dumb ravan
TRANSCRIPT
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Ministerul Educaţiei al Republicii Moldova
Universitatea de Stat „Alecu Russo” din Bălţi
Facultatea Ştiinţe Reale, Economice şi ale Mediului
Catedra Ştiinţe Fizice şi Inginereşti
Proiect de curs
la disciplina „Mecanisme şi organe de maşini”
Tema: „Proiectarea mecanismului de acţionare a maşinii de spălat
sticle, ce constă din: motor electric, transmisie prin curea;
reductor melcat cu amplasarea melcului deasupra roţii melcate,
ambreaj elastic”
A elaborat studentul gr. IMTA32Z
Dumbravan
A verificat
Bălţi, 2014
1
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Varianlul - X.
2
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Introducere
Reductorul se numeşte mecanismul ce constă din transmisii (angrenaje) dinţate
sau melcate, compus dintr-un agregat separat şi care serveşte pentru transmiterea
momentului de rotaţie de la arborele motorului la arborele maşinii de lucru. Schema
cinematică a mecanismului de acţionare, în afară de reductor, poate să conţină
angrenaje dinţate deschise, transmisii prin lanţ sau curea.
Destinaţia reductorului constă în micşorarea vitezei unghiulare şi, respectiv,
marirea momentului de rotaţie a arborelui condus faţă de cel conducător.
Reductorul constă din corpul (turnat din fontă sau sudat din oţel), în care sînt
plasate elementele transmisiei – roţi dinţate, arbori, rulmenţi etc. În unele cazuri în
corpul reductorului pot fi instalate dispozitive pentru ungere a angrenajului şi
rulmenţilor sau dispozitive de răcire.
Reductoare melcate sînt utilizate pentru transmiterea mişcării între arbori axele
cărora sînt încruţişate
3
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
1. Alegerea motorului electric şi calculul cinematic al mecanismului de
acţionare
1.1 Alegerea motorului electric
Determinăm puterea necesară a organului de lucru
Pol=F t∗ϑol
F t−¿ forţa periferică a organului de lucru F t=1,9 kN ;
ϑ ol−¿ viteza lanţului de tracţiune; ϑ ol−0,7 m /s
Pol=F t∗ϑol=1,9∗0,7=1,33 [KW ]
Determinăm randamentul orientativ al mecanismului de acţionare:
ηmec=ηamb∗ηang. melc∗ηrulm3 +ηtr .lan.
După tab. 1.1 [1], pag.5 alegem randamentul fiecăruia.
ηamb – 0,98 – randamentul în ambreaj;
ηang. melc – 0,8 – randamenul angrenajului melcat;
ηrulm – 0,99 – randametul rulmenţilor;
ηtd . – 0,95 – randamentul transmisiei prin curea.
ηmec=ηtd .∗ηang .melc∗ηamb∗¿ηrulm3 =0,95∗0,8∗0,98∗0,993=0,72¿
Determinăm puterea necesară pe arborele motorului electric
Pmenec=
Pol
ηma
=1,330,72
=1,85[kW ]
Deoarece puterea necesară a motorului electric este 1,85 kw, alegem motorul puterea 2,2 kw.
Determinăm puterea nominală a motorului electric anexa 2, tab. S3 pag. 152 [2]
4
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Varianta Modelul
Caracteristica tehnicăPuterea
nominală Pnom [kW ]
Turaţia asincronă
nme[min¿¿−1]¿
Turaţia nominală
nnom[min¿¿−1]¿
1 4AM90L2Y33,0
3000 28402 4AM100S4Y3 1500 1435
1.2. Determinăm şi distribuim raportul total de transmitere al mecanismului de acţionare
Determinăm turaţia arborelui organului de lucru. nol ,[min−1]
nol=60 ∙ 103∙ ϑ ol
π ∙ D
ϑ ol−¿ viteza organului de lucru; ϑ ol=0,7[m / s]
D−¿ diametrul tamburului D=220[mm]
nol=60 ∙ 103∙ ϑ ol
π ∙ D=60 ∙103 ∙0,7
3,14 ∙ 220=60,8 [min−1]
În conformitate cu tabelul 2.2 [1] stabilim limitele rapoartelor de transmitere al transmisiilor din cadrul mecanismului de acţionare.
Raportul de transmitere al transmisiei melcate, ired=10 …35
Raportul de transmitere al transmisiei prin curea, td=2 …4
Determinăm limitele raportului de transmitere:
imamin=ired
min ∙itdmin=10 ∙2=20
imamax=ired
max∙ itdmax=35 ∙ 4=140
Determinăm limitele turaţiei motorului electric
nmemin=nol ∙ ima
min=60,8∙ 20=1216[min−1]
nmemax=nol ∙ ima
max=60,8 ∙ 140=8512[min−1]
Determinăm rapoartele de transmitere ale mecanismului de acţionare pentru variantele de motoare electrice care se includ în limitele calculate anterior. ima1
; ima2;
5
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
ima1=
nnom1
nol
=284060,8
=46,7
ima2=
nnom3
nol
=143560,8
=23,6
Determinăm rapoartele de transmitere ale treptelor mecanismului de acţionare;
ima=itd ∙ ired
itd−¿ raportul de transmitere a transmisiei prin curea
ired−¿ raportul de transmitere a reductorului melcat; ired−20 tab.2.1 pag 12 [2].
