UNIVERSITATEA TEHNICA DIN CLUJ-NAPOCACENTRUL UNIVERSITAR NORD DIN BAIA MARE

REDUCTOR

STUDENT- UNGUR CLAUDIUGRUPA EM II

ANUL UNIVERSITAR 2011-2012

1. Temă proiect

Să se proiecteze un reductor cilindric pentru următoarele date:

- Puterea de intrare : 2 [KW]

- Turaţia de intrare : [rot/min]

- Raportul de transmitere :

- Înclinaţia danturii :

2. Memoriu tehnic

2.1. Consideratii teoretice

Reductoarele servesc la micşorarea numărului de turaţii şi la creşterea momentului de torsiune. Reducoarele de uz sunt nominalizate în STAS 6055-68 iar STAS 6848-68 prevede caracteristicile şi simbolurile.

Reductoarele fac parte din marea categorie a transmisilor mecanice şi servesc la reducerea numărului de turaţii şi la mărirea momentului de torsiune

2.2. Elemente componente

Elemente componente principale:- Carcasa- Angrenajele- Arborii şi lagărele

Carcasa se execută în general din fomtă prin turnare. Este prevazută cu nervuri care au următoarele scopuri: mărirea rigiditaţii ansamblului, reduc zgomotul şi vibraţiile, măreşte suprafaţa de răcire a reductorului.

La carcasele executate prin turnare se impune respectarea condiţilor legate de tehnologia turnării şi de economia prelucrării:

- Respectarea unei grosimi cât mai uniforme a pereţilor, asigurarea unei grosimi minime impuse de fluiditatea materialului turnat şi de precizia de realizare

- Evitarea aglomerării de material şi utilizarea în schimb a nervurilor de rigiditate a carcaselor

- Trecerea treptată de la o secţiune de grosime mai mare la alta cu grosimi mai reduse pentru diminuarea tensiunilor interne

- Asigurarea de raze de racordare suficient de mari - La adaptarea formei construcive a carcasei trebuie să se aibă în vedere uşurinţa

montajului şi intinderii în timpul exploatări

1

La carcasele executate prin sudare se impun de asemenea o serie de condiţii legate de particularitatea tehnologiei de sudare:

- Utilizarea de material cu sudabilitate bună- Forma constructivă a carcasei să permit posibilitatea de automatizare a sudurii si

accesibilitaţii pentru execuţia cordoanelor de suduraSe vor mai asigura:

- Un orificiu de vizitare care să permita observarea danturii tuturor roţilor- Un dop de aerisire care are rolul de anu se forma suprapresiuni datorită incălzirii

în interiorul reductorului- Tija de control a nivelului uleiului- Un orificiu cu dop filetat pentru evacuarea uleiului - Inele pentru manipularea reductorului

Angrenajele constituie partea funcţională principal a unui redactor. Angrenajul este mecanismul format din două roţi dinţate , care transmite - prin intermediul dinţilor aflaţi succesiv şi continuu în contact – mişcarea de rotaţie şi momentul de torsiune între cei doi arbori.

Angrenajele au o largă utilizare în transmisiile mecanie, datorită avantajelor pe care le prezintă: raport de transmitere constant; siguranţă în exploatare; durabilitate ridicată; randament ridicat; gabarit redus; posibilitatea utilizării pentru un domeniu larg de puteri,viteze şi rapoarte de transmitere. Ca dezavantaje, se pot menţiona: precizii mari de execuţie şi montaj; tehnologie complicată; zgomot şi vibraţii în funcţionare.

Clasificarea angrenajelor: După poziţia relativă a axelor de rotaţie:

- Cu axe paralele- Cu axe concurente- Cu axe incrucişate

După forma roţilor componente:- Cindrice- Conice- Hiperbolaidale (elicoidale, melcate, hipoide )

După tipul angrenării:- Exterioare- Interioare

După direcţia dinţilor:- Cu dantură dreaptă- Cu dantură înclinată- Cu dantură curbă- Cu dantură în V

După forma profilului dinţilor:- Profil evolventric- Profil cicloidal- Profil în arc de cerc

După posibilităţile de mişcare a axelor roţilor:- Cu axe fixe- Cu axe mobile (planetare)

2

Arborii pe care sunt fixate angrenajele sunt arbori drepţii. Ei sunt proiectaţi cât mai scurt pentru a avea o rigiditate cât mai mare care este foarte importantă în funcţionare şi a asigura o construcţie compactă a reductoarelor.

