Roti dintate

Roti dintate

La constructia cutiilor de viteze cu arbori ficsi si a cutiilor de distributie se utilizeaza angrenaje cu roti dintate care se cupleaza in timpul functionarii sau angrenaje permanente. Angrenajele care se cupleaza sunt formate din roti cu dantura dreapta si se utilizeaza mai ales in prima treapta de viteza si la mersul inapoi. Angrenajele permanente, de cele mai multe ori, sunt formate din roti cu dantura inclinata, care permite micsorarea inaltimii cutiei de viteze si asigura un mers mai linistit si mai
uniform. In plus, prin utilizarea angrenajelor permanente, se reduce intr-o oarecare masura, randamentul cutiei de viteze, datorita rezistentelor de frecare suplimentare si totodata se mareste lungimea cutiei de viteze, prin introducerea unor elemente de cuplare speciale (mufe, sincronizatoare etc.).

Rotile dintate ale cutiilor de viteze pot fi executate impreuna cu arborele sau separat si montate prin imbinari canelate sau cu pana disc. Montarea rotilor libere, care formeaza diferitele trepte de viteze prin rigidizarea lor cu arborele secundar, se poate face pe lagar de alunecare (fig. 1, a), pe lagar de rostogolire cu ace (fig. 1, b) sau individual, independent de arbore (fig. 1,c).

Fig. 1.

Profilul danturii

Rotile dintate din cutiile de viteze si de distributie functioneaza in conditii grele deoarece transmit eforturi mari la viteze ridicate. Faptul ca la cutiile de viteze pentru automobile cerinta esta ca dimensiunile de gabarit sa fie mici, duce la limitarea dimensiunilor rotilor dintate si, deci, la functionarea lor la eforturi unitare mari. Conditiile principale pe care trebuie sa le indeplineasca rotile dintate din cutiile de viteze si de distributie sunt:

- sa asigure o transmitere lina si fara zgomot a momentului;

- sa functioneze normal chiar si atunci cand exista mici inexactitati ale distantei dintre arbori;

- sa fie rezistente si sa prezinte siguranta in functionare, asiguraand o durabilitate corespunzatoare unui rulaj mediu de 150.000 - 200.000 km.

Modulul rotilor dintate

Alegerea modulului angrenajelor cutiilor de viteze cu arbori ficsi si a cutiilor de distributie se poate face orientativ, cu ajutorul graficului din figura 2, in care sunt trecute valorile modulelor normale in functie de momentul la arborele secundar pentru treapta intai de viteze M_s determinat cu ajutorul relatiei:

in care : M_M este momentul maxim al motorului, i_k1 - raportul de transmitere la treapta intai de viteze, - randamentul cutiei de viteze.

Momentul maxim la arborele secundar M_s [daN.m]

Fig. 2

In acest grafic, partea hasurata reprezinta zona modulelor recomandate: pentru dantura dreapta se aleg valori exprimate de limita superioara, iar pentru dantura inclinata valori apropiate de limita inferioara.

La stabilirea definitiva a modulului rotilor dintate trebuie avute in vedere urmatoarele:

- pentru reducerea zgomotului, trebuie ca modulul sa fie cat mat mic, iar inaltimea rotilor sa fie cat mai mare;

- pentru micsorarea greutatii, la aceeasi distanta dintre axe trebuie marit modulul si micsorata latimea rotilor dintate.

Unghiul de inclinare a danturii poate fi determinat cu ajutorul relatiei:

in care: este gradul de acoperire; m_n - modulul normal; B - latimea rotilor dintate din angrenaj sau se adopta conform urmatoarelor recomandari:

- pentru autoturisme, = 25° 45°;

- pentru autocamioane si autobuze, = 20° 35°. Unghiurile de inclinare a rotilor dintate de pe arborele intermediar trebuie astfel alese incat fortele axiale din angrenaje sa se echilibreze si prin aceasta rulmentii sa fie descarcati de solicitari axiale. Acest lucru este posibil daca:

unde: r₁ si sunt raza si unghiul de inclinare ale rotii conducatoare, iar r₂ si sunt ale rotii conduse de pe arborele intermediar.