itd1=
ima1
ired
=46,720
=2,33
itd2=
ima2
ired
=23,620
=1,18
Alegem motorul electric asincron 4AM802Y3, puterea nominală de 2,2 kw şi cu frecvenţa de 3000 rot/min
Transmisia prin curea itd−2,33
Reductor melcat ired−20
Mecanismul de acţionare ima−46,7
Calculăm frecvenţa de rotaţie
nnom=2840[min−1]
n1=nnom
itd
=28402,33
=1218,9[min−1]
n2=n1
ired
=1218,920
=60,9[min−1]
nol=n2=60,9 [min−1]
Calculăm viteza unghiulară
ωnom=π nnom
30=3,14∗2840
30=297,25[s−1]
6
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
ω1=π n1
30=3,14∗1218,9
30=127,6[ s−1]
ω2=π n2
30=3,14∗60,9
30=6,4 [s−1]
ωol=ω2=6,4 [s−1]
Calculăm puterea
Pme ≥ Pmenec=3,0 ≥ 1,84[ KW ]
Calculăm puterea pe fiecare arboreP1=Pm. e∗ηtd∗ηrul=3,0∗0,95∗0,99=2,82 kW
P2=P1∗ηred .∗ηrul=2,82∗0,8∗0,99=2,23kW
Pol=P2∗ηc .∗ηrul=2,23∗0,98∗0,99=2,16 kW
Calculăm momentele de torsiune pentru fiecare arbore în parte
T nom=Pme
ωnom
=3,0∗103
297,25=10,1N∗m
T 1=P1
ω1
=2,82∗103
127,6=22,1 N∗m
T 2=P2
ω2
=2,23∗103
6,4=384,4 N∗m
T ol=Pol
ωol
=2,16∗103
6,4=337,5 N∗m
2. Alegerea materialului pentru melc şi roată melcată
Alegem material pentru melc oţel 40X cu călirea pînă la duritatea 55HRC şi
şlefuire.
Pentru coroana dinţată a roţii, alegem bronza БрА9Ж3Л.
Adoptăm viteza prealabilă de alunecare în angrenaj ϑ s7 m/ s.
Pentru o perioadă de funcţionare mai mare tensiunea admisibilă de contact [σ H]
= 155 MPa [1] tab. 4.9 pag. 68.
Tensiunea admisibilă de încovoiere pentru un regim nereversibil [σ OF].
[σ OF ]=kFL [σ O ]F΄
N /mm2
7
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
[σ OF ]=kFL [σ O ]F΄ =0,58∗98=56,84 MPa
3. Calculul reductorului
Numărul de spire a melcului z, îl stabilim în dependenţă de raportul de
transmisie:
În cazul nostru cînd ired=20, stabilim z1 = 2 vezi pag. 12 [2].
Numărul de dinţi al roţii melcate:
z2=z1∗ired=2∗20=40
Stabilim z2 = 40
În acest caz:
ired=z2
z1
=402
=20
Calculăm abaterea de ∆ ired .
∆ ired20−20
20∗100 %=0 %<4 %
Determinăm coieficientul diametral al melcului din condiţia de rigiditate:
q=(0,212 ÷ 0,25 ) z2=(0,212÷ 0,25 ) 40=(8,48 ÷ 10 )
Adcceptăm q=10
Stabilim preventiv coieficientul de sarcină.
K=1,2
Determinăm distanţa dintre axe după formula 4.19 [2] pag. 369.
aw=( z2
q+1)∗ 3√( 170
z2
q[σ H ])
2
T 2 K=¿( 4010
+1)∗3√( 1704010
∗155 )2
384,4∗103∗1,2=163 mm
Acceptăm aw=160 , mm
Calculăm modulul:
8
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
m=(1,5 ÷ 1,7 )aw
z2
=(1,5 ÷ 1,7 ) 16040
=(6 ÷ 6,8 )mm
Stabilim după GosT 2144-76 tab 4.2 [1] m = 6,3 mm; q = 10 Determinăm distanţa dintre axe după valorile standarde.
aw=m(q+z2)
2=
6,3(10+40)2
=157,5 mm
Acceptăm distanţa dintre axe aw=157,5 ,mm.
Dimensiunile de bază a melcului
Diametrul de divizare a melcului:
d1=q∗m=10∗6,30=63 mm
Diametrul vîrfurilor spirelor melcului:
da1=d1+2m=63+2∗6,30=75,6mm
Diametrul golurilor spirelor melcului:
d f 1=d1−2,4 m=63−2,4∗6,30=47,9 mm
Lungimea părţii tăiate a melcului frezat [1] pag. 57 form. 4.7:
b1≥(11+0,06¿ z2)m+25=(11+0,06∗40)∗6,30+25=109,42mm
Stabilim b1=110mm
Unghiul de divizare a ridicării spirei γ [1] tab. 4.3 pag. 57
γ = 11º19'
Dimensiunea de bază a coroanei dinţate a roţii melcate:
Diametrul de divizare roţii melcate:
d2=z2∗m=40∗6,30=252 mm
Diametrul vîrfurilor dinţilor roţii melcate:
da2=d2+2m=252+2∗6,30=264,6 mm
Diametrul adînciturilor dinţilor:
d f 2=d2−2,4 m=252−2,4∗6,30=236,9mm
Diametrul maximal al roţii melcate:
da M 2=da2
+ 6 mz1+2
=264,6+6∗6,302+2
=274 mm
Lăţimea coroanei dinţate [1] pag.58 form. 4.12:
9
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
b2≤ 0,75 da1=0,75∗75,6=56,7mm
Admitem b2=56 mm
Determinăm viteza periferică a melcului:
ϑ1=π d1 n1
60=3,14∗63∗2840
60=9,4 m /s
Determinăm viteza de alunecare:
ϑ s=ϑ 1
cosγ= 9,4
cos 11°19 ΄=9,6 m /s
Pentru această viteză [σ H]¿138 MPa. tab. 4.9 [1] pag. 68
La viteza de 9,4 m/s, coeficientul de frecare va fi:
f ΄=0,02∗1,5=0,03 ; (tab. 4.4 [1])
Unghiul de frecare va fi:
ρ'=1 ° 2΄ (tab. 4.4 [1])
Precizăm randamentul reductorului:
η=(0,95÷ 0,96)∗tgγ
tg(γ+ρ΄)
Randamentul reductorului
η=(0,95 ÷ 0,96)∗tgγ
tg ( γ+ρ΄ )=
(0,95 ÷ 0,96)∗tg11°19 ΄tg (11° 19 ΄+1 °20 ΄)
≈ 0,855
După tab. 4.7 [1], alegem treapta a 8 de precizie.