Orice reductor are un arbore de intrare şi un arbore de ieşire. La reductoarele cu mai multe trepte există şi arbori intermediarii. Arborii pot fi verticali sau orizontali în funcţie de tipul şi poziţia relativă a angrenajelor, locul de utilizare a reductorului. Există construcţii de reductoare cu două capete de cuplare la ieşire sau cu ieşire pe arbori intermediari.

Lagărele sunt în marea majoritate a cazurilor cu rulmenţii. Tipul şi mărimea rulmenţilor vor fi în funcţie de valoarea şi sensul forţelor ce solocită arborii, tipul construcţiei alese.

Roţile dinţate cilindrice, conice şi roata melcată sunt montate pe arbore pe baza unor recomandări, prin intermediul unor pene paralele şi fixate cu ajutorul umerilor executaţi pe arbori, cu bucşe distanţiere. În cayul când se execută din materiale deficitare se recomandă executarea roţii din două materiale.

Elemente auxiliare strict necesare pentru o bună funcţionare şi anume:- Elemente de etanşare- Dizpozitivele de ungere- Capacele- Indicatorul nivelului de ulei

Elementele de etanşare utilizate mai frecvent în cazul reductoarelor sunt manşetele de rotaţie cu buză de etanşare şi inel de pâslă.

Dizpozitivele de ungere sunt necesare pntru asigurarea ungerii cu ulei sau unsoare consistentă a rulmenţilor, uneori chiar a angrenajelor când nici una din roţile dinţate nu ajunge in baia de ulei. Conducerea lubrifiantului la locul de ungere se realizează folosind diverse construcţii de dizpozitive de ungere.

Capacele servesc la fixarea şi reglarea jocurilor din rulmenţi, la asigurarea etanşarii, fiind prinse in peretele reductorului cu ajutorul unor şuruburi.

Indicatorul nivelului de ulei din reductor, în cele mai multe cazuri, este executat sub forma unei tije pe care sunt marcate nivelul mazim, respectiv minim al uleiului, sau sub forma unor vizoare montate pe corpul reductorului. Există şi insicatoare care funcţionează pe principiul vaselor comunicate, realizate pe baza unui tub trasnparent care comunică cu baia de ulei.

2.3. Materiale utilizate pentru execuţia roţilor dinţate

Oţeluri. Roţile dinţate se pot executa dintr-o gamă foarte largă de materiale. În primul rând se folosesc oţeluri de îmbunatăţire dintre care oţelurile carbon cu 0,4-0,6%C şi oţelurile cu 0,35-0,45%C slab aliate cu Mn, Cr, Cr-Mo, Cr-Ni sau Cr-Ni-Mo

Oţelurile nealiate şi cele aliate cu Cr, Cr-Mo, Cr-Ni, se utilizează simplu imbunătăţite, uneori, aplicându-se o călire superficială, iar cele aliate cu Cr-Mo, Cr-Ni, o eventuală ceanurare. Oţelurile Cr-Ni-Mo se pretează, cu deosebire la roţi dinţate cu modul mare. O situaţie specială specifică ocupă oţelurile de nitrurare destinate fabricaţiei de roţi dinţate cu regim de lucru

deosebit de greu(funcţionare la temperaturi până la ).

2.4. Norme de protectie a muncii

3

Pentru siguranţa desfăşurării procesului de lucru cu acest dispozitiv trebuie să se respecte următoarele reguli de protecţie a muncii :

- trebuie respectate regulile de protecţie a muncii din atelierul de producţie; - la apariţia unei defecţiuni se va retrage dispozitivul din lucru şi se va înlocui

piesa defectă;- trebuie respectate întocmai regulile de întreţinere a dispozitivului;- este de preferat ca muchile şi colţurile să fie teşite pentru a diminua riscul unor

accidente;- este preferat ca elementele mecanisului să se vopsească pentru a nu ruginii.

