Reprezentarea angrenajelor

Reprezentarea angrenajelor

Generalitati. Terminologie

Transmiterea miscarii de rotatie se face in cele mai multe cazuri cu ajutorul angrenajelor - figura nr. 1. Cu ajutorul angrenajelor cilindrice cu dinti drepti sau cu dinti inclinati se transmite miscarea de rotatie intre arbori paraleli - figura 1a,b,c,d; cu ajutorul angrenajelor conice cu dinti drepti - figura 1e, cu dinti inclinati - figura 1f, cu dinti curbi - figura 1g se transmite miscarea intre arbori ale caror axe se intersecteaza; angrenajul cilindric din figura 1h, numit cu roti elicoidale, transmite miscarea de rotatie intre arbori ale caror axe nu sunt paralele - axele se incruciseaza in spatiu; si angrenajul din figura 1i - numit conic spiroidal - transmite miscarea de rotatie intre arbori ale caror axe se incruciseaza in spatiu.

Angrenaje cu roti dintate cilindrice

Transmiterea miscarii de rotatie intre arbori cu axe paralele se poate face cu roti de frictiune cilindrice - figura 2. Raportul dintre turatiile celor doua roti - numit de transmisie' - rezulta din egalitatea (teoretica) a vitezelor periferice ale rotilor:

; ; ; ; .

Pentru transmiterea unor momente mari sunt necesare forte de frecare mari, adica forte normale pe arbori cu valori ridicate. Din punct de vedere constructiv aceasta inseamna lagare de dimensiuni mari si diametre mari ale arborilor, ceea ce determina utilizarea transmisiilor prin frictiune numai pentru puteri mici. Pentru transmiterea intre arbori paraleli a momentelor mari se utilizeaza angrenajele cu roti dintate cilindrice - figura 3. Dintii rotilor dintate, dispusi in mod regulat pe suprafete teoretice numite suprafete de rostogolire', trebuie sa fie astfel realizati incat contactul dintre flancurile lor sa fie permanent in timpul miscarii, aceasta fiind conditia asigurarii miscarii neintrerupte a celor doua roti dintate. Angrenajele cu flancuri ale dintilor suprafete evolventice indeplinesc conditia de continuitate a angrenarii si prezinta avantaje din punct de vedere al tehnologiei de fabricatie, fiind cu mult mai mult utilizate in comparatie cu angrenajele cu alte suprafete ale flancurilor dintilor. O suprafata evolventica este generata de o dreapta a unei suprafete plane care se rostogoleste fara alunecare pe un cilindru numit cilindru de baza'. In figura 4 este prezentata descrierea evolventei A_eB_eC_eD_eE_eF_e de catre punctul A al dreptei D, prin rostogolirea fara alunecare a acesteia pe cercul de baza cu raza r_b. Curbura evolventei este mai mare in punctele mai indepartate de cercul de baza si creste cu raza acestuia. La limita, o roata dintata cu raza infinita are dintii cu flancurile drepte, transformandu-se intr-o cremaliera' - figura 5. Dantura poate fi realizata cu freze deget - figura 6a, sau cu freze disc - figura 6b - ale caror muchii taitoare au profilul flancurilor, cu cutit rota - figura 6c, cu cutit pieptene - figura 6d, sau cu freze melc modul - figura 7. Profilul sculei la danturarea cu freza melc modul, cu cutit roata si cu cutit pieptene este realizat pe baza cremalierei de referinta' - figura 8, care angreneaza imaginar cu ambele roti ale transmisiei. Cercul imaginar tangent la dreapta care trece prin mijlocul inaltimii profilului cremalierei se numeste cerc de divizare', pe cercul de divizare latimea dintelui fiind egala cu largimea golului dintre dinti. Daca, la danturare scula se amplaseaza fata de axa semifabricatului la o distanta mai mare - figura 9a - sau mai mica - figura 9c - decat raza cilindrului de divizare, atunci roata dintata rezultata este cu deplasare de profil', sau corijata'. In aceste cazuri linia de divizare' a cremalierei este tangenta la un alt cerc decat cel divizare, cerc numit de rostogolire'. La angrenajele deplasate', la transmiterea miscarii de rotatie cilindrii de rostogolire ai rotilor angrenajului sunt tangenti, miscarea relativa al unuia fata de celalalt fiind de rostogolire fara alunecare. In cazul reprezentat in figura 9a dintii rezulta mai lati la baza comparativ cu cei corespunzatori danturii nedeplasate - figura 9b, iar deplasarea se numeste pozitiva'. In cazul reprezentat in figura 9c dintii rezulta mai ingusti la baza, iar deplasarea se numeste negativa'. La angrenajele necorijate distanta dintre axele rotilor dintate este egala cu semisuma diametrelor cilindrilor de divizare

,

iar la angrenajele corijate este semisuma diametrelor cilindrilor de rostogolire

.

