Organe de Masini

 

REDUCTOR

 

 

 

Reductorul Cilindric in 2 trepte:

-antrenarea motorului se face printrin curele trapezoidale

-puterea motorului de antrenare: P=3 KW,

-turatia: n_e=2025 rot/min

-raportul de transmitere total: n_u

-reductorul este cu doua trepte

-pentru treapta de intrare in reductor se va monta o transmisie prin curele trapezoidale

Proiectul va cuprinde:

Memoriu tehnic:

-consideratii generale

-alegere schemei cinematice

-alegerea solutiei constructive

2. Memoriu justificativ de calcul

-intocmirea schemei cinematice ;

-calculul cinematic si dinamic (rapoarte de transmitere, turatii, momente, randamente, etc.);

-calculul organologic (roti dintate, arbori, lagare, cuplaje, suruburi, pene, etc.);

-alegerea materialelor;

-consideratii de precizie;

-consideratii economice si de protectie a muncii;

3. Desene:

-desenul de ansamblu general;

-desenul de executie a unui organ reprezentativ;

MEMORIUL TEHNIC   

1.1.Consideratii teoretice

Reductoarele fac parte din marea categorie a transmisiilor mecanice si servesc la reducerea (micsorarea)numarului de turatii si la marirea (cresterea) momentului de torsiune. Se incadreaza in categoria transmisiilor prin angrenaje cu roti dintate cu raport de transmitere constant i>1 montate in carcase inchise.

Dupa tipul angrenajelor componente, reductoarele pot fii:

-cu roti dintate cilindrice;

-cu roti dintate conice;

-cu roti dintate elicoidale;

-cu roti dintate pseudoconice;

-cu roti dintate melcate si combinate;

Elementele principale a unui reductor, indiferent de tip sunt urmatoarele:

-carcasa (corp+capac);

-angrenajele;

-arborii si lagarele

Carcasa se executa in general din fonta rin turnare. Este prevazuta cu nervuri care au urmatoarele scopuri: mareste rigiditatea ansamblului, reduc zgomotul si vibratiile, mareste suprafata de racire a reductorului.

La reductoarele de dimensiuni mari, netipizate si la unicate se utilizeaza cu succes carcase sudate.

Carcasele trebuie sa asigure pozitii relativ corecte a arborilor prin intermediu lagarelor si rotilor dintate, servind si ca baie de ulei.

In planul de separatie corpul si capacul reductorului se prelucreaza finit si se acopera, inainte de asamblare cu lacuri, vopsele sau sticla solubila pentru asigurarea etanseitatii. Suprafata de separatie corp-capac poate fi prevazuta cu canale de ungere care sa impiedice iesirea lubrifiantului in afara si sa-l ghideze spre lagare.

Corpul reductorului este prevazut la partea inferioara cu un dop de golire a uleiului uzat, dupa rodaj sau dupa timpul normal de utilizare.

Capacul reductorului are prevazut, in partea superioara, un orificiu de vizitare acoperit cu un capac metalic sau transparent. Prin capacul de vizitare se urmareste periodic starea angrenajelor si se introduce lubrifiant in reductor.

Carcasa compusa din corp si capac se asambleaza prin suruburi si se centreaza cu ajutorul unor stifturi cilindrice sau conice.

In dreptul lagarelor sunt prevazute capace care se pot monta prin fixare cu suruburi pe carcasa sau in niste locasuri prevazute anume in peretii carcasei.

Angrenajele constituie partea functionala principala a unui reductor.

Cele mai frecvent utilizate in constructia de reductoare sunt: -cilindrice cu: -dintii drepti;

-dintii inclinati;

-in V;

-conice cu: -dintii drepti;

-dintii inclinati;

-dintii curbi;

-melc-roata melcata:

In functie de cerintele locului de utilizare se va alege angrenajul sau combinatia de angrenaje care sa intruneasca cele mai multe avantaje

La reductoarele cu mai multe trepte se impune impartirea rationala a rapoartelor de transmitere pe fiecare treapta, in vederea obtineri unor conditii de gabarit optime, ungere satisfacatoare a tuturor treptelor, etc.

