PROIECT Organe de masini - Sa se proiecteze un grup de antrenare compus dintr-un motor electric asincron trifazat si un reductor de turatie, cu roti dintate dispuse in serie la care treapta I are dantura inclinata, iar pe treapta a II - a dinti drepti

Tema de proiectare:

Sa se proiecteze un grup de antrenare compus dintr-un motor electric asincron trifazat si un reductor de turatie, cu roti dintate dispuse in serie la care treapta I are dantura inclinata, iar pe treapta a II - a dinti drepti.

Grupul de antrenare trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii tehnice:

codul reductorului:   2C1H001

puterea de angrenare:    P₁ = 5,5 KW

viteza unghiulara la intrare: ω₁ = 300

raportul de transmitere total al reductorului:  i_R = 13

unghiul de inclinare al danturii pe treapta intai:  β₁ =

numarul de ani de functionare preliminara: n_a = 6

numarul de schimburi de lucru preliminar:   n_s = 1

durata de lucru: DRL = 80 %

BREVIAR   DE CALCUL PENTRU CALCULUL

ANGRENAJULUI CILINDRIC

1. Elaborarea schemei cinematice.

2. Descrierea constructiva si functionala a transmisiei

3. Alegerea motoarelor electrice de actionare - tabelar.

3.1. Stabilirea parametrilor functionali - tabelar.

3.2. Schitarea motorului si alegerea dimensiunilor - tabelar.

4. Calculul cinematic al transmisiei.

4.1. Repartizarea raportului total de transmitere pe trepte.

4.2. Calculul vitezelor unghiulare preliminare ale rotilor.

5. Bilantul energetic al transmisiei.

5.1. Randamentului angrenajelor,calculul puterii vehiculate si pierderea de putere

5.2. Bilantului energetic.

5.3. Calculul momentului de torsiune la arborii transmisiei.

6. Alegerea materialelor pentru rotile dintate.

6.1. Justificarea alegerii.

6.2. Alegerea caracteristicilor mecanice ale materialelor.

6.3. Calculul factorului de material Z_E .

7. Alegerea clasei de precizie in care se vor prelucra angrenajele.

8. Alegerea lubrifiantului pentru ungerea rotilor dintate.

9. Determinarea tensiunilor admisibile la solicitarea de contact.

9.1. Stabilirea tensiunii limita de baza s_{H lim} la oboseala superficiala a flancurilor dintilor.

9.2. Valoarea factorului numarului de cicluri la solicitarea de contact Z_N .

9.3. Stabilirea valorii coeficientului de siguranta S_HP

9.4. Valoarea factorului de influenta al ungerii Z_L

9.5. Factorul influentei vitezei periferice Z_V.

9.6.Stabilirea valorii factorului influentei rugozitatii flancurilor Z_R.

9.7. Factorul influentei raportului duritatii flancurilor Z_W.

9.8. Calculul tensiunilor admisibile de contact s_HP

10.Determinarea tensiunii admisibile la oboseala la solicitarea de incovoiere s_FP