Prin corijare se poate imbunatati comportarea angrenajului, in sensul maririi rezistentei dintilor.

Distanta dintre doua flancuri succesive a doi dinti alaturati - figura 10 masurata pe cilindrul de divizare intr-un plan normal pe dinte se numeste pas pe cercul de divizare'. Este evidenta relatia

in care: d - diametrul cilindrului de divizare; p - pasul pe cercul de divizare; z - numarul de dinti al rotii. Ca masura a marimii dintelui este utilizat raportul dintre diametrul de divizare si numarul de dinti - raport numit modul' si notat cu m':

.

Din ultimele doua relatii rezulta relatia de calcul a pasului danturii:

.

Pe langa rotile dintate la care dintii sunt paraleli cu axa - numiti cu dinti drepti' - se utilizeaza in constructia de masini si roti dintate cu dinti inclinati', la care pasul masurat intr-un plan perpendicular pe axa - notat cu p_t' - se numeste pas frontal', iar cel masurat intr-un plan normal pe dinte - notat cu p_n' - se numeste pas normal' - figura 11. Intre pasul frontal si cel normal exista relatia

in care b este unghiul de inclinare al dintelui pe cercul de divizare. Pasului frontal ii corespunde un modul frontal' - notat cu m_t', iar celui normal un modul normal' - notat cu m_n'. Modulul se masoara in unitati de lungime si valorile lui sunt standardizate (la rotile cu dinti inclinati - modulul normal). Angrenarea este posibila numai intre roti care au acelasi pas, deci intre roti cu acelasi modul. Raportul de transmitere al angrenajului poate fi exprimat in functie de numerele de dinti ale celor doua roti:

.

Pe cercul de divizare grosimea s' a dintelui este egala cu latimea e' a golului dintre doi dinti alaturati. Partea din dinte cuprinsa intre cilindrul de divizare / rostogolire si cilindrul cu diametrul maxim d_a' se numeste capul dintelui' si este notata cu h_a', iar cea cuprinsa intre cilindrul de divizare / rostogolire si cilindrul cu diametrul minim d_f' se numeste piciorul dintelui' si este notata cu h_f'. Suprafata cilindrica cu diametrul d_a se numeste cilindru de cap', iar cea cu diametrul d_f - cilindru de picior'. Relatiile pentru calculul elementelor geometrice de baza la danturile necorijate sunt date in figura 10, in care sunt date si relatiile pe baza carora se adoptata dimensiunile elementele constructive ale rotilor dintate: grosimea d a obadei, diametrul d' al butucului, grosimea c a discului rotii, care reprezinta legatura materiala dintre butuc si obada.

Reprezentarea rotilor dintate

In majoritatea cazurilor transmisiile cu roti dintate se utilizeaza pentru antrenarea masinilor de lucru' care functioneaza la turatii mai mici decat cele ale masinilor motoare', angrenajele realizand reduceri de turatii cu un anumit raport de transmitere Pentru aceasta elementul de conducere al angrenajului trebuie sa fie roata dintata mai mica, a carei denumire obisnuita este aceea de pinion'. Pentru a obtine transmisii cat mai compacte este de dorit ca numarul de dinti al pinionului sa fie cat mai mic, insa numarul minim de dinti este limitat de diametrul arborelui si din considerente tehnologice. Numarul de dinti al rotii conjugate roata cu care angreneaza pinionul - se calculeaza in functie de raportul de transmitere si de numarul de dinti al pinionului. Din calculul de rezistenta rezulta modulul, in functie de care sunt calculate elementele geometrice ale rotilor dintate. Pe baza elementelor geometrice se elaboreaza desenul de executie al unei roti dintate cilindrice, recomandandu-se etapele de lucru mai jos indicate, cu respectarea regulilor din STAS 734-82 - Reprezentarea rotilor dintate, angrenajelor si tansmisiilor prin lant, si STAS 5013/1-82 - Roti dintate cilindrice. Indicarea elementelor danturii.

