Sa se proiecteze transmisia mecanica a tractorului U450 format din ambreiajul si reductorul de turatie echivalent cutiei de viteze intr-o singura treapta

Tema proiectului

Sa se proiecteze transmisia mecanica a tractorului U450 format din ambreiajul si reductorul de turatie echivalent cutiei de viteze intr-o singura treapta cuprinzand urmatoarele :

1. Ambreiajul are forma constructive corespunzatoare modelelor reale din functionare si este destinat gamei de vitezi II. Autovehicolul tracteaza o masina de lucru cu greutatea G_ML1= 8500 N.
2. Turatia ML1 = n_ML1 = 240 rot/min iat ML2 este actionata prin priza de putere cu turatia constanta n_pp= 1460 rot/min.
3. Reductorul de turatie este de tip cu roti dintate (RRD) si este utilizat pentru actionarea masinii ML1 ( sistem de rulare, rotile ). Reductorul RRD este de tipul redactor de turatie conic cu dinti drepti ( RRCDD).
4. Pentru actionarea ML2 prin pp se foloseste transmisia finala R cu raportul de transmisie cu element flexibil sau articulate (TEF) de tipul transmisie cu curele late ( TCL).
5. Intre reductorul RRD si ML1 se va monta un cuplaj cu flanse stabdardizat.
6. Regimul de lucru se caracterizeaza prin:

consumul energetic al masinii de lucru ML1 este β = 75% puterea nominala a motorului

consumul la ML3 este γ = 25% din puterea corespunzatoare reductorului R.

sarcinile la masinile de lucru sunt variabile periodic ca in monograma.

1. Proiectare ambreiajului

1.1 Analiza solutiilor constructive de ambreiaje existente in constructia de masini.

In constructia de autovehicule ambreiajele cu frictiune cu comanda mecanica au capatat o larga utilizare deoarece indeplinesc majoritatea cerintelor caracteristice acelui domeniu (simplitate, prêt de cost redus, siguranta in exploatare, manavrabilitate usoara, momente de giratie reduse ale pieselor partii reduse).

Ambreiajele de autovehicule pot fi atat facultative cuplate (cuplarea si decuplarea se realizeaza numai prin actionarea mecanismului de comanda) cat mai ales normal cuplate (cuplate permanent),prin constructia lor mecanismul de comanda realizand numai cuplarea.

Ambreiaje normal cuplate

La ambreiajele normal cuplate (cele mai raspandite in constructia de masini) forta de apasare necesara a suprafetelor de frecare se realizeaza cu ajutorul arcurilor.

In cazul tractorului U-450, varianta de montare a arcurilor este prin dispunerea unui numar de arcuri elicodale pe unul sau doua cercuri concentrice cu arboreal ambreiajului, axele arcurilor fiind normale pe suprafata discului de presiune.

La tractoarele pe roti, sasiurile autopropulsate si comine autopropulsate, o larga raspandire au primit-o ambreiajele normal cuplate simple sau duble cu posibilitatea de ramificare a fluxului de putere si fara ramificarea fluxului de putere.

Amreiajele duble permit transmiterea puterii de la motor pe doua fluxuri:

- la transmisia tractorului

- la transmisia arborelui prizei de putere

Ambreiajul dublu reprezinta reunirea a doua ambreiaje simple intr-un singur ansamblu, care pot fi comandate fiecare in mod separate prin sisteme proprii de parghii de la pedale separate si comandate de acelasi system de parghii si aceiasi pedala cu comanda in serie. Prima categri ofera posibilitatea de manevrare a ambreiajelor complet independent, a doua categorie, conditioneaza manevrarea ambreiajelor care se efectueaza in serie, prima etapa este destinata decuplarii ambreiajelor principale iar a doua decuplarii ambreiajului prizei de putere.

1.2 Alegerea cuplului de frecare

Discurile de frictiune

Discurie metalice pot fi captusite sau necaptusite cu garniture de frictiune. Discurile ambreiajelor mono sau bidisc de regula captusite, pentru a se abtine un coefficient de frecare marit la functionarea in regim uscat si ca urmare a unor greutati reduse ale constructiei.

Garniturile de frictiune untilizate la ambreiajele de autovehicule sunt standardizare (STAS 7793-83). Cele mai uzuale grosimi de garniture de frictiune ale ambreiajelor autovehiculelor sunt de 2÷4 mm.

Un caz particular al discurilor de frictiune il constituie discurile de presiune, intalnite in constructia ambreiajelor autovehiculelor. Discurile de presiune joaca rolul discurilor de frictiune cu caneluri exterioare.

Discurile de presiune

Discurile de presiune trebuie sa aiba o rigiditate mare in scopul asigurarii unei apasari uniforme a garnitulor de frictiune. Aceasta caracteristica se obtine constructive prin grosimea cu mult mai mare a discurilor de presiune comparative cu cele obijnuite.

Masa mai mare a discurilor de presiune asigura de asemenea un regim termic convenabil, deoarece favorizeaza transmiterea caldurii.

Imbinarea garniturilor de frictiune cu discurile se realizeaza de regula prin nituire sau lipire.

Nituirea este metoda cea mai mult intalnita deoarece permite inlocuirea garniturilor uzate fara dificultate.

Diametrul niturilor este de obicei de 4÷6 mm. Niturile pot fi tubulare, gaurite sau normale. Adancimea capului nitului fata de suprafata garniturii de frictiune trebuie sa fie mai mare decat adancimea de uzura admisa.

