UNIVERSITATEA TEHNICA CLUJ-NAPOCA

Facultatea Constructii de Masini

Sectia : Roboti Industriali

Catedra :Organe de masini si Tribologie

PROIECT

UNIVERSITATEA TEHNICA

Facultatea Constructii de masini

Sectia Roboti Industriali

Catedra:Organe de masini si Tribologie

Sa se proiecteze o transmisie cu reductor pentru urmatoarele date

1.     Reductor cu doua trepte :

treapta I : angrenaj conic cu dinti drepti.

treapta II : angrenaj cilindric cu dinti inclinati.

2.     Reductorul e antrenat printr-o transmisie prin curele trapezoidale.

3.     Puterea la roata de curea motoare : Pn=4.30 Kw.

4.     Turatia rotii de curea motoare : nm=1500 rot/min.

5.     Raportul de transmisie total : itot=16.5.

6.     Ungerea angrenajelor se realizeaza prin imersia rotilor dintate in baia de ulei .

Se cere

1.     Desen de ansamblu in trei vederi.

2.     Desen de executie pentru arborele de intrare .

3.     Memoriul tehnic.

4.     Memoriul justificativ de calcul.

Termen de predare Indrumator de proiect

s.luc.dr.ing. Lucian Tudose

Cuprins

1.Memoriul tehnic

1.1. Descrierea constructiei si rolul functional al reductorului.

1.2. Functionare.

1.3. Justificarea solutiei alese.

1.4. Intretinerea dispozitivului.

1.5. Norme de protectia a muncii.

1.6. Recomandari pentru proiectarea reductorului conico cilindric.

1.7. Rodajul.

2.Memoriul justificativ de calcul.

2.1. Date initiale.

2.2. Impartirea raportului de transmitere pe cele doua trepte.

2.3. Calculul puterilor pentru fiecare roata dintata.

2.4. Calculul turatiilor pentru fiecare roata dintata.

2.5. Calculul momentelor de torsiune.

2.6. Calculul paremetrilor rotilor dintate conice.

2.7. Calculul paremetrilor rotilor dintate cilindrice.

2.8. Calculul nivelului baii de ulei.

2.9. Alegerea capetelor de arbore.

2.10. Calculul transmisilor prin curele.

2.11. Proiectarea formei constructive a arborilor(diametre).

2.12. Proiectarea rulmentiilor.

2.13. Proiectarea capacelor de fixare a rulmentiilor.

2.14. Alegerea elementelor de etansare.

2.15. Alegerea piulitei pentru fixarea rulmentiilor.

2.16. Alegerea saibei pentru piulita de fixarea rulmentiilor.

2.17. Alegerea si verificarea penelor.

2.18. Proiectarea carcasei.

2.19. Verificarea arborilor.

2.20. Verificarea rulmentiilor.

2.21. Elemente auxiliare.

3.Desen de executie.

4.Desen de ansamblu.

5.Bibliografie.

1.Memoriul tehnic.

Activitatea umana a fost, este si va fi orientata intotdeauna spre folosirea legilor naturii pentru realizarea unei vieti mai bune.

Disciplina Organe de masini studiaza elementele care intra in constructia masinilor din punct de vedere al constructiei, calculului si proiectarii, desi indica modul de proiectare a organelor de masini in constructia de masini.

Organele de masini sunt piese sau grupuri de piese care foreaza partile componente ale unor masini, ele putand fi calculate si proiectate separat de restul ansamblului.In cadrul unei masini sau al unui agregat, organele de masini sunt grupate in ansambluri care au anumite roluri functionale, de exemplu cutia de viteza de la un automobil, iar ansamblurile la randul lor pot fi formate din mai multe subansambluri, care sunt grupuri de organe de masini cu rol functional mai restrans decat in cazul ansamblurilor (de exeplu ambreajul din cutia de viteze ).