1. In proiectia care contine sectiunea - figura 12 - se traseaza cu linie tip A dreptunghiul care reprezinta conturul aparent al rotii, iar cu linie tip G - axa de simetrie; se traseaza cu linie tip G generatoarele de contur aparent ale cilindrului de rostogolire; generatoarele de contur aparent trebuie sa depaseasca conturul rotii cu 24 mm; in proiectia pe un plan perpendicular pe axa se traseaza cu linie tip A cercul suprafetei de cap si cu linie tip G cercul suprafetei de rostogolire; in aceasta proiectie coroana dintata se reprezinta nesectionata, in vedere, chiar daca suprafata de sectionare o intersecteaza; la amplasarea proiectiilor pe format se va avea in vedere spatiul necesar pentru tabelul cu elementele geometrice si de control al danturii cu dimensiunile conform STAS 5013/1-82.

2. Se reprezinta in sectiune cu linie tip A generatoarele de contur aparent ale cilindrului de picior - figura 13; in proiectia pe un plan perpendicular pe axa nu se reprezinta cercul dupa care se proiecteaza cilindrul de picior; se reprezinta alezajul pentru montarea pe arbore (in cazul in care roata nu face corp comun cu arborele).

3. Se hasureaza sectiunea; in mod conventional se considera ca planul de sectiune trece prin doi dinti diametral opusi, chiar daca dantura este cu dinti inclinati sau curbi; dintii - adica zona dintre generatoarele cilindrilor de cap si de picior - nu se hasureaza; se reprezinta tesirile si celelalte detalii constructive - canalul de pana, canelurile, gaurile pentru stifturi, butucul, discul rotii si obada - figura 14.

4. Se coteaza; pe reprezentarea rotii dintate se inscriu diametrul de cap - valoare nominala si abateri limita, diametrul alezajului - valoare nominala si abateri limita, latimea danturii, raza sau tesitura muchiei formata de suprafata cilindrului de cap si suprafata frontala (fig. 15); precizia prelucrarii angrenajelor, reglementata prin STAS 6273-60, este determinta de viteza periferica a rotii; toleranta la diametrul exterior pentru diametre din intervalul 80 120 mm si pentru clasele de precizie 7 si 8 este de 70 mm si corespunde campului de toleranta h9 din STAS 8103-68 (a_s = 0, a_i = - 87 mm

5. Se inscriu rugozitatea suprafetei de cap, a alezajului rotii, a suprafetei care serveste ca baza de asezare, eventual a suprafetei de picior si a suprafetelor de racordare a flancurilor dintilor la suprafata cilindrului de picior; rugozitatea flancurilor este inscrisa conventional pe generatoarea cilindrului de divizare / rostogolire; in figura 16 baza de asezare la prelucrare este notata cu B si are rugozitatea de 3,2mm - recomandata de standarde pentru suprafete de contact solicitate, fara miscare; valoarea de 6,3mm a rugozitatii cilindrului de cap este in concordanta cu clasa de precizie la prelucrarea acestuia; rugozitate de 0,8mm a flancurilor dintilor corespunde celei recomandate pentru clasa a saptea de precizie a angrenajului.

6. Se inscriu tolerantele de pozitie si bazele de referinta fata de care aceste sunt indicate; in figura 17 sunt date toleranta la bataie radiala a cilindrului de cap si toleranta la bataie frontala a suprafetei de asezare B, baza de referinta X fiind axa alezajului.

