Sa se proiecteze o transmisie mecanica formata dintr-un motor electric(ME), un reductor cu roti dintate (RRD),o transmisie cu element flexibil (TEF),si o masina de lucru (ML)

TEMA PROIECT

1. Sa se proiecteze o transmisie mecanica formata dintr-un motor electric(ME), un reductor cu roti dintate (RRD),o transmisie cu element flexibil (TEF),si o masina de lucru (ML).

I. Turatia de mers in gol a motorului electric este : n=750

II. Reductorul cu roti dintate este de tipul angrenaj cilindric cu dinti inclinati

III. Transmisia cu element flexibil se face cu curea lata

IV. Puterea consumata de masina de lucru

P_ML=2,3+0,2*N

V. Raportul total reducere

I_T=3,1+O,3*N

Proiectul cuprinde:

1. Calculul reductorului.

2. Mecanismul tehnic de transmisie.

3. Desen ansamblu reductor.

4. Desen de executie pentru un arbore si pentru o roata dintata.

Etape :

1. Calculul cinematic al transmisiei si predimensionarea arborilor.

2. Predimensionarea rotilor dintate.

3. Verificarea rotilor dintate.

4. Alegerea lubrifiantului si a sistemului de ungere la angrenajele cu dinti inclinati.

5. Alegerea rulmentilor. Stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui si verificarea asamblarilor rotilor dintate.

6. Verificarea arborilor

CALCULUL CINEMATIC AL TRANSMISIEI SI PREDIMENSIONAREA ARBORELUI

N=

Puterea consumata de masina de lucru (ML) este :

P_ML=2,3+0,2*23=6,9 [KW]

Raportul total de reducere este :

I_T=3,1+0,3*23=10

Puterea necesara motorului (PMM) este :

P_MM== [KW]

P_ML=puterea consumata de masina de lucru; P_ML=6,9KW

=randamentul estimat rulmentului, =0,993

=randamentul transmisiei cu element flexibil, =0,955

=randamentul angrenajului cilindric, =0,98

P_MM== [KW]

a) Calculul puterilor

P_I== [KW]

P_II= [KW]

P_III= [KW]

P_IV= [KW]

b Alegerea motorului electric

Aleg din anexa 1-1 Motorul electric asincron extras din STAS 1893-87,881-88 cu puterea Masinii Motoare imediat mai mare la P_MM=3KW,tip 132M la turatia de 750 rot /min.

Raportul de reducere total este :

I_T=

n_MM=turatia masinii motoare n_MM-750 rot/min

n_ML= turatia masini de lucru

i_T=i_R=*i_TEF=>i_TEF=    i_R=3

i_R- rapotul de transmisie al transmisiei curea lata

i_TEF-raportul de transmitere al transmisiei cu element flexibil sau articulat

i_T=i_RRD*i_TEF=>i_TEF=

Calculul turatiei pe arbori

n=710    rot/min

n_I=n_ME=710    rot/min

n_II= rot/min

n_III=n_II=236,66 rot/min

n_IV= rot/min

c) Calculul momentelor de torsiune

M_t=

M_tI=9554140,127*=95544140,127* [N*mm]

M_tII=9554140,127* [N*mm]

M_tIII=9554140,127* [N*mm]

M_tIV=9554140,127* [N*mm]

d) Calculul diametrelor :

d=

d_I= [mm] ~64 [mm]

d_II= [mm] ~91 [mm]

d_III= [mm] ~91 [mm]

d_IV= [mm] ~83 [mm]

PREDIMENSIONAREA ROTILOR DINTATE

Aleg din STAS 880-80 materialu OLC 45* care are caracteristicile:

• Tratament termic: CIF
• Duritatea -miez DHB :230.260

- flanc DF HRC : 50.56 DF HRC=54

• Rezistenta la pitting _Hlim=54*DF+80=>_Hlim=54*20+80=1160
• Rezistenta la piciorul dintelui _Hlim=160.180=>_Hlim=170
• Rezistenta la rupere
• Limita la curgere

PRIECTAREA UNUI ANGRENAJ CILINDRIC EXTERIOR CU DINTI INCLINATI.