Pentru evitarea pericolul de accidente s-au luat următoarele măsuri :- având în vedere că reductorul este greu, acesta a fost prevăzut cu inele de ridicare

pentru a putea fi transportat cu ajutorul macaralei, este interzis transportul manual al acestuia;

- este interzis să se atingă părţile în mişcare ale reductorului în timpul funcţionării;- înainte de punerea în funcţiune a reductorului trebuie verificate şuruburile de

fixare a acestuia pe suport şi mai ales şuruburile de fixare a roţilor exterioare pe capetele de arbori;

- dacă în timpul funcţionării apar zgomote necaracteristice reductorului, acesta se va opri imediat şi va fi chemat personalul de întreţinere;

- având în vedere că reductorul este acţionat de un motot electric, trebuie respectate şi normele de protecţie a muncii referitoare la motoarele electrice şi la lucrul cu utilaje aflate sub tensiune.

4

3. Variante constructive

Varianta 1 : Este prezentat un reductor cu dinti drepti, în figura 1, cu o singură treaptă de reducere. Este o variantă simplă usor de realizat având un gabarit redus. Pentru varianta respectivă se pot folosi si roti cu dinti înclinati. Sprijinirea arborilor se face pe rulmenti radiali cu

bile pe un singur rând.

Fig 3 [1]

5

Fig 3.1 Schema cinematică

Varianta 2 : Varianta prezentată în figura 2 este o variantă mai robustă, având un gabarit mai mare fiind un reductor pentru puteri de transmitere mari. Sprijinirea arborilor se face pe rulmenti radial-axiali cu role conice, deci se pot monta si roti dintate cu dinti înclinati.

Fig 3[2]

6

Fig 3.2 Schema cinematică

Varianta 3 : Varianta constructiva din figura 3.3 are axele asezate in planul vertical, iar fixarea carcasei se face frontal cu ajutorul uinei flanse, in care sunt prevazute gaurile de fixare. Ungerea reductorului se asigura prin acufundarea rotii mari in baie de ulei pe o inaltime de pana la o treime din diametrul exterior.

7

Se alege varianta constructivă 1,deoarece corespunde cerintelor temei, adică o putere de transmitere mică, si tot odată este o variantă economică având un gabarit redus, simplu de realizat care nu implică conditii speciale de executie.

8

4. Memoriu justificativ de calcul

4.1. Alegerea randamentelor

randamentul curelelor

randamentul lagărelor cu rulmenţi

randamentul roţilor dinţate cilindrice cu dinţi drepţi

randamentul total

4.2. Stabilirea momentelor de torsiune

arbore de intrare

arbore de ieşire

4.3. Calculul puterilor pe arbori

4.4. Calculul turaţilor pe arbori

arbore de intrare

arbore de ieşire

4.5. Predimensionarea arborilor

9

Alegem din STAS 8724/2-84 valorile: ,

4.6. Alegerea materialului roţilor dinţate

Materialul roţilor dinţate este oţel îmbunătăţit OLC 45Pentru proiectarea roţilor dinţate:

Raportul , b= lăţimea , m= modul

Factorul zonei de contact

Factorul de material

4.7. Alegerea numărului de dinţi

4.8. Raportul de angrenare

4.9. Abatarea de la raportul standardizat

10

4.10. Presiunea de contact admisibilă

Considerâand penru predimensionare

pentru OLC 45 înbunătăţit

4.11. Modulul angrenajului, ţinând seama de solicitarea la presiunea de contact

Se alege din STAS 822-82

4.12. Diametrele de divizare

4.13. Distanţa axială elementară

mm

Distanţa axială se standardizează din STAS 6055-82, favorabil este ca problema să se rezolve prin măsurarea numărului de dinţi astfel:

11

4.14. Raportul de angrenare

4.15. Abaterea de la raportul standardizat devine:

4.16. Distanţa axială elementară devine:

Distanţa axială standardizată va fi:

4.17. Unghiul de angrenare

4.18. Suna deplasărilor specifice de profil

4.19. Se determină deplasarea specifică de profil x:

12

Se obţine :