Arborii pe care sunt fixate angrenajele sunt arbori dreptii. Ei sunt proiectatii cat mai scurt pentru a avea o rigiditate cat mai mare care este foarte importanta in functionare si a asigura o constructie compacta a reductoarelor.

Orice reductor are un arbore de intrare si un arbore de iesire. La reductoarele cu mai multe trepte exista si arbori intermediarii. Arborii pot fii verticali sau orizontali in functie de tipul si pozitia relativa a angrenajelor, locul de utilizare a reductorului, etc. Existe constructii de reductoare cu doua capete de cuplare la iesire sau cu iesire pe arbori intermediari.

Lagarele sunt in marea majoritate a cazurilor cu rulmentii. Tipul si marimea rulmentilor vor fi in functie de valoarea si sensul fortelor ce solicita arborii, tipul constructiei alese, etc.

In afara de aceste elemente principale orice reductor mai are o serie de elemente auxiliare strict necesare pentru buna functionare a reductorului si anume:

-elemente de etansare;

-elemente pentru masurarea si controlul nivelului de ulei di baia reductorului    (joje, vizoare);

-elemente pentru deplasarea si transportul reductorului (inele de ridicat, umeri de ridicat);

-elemente pentru fixarea si pozitionare rulmentilor si rotilor dintate pe arbori si in carcase (capace laterale, piulite si saibe de siguranta pentru rulmentii, placute de reglare, bucse si inele de distantare, pene, etc.)

-aerisitoare, pentru a se evita crearea unei suprapresiuni in interiorul reductorului, care ar perturba in primul rand ungere corespunzatoare a rotilor dintate si rulmentilor si ar forta sistemul de etansare.

Ungerea reductoarelor de uz general se face cu uleiuri. Metoda de ungere se alege in functie de viteza periferica a rotilor dintate, in primul rand.

Pentru viteze periferice pana la 1215m/s ungerea angrenajelor se face prin barbotare.

La angrenajele cilindrice, nivelul uleiului la roata mare trebuie sa treaca peste dinti cu 0,75 din latimea lor dar nu mai putin de 10 mm.

Rotile de turatie mica de pe treapta a doua sau a treia se pot scufunda pana la 1/3 din diametrul exterior al lor.

La angrenajele conice roata mare va fii scufundata in ulei pe toata inaltimea dintelui cel putin.

Limita maxima de scufundare in ulei este tot de 1/3din diametrul exterior al rotii.

Melcul se recomanda a fii scufundat in ulei pe o inaltime de 2,34 m_x. Daca roata melcata este cea care se afla in ulei, se vor aplica recomandarile de la angrenajele cilindrice sau se va opta pentru solutia ungerii prin presiune.

Rulmenti reductoarelor se ung in general prin barbotarea uleiului de catre rotile dintate. La viteze sub 4 m/s rulmentii se vor unge cu unsori consistente, prevazandu-se in astfel de cazuri elemente de protectie pentru a evita patrunderea produselor de uzura in rulmenti si spalarea unsori.

Elemente pentru etansare utilizarea mai frecvent in constructia reductoarelor sunt mansetele de etansare cu buza de etansare si inele de pasla.

Dispozitivele de ungere sunt necesare pentru asigurarea ungeri cu ulei sau unsori consistente a rulmentilor, uneori chiar a angrenajelor cand nici una din rotile dintate nu ajunge in baia de ulei. Conducere lubrifiantului la locul de ungere se realizeaza folosind diverse constructii de dispozitive de ungere: canale de ungere, ungatoare, roti de ungere, inele de ungere, lant de ungere, etc.

Capacele servesc la fixarea si reglarea jocurilor din rulmenti, la asigurarea etansari, fiind prinse in peretele reductorului cu ajutorul unor suruburi.