Kϑ=1,2
În acest caz coieficientul de neuniformitate de distribuţie a sarcinii:
K=K β∗Kϑ
K β=1+( z2
θ )3
∗(1−x) [1] pag. 64 form. 4.26
x−0,3 [1] pag.65
θ=86 [1] tab. 4.6 pag. 64
K β=1+( z2
θ )3
∗(1−x )=1+( 4086 )
3
∗(1−0,3 )=0,77
10
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Coieficientul de sarcină:
K=K β∗Kϑ=0,77∗1,2=0,92
Controlăm tensiunea de contact:
σ H=170z2
q
∗√ T2 K ( z2
q+1)
3
aw3 =
1704010
∗√ 384,4∗103∗0,92( 4010
+1)3
1603 =¿¿
130=MPa<[σ H ]=138 MPa.
Verificarea rezistenţei dinţilor roţii melcate la încovoiere
Numărul echivalent de dinţi:
zϑ=z2
cos3 γ= 40
(cos 11°19 ΄)3=41
Coieficientul formei dintelui după tab 4.5 [1], pag.63.
Y F=2,27
Tensiunea de încovoiere:
σ F=1,2 T 2 K Y F
z2 b2 m2 =1,2∗384,4∗103∗0,92∗2,2740∗56∗6,302 =10,8MPa<[σOF ]=56,8 MPa
4. Calculăm forţele în angrenaj
Forţa tangenţială
Forţa tangenţială a melcului este egală cu forţa axială a roţii melcate
F t1=Fa2
=2T 1
d1
=2∗22,1∗103
63=701,6 N
Forţa tangenţială a roţii melcate este egală cu forţa axială a roţii melcate
F t2=Fa1
=2T 2
d2
=2∗384,4∗103
252=3050,8 N
11
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Forţa radială
F r1=F r2
=F t2∗tgα=3050,8∗tg20 °=1110,4
12
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
5. Calculul transmisiei prin curea trapezoidală
Alegem din fig. 5.2 pag. 46 [1] secţiunea curelei de tipul A
Stabilim diametrul minim a roţii de curea tab. 5.1 şi tab 5.2 pag. 46 [1]
D1=125 [mm ]
Calculăm diametrul roţii de curea conduse D2
D2=D1 ∙itd (1−ε )
Unde, itd raportul de transmisie prin curea (transmisie deschisa)
ε−¿ coieficient de alunecare elastică ε=0,01−0,02 pag. 47 [1]
D2=D1 ∙itd (1−ε )=125 ∙ 2,33 (1−0,02 )=286 [mm]
Adoptăm D2 după standart tab. S1, anexa 2, pag 280 [1];
D2=280 mm
2.4 Determinăm raportul de transmitere real ireal şi verificarea abaterii ∆ itd faţă de
raportul de transmitere ales iniţial itd.
ireal=D2
D1(1−ε )= 280
125(1−0,02)=2,28
∆ itd=|ireal−itd|
itd
∙ 100 %=|2,33−2,28|
2,33∙100=1,35 %
2.5 Determinăm valorile orientative ale distanţei dintre axe a¿, [mm].
2 ( D1+D2 )≥ a¿≥ 0,55 ( D 1+D 2)+h
h – este înălţimean transversală a curelei tab. 5.3 pag. 48 [1]
h = 7 mm
2 ( D1+D2 )≥ a¿≥ 0,55 ( D 1+D 2)+h=2 (125+280 )≥ a¿≥ 0,55 (100+260 )+7=810 ≥ a¿≥ 222[mm]
13
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
a¿−700 [mm]
2.6 Determinăm lungimea curelei l, [mm]
l=2 a+π2
( D2+D1 )+( D2+D1 )2
4 a=¿2∙ 700+
3,142
(280+125 )+(280−125 )2
4 ∙700=2044 [mm]
Adoptăm lungimea curelei după standart tab. 5,3 pag. 49, [1]
l=2000 [mm]
2.7 Precizăm distanţa dintre axe conform lungimii standart a, [mm]
a=18 {2 l−π ( D2+ D1 )+√ [2l−π ( D2+D1 ) ]2−8(D2−D1)
2}=¿ 18
{2 ∙2000−3,14 ∙ (280+125 )+√ [2 ∙2000−3,14 ∙ (280+125 ) ]2−8 (280−125)2}=678 [mm ]
Determinăm unghiul de înfăşurare a roţii de curea conducătoare α 1[° ].
α 1=180 °−57 ° ∙D2−D1
a=180 °−57 ° ∙
280−125678
=167 [° ]
Determinăm viteza curelei ϑ , [m / s]
ϑ=π D1 nnom
60 ∙ 103 =3,14 ∙ 125 ∙284060∙ 103 =18,6 [m /s ]
Determinarea puterii admisibile care poate fi transmisă cu o singură curea.
[ P ] t , [ KW ]
[ P ] t= [P0 ] ∙ Cp ∙ Cα ∙C l ∙C z
Unde, [ P0 ]=2,58 kW−¿ puterea admisibilă care poate fi transmisă cu o singură
curea tab. 5.5 pag. 50 [1].