1.1 Descrierea constructiei si rolul functional al reductorului.

Transmisiile mecanice dintre motor si masina de lucru, maresc sau micsoreaza

viteza, respectiv momentul transmis, modifica sensul sau caracterul masinii, protejeaza organele masinii motoare contra sarcinilor. Reductoarele pot fi cu una, doua sau mai multe trepte de reducere, constructive, fie ca subansamble izolate, fie ca facand parte din ansamblul unei masini.

In functie de pozitiile relative ale arborelui motor si condus, reductoarele, sunt de mai multe feluri:

cu roti dintate cilindrice;

cu roti dintate conice sau pseudoconice;

cu combinatii de roti dintate conice sau angrenaje melcate cu roti dintate cilindrice.

Reductoarele cu roti dintate au o larga utilizare datorita avantajelor pe care le prezinta:

raportul de transmitere constant;

gabarit redus;

randament ridicat;

posibilitatea de realizare a unor transmisii de la cativa newtoni la incarcari foarte mari;

intretinere simpla si ieftina.

Reductoarele de uz general au un singur lant cinematic deci un raport de transmisie mic si o carcasa independenta si inchisa. Elementele principale ale unui reductor, indiferent de tip sunt urmatoarele: carcasa (corp + capac); angrenajele, arborii, lagarele si elemente auxiliare. Carcasele se executa in general din fonta prin turnare. Este prevazuta cu nervuri care au urmatoarele scopuri: maresc rigiditatea ansamblului, reduc zgomotul si vibratiile, maresc suprafata efectiva de racire a reductorului.

Din punct de vedere constructiv reductorul conico-cilindric are urmatoarele elemente

principale

Carcasa trebuie sa asigure pozitia relativa corecta a arborilor (prin intermediul lagarelor) si rotilor dintate servind ca si baie de ulei. Carcasa se compune din doua parti: corp si capac protejand angrenajului fata de mediul exterior.

Carcasele reductoarelor trebuie sa indeplineasca urmatoarele functiuni

sa asigure preluarea sarcinilor ce apar in timpul functionarii

sa asigure inchiderea liniilor de fortaprin fundatie;

sa proiecteze angrenajele contra unor factori externi;

sa pastreze lubrifiantul necesar pentru ungerea angrenajelor;

sa asigure transmiterea caldurii spre exterior.

Tinand seama de cerintele aratate mai sus, prin forma lor constructiva, carcasele reductoarelor trebuie sa satisfaca conditii ca

rezistenta si stebilitate corespunzatoare;

posibilitatea de prelucrare si asamblare simpla;

ungerea buna a angrenajelorsi rulmentiilor;

racire corespunzatoare;

posibilitatea de control si supraveghere in functionare;

forma estetica moderna;

etc.

Carcasa se sprijina pe picioare numite si talpi prevazute cu gauri pentru fixare in fundatie.

Carcasa se asambleaza prin suruburi si se centreaza cu ajutorul unor stifturi cilindrice sau conice.

Formele constructive ale carcaselor de reductoare au evoluat destul de mult in timp, dar

Analiza: Aparatul izolant cu aer comprimat Analiza: Normativ privind criteriile de determinare a starii de viabilitate a podurilor de sosea din beton, beton armat

intotdeauna proiectantii au tinut seama de factorii tehnologici si functionali.

Angrenajele constituie partea functionala principala a unui reductor.

Angrenajul conic.

Transmiterea miscarilor si a sarcinii intre doua axe concurente care se intersecteaza sub un anumit unghi oarecare se poate realiza cu ajutorul rotiilor dintate conice cu dinti drepti sau inclinati.

Prin analogie cu angrenajele cilindrice, unde suprafata de rostogolire este un cilindru, suprafata de rostogolire a angrenajelor conice cu dinti drepti este un con.

Flancurile dintilor rotilor dintate conice se realizeaza asemanator cu flancurile dintilor rotilor dintate cilindrice.In loc ca planul sa se rostogoleasca pe un cilindru acesta se va rostogoli in jurul unui ax, realizandu se o rostogolire pura intre acest plan si con.Procesul de rostogolire pura, va descrie pe suprafata sferei o evolventica sferica.