Indicatorul nivelului de ulei din reductor, in cele mai multe cazuri, este executat sub forma unei tije pe care sunt marcate nivelul maxim, respectiv minim al uleiului, sau sub forma unor vizoare montate pe corpul reductorului. Exista si indicatoare care functioneaza pe principiul vaselor comunicante, realizate pe baza unui tub transparent care comunica cu baia de ulei.

Elementele pentru ridicarea reductorului si manipularea lui sunt realizate sub forma unor inele de ridicare cu dimensiuni standardizate si fixate in carcasa prin asamblare filetata. Uneori, tot in scocul posibilitati de ridicare si transportare a reductorului, pe carcasa se executa niste umeri de ridicare (inelare sau tip carlig). La reductoarele de dimensiuni mari intalnim ambele forme inele de ridicare in capacul reductorului si umeri de prindere pe corp.

1.2. Alegerea solutiei constructive

Varianta construita este un reductor cilindric cu dinti drepti si cu arborele de intrare si cel de iesire pozitionati pe aceeasi axa, acesta are carcasa turnata din doua bucati si cu planul de separatie orizontal, situat in planul rotilor conduse. Arborele de intrare este fixat pe doi rulmenti radiali cu bile. Jocul din rulmenti se poate regla cu ajutorul capacului montat pe carcasa reductorului, pe capacul de intrare a arborelui. Celelalte lagare de sustinere sunt cu rulmenti radiali-axiali cu bile, respectivcu role ungerea angrenajelor si a rulmentilor se realizeaza cu ulei din baia reductorului, se recomanda ca nivelul de ulei sa nu depaseasca o treime din diametrul exterior al roti conduse. Pentru buna functionare a reductorul este prevazut cu capac de vizitare a danturi, aerisitor, dop de golire, indicator al nivelului de ulei cu vizor si inele de ridicare executate in capac prin turnare. Etansarea arborelui de intrare si iesire se realizeaza cu mansete de rotatie.

1.2.Reductor cilindric cu 2 trepte

Memoriu justificativ de calcul

2.1.Intocmirea schemei cinematice

2.2.Calculul rapoartelor de transmitere [2]

-torsiunea prin curele

-raportul de transmitere pentru reductorul cilindric preliminat

-raportul de transmitere pe primul angrenaj preliminat

-raportul de transmitere pe treapta

-calculul definitiv pentru raportul de transmitere

2.3.Calculul turatiilor [2]

-turatia la intrarea din transmisia prin curele trapezoidale

-turatia la iesirea din transmisia prin curele

[rot/min]

-turatia la intrare in reductor

[rot/min]

-turatia pe arborele intermediar

[rot/min]

[rot/min]

2.4.Alegerea motorului electric [2]

Motor electric asincron cu colivie

AT 132 M 42 S P=4KW n=2500 rot/min

2.5. Diametrul axului motorului [2]

Φ=42 mm

2.6.Calculul transmisiei prin curele [2]

2.6.1.1. Puterea de calcul a arborelui condus

P_c=3 KW

2.6.1.2. Turatia roti de curea condusa

n₁=2025 rot/min

2.6.1.3. Turatia rotii de curea condusa

[rot/min]

2.6.1.4. Regimul de lucru al transmiteri

-continuu cu 5000 ore/zi

2.6.1.5. Raportul de transmitere

2.6.1.6. Tipul curelei

-se alege din monograme si anume

-curea trapezoidala de tip SPZ

-

2.6.1.7. Diametrul primitiv al rotii mici

[mm]

-se alege constructiv functie de tipul curelei respectandu-se    prescriptiile din STAS 1162-67

2.6.1.8. Diametrul primitiv al roti mari

[mm]

-se rotunjeste la valoarea cea mai apropiata din STAS 1162

2.6.1.9. Diametrul primitiv mediu al rotilor de curea

[mm]