10. 1. Tensiunii limita la incovoiere s_{F lim}

10. 2. Factorul numarului de cicluri Y_N

10. 3. Factorul sensibilitatii materialului la concentratorul de tensiune Y_S

10. 4. Siguranta minima la oboseala S_FP

10. 5. Factorul de rugozitate la oboseala Y_R

10. 6. Factorul de dimensiune la incovoiere Y_X

10. 7. Tensiunea admisibila la incovoiere s_FP

11. Determinarea numarului optim de dinti. Pentru predimensionare K_F,H

11.1. Factorul de utilizare K_A

11.2. Factorul dinamic K_V

11.3. Coeficientului de latime y_a

11.4. Factorul repartitiei sarcinii pe latimea rotii K_Hb

11.5. Factorul gradului de acoperire Z_e , Y_e

11.6. Factorul geometric Z_H

11.7. Factorii inclinarii dintilor Z_b si Y_b

11.8. Coeficientul de forma Y_{F a}

11.9. Factorul de concentrare a tensiunii la baza dintelui Y_{S a}

11.10. Calculul numarului optim de dinti.

11.11. Determinarea numarului optim de dinti Z_{1 opt.}

11.12. Alegerea numarului de dinti pentru rotile dintate.

11.13. Calculul valorii efective pentru raportul de transmitere, viteza unghiulara si momente.

11.14. Stabilirea solicitarii predominante a angrenajelor

12. Calculul distantei preliminare intre axe

13. Calculul geometric al angrenajelor

13.1. Calculul modulului normal preliminar

13.2. Calculul deplasarilor de profil

13.3 Calculul latimii rotilor dintate

14. Dimensionarea constructiva a rotilor dintate

15. Cinetostatica angrenajelor

15.1. Reprezentarea epurei spatiale

15.2. Calculul fortelor din angrenaj

16. Proiectarea arborilor transmisiei

16.1. Dimensionarea preliminara

16.2. Proiectarea formei arborilor

16.3. Calculul reactiunilo in reazemele arborilor:

17. Verificarea rulmentilor:

18. Calculul penei:

Elaborarea schemei cinematice

Cod reductor: 2C1H001

numarul de trepte:    2

tipurile de angrenaje: C

Angrenaj paralel cilindric.

pozitia relativa a axelor angrenajelor:  1

Alese conform STAS 6848-87

indicatii suplimentare:    H

Reductoare cu axele arborilor de intrare si de iesire in acelasi plan orizontal.

tipul lagarelor: 0 - lagare cu element de rostogolire

modul de fixare a carcasei: 01

Pozitia relativa a axelor angrenajelor: 1

Schema cinematica a intregului ansamblu:

Fig.1. Schema cinematica

2. Descrierea constructiva si functionala a transmisiei:

Cele mai frecvente solutii de actionare sunt cele cu motoare electrice.

Dupa analizarea datelor din tema de proiectare se alege un motor cu performante cinetostatice imediat superioare celor impuse.

3. Alegerea motorului electric:

3.1. Stabilirea parametrilor functionali:

Poli (electromagneti)

Turatia necesara n_I

Viteza unghiulara (din tema de proiectare)

Din tabelul caracteristici tehnice (3000 2poli) dupa numarul de turatii alegem puterea motorului (din tema de proiectare) Tipul AT 132S 38A - 2.

Schitarea motorului si alegerea dimensiunilor:

4. Calculul cinematic al transmisiei

4.1. Repartizarea raportului total de transmitere pe trepte:

(raport de transmitere pe treapta I )

Am ales conform STAS 6012 - 68 valoarea pentru raportul de transmitere pe treapta I:

(raport de transmitere pe treapta II )

 

Am ales conform STAS 6012 - 68 valoarea pentru raportul de transmitere pe treapta a II - a:

Am ales conform STAS 6012 - 68 valoarea pentru raportul de transmitere ca fiind:

Am indeplinit conditia de incadrare a erorii de distributie in raportul de transmitere in limitele tolerate.

4.2. Calculul vitezelor unghiulare preliminare:

- se calculeaza ca fiind:

- turatia reala a motorului

5. Bilantul energetic al transmisiei

5.1. Randamentul angrenajelor, calculul puterii vehiculate si pierderea de putere

Randamentul angrenajelor:

Se adopta ca randamentul angrenajelor cilindrice:

pe prima treapta de turatie: pentru angrenaje cilindrice cu dinti inclinati.

pe a doua treapta de turatie: pentru angrenaje cilindrice cu dinti drepti.

Calculul puterii vehiculate:

pe prima treapta de turatie: kW

pe a doua treapta de turatie: kW

pe a treia treapta de turatie: kW

Pierderea de putere:

5.2. Bilantul energetic:

Fig. 2.

5.3. Calculul momentului de torsiune:

  

6. Alegerea materialului pentru rotile dintate

6.1. Justificarea alegerii:

Materialele alese pentru rotile dintate sunt:

pentru rotile conducatoare I si III:   OLC 60

pentru rotile conduse II si IV:   OLC 35

Rotile dintate se construiesc dintr-o gama larga de materiale metalice si nemetalice. Rotile dintate cilindrice se executa cu prioritate din otel.

Otelurile carbon aliate (laminate sau forjate) au cea mai larga utilizare in constructia rotilor dintate si se folosesc mai ales la solicitari medii si mari. Rotile dintate sunt imbunatatite, au duritate medie, deci au tratament final de imbunatire iar apoi are loc frezarea finala a danturii.

