organe de masini-reductor de turatie intro treapta
DESCRIPTION
Proiect de calcul pentru un reductor de turatie intro treapta la disciplina organe de masini.TRANSCRIPT
TEMA DE PROIECT
Sa se proiecteze transmisia mecanica pentru actionarea benzii transportoare pentru bagaje a viitorului aeroport Bucuresti Sud.
Transmisia este cea din figura de mai jos:
Notatii:
ME-motor electric trifazat asincronTCT-transmisie curele trapezoidaleRT-reductor de turatie conic cu dinti dreptiI-IV-arboriZ1, Z2-numarul de dinti ale rotilor dintate 1 si 2CEB-cuplaj elastic cu bolturi
Arborii III si IV sunt intr-un plan vertical.
Se va proiecta si un mecanism de intindere automata a curelelor.
Proiectul va cuprinde:
A. Memoriu justificativ cu calcule, schite, justificarea solutiei alese
B. Partea grafica
B1. Desenul reductorului de turatie scara 1:1
B2. Desenul mecanismului de intindere a curelelor
B3. Desenul de executie al arborelui IV
Student: Teliceanu Cristina-Dana
Grupa: 931
Nr. Crt.
Data Etapa Realizat Observatii
1. 13.10.2008 Primirea temei 100%2. 16.10.2008 Calculul energetic al transmisiilor.
Calculul turatiilor arborilor I-IV.Alegerea motorului.
3. Calculul transmisiei cu curele trapezoidale.Predimensionarea arborilor.Alegerea capetelor arborilor.
4. Predimensionarea angrenajului.Verificarea angrenajului.Calculul elementelor cinematice ale angrenajului.Desen de ansamblu al reductorului de turatie (incipient).
5. Calculul rulmentilor.Verificarea arborilor la solicitare complexa.Verificarea completa a arborelui IV (in sectiunea cea mai periculoasa).Desen de ansamblu avansat.Desenul arborelui IV (incipient).
6. Calculul celorlalte piese ale transmisiei (pene, cuple, etc).Calculul mecanismului de intindere a curelei.Calculul randamentului total al transmisiei.Desen de ansamblu definitiv.Desen de executie definitv.Desenul (schita) mecanismului de tensionare.Fisa tehnologica a arborelui IV.
7. Predarea si sustinerea proiectului.
Memoriu justificativ
1. Date de intrare:
Piv 17 kw
niv 150 rpm
ks 1.6
2. Calculul energiei si al turatiilor (arbori I-IV), transmisiei, alegerea motoarelor electrice
Pmax Piv ks Pmax 27.2 kw
Momentul de torsiune
Miv30
106Piv
niv Miv 1.082 10
6 N*mm
Randamentul total
pr 0.99 - randamentul perechilor de rulmenti
tct 0.97 - randamentul transmisiei cu curele trapezoidale
a 0.94 - randamentul angrenajului
t pr3 tct a t 0.885
Puterea necesara motorului
Pme
Pmax
t Pme 30.744 kw
Se aleg doua motoare electrice:
1. Tip 200 L 2. Tip 225 S
Pm1 37 kw Pm2 37 kw
nm1 2920 rpm nm2 1460 rpm
Schema motoarelor de 3000 rot/min (tip 200L) si de 1500 rot/min (tip 225S)
Raportul de transmisie
Itot1
nm1
niv Itot1 19.467
Itot2
nm2
niv Itot2 9.733
Itct 3.5
I12 4
IRT
Itot
Itct
IRT 2.781
ISTAS 20 I.STAS se va alege 20.
I 1Itot1 ISTAS
ISTAS100 I 1 2.667 %
I 2Itot2 ISTAS
ISTAS100 I 2 51.333 %
Deducem turatiile efective ale arborilor
ni nm1 ni 2920 rot/min
nii
ni
Itct nii 834.286 rot/min
niii nii niii 834.286 rot/min
Piv 17 kw Piii
Piv
pr a
Piii 18.268 kw Pii
Piii
pr
Pii 18.452 kw kw
Pi 19.215Pi
Piv
pr3 a tct
Calculul momentelor de torsiune
Mt1
30 106 Pi
nms Mt1 6.284 10
4 N*mm
Mt2
30 106 Pii
nii Mt2 2.112 10
5 N*mm
Mt3
30 106 Piii
niii Mt3 2.091 10
5 N*mm
Mt4
30 106 Piv
niv Mt4 1.082 10
6 N*mm
Predimensionarea arborilorat 30 MPa
tMt
d316
t atd1
316Mt1
at
d1 22.014 mmd2
316Mt2
at
d2 32.975 mmd3
316Mt3
at
d3 32.865 mmd4
316Mt4
at
d4 56.849 mm
Proiectarea transmisiei prin curele trapezoidale
Alegerea tipului curelei Profil SPB 11.0x10 Dp1 250 mm
Pn 37 kw
ni 2920 rpm
Itct 3.5
Alegerea rotilor
Dp1 200 Diametrul primitiv al rotii conducatoare de curea
2
100 - alunecarea elastica (2%)
Dp2 1 ( ) Dp1 Itct Unde Dp2 este diametrul primitiv al rotii conduseDp2Dp2 686 mm se standardizeaza conform STAS 1163-71
Se va alege Dp2 = 710 mm conform standardelor.
