PROIECTAREA TRANSMISIEI PRIN CURELE

TRAPEZOIDALE INGUSTE

1. Generalitati

Materialele folosite pentru confectionarea curelelor trapezoidale trebuie sa fie rezistente la solicitari variabile si la uzura, sa aiba un coeficient de frecare mare si o flexibilitate de asemenea mare; alungirea curelei, deformatiile plastice si densitatea trebuie sa fie mici..

In sensul celor prezentate mai sus, curelele trapezoidale se executa din cauciuc, panza cauciucata si snururi cablate (grupa S) sau retea cord (grupa R).

Curelele trapezoidale inguste se impart in cinci tipuri: SPZ, SPA, SPB, (16 x 15) si SPC. Dimensiunile sectiunii curelelor trapezoidale inguste sunt cuprinse in STAS 71192-65.

Proprietatile curelelor trapezoidale sunt:

[N/m²] - rezistenta la rupere;

[N/m²] - modulul de elasticitate la curele din grupa S;

[N/m²] - modulul de elasticitate la curele din grupa R;

[Kg/m³] - densitatea; [m/s] - viteza periferica maxima;

[Hz] - frecventa incovoierilor la curele din grupa S;

[Hz] - frecventa incovoierilor la curele din grupa R.

2. Metodologie de calcul

v     Date de proiectare

Pentru proiectarea unei transmisii prin curele trapezoidale se impun prin tema valorile urmatorilor parametri:

P₁ - puterea la arborele rotii conducatoare [KW];

- viteza unghiulara a rotii conducatoare [rad/s];

- raportul de transmitere;

- unghiul de inclinare al transmisiei fata de planul orizontal [rad];

v     Alegerea tipului de cure. Alegerea lui D_p1

Tipul curelei se alege in functie de puterea P₁ si de turatia rotii conducatoare n₁, din nomograma prezentata in Ghid figura 2.8.

Domeniul de valori pentru diametrul primitiv al rotii conducatoare se da in nomograma din Ghid figura 2.8.

Se va alege un diametru standardizat conform STAS 1162-67 din Ghid tabelul 2.5.

v     Viteza periferica a curelei

Viteza periferica a curelei se exprima in m/s si rezulta din relatia:

[m/s]

unde:

- viteza unghiulara a rotii conducatoare [rad/s];

- diametrul primitiv al rotii conducatoare [m].

Se limiteaza aceasta viteza la valoarea m/s.

In cazul cand viteza periferica

a curelei depaseste valoarea maxima admisa, se realege pentru diametrul primitiv o valoare standardizata mai mica.

v     Diametrul primitiv al rotii conduse se determina cu relatia:

unde: - raportul de transmitere; - diametrul primitiv al rotii conducatoare.

Se adopta o valoare intreaga pentru acest diametru:

v     Raportul de transmitere real al curelelor:

v     Distanta dintre axele rotilor

Se alege initial o marime a distantei dintre axe A`, cu respectarea conditiei:

v     Lungimea curelelor

Lungimea curelelor se determina cu relatia:

Lungimea primitiva calculata se rotunjeste la valoarea standardizata cea mai apropiata din STAS 7192-65 (Ghid pag.23)

v     Frecventa incovoierii curelei

Frecventa incovoierilor curelei se exprima in Hz si se calculeaza cu formula:

unde: - numarul de roti peste care se infasoara cureaua ;

- viteza periferica a curelei in [m/2]; - lungimea primitiva a curelei in [m].

Se limiteaza la valoarea . Daca inegalitatea nu este verificata se mareste distanta dintre axele rotilor.

v     Distanta reala intre axele rotilor transmisiei

Cu lungimea primitiva L_P se calculeaza distanta reala intre axele rotilor:

unde reprezinta media aritmetica a diametrelor rotilor

Unghiul de infasurare a curelei pe roata conducatoare

Pentru calculul marimii unghiului se utilizeaza relatia:

[rad]

Unghiul trebuie sa fie cuprins in intervalul: 2,1 rad 3,14 rad.

v     Numarul de curele

Se calculeaza numarul preliminar de curele cu relatia:

unde:

P₁ - este puterea la arborele rotii conducatoare [KW];

P₀ - puterea nominala transmisa de o curea (Ghid tab. 6 . tab. 10), in [KW];

c_f - coeficient de functionare (Ghid tab. 11);

c_L - coeficient de lungime (Ghid tab. 12);

c_β - coeficient de infasurare (Ghid tab. 13).

Pentru calculul valorii puterii transmise de o curea pentru rapoarte de transmisie si turatii care nu sunt tabelate se utilizeaza o dubla interpolare.

Numarul de curele Z_C se determina cu relatia:

unde: - este coeficientul numarului de curele ; daca curele,

daca curele ; daca curele).