Se recomanda ca rotile dintate care angreneaza sa nu fie executate din acelasi material din urmatoarele considerente :

roata conducatoare functioneaza in conditii mai grele decat roata condusa, deci va fi util a se folosi un material cu caracteristici mecanice mai ridicate

daca cele doua roti se executa din acelasi material, tendinta de gripare este maxima

duritatea flancurilor dintilor rotii conducatoare trebuie sa fie mai mare decat duritatea flancurilor rotii conduse.

6. 2. Alegerea caracteristicilor materialelor:

Conform recomandarilor se vor alege urmatoarele materiale care vor fi folosite la constructia reductorului in a carui componenta intra angrenaje, mediu solicitate :

6. 3. Calculul factorului de material Z _E:

• modulul de elasticitate E = 2,06 10⁵ MPa
• coeficientul Poisson  n
• factorul de material pentru otel laminat Z _E = 189,8

tratament termic : imbunatatire

7. Alegerea clasei de precizie in care se vor prelucra angrenajele

Considerand ca angrenajele functioneaza la viteze periferice medii si incarcari medii, vom alege pentru executia rotilor dintate, clasa de precizie 7.

Acestei clase ii corespunde rugozitatea absoluta a flancurilor R_a 1,6 avand viteza periferica a angrenajelor pana la 6 m/s pentru angrenajele cu dinti drepti si pana la 10 m/s pentru angrenajele cu dinti inclinati. Alegerea treptei de precizie s-a facut tinand cont de cele trei criterii de precizie (criteriul de precizie cinematica, criteriul de functionare, criteriul de contact).

8. Alegerea lubrifiantului pentru ungerea rotilor dintate

Se va alege conform recomandarilor, ca material de ungere, un ulei mineral rafinat, de tip TIN 82 EP destinat pentru transmisiile industriale (TIN), cele de la masini-unelte, laminoare si reductoare stabile, la danturi din otel sau fonta.

Coeficientul Poisson la 50⁰ C este: .

Uleiul trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

in contact cu piesele din otel sau fonta temperatura de functionare nu va depasi 80⁰ C

uleiul se va schimba la un interval de 6 - 24 luni sau de cate ori este necesar.

9. Determinarea tensiunilor admisibile la solicitarea de contact

9.1. Stabilirea tensiunii limita de baza s _{H lim} la oboseala superficiala a flancurilor dintilor:

MPa pentru materialul OLC 60

MPa pentru materialul OLC 35

9.2. Valoarea factorului numarului de cicluri la solicitarea de contact z_N

Acest calcul se face in functie de numarul de cicluri la solicitarea de contact N_HE comparat cu numarul de cicluri de baza N_HB .

9.3. Stabilirea valorii coeficientului de siguranta :

Coeficientul de siguranta are valori intre. Aleg

9.4. Stabilirea valorii factorului de influenta a ungerii :

pentru MPa

9.5. Stabilirea factorului influentei vitezei periferice:

pentru MPa

v = 8 m/s

9.6. Stabilirea valorii factorului influentei rugozitatii factorului flancurilor :

pentru clasa de precizie 7

9.7. Factorului influentei raportului duritatii flancurilor :

- factor de duritate a materialelor se calculeaza numai pentru duritati

9.8. Calculul tensiunilor admisibile de contact:

10. Determinarea tensiunii admisibile la oboseala la solicitarea de incovoiere

10.1. tensiunea limita la incovoiere:

10.2. Factorul numarului de cicluri :

   

10.3. Factorul sensibilitatii materialului de concentrator de tesiune

10.4. Siguranta minima la oboseala

10.5. Factorul de rugozitate la oboseala :

in functie de

10.6. Factorul dimensiune la incovoiere Y_X:

Y_X = 1

10.7. Tensiunea admisibila la incovoiere s _FP:

11. Determinarea numarului optim de dinti

11.1. Factorul de utilizare K_A:

K_A1 = 1,5

K_A2 = 1

K_A3 = 0,8

11.2. Factorul dinamic K_V:

K_V 1,4 pentru angrenajul cu dinti inclinati pe prima treapta

11.3. Coeficientul de latime Y_a

ptr viteze perifice de 8m/s

11.4. Factorul repartitiei sarcinii pe latimea rotii K_Hb

Clasa de precizie: 7

Angrenaj nerodat: K_Hb

11.5. Factorul gradului de acoperire Z_e , Y_e

Z_e =Y_e

11.6. Factorul geometric Z_H

Z_H = 2,47

11.7. Stabilirea valorii factorului inclinarii Z _b si Y _b

Y_b

11.8. Coeficientul de forma Y_Fa

Y_Fa = 2,79

11.9. Ffactorul de concentrare a tensiunii la baza dintelui Y_Sa

Y_Sa = 1,54

11.10. Calculul numarului optim de dinti:

11.11. Determinarea numarului optim de dinti:

Daca numarul de dinti se alege mai mic decat Z_opt atunci calculul angrenajului se face la solicitarea de contact, iar daca numarul de dinti va fi mai mare decat Z_opt atunci vom face calculul la in covoiere.