Realizarea evolventei sferice este dificila, de aceea profilarea rotiilor dintate se face pe conul frontal exterior a carui axa coincide cu axa rotiilor de prelucrat, iar generatoarea acestuia este perpendiculara pe generatoarea conului de rostogolire.

Pe desfasurata se traseaza profilul evolventic si se reconstituiesten apoi din nou conul frontal exterior.

Angrenajul cilindric.

Angrenajele cilindrice cu dinti inclinati sunt angrenaje cu axe paralele.In comparatie cu angrenajele cilindrice cu dinti drepti, preinta urmatoerele avantaje

gradul de acoperire este mai mare si ca urmare capacitatea portanta este mai mare;

produc un zgomot mai redus.

Ca dezavantaje se pot mentiona

aparitia fortei axiale;

necesitatea utilizarii unor lagare radial axiale.

Rotile dintate cilindrice cu dinti inclinati pot fi

cu inclinare simpla;

cu inclinare dubla cu canal pe mijloc;

La roti cilindrice cu dinti inclinati cu inclinare simpla si dubla unghiul de inclinare este 8-20 de grade, iar la roti cu dinti in V unghiul de inclinare este 35 45 de grade.

Arborii pe care sunt fixate angrenajele sunt arbori drepti. Ei sunt proiectati cat mai scurti pentru a avea o rigiditate cat mai mare si a asigura o constructie compacta a reductoarelor.

Arborele de intrare face corp comun cu pinionul conic.Acesta este rezemat cu ajutorul a doi rulmenti radiali axiali cu role conice.

Arborele de iesire face corp comun cu pinionul cilindric. Acesta este rezemat cu ajutorul a doi rulmenti radiali axiali cu role conice.

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

Rulmentii radial-axiali cu role conice sunt proiectati pentru a prelua incarcari

combinate (radiale si axiale). Un rulment poate prelua incarcarea axiala intr-un singur sens. Din acest motiv se impune montarea celui de-al doilea rulment, care sa preia sarcina axiala din sens opus. Rulmentii sunt demontabili, adica permit montarea separata a inelului exterior si a subansamblului inel interior-colivie cu role conice (con).

Rulmentii radial-axiali cu role conice, SKF, in mod deosebit cei din gama TQ, reprezinta ultimele noutati in materie. Suprafata de contact dintre rola si calea de rulare are un profil logaritmic. Constructia interioara modificata, care include suprafata de contact dintre fetele frontale ale rolelor si umerii ficsi ai inelului interior, confera rulmentilor redial-axiali cu role conice, SKF, urmatoarele avantaje:

frecarii interne reduse;

capacitate de incarcare sparita;

siguranta reglarii rulmentiilor, unul fata de celalalt;

fiabilitate in functionare inbunatatita, chiar in cazul unor incarcari mari sau al ne1coaxialitatilor.

Rulmentii SKF in constructie CL7A sau CL7C, pentru aplicatii in care sarcinile axiale sunt foarte mari, de exemplu, coroana diferentialului unui autovehicul, prezinta avantaje suplimentare.Acesti rulmenti au o precizie de rotire foarte buna, iar frecarile interne sunt mult reduse.

Orice reductor mai are o serie de elemente auxiliare strict necesare pentru o buna functionare si anume:

elemente de etansare;

elemente pentru controlul nivelului de ulei din baia reductorului ( joje, vizoare );

elemente pentru deplasarea si transportul reductorului (inele de ridicare, umeri de ridicare etc.);

elemente pentru fixarea si pozitionarea rulmentilor si rotilor dintate pe arbor in carcasa;

surub de golire;

roata de curea;

capace de fixare a rulmentiilor;

saiba si piulita pentru fixarea rulmentiilor radiali axiali;

etc.