7. Se face tabelul pentru elementele geometrice si de control ale danturii, lipit de latura din dreapta a chenarului si la o distanta de latura de sus nu mai mare de 20 mm - figura 18. In tabel se inscriu: modulul m' pentru danturi cu dinti drepti, modulul modulul normal m_n' si modulul frontal m_t'pentru danturi cu dinti inclinati sau in V; numarul de dinti z'; profilul de referinta, notarea facandu-se conform STAS 821-82 sau conform standardelor corespunzatoare daca profilul de referinta difera de cel stabilit prin STAS 821-82; unghiul de inclinare de divizare b , pentru danturi inclinate sau in V; pentru danturi cu dinti inclinati, sensul inclinarii danturii - dreapta' sau stanga'; coeficientul x' al deplasarii de profil pentru danturi corijate; coeficientul normal al deplasarii de profil x_n' si cel frontal x_t' pentru danturi cu dinti inclinati; parametrii geometrici de control - raportul W_N / N' dintre lungimea peste dinti si numarul de dinti sau raportul s_cn / h_cn' dintre coarda constanta normala si inaltimea la coarda constanta normala sau raportul M_R / d_R' dintre lungimea peste role si diametrul rolei sau raportul M_B / d_B' dintre lungimea peste bile si diametrul bilei - pentru roti cu dantura exterioara, raportul dintre lungimea intre role si diametrul rolei sau dintre bile si diametrul bilei - pentru angrenaje interioare; diametrul de divizare; treapta de precizie si simbolul jocului dintre flancuri - conform STAS 6273-81; distanta dintre axe si abaterile - conform STAS 6273-81; unghiul dintre axe, daca angrenajul este cu roti dintate cilindrice cu axe incrucisate; roata conjugata - numarul de dinti si numarul desenului de executie; indicii de precizie - inscrisi in tabel in cele mai multe cazuri de catre producator.

In cazul blocurilor pe care sunt realizate doua sau mai multe coroane dintate ultima coloana a tabelului - cu valorile parametrilor mai sus enumerati - se repeta de cate ori este necesar; deasupra coroanei dintate si a coloanei cu valori corespunzatoare se amplaseaza pentru identificare aceeasi majuscula sau cifra araba.

La reprezentarea in vedere pe un plan paralel cu axa rotii generatoarele cilindrului de cap se traseaza cu linie tip A, generatoarele cilindrului de rostogolire - cu linie tip G, iar cilindrul de picior nu se reprezinta. Daca este necesar, pe reprezentarea in vedere se poate indica si orientarea danturii, asa cum se arata in figura 19.

Reprezentarea angrenajelor cilindrice

Conventiile de reprezentare a rotilor dintate cilindrice sunt utilizate si la reprezentarea angrenajelor cu roti dintate cilindrice, cu precizarea ca in zona de angrenare generatoarea cilindrului de cap al rotii conduse se traseaza cu linie tip E (intrerupta). Se recomanda ca reprezentarea in sectiune a unui angrenaj cilindric sa se faca in urmatoarele etape:

- se traseaza axele celor doua roti dintate si se reprezinta pinionul trasandu-se pe langa generatoarele cilindrului de cap - care fac parte din conturul aparent al acestuia - si generatoarele de cilindrului de picior; generatoarea de contur aparent a cilindrului de rostogolire situata intre axe este generatoarea de tangenta cu cilindrul de rostogolie al rotii cu care pinionul angreneaza; se traseaza si cea de-a doua generatoare de contur aparent a cilindrului de rostogolire a rotii; in figura 20a pinionul face corp comun cu arborele;

- se reprezinta conturul aparent al rotii mari si alezajul acesteia - figura 20b; in zona de angrenare - in dreptul dintelui pinionului - conturul aparent se traseaza cu linie intrerupta; in zona de angrenare, dinspre pinion inspre roata, prima linie - tip A - este generatoarea cilindrului de picior a pinionului, a doua - tip E - generatoarea cilindrului de cap a rotii conduse, a treia - tip G - generatoarea de tangenta a cilindrilor de rostogolire, a patra - tip A - generatoarea cilindrului de cap a pinionului, a cincea - tip A - generatoarea cilindrului de picior a rotii conduse; distanta dintre generatoarele cilindrilor de cap si generatoarele cilindrilor de picior este diferenta dintre inaltimea piciorului dintelui si inaltimea capului dintelui, diferenta care - pentru un angrenaj necorijat - este puusa in evidenta in figura 21; pentru compensarea erorilor de pozitionare relativa a pinionului fata de roata, latimea pinionului se face mai mare decat latimea rotii; se reprezinta si generatoarele de contur aparent a cilinrului de picior al rotii;

- se reprezinta in intrgime roata condusa - butuc, disc, obada - figura 20c.

Reprezentarea in vedere pe un plan paralele cu axele - figura 22 - consta din dreptunghiurile care constituie contururile aparente ale celor doua roti - contururi care includ generatoarele cilindrilor de cap - si din generatoarele cilindrilor de divizare / rostogolire. In proictie pe un plan perpendicular pe axe se reprezinta cu linie tip A cercurile dupa care se proiecteaza cilindrii de cap, cu linie tip G - cercurile tangente dupa care se proiecteaza cilindrii de divizare / rostogolire; nu se reprezinta cilindrii de picior.