4.20. Coeficientul de modificare a distanţei dintre axe

4.21. Coeficientul de scurtare a înălţimii dintelui

4.22. Diametrele cercurilor de cap

da1

4.23. Înălţimea dintelui

4.24. Diametrele cercurilor de picior

4.25. Diametrele cercurilor de rostoglire

13

4.26. Diametrele cercurilor de bază

Verificări:

4.27. Gradul de acoperire a angrenajului

Unde:

Astfel obtinem:

14

4.28. Numărul de dinţi care se pot executa fără să apară ascuţirea la vârf a acestora

Unde:

Deoarece nu apare ascuţirea la vârful dintelui

4.29. Verificarea danturii la solicitarea de încovoiere

Unde: ; (pentru clasa de precizie 7); (pentru clasa de

precizie 7); pentru ; ; ;

Efortul unitar admisibil pentru solicitarea la încovoiere

15

Unde: pentru OLC 45; pentru

; ; ; ;

Dintele rezista la solicitarea de încovoiere deoarece:

4.30. Verificarea danturii la solicitarea de presiune de contact

Unde:

; ;

pentru clasa de precizie 7; pentru clasa de precizie 7.

Efortul unitar admisibil la presiune de contact

Unde : pentru OLC 45 îmbunătăţit

pentru ;

16

Pentru ungerea angrenajului s-a ales din STAS 10588-76 un ulei TIN 82EP cu vascozitatea

cinematica la

4.31 Forta normală. Forta tangentială. Forta radială pentru arborele 1

4.32 Lungimea peste dinţi  

=2.94 23,87

=8,16 71,94

4.33 Calculul transmisiei cu curele trapezoidale.

4.33.1 Diamentrul primitiv al rotii mari.

4.33.2 Diametrul mediu al rotilor de curea

4.33.3 Distanta dintre axe (preliminară)

4.33.4 Lungimea primitivă a curelei

4.33.5 Distanta dintre axe (calcul de definitizare)

17

4.33.6 Calculul numărului de curele (preliminar)

4.33.7 Coeficientul numărului de curele

4.33.8 Numărul de curele (definitiv)

4.34 Reacţiunile pe verticală pentru arborele 1

24.80 [daN]

24.80 [daN]

4.35. Reacţiunile pe orizontală pentru arborele 1

[daN]

[daN]

a=70 [mm]b=49 [mm]

18

158,27[daN]

207.181[daN]

4.36 Determinarea momentelor încovoietoare pentru arborele 1

607.6 [daNmm]

607.6 [daNmm]

1678.9 [daNmm]

1455.3 [daNmm]

607.6 [daNmm]8733.28 [daNmm]

8754.34[daNmm]

4.37 Reacţiunile pe vertical pentru arborele 2

2.35 [daN]

19

2.35 [daN]

4.38 Reacţiunile pe orizontală pentru arborele 2

64.75 [daN]

64.75 [daN]

a=70 [mm]b=53 [mm]

419.8 [daN]

419.8 [daN]

4.39 Determinarea momemntelor încovoietoare pentru arborele 2

622.75 [daNmm]

622.75 [daNmm]

2331.07 [daNmm]

622.75 [daNmm]2331.07 [daNmm]

2412.82 [daNmm]

20

4.40 Calculul suruburilor de fixare a capacului reductorului

a) Suruburile care se afla langa lagare:d1 = 0,75∙d [mm]d1 = 0,75∙12 = 9 rezultă conform STAS d1 = 10 [mm]b) Suruburile care nu se afla langa lagare:d2 = 0,5∙d [mm]d2 = 0,5∙12 = 6 rezultă conform STAS d2 = 6[mm]Suruburile capacelor lagarelord3 = 0,75∙d2 [mm]d3 = 0,75∙ 6 = 4,5 rezultă conform STAS d3 = 6[mm]

Dimensionarea şuruburilor:

21

Tabelul cu dimensiunea şuruburilor:

4.41 Calculul penei pe arborele 1:

Mt1 = 22293[N mm] b = 6[mm] h = 6[mm] d = 18[mm]

as = 70 [N/mm2]

τaf= 0,8 x a = 0,8 x 40 = 32[mm]

lc1 =

Conform STAS 1004 – 81: pana lc1 = 14[mm]

