Tehnica mecanica
Studiul asupra reductoarelor cu roti dintateStudiul asupra reductoarelor cu roti dintate Intre transmisiile mecanice actuale, transmisiile cu roti dintate au cea mai larga utilizare, asigurand constructii compacte si fiabile pentru intregul diapazon de puteri ale utilajelor. Transmisiile cu roti dintate cuprind: reductoare, cutii de viteza, variatoare. Rotile dintate sunt organe de masini ale caror dinti sunt dispusi regulat pe suprafete teoretice, in general de revolutie. Aceste suprafete, in cazul a doua roti dintate in angrenare, se rostogolesc una peste cealalta, datorita carui fapt se numesc suprafete de rostogolire. Procesul continuu de contact dintre dintii rotilor conjugate ale unui angrenaj, in vederea asigurarii miscarii continue, se numeste angrenare. Angrenajul este un mecanism format din doua roti dintate conjugate, care transmite direct miscare de rotatie si momentul de torsiune de la un arbore conducator la un arbore condus. In comparatie cu alte transmisii mecanice, angrenajele prezinta urmatoarele avantaje: - pot realiza rapoarte de transmitere constante, intr-o gama larga de valori; - permit transmitere miscarii intre arbori cu axele de rotatie dispuse oricum in plan si in spatiu; - au randament ridicat, gabarit redus, durabilitate si siguranta mare in exploatare; Caracteristicile ce dezavantajeaza angrenajele sunt: - valoarea raportului de transmitere nu poate fi oarecare, deoarece numarul de dinti ai rotilor este un numar intreg; - necesita utilaje, scule si instrumente speciale pentru constructia si controlul rotilor dintate; - impun o precizie mare de executie si montaj, mai ales atunci cand precizia de executie este mica. Principalele criterii de deosebire a tipurilor de angrenare reprezentative sunt: pozitia relativa a arborilor, axa longitudinala a dintilor, forma profilului dintilor, forma suprafetei de referinta a danturii. Transmiterea miscarii si a puterii se poate face intre arbori paraleli - angrenaje paralele (fig. 1 a,b,c,d). In acest caz, rotile dintate au forma cilindrica, cu danturare in exterior sau in interior, iar dintii pot avea axa longitudinala paralela cu axele de rotatie ale rotilor (fig.1 a,c,g); inclinata (b); in V (d); in W sau chiar axa curba. Transmiterea miscarii intre arbori concurenti se realizeaza cu angrenaje conice, compuse din roti danturate pe suprafete conice (fig. 1 e), iar dintii pot avea axa longitudinala dreapta sau curba. Angrenajele cu arbori neconcurenti folosesc roti elicoidale, danturate pe suprafete cilindrice(fig. 1 h), conice (fig. 1 f).
Principalele tipuri de angrenaje I-cu axe paralele, II- cu axe concurente in plan, III- cu axe concurente in spatiu Transmisiile mecanice pot fi prin angrenare si prin frecare. Transmisiile prin angrenare cu raport de transmitere constant montate in carcase inchise se numesc reductoare cand reduc turatia (i>1) si amplificatoare cand maresc turatia (i<1). Reductoarele pot fi cu una, doua sau mai multe trepte de reducere, construite fie ca subansamble izolate, fie ca, facand parte din ansamblul unei masini. In functie de pozitiile relative ale arborelui motor si condus reductoarele se construiesc cu roti dintate cilindrice (cand cele doua axe sunt paralele sau coaxiale), cu roti conice si roti pseudoconice (cand cei doi arbori sunt concurenti sau incrucisati) sau in combinatii de roti conice sau angrenaje melcate cu roti cilindrice. Dupa pozitia axelor rotilor dintate distingem reductoare cu axe fixe si reductoare cu axe mobile (reductoare diferentiale si planetare).
Reductoarele cu roti dintate au larga utilizare datorita avantajelor pe care le prezinta: raport de transmitere constant, gabarit redus, randament ridicat, intretinere simpla si usoara. Ca dezavantaje se mentioneaza: cost relativ ridicat, executie si montaj de precizie, producerea de zgomot, socuri si vibratii. Reductoarele cilindrice sunt cele mai raspandite datorita gamei largi de puteri si rapoarte de transmitere ce se pot realiza cu ajutorul lor cat si a posibilitatii tipizarii si executiei in uzine specializate. Reductoarele cilindrice sunt standardizate si tipizate. Sunt standardizate distanta dintre axe, raportul de transmitere si dimensiunile principale. Reductoarele pot fi de uz general sau speciale. Reductoarele de uz general au un singur lant cinematic si o carcasa independenta si inchisa. Reductoarele cu angrenaje cilindrice pot fi construite cu roti dintate cilindrice cu dinti drepti, inclinati sau in V, cu dantura exterioara si foarte rar ,cu dantura interioara. Rotile dintate cilindrice cu dinti drepti se recomanda la viteze periferice reduse, cand nu apar socuri si zgomot, la cutii de viteza cu roti deplasabile. Rotile dintate cilindrice cu dinti inclinati si in V se recomanda la angrenaje silentioase si la viteze periferice mari. Rotile dintate cu dinti in V se folosesc, de preferinta, la reductoarele cu dimensiuni mari pe cand cele cu dinti drepti si inclinati la reductoarele mici si mijlocii. La puteri mai mari si rapoarte de transmitere i=7,160 se utilizeaza reductoare cu roti dintate cilindrice cu dinti in V.
