incarcarea axiala intr-un singur sens. Din acest motiv se impune montarea celui de-al doilea rulment, care sa preia sarcina axiala din sens opus. Rulmentii sunt demontabili, adica permit montarea separata a inelului exterior si a subansamblului inel interior-colivie cu role conice (con).

Rulmentii radial-axiali cu role conice, SKF, in mod deosebit  cei din gama TQ, reprezinta ultimele noutati in materie. Suprafata de contact dintre rola si calea de rulare are un profil logaritmic. Constructia interioara modificata, care include suprafata de contact dintre fetele frontale ale rolelor si umerii ficsi ai inelului interior, confera rulmentilor redial-axiali cu role conice, SKF, urmatoarele avantaje:

frecarii interne reduse;

capacitate de incarcare sporita;

siguranta reglarii rulmentiilor, unul fata de celalalt;

fiabilitate in functionare inbunatatita, chiar in cazul unor incarcari mari sau al ne1coaxialitatilor.

Rulmentii SKF in constructie CL7A sau CL7C, pentru aplicatii in care sarcinile axiale sunt foarte mari, de exemplu, coroana diferentialului unui autovehicul, prezinta avantaje suplimentare.Acesti rulmenti au o precizie de rotire foarte buna, iar frecarile interne sunt mult reduse.

Orice reductor mai are o serie de elemente auxiliare strict necesare pentru o buna functionare si anume:

elemente de etansare;

elemente pentru controlul nivelului de ulei din baia reductorului (joje, vizoare );

elemente pentru deplasarea si transportul reductorului (inele de ridicare, umeri de ridicare etc.);

elemente pentru fixarea si pozitionarea rulmentilor si rotilor dintate pe arbor in carcasa;

surub de golire;

roata de curea;

capace de fixare a rulmentilor;

saiba si piulita pentru fixarea rulmentilor radiali-axiali;

etc.

Varianta prezentata se caracterizeaza prin urmatoarele aspecte constructive:

pinionul conic de la treapta I face corp comun cu arborele de intrare;

pinionul cilindric de la treapta a II-a face corp comun cu arborele pe care este montata roata conica;

carcasa reductorului e turnata din doua bucati plasate in plan orizontal;

arborele de intrare se sprijina pe lagare cu rulmenti radiali axiali (montati in O)  montati in caseta

arborele de intrare 1 si arborele de iesire 3 sunt etansati prin montarea mansetelor de rotatie in capace

ungerea rotilor dintate si a lagarelor se asigura cu ulei de tip TIN125EP ales din STAS 10588-76, prin barbotare si stropire;

arborele de intrare se sprijina pe lagare cu rulmenti asiguradu-se astfel o rigiditate mare a ei;

asamblarea carcasei superioare si inferioare se realizeaza suruburi, centrarea lor fiind asigurata cu stifturi de centrare

controlul uleiului se face cu ajutorul unei joje.

Reductorul are in constructia sa un angrenaj conic cu dinti drepti si un angrenaj cilindric cu dinti inclinati.

Impartirea raportului total

1CP=0,736 KW

P=45= 33.12 KW

Pentru reductorul cilindrico- melcat in doua trepte

Calculul reductorului

Treapta I - cilindric cu dinti inclinati

Materiale

Roata conducatoare: 41CrNi12 (STAS 791-66)

Tratament termic imbunatatire

Roata condusa: OLC55I (STAS 791-66)

Calculul de dimensionare

Angrenaj, cilindric cu dinti inclinati

Cremaliera de referinta:

(STAS 821/82)

Distanta minima necesara intre axe

[1,p.187]

[1,p.170]

[1,p.187]

[1,p.187]

[1,p.188]

[1,p.188]

[1,p.188]

1,p.188]

1,p.188]

[1,p.209]

[1,p.203]

[1,p.204]

[1,p.13]

Diametrul de divizare preliminare

Numarul de dinti 

Modulul nominal minim necesar

Modulul normal

[1,p.24]

Modulul frontal

Profilul de referinta standardizat

[1,p.10]

Unghiul profilului in plan frontal

[1,p.24]

Distanta dintre axe

[1,p.24]

Unghiul de angrenare

[1,p.25]

Diametrul de divizare d

[1,p.25]

Latimea danturii

[1,p.24]

Suma deplasarilor specifice de profil [1,p.24]

Diametrul cercului de picior

Inaltimea dintilor h  [1,p.25]

Scurtarea dintilor [1,p.25]

Diametrele de cap [1,p.25]

Diametrele de baza [1,p.25]