Varianta prezentata se caracterizeaza prin urmatoarele aspecte constructive:

pinionul conic de la treapta I face corp comun cu arborele de intrare;

pinionul cilindric de la treapta a II-a face corp comun cu arborele pe care este montata roata conica;

carcasa reductorului e turnata din doua bucati plasate in plan orizontal;

arborele de intrare se sprijina pe lagare cu rulmenti radiali axiali (montati in O) montati in caseta

arborele de intrare 1 si arborele de iesire 3 sunt etansati prin montarea mansetelor de rotatie in capace

ungerea rotilor dintate si a lagarelor se asigura cu ulei de tip TIN125EP ales din STAS 10588-76, prin barbotare si stropire;

arborele de intrare se sprijina pe lagare cu rulmenti asiguradu-se astfel o rigiditate mare a ei;

asamblarea carcasei superioare si inferioare se realizeaza suruburi, centrarea lor fiind asigurata cu stifturi de centrare

controlul uleiului se face cu ajutorul unei joje.

Reductorul are in constructia sa un angrenaj conic cu dinti drepti si un angrenaj

cilindric cu dinti inclinati.

1.2. Functionare.

Dupa cum ii spune si numele reductorul conoco cilindric, livreaza la arborele de iesire o turatie mai mica decat turatia existenta la arborele de intrare (in functie de reportul total de transmitere).

Arborele de intrare (1) este antrenat cu o turatie de 801,81 rot/min cu ajutorul curelelor trapezoidale SPZ montate pe rotile de curea. Arborele de intrare transmite prin intermediul angrenajului conic o turatie de 286,363 rot/min arborelui intermediar (2).La randul lui acesta din urma transmite arborelui de iesire (3) o turatie egala cu 90,90 rot min.

Aceste turatii difera de la arbore de intrare si pana la arbore de iesire deoarece, in cazul 1 intervine raportul de transmitere al curelelor trapezoidale, in cazul 2 intervine raportul de transmitere al angrenajului conic iar in ultimul caz intervine raportul de transmitere al angrenajului cilindric.

1.3. Justificarea solutiei alese.

Pentru ca dispozitivul sa functioneze la parametri prevazuti din proiectere trebuie sa fie indeplinite uratoarele conditii:

alegerea materialului sa fie facuta in functie de importanta piesei in functionarea dispozitivului, solicitarile la care este supusa piesa si regiul de lucru la care va fi supusa

dimensionarea si verificarea pieselor se va face conform STAS;

regimul de lucru la care va fi supusa piesa va fi cel pentru care a fost proiectata,totodata materialele din care se confectioneaza elementele dispozitivului trebuie sa nu aiba defecte de structura;

intretinerea dispozitivului se va face conform indicatiilor de la urmatorul paragraf;

in cadrul acestui proiect sa incercat elaborarea unei prese cat mai bune din punct de vedere functional si economic.

Varianta aleasa a reductorul conico cilindric prezinta particularitati privind modul de sprijinire a arborelui de intrare sprijinit pe rulmenti radial axiali, pinionul nefiind montat in consola. Rulmentii de intrare sunt montati intr o caseta comuna. Astfel se asigura o rigiditate mai mare a arborelui de intrare. Capacele rulmentiilor de pe arborele intermediar sunt montati pe carcasa. In acest caz prelucrarea carcasei devine mai usoara.

Arborele de intrare face corp comun cu pinionul conic eliminandu-se astfel

necesitatea introducerii unor pene iar prelucrarea acestua este mai simpla. Aceeasi problema este si la arborele intermediar care face corp comun cu pinionul cilindric.

Pentru controlul nivelului de ulei sa ales varianta cu joja.

1.4. Intretinerea dispozitivului.

Exploatarea si intretinerea acestui dispozitiv impune o serie de masuri care trebuie sa le luam pentru a evita deteriorarea elementelor componente.

Inainte de montarea pieselor vor fi curatate, spalate si suflate cu aer comprimat. La montare se vor respecta limitele tolerantelor prescrise, toate cotele indicate in documentatia de executie. Suprafetele neprelucrate mecanic ale pieselor turnate care se gasesc in interiorul carcasei trebuie sa fie curatate.

Toate suprafetele exterioare cu exceptia suprafetei de asezare vor fi acoperite cu vopsea. In timpul operatiei de transport se vor lua masurile necesare in vederea evitarii loviturilor sau a rasturnarii reductorului.