C p;Cα ;C l ;C z — coieficienţi de corecţie, tab. 5.6 pag. 52 [1]
C p−1
Cα−0,95
C l−1
14
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
C z−0,95
[ Pt ]=[ P0 ] ∙ C p∙ Cα ∙ Cl ∙C z=2,58 ∙1,0 ∙ 0,95 ∙1 ∙0,95=2,32 [KW ]
Determinăm numărul de curele z;
z=Pnom
[ P ]t= 3,0
2,32=1,29
Alegem, numărul de curele z = 2
Determinarea forţei de întindere preliminară F0, [N ]
F0=850 ∙Pnom ∙C l
z ∙ϑ ∙ Cα ∙C p
= 850 ∙ 3,0∙11 ∙18,6 ∙ 0,95 ∙ 1,0
=144,3 ,[N ]
Determinăm forţa radială de solicitare a arborelui, generată de transmisia prin
curea F td , [N ]
F td=2 F0 ∙ z ∙ sinα 1
2=2∙144,3 ∙2 ∙ sin
1672
=573,5 [N ]
Calculăm lăţimea roţilor de curea.
Br . c=( z−1 ) p+2 f ,[mm]
p=15−¿ distanţa dintre axele canelurilor tab. 10.1 pag.132 [1]
f =10−¿ distanţa dintre axa ultimei caneluri şi marginea roţii de curea
Br . c=( z−1 ) p+2 f =(2−1 )15+2∗10=35[mm]
6. Calculul prealabil al arborilor
Arborele conducător
Diametrul la ieşire al arborelui conducător, calculat la
[ τ ]k=20 MPa
d ieş ≥3√ T 1
0,2 [ τ ]k≥
3√ 22,1∗103
0,2∗25≥16,4 mm
Acceptăm d1 ieş=20 , mm
15
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Diametrul arborelui sub rulmenţi:
drul=25 mm
Pentru ieşirea instrumentului de strunjit este recomandat ca porţiunile care sunt
alăturate melcului să aibă un diametru mai mic ca df . De aceea pentru aceste porţiuni
adoptăm diametre de d = 40 mm.
Diametrul de divizare a melcului:
d1=63 mm
Diametrul vîrfurilor spirelor melcului:
da1=75,6 mm
Diametrul golurilor spirelor melcului:
d f 1=47,9mm
Lungimea părţii prelucrate
b1=110mm
Distanţa între sprijinele melcului l1≈ daM2=274mm;
Arborele condus
Diametrul capătului de ieşire:
d ieş2≥
3√ T 2
0,2[τ k ]=3√ 384,4∗103
0,2∗25=¿43,5 mm¿
Stabilim d ieş2=45 mm; [2] pag 151
Diametrul sub rulmenţi:
drul 2=50mm
Diametrul sub roată:
droat=55 mm
Diametrul butucului roţii melcate:
dbut2=(1,6 ÷ 1,8)droată=(1,6 ÷ 1,8)∗55=88÷ 99 mm
Acceptăm dbut2=94 mm .
16
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Lungimea butucului roţii:
lbut2=(1,2÷ 1,8)droat=(1,2 ÷1,8)∗55=66 ÷ 99 mm
Adoptăm lbut2=90 mm.
Dimensiunile roţii de curea
lbut .r .c .= (1,2÷ 1,6 ) d ieş2=(1,2 ÷1,6 )20=24 ÷ 32
Adoptăm lbut .r .c .=32mm
7. Determinăm dimensiunile constructive ale corpului reductorului
Calculăm grosimea pereţilor corpului şi a capacului:
δ=0,04 aw+2=0,04∗157,7+2=8,3 mm
Admitem δ=9 mm
δ 1=0,032 aw+2=0,032∗157,5+2=7,04mm
Admitem δ 1=9 mm
Calculăm grosimea flanşelor inferioare a corpului şi a capacului.
b=b1=1,5 δ=1,5∗9=13,5 mm
Calculăm grosimea flanşelor de jos a corpului.
p=(2,25÷ 2,75)δ=(2,25÷2,75)∗9=(20,25 ÷ 24,75)mm
Admitem p=23 mm
Calculăm diametrele buloanelor folosite la asamblarea reductorului.
Calculăm diametrul buloanelor folosite la fundament
d1=( 0,03÷ 0,036 ) aw+12=(0,03 ÷ 0,036 )∗157,5+12= (16,7÷ 17,67 )
Admitem buloane cu filetul M 1=18 mm
Calculăm diametrul buloanelor de lîngă rulmenţi.
d2= (0,7 ÷0,75 ) d1=(0,7 ÷ 0,75 )∗18=(12,6÷ 13,5 )
Admitem buloane cu filetul M 2=14 mm
Calculăm diametrul buloanelor folosite la fixarea capacului de corpul
reductorului.
d3= (0,5÷ 0,6 ) d1=(0,5 ÷ 0,6 )∗18=(9 ÷ 10,8 )
Admitem buloane cu filetul M 3=10 mm
17
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
8. Prima etapă de companare
Trasăm două axe – axele arborilor paralel cu partea mai scurtă a coalei la distanţa
aw = 157,5 mm.
Desenăm în două proiecţii melcul şi roata melctă. Trasăm peretele interior al
carcasei, stabilind jocul între perete şi roata melcată şi între perete şi butucul roţii
melcate de aproximativ 15 mm.