DETERMINAREA ELEMENTELOR DIMENSIONALE PRINCIPALE ALE ANGRENAJULUI CILINDRIC CU DINTI INCLINASI

Ca urmare a calcului de dimensionare al angrenajului se determina distanta dintre axe (a₁), modulul normal al naturii (m_n) , unghiul de inclinare al danturii (),numarul de dinti al rotii dintate(z₁) ce formeaza angrenajul si distanta de referinta dintre axe (a₀₁).

Distanta dintre axe-a₁

Relatia de calcul distantei minime dintre axe este:

a_min12=(1+i_R)

Aleg dantura durificata superficial (HB<350daN/mm²)

unde:

K_H-factorul global al presiunii herteziene de conatact K_H=105 000[N/mm²]

K_S-factorul de suprasarcina exterioara se allege din anexa2.2 K_S=1,25

M_tp-momentul de torsiune pe arborele pinionului [N*mm]

M_tp=85220,2386

b/d₁=raportul dintre latimea danturii si diametrul de divizare al pinionului,se alege din anexe 2.3 b/d₁=0,8.

_Hlim=presiunea herteziana limita la oboseala,se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate in [N/mm²] _Hlim=1160²

a_min12=(1+4)5=>a₁₂=90

ⁱ_R=raportul de transmisie al angrenajului (i_R=3)

Distanta dintre axe este standardizata prin STAS 6055-182.Valorile distantelor dintre axe, standardizate sunt date in anexa 2.4

Modulul normal al danturii rotilor dintate---m_n

Din conditia de rezistenta al danturii rotilor dintate la rupere prin oboseala piciorul dintelui ,se determina modulul normal minim al danturii rotilor dintate ce formeaza angrenajul.

Relatia de calcul este:

m_n,min==2,25=>m_n=2,25

K_f- factorul global al efortului unitar de la piciorul dintelui K_f=2..2,2;K_f=2,1

K_s- factorul de suprasarcina (anexa 2.2) K_S=1,25

M_tp- momentul de torsiune pe arborele pinionului (N*mm) M_tp=85220,2386

- s-a ales nin anexa 2.3 =0,7

- rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dintelui,se adopta odata cu materialul din care se fabrica rotile dintate (N/mm²) =170 MPa

i_R- raportul de transmisie al angrenajului i_R=3

Modulul danturii este standardizat prin STAS 822-82. Gama modulator standardizati este data de anexa 2.4

m_n=2,25

Stabilirea unghiului de inclinare al dintilor rotilor dintate

Pentru roti dintate cu danturi durificate superficial HB<350=>

Calculul numarului de dinti al rotilor dintate care formeaza angrenajul Z₁ si Z₂

Se determina initial din considerent geometric si cinematic,numarul maxim de dinti ai pinionului

Z^*₁==15 dinti

a₁- distanta dintre axe standardizata,adoptata la punctul A (a₁=90)

m_n- modulul normal al danturii,adoptata la punctul B (m_n=2,25)

- unghiul de inclinare al danturii,adoptat la punctul C (=15⁰)

i_R- raportul de transmisie (i_R=3)

Dupa alegerea numarului de dinti Z₁ ai pinionului se recalculeaza modulul normal al danturii (m_n)

m_n=2,25

Z₂=Z₁*i₁₂=15*3=45 dinti

Distanta de referinta dintre axe

Distanta de referinta dintre axe(distanta dintre axe in scopul in care angrenajul ar fi nedeplasat) este data de relatia:

a₀₁₂=

In urma calculului de predimensionare al angrenajului cilindric cu dinti drepti se stabileste :

a₁₂=90 mm;m_n=2,25;Z₁=15 dinti ;Z₂=45 dinti;a₀₁₂=89,29

a₀₁₂<a₁₂

a₀₁₂=89,29=>a₀₁₂<a₁₂

a₁₂=90

a₁₂-a₀₁₂=(0,1..0,3) m

90-89,29=0,71(0,1..1,3) m

Raportul de transmisie efectiv:

Relatia de verificare a abaterii raportului de transmitere este:

%

Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinti drepti

Elementele geometrice ale angrenajului trebuie calculate cu o precizie suficient de mare (minim 4 zecimale).

Elementele clemalierei de referinta.