2.6.1.10. Distanta intre axe

Preliminara

Definitiva

2.6.1.11. Unghiul dintre ramurile curelei

2.6.1.12. Unghiul de infasurare la roata mica

2.6.1.13. Unghiul de infasurare la roata mare

2.6.1.14. Lungimea primitiva a curelei L_p

2.6.1.15. Viteza periferica a curelei

-se recomanda

v=4,66 m/s curea trapezoidala clasica

2.6.1.16. Coeficientul de functionare

cf=1,5

2.6.1.17. Coeficientul de lungime

cl=0,88

2.6.1.18. Coeficientul de infasurare

cβ=0,97

2.6.1.19. Puterea nominala transmisa de o curea se alege din tabele

2.6.1.20. Numarul de curele

curele

2.6.1.21. Coeficientul numarului de curele

2.6.1.22. Numarul de roti ale transmisiei

z=5

2.6.1.23. Frecventa incovoierilor curelei

Hz la curele cu insertie retea

Hz la curele cu insertie snur

2.6.1.24. Forta periferica transmisa

[N]

2.6.1.25. Forta de intindere a curelelor

[N]

2.6.1.26. Cotele de modificare a distantei dintre axe

2.7. Calculul momentelor de torsiune [2]

[Nmm]

[Nmm]

[Nmm]

[Nmm]

[Nmm]

[Nmm]

2.8.Calculul primului angrenaj [2]

2.8.1. Calculul angrenajului pinion-roata dintata

-pentru pinion se recomanda alegerea unor oteluri de cementare 13CrNi30

-pentru roata alegem un otel de imbunatatire OLC 60

-profilul de referinta STAS 822/82   

-unghiul de inclinare a danturii

2.8.1.1. Distanta minima necesara intre axe

mm

-se alege din STAS 6055-82 mm

2.8.1.2.Modulul minim necesar

se alege conf. STAS 822-82

2.8.1.3. Numarul dinti

2.8.1.3. Modulul frontal

2.8.1.4 Unghiul profilului plan frontal

2.8.1.5. Latimea danturii

mm

mm

2.8.1.6.Suma deplasarilor specifice de profil

2.8.1.7. Diametrele de divizare

mm

2.8.1.8. Diametrele cercurilor de picior

mm

mm

2.8.1.9. Diametrele cercurilor de cap

mm

mm

2.8.1.10. Inaltimea dintelui

mm

2.8.1.11. Scurtarea dintilor

mm

Diametrul de baza

mm

mm

2.8.1.13. Verificarea lipsei ascutirii dintilor

mm

mm

2.8.1.14. Verificarea lipsei subtaierii

mm

mm

2.8.1.15. Verificarea lipsei interferentei profilului

mm

mm

2.8.1.16. Verificarea continuitatii angrenarii in plan frontal

2.8.1.17. Gradul de acoperire

mm

mm

2.8.2. Calculul celui de-al II-lea angrenaj [2]

-pentru roata alegem un otel de imbunatatire OLC 60

- pentru pinion se recomanda alegerea unor oteluri de cementare 13CrNi30

-profilul de referinta STAS 822/82   

-unghiul de inclinare a danturii

2.8.2.1. Distanta minima necesara intre axe

mm

-se alege din STAS 6055-82 mm

2.8.2.2.Modulul minim necesar

se alege conf. STAS 822-82

2.8.2.3. Numarul dinti

2.8.2.4. Modulul frontal

2.8.2.5. Unghiul profilului plan frontal

2.8.2.6. Latimea danturii

mm

mm

2.8.2.7..Suma deplasarilorspecifice de profil

2.8.2.8. Diametrele de divizare

mm

2.8.2.9. Diametrele cercurilor de picior

mm

mm

2.8.2.10. Diametrele cercurilor de cap

mm

mm

2.8.2.11. Inaltimea dintelui

mm

2.8.2.12. Scurtarea dintilor

mm

Diametrul de baza

mm

mm

2.9. Dimensionarea arborilor [2]

2.9.1. Dimensionarea arborelui I:

2.9.1.1Calculul de dimensionare a capatului de arbore :