Desenăm rulmenţii pe arborele melcului la distanţa l1 = daM2 = 274 mm. l2=150mm
l3=88 mm
1. Pentru arborele melcat – rulmenţii cu role conice din serie mijlocie tab.S5,
anexa 2
Nr./
orNr.
rulment
d,
mm
D,
mm
T,
mmB,
mm
C,
m
m
C,
kN
C0,
kNe Y
1 7305A 25 62 18,5 17 15 41,8 28 0,36 1,66
2. pentru arborele roţii melcate – rulmenţii cu role conice din serie mijlocie
tab.S5, anexa 2
Nr./
orNr.
rulment
d,
mm
D,
mm
T,
mmB,
mm
C,
m
m
C,
kN
C0,
kNe Y
2 7310A 50 110 29,5 27 23 117 90 0,31 1,94
18
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
9. Controlăm durabilitatea rulmenţilor
Arborele conducător
F t1=701,6 N; Fa1
=3050,8 , N; F r1=1110,4 , N; Farb=573,5 , N
l1=274 ,mm; l3=88 , mm
d1=63 ,mm
Determinăm reacţiile în reazem în plan XOZ
R x1=Rx2
=F t1
2=701,6
2=350,8 N
Determinăm reacţiile în reazem în plan YOZ
−F r1
l1
2−Fa1
d1
2+Ry2
l1−Farb (l1+l3 )
Ry2=
F r1
l1
2+Fa1
d1
2+Farb ( l1+l3 )
l1
=1110,4
2742
+3050,8632
+573,5 (274+88 )
274=1663,6 N
−R y1l1+F r1
l1
2−Fa1
d1
2−Farb l3=0
R y1=
−Fa1
d1
2−Farb l3+F
r1
l1
2
l1
=−3050,8
632
−573,5∗88+1110,4274
2274
=¿20,3 N
Controlăm:
Ry1−F r1
+R y2−Farb=20,3−1110,4+1663,6−573,5=0
19
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Calculăm reacţiile sumare:
P1=Pr 1=√R x1
2 +R y1
2 =√350,82+20,32=351,4 N
P2=Pr 2=√ Rx2
2 +Ry2
2 =√350,82+1663,62=1700,2 N
Calculăm componentele axiale ale reacţiilor radiale a rulmenţilor radiali de
sprijin:
e=0,36
S1=0,83 e∗P r1=0,83∗0,36∗351,4=105 N
S2=0,83 e∗Pr2=0,83∗0,36∗1700,2=508 N
Pa1=Fa ≥ S2−S1
Pa1=S1=105N
Pa2=S1+Fa1
=105+3050,8=3155,8 N
Vom calcula rulmenul din stînga sub nr. 1.
Pa1
Pr1
= 105351,4
=0,29<e
Calculăm sarcina echivalentă
Pe1=Pr1
∗V∗K v¿ KT
După tab. 9.19 [2] pag. 214
V=1 K v=1,3 K T=1,05
Pe1=Pr1
∗V∗K v¿ KT=351,4∗1∗1,3∗1,05=479,7 N
Vom controla rulmenul din dreapta sub nr. 2.
Pa2
Pr2
=3155,81700,2
=1,85>e
Calculăm sarcina echivalentă
Pe2=[(XP¿¿ r2∗V )+(Y Pa2
)] K v ¿ KT ¿
După tab. 9.18, 9.19, 9.20 [2] pag. 214
20
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
V=1 K v=1,3 K T=1,05 X=0,4 Y =1,66
Pe2=[(XP¿¿ r2∗V )+(Y Pa2
)] K v ¿ KT=¿[ (0,4∗1700,2∗1 )+(1,66∗3155,8)]∗1,25∗1,0=7,8 KN ¿
Calculăm durabilitatea în mil. de rotaţii. (2 rulmenţi)
L=( CPe2
)3
=( 41,8∗27,8 )
3
=1231,2mil . rot
Calculăm durabilitea în ore:
Lh=L∗106
60∗n=1231,2∗106
60∗1218,9=16835 ore
Pentru determinarea duratei de funcţionare necesare Lh, [ore], este nevoie de durata de funcţionare L, [ani] a mecanismului de acţionare, prezentă în sarcina tehnică.
Lh=L ∙365 ∙24 ∙ K z ∙ Kh ,[ore]K z−¿ coieficientul zilelor de lucru. K z−0,6 [1], pag.81Kh−¿ coieficientul zilelor de lucru într-un schimb. Kh−0,33 [2], pag.81
Lh=L ∙365 ∙24 ∙ K z ∙ Kh=7∗365∗24∗0,6∗0,33=12141,36[ore]
Deoarece, pentru un rulment instalat, durabilitatea este mică, vom instala doi rulmenţi pe capetele arborelui. Calculăm momentele:
M y1=
Rx1∗l1
2=350,8∗274
2=48,1 N∗m
M y2=Farb∗l3=573,5∗88=50,5 N∗m
M x1=
Ry1∗l1
2=20,3∗274
2=2,8 N∗m
M x2=
Ry2∗l1
2=1663,6∗274
2=228 N∗m
M x3=Farb∗l3=573,5∗88=50,5 N∗m
21
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
22
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Arborele condus
F t2=3050,8 N; Fa2
=701,6 , N; F r1=1110,4 , N;
d1=252 , mm;
l2=150mm
Vom precăuta forţele din planul ZOX.
R z3=R z4
=F t2
2=3050,8
2=1525,4 N
Vom precăuta forţele din planul YOZ.