Spirala dintilor tuturor rotilor de pe arborele intermediar trebuie sa fie orientata spre dreapta, iar a rotilor de pe arborii primar si secundar spre stanga.

Dimensiunile si configuratia rotilor dintate

Latimea rotilor dintate B se adopta in functie de modulul normal, dupa cum urmeaza:

- la roti cilindrice cu dantura dreapta, B=(4,4 7) m_n;

- la roti cilindrice cu dantura inclinata, B=(7 8,6) m_n.

Diametrele si ceilalti parametri geometrici ai rotilor dintate se determina in functie de modul, de numarul de dinti si rapoartele de transmitere realizate. La proiectarea rotilor dintate pentru cutiile de viteze si de distributie, de multe ori se acorda atentia necesara numai rezistentei dintilor si se neglijeaza rezistenta in general a rotilor dintate.

Fig. 3

Unul din factorii care micsoreaza mult rezistenta rotilor dintate este marimea diametrului orificiului central al rotii (figura 3). Diametrul maxim permis al acestei gauri    d_max se calculeaza cu ajutorul relatiei:

in care: D_d este diametrul de divizare, iar s - numarul de dinti ai rotii.

Rezistenta poate sa scada simtitor datorita concentrarii eforturilor unitare ca urmare a greselilor de prelucrare mecanica si a deformatiilor lor de pe urma tratamentului termic. Pentru reducerea concentrarii sarcinii pe lungimea dintelui se recomanda utilizarea profilului bombat al uneia din rotile ce se gasesc in angrenare (figura 4). In acest fel, se reduce mult influenta negativa a inexactitatilor de montare si a deformatiilor.

Fig. 4

Utilizarea profilului bombat duce la cresterea rezistentei la incovoiere a dintilor cu aproximativ 10%, fata de profilul normal.

O alta masura menita sa duca la ridicarea rezistentei dintilor este flancarea suprafetelor de lucru ale acestora, care consta in retragerea flancului dintelui numai la varful dintelui sau si la varf si la baza (figura 5).

Fig. 5

Prin flancarea rotilor se micsoreaza pericolul lovirii capetelor canelurii, ceea ce duce la o reducere a sarcinilor dinamice, se mareste siguranta in functionare si se reduce zgomotul angrenajelor. Totodata, flancarea dintilor rotii conduse imbunatateste conditiile de ungere, nepermitand raderea peliculei de ulei de pe dintele conducator.

Silentiozitatea rotilor dintate

La alegerea parametrilor de baza ai cutiilor de viteza trebuie luata in considerare influenta lor asupra nivelul zgomotului, care in mare masura depinde de functionarea rotilor dintate. In scopul functionarii silentioase a angrenajelor cu roti dintate a cutiilor de viteze si cutiilor de distributie se recomanda:

- marirea preciziei de prelucrare a rotilor dintate (severuire, rectificare, rodaj cu paste abrazive) si micsorarea deformatiilor de pe urma tratamentului termic;

- micsorarea diametrului rotilor dintate si a modulului;

- folosirea danturii inclinate si a profilului bombat si flancat;

- ridicarea rigiditatii rotilor dintate si evitarea formei de clopot a acestora;

- montarea rotilor dintate cat mai aproape de lagare si evitarea montarii lor in consola.

Materiale pentru roti dintate

La rotile dintate din cutiile de viteze si de distributie, miezul dintilor trebuie sa fie suficient de rezistent (pentru a prelua eforturile mari de incovoiere) si de tenace (pentru a suporta sarcinile mari de soc). Suprafata danturii trebuie sa fie dura, pentru a rezista presiunilor mari pe portiunea de contact si pentru a asigura conditii favorabile de rezistenta la uzura. Aceste calitati ale danturii se asigura prin intrebuintarea otelurilor aliate de cementare de tipul 15 CO 8, 18 MC 10, 18 Mo CN 13 X, 21 Mo MC 12 X, 13 CN 30 X, 21 TMC 12 sau 28 TMC 12 (STAS 791-66).