Verificarea continuitatii angrenarii in plan frontal

p

Gradul de acoperire axial

Gradul de acoperire total

Treapta II

Date initiale:

Casa de precizie 6-7

Angrenajul melcat

Materiale:

- pentru melc - otel aliat: 21MoMnCr12  (STAS 791-66)

- tratament termic: cementare+calire+revenire

- pentru roata melcata - bronz cu staniu: CuSn6Zn4Pb4

(STAS 197/2-83)

Melcul de referinta

Tipul melcului: ZE

unghiul profilului

coeficientul inaltimii capului spirei melcului

coeficientul jocului radial

coeficientul inaltimii spirei

coeficientul de calcul al grosimii dintelui

Dupa STAS 6845-82

numarul de inceputuri al melcului

raportul de transmisie u=24

sensul elicei melcului: dreapta

Distanta minima dintre axe

Calculul modulului minim necesar

[1,p.194]

Diametrelel de divizare d

Unghiul de panta a melcului

Inaltimea capului spirei melcului

[1,p.101]

Inaltimea spirei melcului

Diametrul de cap al melcului

Diametrul maxim al rotii

Raza de rotunjire a suprafetei exterioare a rotii

Lungimea melcului

Latimea coroanei dintate a rotii melcate

[1,p.99]

Dimensiuni nominale de control:

Raza cilindrului director

Unghiul profilului

[1,p.102]

Pasul spirei melcului

Pasul axial al melcului

Coarda de divizare

Inaltimea la coarda de divizare

Diametrul rolei de control

[1,p.102]

Lungimea peste role

Calculul fortelor in anrenaje

Treapta I

Forta tangentiala

Forta radiala

Forta axiala

Forta normala

Trapta II

Forta tangentiala si axiala

Forta radiala

Forta normala

Calculul arborilor

Predimensionarea arborelui I

Materialul arborelui 41MoCr10

Tratament termic de inbunattire

Diametrul arborelui I

[1,p.57]

Diametrul arborelui II

Materialul arborelui  21MoMnCr12 (STAS 791)

Tratament termic, cementare+calire+revenire

[1,p.57]

Diametrul arborelui III

Materialul arborelui  28TMC12 (STAS 791)

Tratament termic, cementare+calire+revenire

Verificarea arborilor

Modulul de rezistenta la incovoiere al sectiunii s

[1,p.23]

Modulul de rezistenta pe la s al sectiunii s

Efortul unitar normal la incovoiere in sectiunea s

Ms- moment incovoietor

Efortul unitar tangential la torsiune in sectiunea s

Mts- moment de torsiune in sectiunea s

Efortul unitar echivalent in sectiunea s

Arborele I

Calculul reactiunilor in lagare

Momentul incovoietor

Sectiunea s1

[1,p.57]

Sectiunea S2

Este solicitat la incovoiere

Sectiunea s3

Este solicitat la torsiune

Arborele II

Calculul reactiunilor din lagare

Momentul incovoietor

Sectiunea S1

Este solicitat la incovoiere si la torsiune

Sectiunea S2

Este solicitat la incovoiere si la torsiune

Sectiunea S3

Este solicitat numai la incovoiere

Arborele III

Calculul reactiunilor in lagare

Sectiunea S1

Este solicitat la incovoiere si la torsiune

Materialul arborelui III 28TMC12 (STAS 791)

(T 1,9 p57)

Sectiunea S2

Este solicitat la incovoiere

Sectiunea S3

Este solicitat la torsiune

Alegerea rulmentilor

Arborele I

Rulment radial-axial cu bile cu simplu efect

d=40mm

D=68mm

T=15mm

C=3900daN=39000N

Co=2850daN=28500N

Simbol 7308B

Arborele II

Rulment radial-axial cu role pe un rand

d=50mm

D=77mm

T=16mm

C=11000daN=110000N

Co=8500daN=85000N

Simbol 30310

Arborele III

Rulment radial-axial cu role pe un rand

d=120mm

D=167mm

T=26mm

C=36500daN=365000N

Co=33500daN=335000N

Simbol 30228

Verificarea rulmentilor

Arborele I

Arborele II

Arborele III

Calculul penelor

Arborele I

b=10 

h=8

t=5

Arborele II

b=16

h=8

t=5

Arborele III

b=36

h=20

t=12

Arborele III

b=32

h=18

t=11

Verificarea penelor

Pana I

Pana II

Pana III

Pana III

Bibliografie

1. Indrumar de proiectare in constructia de masini vol III - GH. RADULESCU