In cazul in care genereaza danturi se face cu freza nula se obtine la dantura rotii elementele clemalierei de referinta care sunt standardizate prin STAS821-82

- unghiul profilului de referinta in plan normal

h_oa^*- coeficientul inltimii capului de referinta la picior in plan normal; h_oa^*=1

c_oa^*- coeficientul jocului de referinta la picior in plan normal; c_oa^*=0,25

Calculul deplasarilor specifice ale danturii

• Unghiul profilului danturii in plan frontal ()

Unghiul de rostogolire frontal ()

Suma deplasarilor specifice ale danturii rotilor in plan normal

X_sn=X_n1+X_n2=(Z₁+Z₂)

inw=tgwt-

inw=tg

• Numarul de dinti ai rotii echivalente:

Z_V1=

Z_V2=

• Deplasarile specifice:

X_sn1=

X_n2=X_sn-X_n1=0,31-0,155=0,155

Elemente geometrice ale angrenajului

• Modulul frontal (mt)

m_t=

• Diametrul de divizare (d₁,d₂)

d₁=

d₂=

• Diametre de baza(d_b1,d_b2 )

d_b1=d₁cos

d_b2=d₂cos

• Diametre de rostogolire (dw1,dw2)

dw1=d₁

dw2=d₁

• Diametre de picior

d_f1=d1-2m_n(h₀a*+c₀a^*-X_n1)=30,66

d_f2=d₂-2m_n(h₀a^*+c₀a^*-X_n2)=137,76

• Diametre de cap (d_a1,d_a2)

d_a1=2[a₁₂+m_n(h₀a^*-X_n2)]-d₂=41,09

d_a2=2[a₁₂+m_n(h₀a^*-X_n1)]-d₁=148,19

Observatii:

C_n1=a₁₂-

C_n1=0,23

C_n2=a₁₂-

C_n2=0,23

• Inaltimea dintilor:

h₁=

h₂=

• Unghiul de presiune la capul dintelui in plan frontal()

• Arcul dintelui pe cercul de cap in plan frontal (S_at1,S_at2)

S_at1=d_a1()=1,61

inv

inv

Sat2=d_a2()=3,27

Sat₁>0,4mt=>Sat₁₂>=0,952

Sat₂>0,4mt=>Sat₁₂>=0,952

• Latimea danturii rotilor(b₁,b₂)

b_x=d₁()=25

b₁=b₂+(2.6)=>b₁=25+4=29

• Diametrul inceputului evolventic(d₁₁,d₁₂)

d₁₁=d_b1*

d₁₁=35,2

d₁₁=d_b2*

d₁₂=146,77

• Diametrul cercurilor inceputului profilului activ al flancurilor danturilor rotilor(d_A1,d_A2)

d_A1=

d_A2=

Conditii:

d_A1>=d₁₁

d_A2>=d₁₂

Gradul de acoperire total:

grad de acoperire al profilului in plan frontal

=

=

=1,83+5,08-4,69=2,22

=

=

• Numarul minim de dinti ai rotilor dintate Z_min

Z_min12=

Z_min1=Z_min2=

Relatii de calcul pentru verificarea dimensionala a danturii rotilor dintate

• Lungimea peste "N" dinti in plan normal W_Nn1,W_Nn2

W_Nn1,2=[(N₁-0,5)+2X_n1,2tg+Z_1,2inv]m_ncos

N =

=

=>N =13 dinti

=

=>N =15 dinti

W_Nn1=[3,14(13-0,5)+2*0,155tg20+15*0,017]2,25*cos20,67=87,26

W_Nn2=[3,14(15-0,5)+2*0,155tg20+60*0,017]2,25*cos20,67=110

• Arcul dintelui pe cercul de divizare in plan normal:

S¯_n1=S_n1-

S¯_n2=S_n2-

• Inaltimea la coarda de divizare(h_an12)

¯h_an1=

¯h_an2=

• Coarda constanta a dintelui in plan normal(¯S_cn1, ¯S_cn2)

¯S_cn1=¯S_n1*cos²

¯S_cn2=¯S_n2*cos²

• Inaltimea la coarda constanta (¯h_cn1,¯h_cn2)

¯h_cn1=m_n(h^*oa-sin*cos+X_n1*cos²)=

=2,3(1-)=2,26

¯h_cn2=m_n(h^*oa-sin*cos+X_n2*cos²)=

=2,3(1-)=2,06

Calculul fortelor din angrenajul cilindric cu dinti inclinati

• forte tangentiale (F_t1,F_t2)

F_t1=F_t2=

• forte radiale (F_r1,F_r2)