Reductor cu roti dintate cilindrice cu o treapta a - vedere generala; b - schema
Reductor cu roti dintate cilindrice cu dinti inclinati in doua trepte a - vedere generala; b - schema
Reductor cu roti dintate cilindrice cu dinti in V in doua trepte a - vedere generala; b - schema
Reductor cu roti dintate cilindrice cu dinti in V, in doua trepte cu trepte divizate a - vedere generala; b - schema cu prima treapta divizata; c - schema cu treapta a doua divizata
Reductor cu roti dintate cilindrice cu dinti inclinati in doua trepte a - vedere generala; b - schema
Reductor cu roti dintate cilindrice cu dinti inclinati in trepte trepte a - vedere generala; b - schema
Reductor cu roti dintate pseudoconice (hipoide) cu o treapta a - vedere generala; b - schema
Reductor planetar a - vedere generala; b - schema Datorita rigiditatii reduse a arborelui motor intermediar, cu cresterea distantelor dintre axe si a puterilor ce se transmit, neuniformitatea sarcinii in lungul flancului dintelui creste, motiv pentru care aceste reductoare sunt recomandate pentru puteri mici si mijlocii. O larga raspandire o au reductoarele cu trei axe geometrice cu una din trepte realizata cu roti duble, datorita repartitiei uniforme a sarcinii pe reazemele arborilor si a posibilitatii utilizarii a capacitatii portante a rotilor ambelor trepte. Reductoarele cilindrice cu trei trepte se utilizeaza la rapoarte de transmitere i=40.180 si distanta intre axe pana la 1250 mm, cu randament de 0.96.0.97. Aceste reductoare sunt combinatii ale variantelor constructive de reductoare cu doua trepte. Reductoarele cu roti dintate conice se folosesc in cazul transmiterii puterii intre arbori cu axe concurente pentru rapoarte de transmitere i=16 si numai atunci cand constuctia masinii impune utilizarea lor. Cum de obicei o roata dintata conica este in consola, conditiile de lucru ale dintilor sunt mult inrautatite. La reductoarele de putere mare, pentru inlaturarea acestui dezavantaj, se pot utiliza angrenaje pseudoconice sau hipoide la care ambele roti pot fi montate intre reazeme. Rotile conice cu dinti drepti se folosesc la viteze periferice reduse cand unele abateri ale pasului sau profilului nu produc incarcari dinamice mari si zgomot. Rotile conice cu dinti drepti sunt foarte sensibile la defecte de montaj si deformatii sub sarcina, in schimb produc cea mai redusa incarcare axiala dintre toate tipurile de roti conice. Rotile conice cu inclinati pot lucra la viteze periferice pana la 12m/s. Ele se folosesc indeosebi la angrenaje cu roti mari, cand nu se pot executa roti cu dinti curbi. Rotile dintate conice cu dinti curbi se recomanda a se utiliza de la viteze de la 3m/s pana la 35-40m/s. Pentru viteze periferice mai mari, dintii se slefuiesc. Materiale folosite in constructia reductoarelor Rotile dintate se pot executa dintr-o gama foarte larga de materiale. In primul rand se folosesc otelurile, si anume - cele de imbunatatire - otel-carbon cu 0.4 - 0.6%C si otelurile-carbon cu 0.35 - 0.45%C slab aliate cu Mn, Cr, Cr-Mo, Cr-Ni. - cele de nitrurare - 38MoCA09 - cele de cementare - OLC 10, OLC 15 Fontele sunt folosite la angrenaje cu functionare lenta, roti de schimb care functioneaza rar. Cele mai folosite sunt fontele albe, cenusii, bronzurile cu aluminiu si cu staniu. Rezistenta la uzura a flancurilor dintilor depinde in mare masura de structura fontei insa poate fi marita si prin elemente de aliere cum ar fi nichelul, cromul, molibdenul, cuprul. Pentru imbinare proprietatilor de amortizare a socurilor cu o buna rezistenta se folosesc fontele cu grafit nodular sau fontele maleabile perlitice. Materialele neferoase se folosesc la angrenajele melcate. In general, se folosesc bronzuri care au proprietati de antifrictiune superioare, rezistenta mare la coroziune si se prelucreaza usor. Materiale nemetalice. Pentru inlocuirea metalelor se folosesc in ultimul timp materiale plastice de tipul textolitului, poliesterilor, poliamidei. Buna functionare a angrenajelor este determinata in principal de precizia prelucrarii danturii. Principalele erori de executie a danturii se refera la profilul flancurilor, la pasul danturii si la directia dintilor. Deteriorarea angrenajelor se datoreaza proceselor complexe ce se produc in zona angrenarii sub actiunea solicitarilor in regim de functionare. Cauzele deteriorarii danturii sunt: - ruperea dintelui - suprasolicitare statica - solicitare de oboseala - deteriorarea flancurilor - oboseala straturilor superficiale - uzarea abraziva - normala - distructiva - gripare - uzura coroziva - zgariere - exfoliere sau cojire - arsura - decolorare - deformare - defecte discrete - fisurare - de cristalizare - de tratament - de prelucrare
|