Un mare dezavantaj al imbinarii prin nituire este limitarea durabilitatii garniturilo cu maul sub aceea asigurata de grosimea totala a garniturii. Grosimea "portanta" a garniturilor nituite - egala cu adancimea capului nitului sub suprafata garniturii - este de numai 50÷60 % din grosimea totala a garniturii.

Determinarea elementelor geometrice ale suprafetelor de frecare si standardizarea lor

Motorul cu care este echipat tractorul universal U450 asigura o putere de 33KW la o turatie de 1460 rotatii/minut.

unde P - puterea in KW

n - turatia in rot/min

Pentru a asigura transmiterea fluxului de forta trebuie ca M_f>M_tr

M_tr - momentul de frecare ce ia nastere in urma frecarii dintre discurile ambreiajului

Se dimensioneaza geometria suprafatelor de lucru din solicitarea de strivire

Re =

unde: ά = Ri/Re = 0.5.0.7 alegem 0.65

Ri - raza interioara a garniturii de frictiune

Re - raza exterioara a garniturii de frictiune

C_s - 1.01 .. 1.1 - alegem 1.05

P_n= 33W ; if = 2

μ = 0.28 + 0.034 ∙ p^0.25 = 0.3

P_oa = 0.25 MPa

d₁ =2 Re = 235.8 - alegem din STAS d₁ = 250 mm

d₂ = 160 mm

a = 3.5

Se calculeaza raza redusa de frecare:

Se dau viteza initiala V₁= 2.6 km/h    si viteza finala V₂= 3.4 km/h

Calculam viteza medie:

Se calculeaza forta de ambreiere necesara mentinerii suprafetelor in contact:

Calculul timpilor de ambreiere

Timpul de ambreiere T se compune din timpul t₁ care se adopta (0.2.0.7 s)si timpul t₂, care se calculeaza plecand de la conditia egalitatii dintre momentul de actionare, momentul de frecare si momentul opus de arborele condos cu luarea in considerare a momentului dat de fortele de inertie in ipoteza ca M_f , ε₁ , ε₂ sunt constante.

ρ = 7.8 ∙ 10^-6 kg/mm³

m₁ = ρ ∙ V₁ = 0.32 kg

Unde R₁..R₆ si L₁..L₆ se aleg constructive din desen

R₁ = 250 mm R₂ = 560 mm R₃ = 820 mm R₄ = 104 mm R₅ = 940 mm

r₁ = 170 mm r₂ = 170 mm r₃ = 570 mm r₄ = 570 mm r₅ = 900 mm

L₁ = 400 L₂ = 90 mm L₃ = 50 mm L₄ = 40 mm L₅ = 220 mm

R₆ = 104 mm

r₆ = 900 mm

L₆ = 60 mm

m₂ = 7.8 ∙ 10^-6 ∙80497 = 0.61 kg

V₂ = 3.14 ∙ (56² - 17²) ∙ 9 = 80497 mm³

I₂ = 0.61/2 ∙(56² + 17²) = 1044.6 kg mm²

m₃ = 7.8 ∙ 10^-6 ∙ 54557.5 = 0.41 kg

V₃ = 3.14 ∙ (82² - 57²) ∙5 = 54557.5 mm³

I₃ = 0.41/2 ∙ (82² + 57²) = 2044.4 kg mm²

m₄ = 7.8 ∙ 10^-6 ∙95041.5 = 0.74 kg

V₄ = 3.14 ∙ (104² - 57²) ∙ 4 = 95041.5 mm³

I₄ = 0.74/2 ∙ (104² + 57²) = 5204.05 kg mm²

m₅ = 7.8 ∙ 10^-6 ∙50842.8 = 0.39 kg

V₅ = 3.14 ∙ (94² - 90²) ∙ 22 = 50842.8 mm³

I₅ = 0.39/2 ∙ (94² + 90²) = 3302.5 kg mm²

m₆ = 7.8 ∙ 10^-6 ∙ 51169.4 = 0.39 kg

V₆ = 3.14 ∙ (104² - 90²) ∙ 6 = 51169.4 mm³

I₆ = 0.39/2 ∙ (104² + 90²) = 3688.6 kg mm²

I₁ = I_v ∙ 1.2 = 18516.42 kg mm² ;

I₂ = 1.05 ∙

t₁ = 0.3 s

M_f = c_s ∙ M_tn = 1.05 ∙ 89.01 = 93.46 Nmm

M_tn + I₁ ∙ ε₁ = M_f = M_trez + I₂ ∙ ε₂

→ ε₁ = 0.02 m/s²

ε₂ = 1.275 m/s²

Lucrul mecanic si puterea pierdute prin frecare

In prima perioada de timp t₁ lucrul mecanic perdut prin frecare se determina cu aproximatie in ipoteza ca forta Q se aplica instantaneu

La ambreieri repetate puterea consumata prin frecare la z ambreieri pe ora pentru L_p este:

z se alege intre 80 si 150 - alegem z = 100

Transformand puterea de frecare in caldura si scriind ecuatia de bilant termic se obtine :

Unde : ά_c = 12.7 + 28 V_aer = 23.9 W/m^{2 °}C- coeficintul global de transfer de caldura;

V_aer = V_med =4.85 m/s - viteza aerului care raceste carcasa

θ_o = 22 °C -temperatura mediului inconjurator

A_c - aria exterioara a carcasei = 0.65 m²

m - masa discurilor de frictiune

θ_adm = 200 °C