Accesoriile care in timpul transportului sunt expuse deteriorarii, se demonteaza si se aseaza separat intr-o lada. Suprafetele prelucrate mecanic se protejeaza contra coroziunii prin acoperirea cu vaselina conform STAS 9116-60. Pachetele de arbore se pun in hartie parafinata si se vor proteja impotriva deteriorarii prin lovire, iar penele impotriva smulgerii.

1.5. Norme de protectie a muncii.

Pentru siguranta desfasurarii procesului de lucru cu acest dispozitiv trebuie sa se respecte uratoarele reguli de protectie a muncii :

trebuie respectate regulile de protectie  a muncii din atelierul de productie

la aparitia unei defectiuni se va retrage dispozitivul din lucru si se va inlocui piesa defecta;

trebuie respectate intocmai regulile de intretinere a dispozitivului;

de este de preferat ca muchile si colturile sa fie tesite pentru a diminua riscul unor

accidente;

este preferat ca elementele mecanisului sa se vopseasca pentru a nu ruginii.

1.6. Recomandari pentru proiectarea reductorului conico cilindric proiect.

1.6.1. Numarul minim de dinti z₁ ai rotii motoare (in functie de tratamentul termic aplicat danturii)

Roti dintate cilindrice

Danturi cementate si calite:   z₁ = 12.17 (21)

Danturi durificate inductiv:     z₁ = 15.23 (25)

Danturi nitrurate:                      z₁ = 15.23 (25)

Danturi imbunatatite (HB ≤ 3500 MPa) : z₁ = 25.35

Roti dintate conice cu dinti drepti

u = 1 z₁ = 18.40

u = 2 z₁ = 15.30

u = 3 z₁ = 12.23

u = 4 z₁ = 10.18

u = 5 z₁ = 8.14

u = 6,3z₁ = 6.10

Obs. 1 Pentru danturi imbunatatite z₁ se ia spre limita superioara, iar pentru danturi durifi-cate spre limita inferioara.

Obs. 2: Coeficientul diametral q se alege in functie de puterea la arborele melcului:

P₁ ≤ 4 KW                                q = 10.12

P₁ = 4.7 KW                          q = 10.11

P₁ ≥ 7 KW                                q = 8.10

1.6.2. Randamente

Transmisie prin curele trapezoidale:                η_tc = 0,92.0,96

Angrenaje cu roti dintate cilindrice:                 η_c = 0,96.0,99

Angrenaje cu roti dintate conice:                     η_k = 0,94.0,98

Rulmenti:

cu bile η_rul = 0,999

cu role                                   η_rul = 0,99

1.6.3 Rapoarte de transmitere

Transmisie prin curele trapezoidale:                1,2 ≤ i_tc ≤ 2

Angrenaje cu roti dintate cilindrice:                 2≤ i_c

Angrenaje cu roti dintate conice:                     2≤ i_k ≤5 ≤4,5

STAS 6012-82

Obs. 1 Abaterile (permise de STAS 6012-82) fata de valorile nominale ale rapoartelor de transmitere sunt:

± 2,5 % daca u ≤ 4

± 3%            daca u > 4 (1)

Obs. 2: Pentru inceput se alege: i_tc = 2.

1.6.4 Calculul puterilor

(2)

1.6.5. Calculul turatiilor

(3)

1.6.6. Calculul momentelor de torsiune

(4)

1.6.7. Nivelul baii de ulei

			b)		c)
	a)

Fig. 1

Roata dintata cilindrica (fig. 1a)

(5)

Roata dintata conica (fig. 1b)

(6)

Obs. 1: In relatiile (5), (6) coeficientul k este functie de viteza periferica (pe cercul de rostogolire) a rotii scufundate in ulei:

Obs. 2: In relatiile (5), (6) h_min (h_max) se refera la nivelul minim (maxim) al baii de ulei, desi cota se masoara de la axa de simetrie a rotii sau a melcului.