R y3∙l2+F r2
∙l2
2−Fa2
∙d2
2=0
Ry3=
Fa2∙d2
2−F r2
∙l2
2l2
=701,6 ∙
2522
−1110,4 ∙150
2150
=34,1 N
−R y4∙ l2+F r2
∙l2
2+Fa2
∙d2
2=0
Ry4=
F r2∙l2
2+Fa2
∙d2
2l2
=1110,4 ∙
1502
+701,6 ∙252
2150
=1144,5 N
23
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Controlăm: Ry3+F r2
−R y4=0
Pentru control:34,1+1110,4−1144,5=0
Calculăm reacţiile sumare:
P3=Pr 3=√ R z3
2 +R y3
2 =√1525,42+34,12=1525,8 N
P4=Pr4=√R z 4
2 +R y4
2 =√1525,42+1144,52=1907 N
Calculăm componentele axiale ale reacţiilor rulmenţilor radiali de sprijin, e=0,31
:
S3=0,83 e∗Pr3=0,83∗0,31∗1525,8=392,6 N
S4=0,83 e∗Pr 4=0,83∗0,31∗1907=490,7 N
S3 ¿S4
Pa3=Fa<S4−S3
Pa3=S3=392,6 N
Pa4=S3+Fa2
=392,6+701,6=1094,2 N
Vom controla rulmenul din stînga sub nr. 3.
Pa3
Pr3
= 392,61525,8
=0,257<e
Calculăm sarcina echivalentă
Pe3=Pr3
∗V∗K v¿ KT
După tab. 9.19 [1] pag. 214
V=1 ; K v=1,3 ;K T=1,05 ; X=0,45 ;Y=1,94[3] tab S 5,6 pag. 154
Pe3=[(XP¿¿ r3∗V )+(Y Pa3
)] K v ¿ KT=¿¿
24
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Vom controla rulmenul din dreapta sub nr. 4.
Pa4
Pr 4
=1094,21907
=0,57
Calculăm sarcina echivalentă
Pe4=[(XP¿¿ r 4∗V )+(Y Pa4
)] K v¿ KT ¿
După tab. 9.18, 9.19, 9.20 [1 ] pag. 214
V=1 ; K v=1 ,3 ; KT=1,05 ; X=0,45;Y =1,94 [3] tab S 5,6 pag .154
Pe4=[(XP¿¿ r 4∗V )+(Y Pa4
)] K v¿ KT=¿[ (0,45∗1907∗1 )+(1,94∗1094)]∗1,3∗1,05=3,7 KN ¿
Calculăm durabilitatea în mil. de rotaţii.
L=( CPe4
)3
=( 1173,7 )
3
=31619 mil . rot
Calculăm durabilittea în ore:
Lh=L∗106
60∗n=31619∗106
60∗60,9=8,6∗106 ore
Calculăm momentele:
M y1=M y2
=R z3
∗l2
2=1525,4∗150
2=114 N∗m
M z 1=
R y3∗l2
2=34,1∗150
2=2,5 N∗m
M z 2=
R y4∗l2
2=1144,5∗150
2=85,8 N∗m
25
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
26
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
10. Etapa a doua de companare
Etapa a doua de companare are ca scop oformare pieselor – arborele cu melc,
roata melcată, corpul, rulmenţii, capacele pentru rulmenţi etc.
În partea de sus a reductorului construim un dop de vintilare, deasemenea
construim pereţii carcasei şi capacului reductorului. Construim flanşele interioare ale
carcasei şi ale corpului carcasei.
Pentru transportarea reductorului prevedem în partea de sus a capacului carcasei
doua cange.
Construim capacele rulmenţilor, cele străpunse le construim cu inele de etanşare
din pîslă. Construim penele pe arborele melc şi arborele condus.
Lungimea arborelui l1 ieş=40 mm ;d ie ş1=20 mm
Dimensiunile penei de sub roata de curea:
b × h× l=6× 6 ×30 ; t1=3,5; t 2=2,8 ;
Arborele condus;
Diametrul sub roata melcată droată2=55mm
Dimensiunile penei de sub roata melcată vor fi:
b × h× l=16 ×10 × 80 ; t1=6 ; t 2=4,3 ;
Lungimea arborelui lieş 2=110mm;d ie ş2=45mm
Dimensiunile penei de sub ambreaj vor fi:
b × h× l=14 × 9 ×100 ; t1=5,5; t 2=3,8 ;
27
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
11. Controlul rezistenţei îmbinărilor prin pene
1) Arborele conducător (arborele melcului): îmbinare, roaţii de curea cu arborele conducător:
σ str=2T 1
d ( h−t 1 )∗( l−b )= 2∗22,1∗103
20 (6−3,5 )∗(30−6 )=36,8 MPa<[ σstr ]=50 MPa
2) Arborele condus: îmbinare, roaţii melcate cu arborele condus:
σ str=2T 2
d ( h−t 1 )∗( l−b )= 2∗384,4∗103
55 (10−6 )∗(80−16 )=54,6 MPa
îmbinare,ambreaj cu arborele condus:
σ str=2T 2
d ( h−t 1 )∗( l−b )= 2∗384,4∗103
45 (9−5,5 )∗(100−14 )=56,7 MPa
12. Calculul precizat al arborilor
Controlăm săgeata de încovoiere a arborelui melcat (calculul la reyistență)
Jпр=π d f 1
4
64 (0,375+0,625da1
d f 1)=3,14∗47,94
64 (0,375+0,62575,647,9 )=35,1∗104 ,mm4
Calculăm săgeata de încovoiere
f =l1
3√ Ft 1
2 + Fr 1
2
48 E Jпр
= 2743√701,62+1110,42
48∗2,1∗105∗35,1∗104 =0,0076 , mm
Săgeata de încovoiere admisibilă este:
[ f ]=(0,005 ÷ 0,01 )m= (0,005÷ 0,01 )6,3=(0,035 ÷ 0,063 ) mm
28
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Arborele condus
Materialul arborelui oțel 40X, cu diametrul semifabricatului pînă la 120 mm, cu
σ B=930 MPa
Limita de rezistență cînd tensiunia este simetrică
σ−1=0,43∗σ B=0,43∗930=399,9 MPa
Limita de rezistență a tensiunilor tangențiale
τ−1=0,58∗σ−1=0,58∗399,9=231,9 MPa
Secțiunea A-A. Diametrul arborelui în această secțiune este de 55 mm.