F_r1=F_r2=F_t1tg

• forte axiale (F_a1,F_a2)

F_a1=F_a2=F_t1*tg=20,73*tg15=555,46

• forta normala pe flancul dintelui (F_n)

F_n=F_t*

CAP.III VERIFICAREA DE REZISTENTA A DANTURII ANGRENAJULUI CILINDRIC CU DINTI INCLINATI

A. Efortul unitar de incovoiere de la piciorul dintelui se determina cu relatia:

= tensiunea de incovoiere de la piciorul dintelui ;170

b_1,2=latimea danturii rotilor;b₁= 29 ;b₂= 25

F_t=4774

m_n=modulul normal al danturii m_n= 2,25

K_fn1,2=1

K_x=1

K

K_F1,2=factorul de forma al danturii dintelui;K_F1=2,6 ;K_F2=2,22

K=factorul de repartitie frontala a sarcinii; K=1

K_S=factorul de suprasarcina exterioara;K_S=1,25

K_V=factorul dinamic interior

K_v=

V_td=50-40=10m/s

K_Fb=factorul de reprtitie a sarcinii pe latimea danturii anexa 2.9 K_fb=1,22

K_Hb=0,15*

=>b=0,7*d₁=0,7*35,7=24,99

K_fa1,2=tensiunea admisibila la oboseala prin incovoierea la piciorul dintelui

C_f=coeficient de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui, anexa 2.10. C_f=1,25

K_f1,2=factorul concentratorului de tensiune din zona de racordare a piciorului dintelui, anexa 2.11 K_f1,2=1

K_x=factorul dimensional, se adopta egal cu unitaetea pentru angrenajul de dimensiuni abijnuite K_x=1

N/mm²

N/mm²

Deci:

B. Verificarea solicitarii statice de incovoiere a piciorului la incarcarea maxima

Tensiunea maxima de incovoiere la piciorul dintelui este:

K_smax=factorul de soc maxim

K_smax=

M_tpmax=momentul de torsiune maxim care poate apare transmisiei in timpul functionarii

Mt_p=momentul de torsiune nominal pe arborele piciorului angrenajului

C_fm=coeficientul de siguranta la solicitarea prin soc a piciorului dintelui, se adopta C_fm=2

C. Verificarea la presiune herteziana cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor(verificarea la pitting)

Tensiunea herteziana de contact de pe flancul dintilor aflati in angrenare se determina in punctul de tangenta al cercurilor de rostogolire( punctul C-polul angrenarii)

d_1,2=diametrul cercului de divizare d₁=44,4 ; d₂=132,2

K_M=factorul de material,anexa2.13 K_M=271

K_C=factorul punctului de rostogolire C, anexa 2.14 K_C=1,73

K_Hb=factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii, anexa2.9 K_Hb=1,15

K_H=factorul lungimii de contact caracteristic danturii inclinate, anexa 2.19 K_H=0,86

i_1,2=raportul de transmitere efectiv al angrenajului i_1,2=3

tensiune herteziana admisibila la solicitarea de oboseala flancurilor dintilor

rezistenta limita la oboseala superficiala de contact a flancurilor dintilor, tabelul 1

C_H=coeficientul de siguranta la pitting, anexa 2.10. C_H=1,5

K_R1,2=factorul rugozitatii flancurilor dintilor, anexa 2.15 K_R1,2=1

K_d=factorul de duritate a floncurilor dintilor, anexa 2.16 K_d=1

K_HN1,2=factorul numarului de cicluri de functionare, anexa 2.12 K_HN=1

D. Verificarea presiunii herteziene statice a flancurilor dintilor in incarcarea maxima

Presiunea herteziana statica a flancurilor dintate se determina tot in punctul de rostogolire C;

IV. ALEGEREA LUBRIFIANTULUI SI A SISTEMULUI DE UNGERE LA ANGRENAJELE CILINDRICE CU DINTI INCLINATI

Pentru alegerea lubrifiantului se tine cont de tipul angrenajului si de regimul sau cinematic si de incarcare. Pentru reductoare cu 2 trepte:regimul cinematic si de incarcare este determinat de treapta lenta, iar pentru cele 3 sau cu mai multe trepte, de utilizare de reducere. Vascozitatea cinematica () la temperatura de 50^oC, necesara angrenajului cilindrice si conice se determina in functie de parametrul filmului de ulei.