4.42 Calculul penei pe arborele 2:

M t2 = 190509,55[Nmm] b = 6[mm] h = 6[mm] d = 18[mm]

as = 70 [N/mm2]

22

τaf = 0,8 x a = 0,8 x 40 = 32[mm]

lc2 =

Conform STAS 1004 – 81: pana lc2 = 70[mm]

Tabelul cu dimensionarea penelor si a canalelor de pana:

Dimensiunea de pene şi secţiuni de canale (extras din STAS 1004-71 si 1005-71)

4.43 Determinarea diametrelor şi lungimilor tronsoanelor arborilor

Materialul din care se confecţionează arborele de intrare este OLC 45, având rezistenţa de

rupere la tracţiune de .

Coeficientul de corecţie al momentului de torsiune se calculează cu:

Momentele de torsiune echivalente pentru care se vor alege diametrele nominale d este:

4.42.1 Arborele de intrare Tronsonul 1:

Tronsonul 2:

23

Se alege semeringul cu diametrele de: STAS 7950/2-87

- este o lungime de siguranţă necesară pentru evitarea atingerii capacului

- grosimea peretelui capacului în dreptul manşetei

- lăţimea manşetei care se montează pe arboreTronsonul 3:

Se alege rulmentul cu diametrele de:

Seria rulmentului este de .

Tronsonul 4:

Se alege constructiv:

- în cazul ungerii cu ulei din bara reductorului

- distanţa de la planul frontal al roţii la peretele reductorului

Tronsonul 5:

Tronsonul 6:

Tronsonul 7:

Se alege rulmentul cu diametrele de:

Seria rulmentului este de .

4.42.2 Arborele de iesireTronsonul 1:

Tronsonul 2:

Se alege semeringul cu diametrele de: STAS 7950/2-87

- este o lungime de siguranţă necesară pentru evitarea atingerii capacului

- grosimea peretelui capacului în dreptul manşetei

- lăţimea manşetei care se montează pe arboreTronsonul 3:

24

Se alege rulmentul cu diametrele de:

Seria rulmentului este de .

Tronsonul 4:

Tronsonul 5:

Tronsonul 6:

Se alege rulmentul cu diametrele de:

Seria rulmentului este de .

4.44 Forma constructivă a roţii dinţate

dc = 1,6∙ d = 32∙1,6 = 51,2[mm]1 = (0,25...0,3)b = 0,28∙34 = 9,52[mm]

= 2∙3 = 6

25

de = df2-2f = 101,64-12 = 89,64g = (de-dc)/2 = (89,64-51,2)/2 = 19,22

4.45 Calculul de verificare al arborilor la oboseală.

4.45.1. Calculul de verificare al arborelui 1 la oboseală (OLC 45)

26

4.45.2. Calculul de verificare al arborelui 2 la oboseală (OL 60)

5. Bibliografie

27

[1] A.Adalbert, D.Matieşan, D.Pop, F.Sucala, A.Cazila, L.Oltean, O.Belcin, O.Tataru, L.Tudose, L.Turcu, S.Bojan, C.Tomoiag − “Reductoare”, Editura Lito UTCN, 1994.

[2] A.Antal, O.Tataru, − “Elemente privind proiectarea angrenajelor”, Editura ICPIAF, 1998.

[3] I.Stefănescu, I.Crudu, D.Panţuru, L.Palaghian − “Atlas de Reductoare cu Roţi Dinţate”, Ed. Didactică şi Pedagogică”, Bucureşti 1981. [4] I.Draghici si alţii − “Organe de masini probleme”, Ed Tehnică, Bucureşti 1983 [5] A.Chişiu si alţii − “ Organe de maşini”, Bucureşti 1981. [6] V.Handra-Luca, I.Stoica − “Introducerea în teoria mecanismelor vol I”, Ed. Dacia, Cluj Napoca 1982. [7] I.Draghici şi alţii − “Îndrumător de proiectare în construcţii de masini”, Ed. Tehnică. [8] Gh.Buzdugan − “Calcul de rezistenţă al pieselor de maşini”, Ed. Tehnică.

28