Tensiunile în această secţiune apar datorită canalului de pană care se află pe
arborele condus pentru fixarea roţii melcate.
k σ=1,9
k τ=1,9
Factorii de mărime sunt prezentați în tab. 8.8[1], pag. 165
ε σ=0,85
ε τ=0,73
Coieficienţii sunt prezentați în tab. 8.8[1], pag. 165
ψσ=0,2
ψ τ=0,1
Momentul de răsucire T 2=384,4∗103 N∗mm
Momentul de încovoiere pe planul orizontal:
M ΄=R y3l2=34,1∗150=5,1∗103 , N∗mm
Momentul de încovoiere pe planul vertical:
M ΄΄=R z3l2+ Fa2
d2
2=1525,4∗150+ 701,6∗252
2=317,2∗103 , N∗mm
Calculăm momentul sumar al secţiunii A-A.
M A−A=√ M ΄2+ M΄ ΄2=√ (5,1∗103)2+( 317,2∗103 )2=317,25∗103 , N∗mm
Calculăm momentul de rezistenţă la răsucire
29
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
W kHETTO=
π d3
16−
b t 1 ( d−t 1)2
2 d=
3,14¿553
16−
16∗6,0 (55−6,0 )2
2∗55=¿30,55∗103 , mm3
Calculăm momentul de rezistenţă la încovoiere
W HETTO=π d3
32−
b t1 (d−t 1 )2
2d=
3,14 ¿553
32−
16∗6,0 (55−6,0 )2
2∗55=¿14,2∗103 ,mm3
Calculăm amplituda medie a tensiunilor tangenţiale
τ v=τ m=T 2
2W kHETTO
= 384,4∗103
2∗30,55∗103 =6,29 MPa
Calculăm amplituda normală tensiunilor de încovoiere
σ v=M A−A
W HETTO
=317,25∗103
14,2∗103 =22,34 MPa
Tensiunea medie σ m=0 MPa
Calculăm coieficientul de rezervă după tensiunile normale
sσ=σ−1
kσ
ε σ
σ v+ψ σ σm
= 399,91,9
0,85∗22,34
=8,0
Calculăm coieficientul de rezervă după tensiunile tangenţiale
sτ=τ−1
k τ
ετ
τv+ψ τ τm
= 231,91,9
0,73∗6,29+0,1∗6,29
=13,64
Calculăm coieficientul de rezervă a rezistenţei rezultant pentru secţiunea A-A
s=sσ sτ
√sσ2+sτ
2= 8,0∗13,64
√8,02+13,642=6,9
Secțiunea B-B. diametrul arborelui în această secțiune este de 50 mm.
Tensiunile în această secţiune, apar datorită ajustării rulmentului prin stringere
tab.8.7 [1]
kσ
ε σ
=4,5
kτ
ετ
=0,6∗k σ
εσ
+0,4=0,6∗4,5+0,4=3,1
Coieficienţii sunt prezentați în tab. 8.8[1], pag. 165
ψσ=0,2
30
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
ψ τ=0,1
Momentul de răsucire T 2=384,4∗103 N∗mm
Momentul de încovoiere pe planul orizontal:
M B−B=R y4+ Fa2
∙d2
2=1144,5+ 701,6∗252
2=89,5 N∗m
Calculăm momentul axial de rezistenţă
W =π d3
32=3,14 ¿503
32=12,2∗103 , mm3
Calculăm amplituda normală a tensiunilor
σ v=σ max=M B−B
W=89,5∗103
12,2∗103 =7,33 MPa
Tensiunea medie σ m=0 MPa
Calculăm momentul polar
W p=2W =2∗12,2∗103=24,4∗103 , mm3
Calculăm amplituda medie a tensiunilor tangenţiale
τ v=τ m=τmax
2=
T2
2 W p
= 384,4∗103
2∗24,4∗103 =7,87 MPa
Calculăm coieficientul de rezervă după tensiunile normale
sσ=σ−1
kσ
ε σ
σ v+ψ σ σm
= 399,94,5∗7,33
=12,12
Calculăm coieficientul de rezervă după tensiunile tangenţiale
sτ=τ−1
k τ
ετ
τv+ψ τ τm
= 231,93,1∗7,87+0,1∗7,87
=9,2
Calculăm coieficientul de rezervă a rezistenţei rezultant pentru secţiunea B-B
s=sσ sτ
√sσ2+sτ
2= 12,12∗9,2
√12,122+9,22=7,32
Secțiunea C-C. Tensiunile în această secţiune, apar datorită căderii de
diametru de la D=50 ,mm;la d=45 , mm;
31
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Dd
=5045
=1,1 ,
rd=1,5
45=0,03 ,
k σ=2,0 tab.8.2 [1], pag, 163
k τ=1,35 tab.8.2 [1], pag, 163
Factorii de mărime sunt prezentați în tab. 8.8[1], pag. 165
ε σ=0,83
ε τ=0,72
Coieficienţii sunt prezentați în tab. 8.8[1], pag. 165
ψσ=0,2
ψ τ=0,1
Momentul de încovoiere pe planul orizontal:
M C−C=M B−B=89,5∗103 , N∗mm
Calculăm momentul axial de rezistenţă
W =π d3
32=3,14 ¿453
32=8,9∗103 ,mm3
Calculăm amplituda normală a tensiunilor
σ v=σ max=M C−C
W=89,5∗103
8,9∗103 =10,05 MPa
Calculăm momentul polar
W p=2W =2∗8,9∗103=17,8∗103 , mm3
Calculăm amplituda medie a tensiunilor tangenţiale
τ v=τ m=τmax
2=
T2
2 W p
= 384,4∗103
2∗17,8∗103 =10,8 MPa
Calculăm coieficientul de rezervă după tensiunile normale
sσ=σ−1
kσ
ε σ
σ v
= 399,92,0
0,83∗10,05
=16,5
32
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Calculăm coieficientul de rezervă după tensiunile tangenţiale
sτ=τ−1
k τ
ετ
τv+ψ τ τm
= 231,91,350,72
∗9,2+0,1∗9,2=12,76
Calculăm coieficientul de rezervă a rezistenţei rezultant pentru secţiunea C-C
s=sσ sτ
√sσ2+sτ
2= 16,5∗12,76
√16,52+12,762=10,1
13. Ajustajele pieselor principale ale reductorului
Ajustajele stabilim în conformitate cu indicaţiile din tab. 10.13.[1]:
1) rulmenţi efectuăm cu abatere arborelui k6;
2) ajustajul diametrului exterior al rulmentului H7;
3) ajustajul roţii melcate la arbore H 7s6 ;
4) ajustajul roţii de lanţ la arbore H 7h 6 ;
5) ajustajul coroanei din bronză pe butucul din fontă al roţii melcate H 7r 6 ;
6) ajustajul inelelor de reţinere a uleiului pe arborele H 7n 6 .