1.6.8. Recomandari pentru calculul lui σ_HP

(7)

1.1.9. Recomandari pentru impartirea raportului total de transmitere u = u_I·u_II pe cele doua trepte ale reductorului

Reductor Conico-cilindric (fig. 3)

Calcul complet

(8)

                   (9)

Calcul simplificat:

(10)

Obs.1 Relatia (14) este valabila numai atunci cand cuplul de materiale (si tratamentul termic) ales pentru cele doua angrenaje este identic.

Fig. 3

1.7 RODAJUL

Rodajul joaca un rol foarte important in durata de exploatare si in buna functionare a oricarui angrenaj, de unde si importanta care i se acorda Rodajul se poate face pe diferite standuri ce se pot grupa in doua categorii:

cu circuit inchis

cu circuit deschis

Cele cu circuit deschis sunt de preferat avind un consum mic de energie.

Rodajul angrenajelor se face cu ulei speciel pentru rodaj

Se recomanda urmatoarea schema de rodaj:

In prima treapta se rodeaza angrenajul in gol cu o turatie de (0.30.4) n (n fiind turatia de regim) timp de o jumatate de ora pina la o ora (t1 in ambele sensuri t1=30..60 min)

Se verifica in aceasta perioada daca functionarea cinematica este corecta,daca nu se produc incalziri exagerate ale lagarelor,daca ungerea si etansarea se realizeaza corect.

In partea a doua se incearca ungerea in trepte pina la maximum de regim (M momentul de torsiune) al angrenajului.

Durata de incarcare a fiecarei trepte va fi de cel putin o jumatate de ora (t2) iar numarul acestora va fi de 3..5 trepte de incarcare egale.Turatia de lucru se ia 0.5 din n

Trecerea de la o treapta la cealalta se face lin si fara socuri.

La trecerea de la o etapa de incarcare la incarcarea nominala M se va mari turatia pina la valoarea turatiei de regim n si se va efectua rodajul timp de cel putin o ora.

Rodajul are loc in ambele sensuri daca angrenajul lucreaza in timpul exploatarii in ambele sensuri.

Daca nu se constata defecte (zgomot,gripare,vibratii,incalzire in lagare),angrenajul se supune unor incercari peste cele de regim si anume:

se incarca la momentul 1.4xM timp de 20 de minute la turatia n

se incarca la momentul de torsiune 2xM timp de 3 minute la turatia0.5xn

Temperatura uleiului se controleaza din ora in ora si la fiecare faza a rodajului

se urmareste si zgomotul produs de angrenaj.Dupa rodajul angrenajului reductorul se curata de ulei si de praful metalic rezultat in urma rodajului.

Se vor verifica cu atentie rotile dintate din angrenaj si lagarele, urmarindu-se si tipul uzurii si existenta acesteia.

Dupa terminarea acestei verifcari se trece la efectuarea unor incercari de control.Ele se executa la diferite incarcari insa toate la turatia de regim.

La fiecare treapta de incarcare se masoara temperatura si zgomotul.

La incarcarea de regim se masoara si randamentul care permite verificarea economicitatii angrenajului si calitatea prelucrarii.

6. Bibliografie

In lucrarea de fata sa folosit ca bibliografie umatoarele lucrari:

1.     Adalbert Antal si Ovidiu Tataru - Elemente de proiectare a angrenajelor, editura ICPIA 1998

2. Alexandru Chisiu, Dorina Matiesan, Teodor Madarasan, Dumitru Pop Organe de

masini, editura Didactica si Pedagogica 1981

3.     Adalbert Antal, Dorina Matiesan, Dumitru Pop, Felicia Sucala, Aurica Cazila, Iacob Olteanu, Ovidiu Belcin, Ovidiu Tataru, Lucian Tudose, Ioan Turcu, Stefan Bojan, Calin Tomoiag Reductoare, 1994

4.     I.Draghici, A.Jula, E.Chisu, C tin.Radulescu, P.Alexandru, Gh.Apetrei,

I.Tanasescu, I.Achiriloaie, Gh.Moldovean, M.Ciobota, I.Cismaru-Organe de

masini,probleme, editura Didactica si Pedagogica 1980.

5. Culegere de STAS-uri, Organe de masini, volumul II.