[Nmm];

[mm];

2.9.1.2Calculul diametrului in zona mansetei de rotatie:

mm

2.9.1.3.Diametrul exterior al mansetei :

D=40 mm

2.9.1.4.Latimea mansetei :

b=7 mm

2.9.1.5.Alegerea rulmentului radial cu bile din (STAS 3041-87)

mm

mm

mm

2.9.2.Dimensionarea arborelui II :

2.9.2.1.Calculul de dimensionare a capatului de arbore :

[Nmm];

[mm];

2.9.2.2.Alegerea rulmentului radial-axial cu bile din (STAS 7416-69)

mm

mm

mm

2.9.3.Dimensionarea arborelui III :

2.9.3.1.Calculul de dimensionare a capatului de arbore :

[Nmm];

[mm];

2.9.3.2Calculul diametrului in zona mansetei de rotatie:

mm

2.9.3.3.Diametrul exterior al mansetei :

D=90 mm

2.9.3.4.Latimea mansetei :

b=10 mm

2.9.3.5..Alegerea rulmentului radial-axial cu role din (STAS 3920-68)

mm

mm

mm

2.10.Calculul fortelor din angrenaje :[3]

2.10.1.Calculul fortelor in angrenajul I :

N

N

N

N

N

N

2.10.2.Calculul fortelor in angrenajul II :

N

N

N

N

N

N

2.11.Calculul momentelor pentru arborele intermediar [3]

- pe verticala:

-pe orizontala:

2.11.1.Incarcarea rezultanta pe lagare:

[N];

[N];

2.11.2.Momentul incovoietor din H:

M_iH1=c H_B =-360 41,5=-14940[Nmm];

M_iH2=a H_A =-1646 48,25=-79419,5[Nmm];

2.11.3.Momentul incovoietor din V:

M_iV1=a V_A=5455 48,25=263203,75[Nmm];

M_iV2=c V_B=3772 41,5=156538[Nmm];

2.11.4.Momentul incovoietor maxim rezultant:

[Nmm];

2.11.5.Determinarea momentului incovoietor echivalent:

[Nmm];

[Nmm];

[Nmm];

2.11.6. Calculul durabilitatii rulmentului:

N

[daN/mil]

2.12.Etansarea rulmentilor [5]

Conditiile impuse unei etansari eficiente sunt:

sa reziste in timp la regimul de functionare (temperatura, viteza medie, presiune);

sa aiba durata de functionare maxima;

constructie simpla cu montare si demontare usoara;

sa fie frecarea in etansare cat mai redusa;

La reductor etansarea se rezolva cu garnituri de etansare, manseta de rotatie conform    STAS 5907.

Conditii de folosire a mansetelor de rotatie:

diferenta de presiune dintre cele doua medii sa fie mai mic 0,5 [bar];

viteza periferica maxima a arborelui sa fie sub 10 [m/s];

rugozitatea fusului sa fie R_a=1,6 mm pentru diametre intre 40 pana la 300 [mm];

R_a=0,2 mm pentru diametre mici si viteze periferice mari;

la viteze mai mari de 4 [m/s], este obligatoriu ca suprafata sa fie calita si cromata;

montarea mansetelor se va face cu respectarea STAS 7950 si a indicatiilor producatorului;

2.13. Calculul asamblarilor cu pene [5]

2.13.1.Calculul lungimii penei pentru arborele de intrare: se determina din conditia presiunii de contact admisibile. Materialul penei se alege un OLC45 cu s_as=100-120[MPa];

2.13.1.1.Date de proiect:

M_tI=14148.15[Nmm];

diametrul arborelui pe care se monteaza pana d=24[mm];

Conform STAS 1005-71 pentru d=24[mm], corespunde o pana cu: b=7[mm], h=8[mm];

2.13.1.2.Lungimea de calcul al penei:

[mm];

[mm];

se adopta conf. aceluias STAS lungimea l=12[mm];

2.13.1.3.Verificarea la forfecare:

[N/mm²];

Se va utiliza o pana paralela A 8x7x18 STAS 1005-71.