14. Calculul termic al reductorului
Reductorul melcat are un coieficient de lucru util mic şi o eliminare de căldură,
deaceea trebuie de efectuat calculul termic.
Condiţia de funcţionare la o perioadă îndelungată de timp a reductorului este:
∆ t=t u−t a=Pnec∗(1−η)
k t∗A
unde,
t u−¿ temperatura uleiului;
t a−¿ temperatura mediului;
Pmelc−¿ puterea pe arborle melcat;
33
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
η−¿ randametul reductorului;
k t−¿ coieficient de transmitere a temperaturii;
A−¿ aria suprafeţei care se răceşte cu aer.
A=Acap+ Alg+ Alţ
Acap−¿ aria suprafeţei de sus;
Alat−¿ aria suprafeţei laterale;
A f .−¿aria suprafeţei din faţă.
Acap=2∗[ (lbutmelc+2 δ )∗(dam2
+2δ ) ]=2∗[ (0,090+0,016 )∗(0,274+0,016 )]=0,061 m2
Alat=2∗[ (dam2+da1
+2 δ )∗(dam2+2 δ )]=2∗[ (0,274+0,0756+0,016 )∗(0,274+0,016 ) ]=0,21 m2
A faţă .sp=2∗[ (dam2+da1
+2 δ )∗(lbutmelc+2δ )]=2∗[ (0,274+0,0756+0,016 )∗(0,090+0,016 ) ]=0,08 m2
A=Acap+ Alat+ A f .=0,061+0,21+0,08=0,351 m2
k t=17W
m2∗℃ [1] pag. 382
Pnec−1,84 kW=1840W
η=0,8
∆ t=t u−t a=Pnec∗(1−η)
k t∗A=
1840∗(1−0,8)17∗0,351
=62℃< [ ∆t ]=60℃
15. Alegerea tipului uleiuluiPentru ungerea angrenajului şi rulmenţilor folosim metoda separată: ungerea
angrenajului se efectuează prin scufundarea arborelui melcat în ulei; ungerea
rulmenţilor – cu ajutorul materialului plastic de tipul solidol sintetic C după GOST
4366-76 (tab. 9.14 [1]).
Din tab. 10.9.[1] stabilim viscozitatea uleiului: 15¿10−6 m2/s la σ H =200 MPa şi
v s≈9m /s .
Din tab. 10.10.[1] alegem uleiul industrial MC 22.
16. Asamblarea reductorului
34
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Înainte de asamblării, reductorul se curăţă în partea interioará şi se acoperă cu o
vopsea rezistentă la acţiunea uleiului.
Asamblarea se efectuează în conformitate cu desenul de asamblare.
Asamblarea se începe în felul următor: pe arborele melcat se îmbracă, rulmenţii
care în prealabil au fost încălziţi în ulei la temperatura de 80 - 100 °C . Dupa care
arborele asamblat se instalează în corpul reductorului.
Pe arborele condus se fixează pana de sub roată, după care se presează roata
melcată, se instalează bucşa de distanţare apoi rulmenţii se încălzesc şi se presează pe
fusurile arborilor.
Arborele asamblat, se fixează pe corpul reductorului şi se plasează capacul
reductorului. Pentru centrarea capacului şi corpului se instalează ştifuri. Suprafaţa dintre
axe în prealabil este prelucrată cu vopsea.
După aceasta se fixează capacele cu ajutorul garniturilor metalice instalate sub
capacul rulmenţilor.
Reductorul asamblat este supus cercetărilor pe stand, după care, este instalat în
locul de destinaţie pentru care a fost elaborat.
35
Mod Coala т
№ doc. Semnat Data
Coala
Bibliografie
1. С.А.Чернавский, Н. Боков, и др. Курсовое проектирование деталей машин,
Москва, Машиностроение., 1988, с.409.
2. Dulghieru V., Ciupercă R., Dicuseară I., Mecanica aplicată: Îndrumar de proiectare,
Chişinău, Editura Tchnica-info, 2008, 296 p.
3. Курмаз, Л.В. А.Т. Скойбеда.. Детали машин.
Проектирование: Справочное учебно-методическое
пособие– 2-е изд., испр.: М.: Высш. шк., 2005. – 309 с.
36