11.12. Alegerea numarului de dinti pentru rotile dintate:

Numarul de dinti pentru rotile conducatoare

Aleg numarul de dinti pentru rotile 1 si 3:

 

 

Aleg numarul de dinti pentru rotile 2 si 4:

81    69

11.13. Calculul valorii efective pentru raportul de transmitere, viteza unghiulara si momente:

11.14. Stabilirea solicitarii predominante ale angrenajelor:

Daca numarul de dinti al angrenajului este mai mic decat atunci calculul rotilor se face la solicitarea de contact.

12. Calculul distantei preliminare intre axe:

13. Calculul geometric al angrenajelor:

Parametrii cremalierei de referinta sunt:

13.1. Calculul modulului normal preliminar:

Modulul normal are urmatoarea expresie:

mm

Aleg conform STAS 822 - 61 valoarea standardizata pentru modulele normale preliminare :

mm

Aleg conform STAS 822 - 61 valoarea standardizata pentru modulele normale preliminare :

Distanta dintre axe are urmatoarea expresie:

Aleg conform STAS distanta dintre axe:

Unghiul profilului de referinta in plan frontal are urmatoarea expresie:

13.2. Calculul deplasarilor de profil:

Involuta unghiului :

Suma deplasarii danturii in plan normal:

Diametrele de baza:

Diametrele de rostogolire

  

Diametrele de baza:

Jocul radial in plan frontal:

Diametrul de fund:

Diametrul de varf:

Inaltimea dintilor:

Grosimea dintelui pe cercul de divizare:

Unghiul pe cilindrul de varf:

Grosimea dintelui pe cilindrul exterior:

Gradul de acoperire:

Calculul latimii rotilor dintate:

 

14. Dimensionarea constructiva a rotilor dintate:

Fig.3. Roata dintata 1 (pinion)

Fig.4. Dimensionarea constructiva a rotii dintate 2.

15. Cinetostatica angrenajelor

15.1. Reprezentarea epurei spatiale

Scara 1:2.

Fig.5. Epura spatiala

15.2. Calculul fortelor din angrenaj

N

 

N

N

N

   N

   N

N

N

N

N

16. Proiectarea arborilor transmisiei

16.1. Dimensionarea preliminara

   mm

mm

mm

   mm

mm

mm

Proiectarea formei arborilor

Alegerea organelor conjugate:

Observatie: Arborele I si II au rulmenti radiali axiali, iar arborele III are rulmenti radiali.

Rulmenti radiali axiali:

Rulmenti radiali:

In figura 6 este repreyentata forma arborilor.

Calculul reactiunilor in reazemele arborilor:

Pentru arborele I:

Fig. 6.

Pentru arborele II:

Pentru arborele III:

17. Verificarea rulmentilor:

C = sarcina dinamica

L₁₀ = durabilitatea rulmentului

n = turatia arborelui

P = incarcarea rulmentului

p = 3 pentru rulmenti cu bile

p = 3,33 pentru rulmenti cu role

Calculul penei:

Alegem conform STAS:

Pentru pana P_Ist (Φ 18) Pentru pana P_IR (Φ 23)

  

Pentru pana P_IIst.R (Φ 38)  Pentru pana P_IIdr.R (Φ 38)

Pentru pana P_IIIst.R (Φ 55) Pentru pana P_IIIdr. (Φ 46)

 

Pana P_Ist:

Pana: P_IR:

Pana: P_{II st.R} = P_{II dr.R}:

Pana: P_{III st.R}:

Pana: P_{III dr}:

Fig. 6.a) Diagramele de forta si momente pentru arborele I

Fig. 6.b) Diagramele de forta si momente pentru arborele II

Fig. 6.c) Diagramele de forta si momente pentru arborele III