Numarul de curele Z_C rezultat se rotunjeste in plus sau in minus la primul numar intreg si se limiteaza:

curele

Daca inegalitatea nu este satisfacuta se alege un nou tip de curea cu dimensiuni superioare si calculul se reface.

v     Forta utila din curele

Forta utila se determina cu relatia:

unde: P₁ - puterea la arborele rotii conducatoare in [KW]; v - viteza periferica a curelelor in [m/s].

v     Coeficientul de frecare

Coeficientul de frecare se determina cu relatia: v

unde: v - viteza periferica a curelelor in [m/s].

v     Coeficientul de frecare aparent

Coeficientul de frecare aparent (conventional) se determina cu relatia:

sau ;

unde: [rad] - unghiul canalului rotii (pentru curele SPC, [rad])

v     Fortele din ramurile curelelor datorate transmiterii puterii

[N] [N]

unde: - coeficientul de functionare;

- forta utila din curea in [N]; - coeficientul de frecare aparent;

- unghiul de infasurare pe roata conducatoare in [rad].

v     Fortele de intindere din ramurile transmisiei

; cu:

unde: si - fortele datorate transmiterii puterii in [N];

- numarul de curele; - densitatea curelei in [kg/m³];

- aria sectiunii transversale a curelei conform Ghid tab. 1 in [m²];

- viteza periferica a curelelor in [m/s].

v     Forta de pretensionare a curelelor

v     Forta cu care curelele solicita arborele condus

unde - unghiul dintre ramurile curelelor in [rad].

v     Unghiul rezultantei F ' cu planul orizontal

[rad]

unde: - unghiul dintre ramurile curelelor in [rad]; - unghiul de inclinare al transmisiei in [rad].

v     Coeficientul de tractiune

Verificarea efortului unitar normal maxim

In timpul functionarii, in curele apar urmatoarele eforturi unitare normale:

efortul unitar normal datorat tractiunii:

[N/m²]

efortul unitar normal datorat incovoierii:

[N/m²]

unde este coeficientul care ia in considerare slabirea curelelor in timp;

- modulul de elasticitate al curelelor conform Ghid paragraf 2 in [N/m²];

- inaltimea curelei conform Ghid tab. 4 in [mm];

- diametrul rotii conducatoare in [mm].

efortul unitar normal datorat fortei centrifuge:

[N/m²]

- viteza periferica a curelelor in [m/s];

Efortul unitar normal maxim, in punctul unde incepe infasurarea curelelor pe roata conducatoare este:

[N/m²]

Valoarea rezultata pentru efortul unitar normal maxim, trebuie sa verifice inegalitatea:

unde: - rezistenta admisibila la tractiune a materialului curelei in [N/m²];

- rezistenta la rupere a materialului curelei conform Ghid paragraf 2 in [N/m²];

este coeficientul de siguranta admisibil.

Daca inegalitatea nu este indeplinita se mareste numarul de curele, sau in cazul cand nu este

permisa marirea numarului de curele, se alege un nou tip de curea cu dimensiuni imediat superioare si se reface calculul.

v     Durabilitatea curelelor

Durabilitatea se determina cu relatia:

unde: - frecventa incovoierilor curelelor in [Hz];

- efortul unitar normal maxim din curele in [N/m²];

[N/m²] - rezistenta la oboseala a materialului curelei;

- exponent caracteristic curelelor trapezoidale;

- coeficient;

in care [N/m²]

unde K = 0,6.0,7.

v     Roti pentru curele trapezoidale

Pentru viteze periferice mai mici de 30 [m/s], rotile se executa din fonta, iar la viteze mai mari este necesar otelul turnat. Caracteristicile mecanice ale materialului rotilor de curea sunt prezentate in Ghid tabelul 2.14.

Forma si dimensiunile sectiunilor canalelor rotilor pentru curele trapezoidale (Ghid tabel 2.15) sunt standardizate prin STAS 1162-67.

Latimea L a obadei se calculeaza in functie de numarul z de curele, de tipul canalului si de dimensiunile acestuia. Daca diametrul primitiv al rotilor [mm], se va alege o roata dintr-o bucata; roata va fi cu inima plina cand numarul de spite calculat cu relatia 36 a rezultat si cu spite cand ; daca latimea obadei [mm] spitele se vor aseza pe un rand, iar daca [mm], pe doua randuri.

unde este diametrul rotilor de curea in [m].

Daca diametrul primitiv al rotii [mm], se va alege o roata din doua bucati.

Diametrele exterior si respectiv interior ale rotii se determina cu relatiile:

[mm]    ; [mm] unde n si m sunt dimensiunile prezentate in tab. 2.15 in [mm].

Pentru calculul latimii obadei se utilizeaza relatia:

[mm]

unde: z - numarul de curele; si - dimensiuni prezentate in Ghid tabelul 2.15

Diametrul butucului rotii se determina cu relatia:

unde: - diametrul arborelui pe care se monteaza roata.

Latimea butucului se determina cu relatia:

[mm]

Grosimea obadei se determina cu relatia:

[mm]

Daca se adopta o roata de curea cu spite se admite ca spitele au in sectiunea transversala o forma eliptica cu axele principale si . Se adopta constructiv si se considera spita solicitata numai la incovoiere. Se poate determina marimea axei mari a elipsei cu relatia:

unde - distanta de la forta la sectiunea de incastrare in butuc, in [m];

- rezistenta admisibila a materialului rotii conform tab.14, in [N/m²];

- forta utila in [N]; - numarul de spite.

La executia rotilor pentru curele se vor avea in vedere urmatoarele recomandari: suprafata activa nu trebuie sa prezinte porozitati sau sulfuri; rugozitatea suprafetelor active recomandate este [m]; toate rotile se vor echilibra static.