2.13.2.Calculul lungimii penei pentru arborele intermediar: se determina din conditia presiunii de contact admisibile. Materialul penei se alege un OLC45 cu s_as=100-120[MPa];

2.13.2.1.Date de proiect:

M_tI=202888,17[Nmm];

diametrul arborelui pe care se monteaza pana d=45[mm];

Conform STAS 1005-71 pentru d=45[mm], corespunde o pana cu: b=14[mm], h=9[mm];

Lungimea de calcul al penei:

[mm];

[mm];

se adopta conf. aceluias STAS lungimea l=36[mm];

2.13.2.3.Verificarea la forfecare:

[N/mm²];

Se va utiliza o pana paralela A 9x14x36 STAS 1005-71.

2.13.3.Calculul lungimii penei pentru arborele de iesire: se determina din conditia presiunii de contact admisibile. Materialul penei se alege un OLC45 cu s_as=100-120[MPa];

2.13.3.1.Date de proiect:

M_tI=779334,03[Nmm];

diametrul arborelui pe care se monteaza pana d=65[mm];

Conform STAS 1005-71 pentru d=65[mm], corespunde o pana cu: b=20[mm], h=12[mm];

Lungimea de calcul al penei:

[mm];

[mm];

se adopta conf. aceluias STAS lungimea l=56[mm];

2.13.3.3.Verificarea la forfecare:

[N/mm²];

Se va utiliza o pana paralela A 12x20x56 STAS 1005-71.

2.14.Ungerea reductorului [5]

2.14.1.Ungerea reductoarelor:

ungere cu grafit sau bisulfura de molibden la viteze pana la 0,4 [m/s];

ungere cu unsoare consistenta la viteze pana la 0,8 [m/s]

ungere cu unsoare sau ulei la viteze intre 0,8.4 [m/s];

ungere cu uleiuri minerale sau sintetice la viteza mai mari de 4 [m/s];

Alegem tipul de ulei mineral rafinat cu aditivi moderati TIN 82 EP.

2.14.2..Alegerea sistemului de ungere:

Se face ungerea prin imersiune (barbotare). Adancimea de scufundare este minim 1 modul sau 10 [mm] si maxim 6 module la treapta rapida. La angrenajul cilindric nivelul uleiului trebuie sa ajunga pana la 1/3 din roata dinta.

2.14.3.Cantitatea de ulei din baie 0,35.0,7 l pentru fiecare KW transmis. Deci se utilizeaza aproximativ 0,5 l de ulei.

2.14.4. Perioada de schimbare a uleiului intre 1000 si 5000 ore.

La ungerea cu circulatie fortata a uleiului pentru viteze sub 20 [m/s], timpul de recirculatie a uleiului este de 0,5.2,5 minute, cand uleiul este pompat din baia de ulei si de 4 pana la 30 minute cand exista un, circuit exterior de racire.

Bibliografie

1. ANTAL, A. , Elemente privind proiectarea angrenajelor. Cluj-Napoca, Editura ICPIAF, 1998
2. ANTAL, A. , Indrumar de proiectare pentru reductoare. Universitatea Cluj-Napoca , 1994
3. BUZDUGAN, Gh. , s.a. Rezistenta materialelor. Bucuresti, Editura tehnica, 1980
4. CHISIU, A. , s.a. Organe de masini. Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica, 1981
5. CRUDU, I. , s.a. Atlas de reductoare cu roti dintate. Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica, 1981
6. DRAGHICI, I. , s.a. Organe de masini. Culegere de probleme. Bucuresti, Editura Didactica si Pedagogica,1980   
7. GAFITANU, M. , s.a. Organe de masini, vol. I si II . Bucuresti, Editura Tehnica, 1982,1983