X=

HV=duritatea Vichers, HV=600daN/mm²

=presiunea herteziana maxima din polul angrenajului

V_O=viteza tangentiala din polul angrenajului [m/s]

V_O=

Aleg din fig. 2.7

Aleg din anexa 2.22-1 uleiului TIN 125 SEP cu mediului de aditionare, mediu aditivat, vascozitate cinematica la 50^oC.

n_lim=4*10⁴*

R_Z1=R_Z2=1,6

t_m=

Z=numarul de dinti ai rotilor dintate inversate in ulei

=unghiul de ungere (radiani)

R_Z1,R_Z2=rugozitatile celor doua flancuri in contact []

lg[lg()]=A-B lg(273+t)

A,B=constante ce depind de ulei,pentru uleiuri minerale de transmisii avem

A=8,71

lg[lg(200+0,7)]=8,71-B lg((273+50)

lg[lg200,07]=8,71- B lg 323

lg2,3023=8,71- B *2,509

0,3622=8,71- B*2,509

B*2,509=8,71-0,3622

B=

lg[lg(+0,7)]=8,71-3,327lg(273+55)

lg[lg(+0,7)]=8,71-3,327*lg328

lg[lg(+0,7)]=8,71-3,327*2,5159

lg[lg(+0,7)]=8,71-8,37

lg[(+0,7)=10^0,34

lg(+0,7)=2,188

+0,7=10^2,188

=0,7=151,17

=151,17-0,7=153,57

n_lim=4*10⁴*

Adancimea de inversare

h_m=[1cos()]=

Debitul optim de ulei se determina aproximativ cu relatia:

Q=0,006*b₂=0,006*25=0,15*=0,15*43,82=6,57 l/min

V. VERIFICAREA ARBORILOR

Reductor cilindric intr-o treapta.

l=L_b+2*X*W=32,87+20*50=102,87

L_b=latimea butucului rotii dintate care poate fi egala cu latimea danturii rotii dintate pentru roti late

L_b=(0,81,5)da=0,8*41,09=32,87

X=luftul dintre rotile dintate si peretele interior al carcasei reductorului

X=815 mm=10mm

W=latimea corpului reductorului in zona de montare a rulmentilor

W=50

Arborele I

M_iy(A)=0 F_r*l/2-R_by*l+F_a*

R_By=

R_Ay=F_r-R_By=781,13-486,95=294,18

M_A-1=R_Ay*X X=0 M_A=0

X=l/2 M₁=-R_Ay*l/2=-294,18*=15,131

M_B-1=R_By*X X=0 M_B=0

X=l/2 M₂=-R_By*l/2=-486,95*=25,046

R_Bx*l-F_t*l/2=0

R_Bx=

R_Ax=F_t-R_Bx=2073-1036,5=1036,5

M_A-1=M_B-1=R_Bx*X    X=0 M_A,B=0

X=l/2 M₁=1036,5*

Verificarea la solicitarea compusa

=90

=tensiune echivalenta

W_ix-xmodulul de rezistenta la incovoiere al sectiunii a arborelui cu momentul de incovoiere echivalent

M_iex-x=

M_ix-x²=(M_ix*x-x)²+(M_iy*x-x)²=(53,312)²+(40,177)²=4456360673

M_ie*x-x=

=

W_ix-x=

Arborele II

Distanta dintre reazeme este aceiasi ca si la arborele I (l=105,87)

R_Dy=-

R_Cy-F_r-R_Dy=0=>R_Cy=F_r+R_Dy=781,13+776,1=1657,23

M_C-1=R_Cy*X X=0 M_C=0

X=l/2 M₁=*

M_D-1=-R_Dy*X X=0 M_D=0

X=l/2 M₁-R_Dy*l/2=776,1*

R_Dx=

-R_Cx-F_t+R_Dx=0    R_Cx=R_Dx-F_t=776,1-2073=-1036,5

M_C-1=-R_Cx*X X=0 M_C=0

X=l/2 M₁=R_Cx*l/2=1036,5*

M_D-1=R_Dx*X    X=0 M_D=R_Dx*l/2=1036,5*

R_C=

R_D=

Verificarea la solicitarea compusa

M_ix-x²=M_ix-x²+M_iyx-x=(53,312)²+(120,015)²=1724576957

M_ie=

W_ix-x=

=