mm
Dp0 1.25Dp1 Dp0 250 mm diametrul rolei de intindere
Calculul vitezei periferice
V1
Dp1 nms
60 1000 V1 30.578 m/s
V1
Vadm
unde V.adm =50 m/s
Alegerea distantei axiale A
0.7 Dp1 Dp2 A 2 Dp1 Dp2 0.7 Dp1 Dp2 6372 Dp1 Dp2 1820aleg A 1229 mm2
Se va lua media intervalului.Lungimea primitiva a cureleiAc 1.5 cm2
sectiunea curelei 2asin
Dp2 Dp1
2 A
180
23.951 180 1 156.052 180 2 203.95Lpc 2 A Dp1 Dp2
2
Dp2 Dp1 24A
Lpc 3.94 103 mmValoarea Lpc se normalizeaza la cea mai apropiata valoarea din tabelul 4.2.1Lpc 4000 mm
A
Lpc360
1 Dp1 2 Dp2
2cos2
A 1483.958 mm2
Calculul preliminar al numarului de curele z0
Cf 1.6
CL 1.02
C 1 0.003180 1
C 0.928
a1 1.2315 b1 5.68 c1139
106
De 21
Vom cacula puterea transmisa de o curea.
P0 a1 V10.09
b1
De c1 V1
2
V1 P0 15.435 kw
P Piii
z0
P Cf
CL C P0 z0 2 Cz 0.9
zz0
Cz z 2.223 Aleg z=2 curele
Verificarea frecventei indoirii
fV1 2 10
3
Lpc f 15.289 f 40 Hz
Durata de functionare a curelei
P0
Ac10.29 Lh
Lpc
3 Lh 1.333 10
3 ore
Forta de intindere initiala F0 si a apasarii pe arbori Fa
Fu 103 Piii
V1 Fu 597.413 N
F0 1.6 Fu F0 955.86
Fa 1.8 Fu Fa 1.075 103
Predimensionarea arborilor si alegerea capetelor de arbori
Momentele de incovoiere nu pot fi determinate in faza de predimensionare -> predimensionarea se face numai la torsiune.Nu se cunoaste pozitia fosrtelor fata de reazeme.
Utilizand "Capetele de arbori" din STAS 9724/2-71 vom determina diametrele si lungimile nominale pentru arborii I-IV. Lungimile vor fi cele de predimensionare si nu finale.
d1 22.014 mm va rezulta d.1=22 mm; l.1=36 mm
d2 32.975 mm va rezulta d.2=35 mm; l.2=58 mmd3 32.865 mm va rezulta d.3=35 mm; l.3=58 mm d4 56.849 mm va rezulta d.4=60 mm; l.4=105 mm
Proiectarea unui angrenaj conic cu dinti drepti
Diametrul de divizare al pinionului conic
KH factor global al presiunii hertziene de contact
KH 1700000N
mm2
KS factor de suprastructura exterioara
KS 1
Mtp momentul de torsiune pe arborele pinionului
Mtp Mt3
Mtp 2.091 105
b
Rraportul dintre latimea danturii si generatoarea conului de divizare, se aproximeaza cu 0.3, se va nota pentru usurinta calculului b.R
bR 0.3
Hlim presiunea hertziana limita la obosela
i12 3.5Vom alege materialul pinionului 18MoMnCr13 conform STAS 791-88HRC 59 duritate flancHlim 25.5HRC
N
mm2Hlim 1.505 10
3
d1min
3KH KS Mtp
bR 11
2bR
2
Hlim2 i12
d1min 59.155 mm
Modulul danturii rotilor dintate pe conul frontal exterior
Modulul danturii rotilor pe conul frontal exterior se determina din conditia ca dantura sa reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui.
Kf factorul global al tensiunii de la piciorul dintelui
Kf 19Ks 1Mtp 2.091 105d1min 59.155 mmflim rezistenta limita la rupere prin oboseala la piciorul dinteluiflim 420
mmin
Mtp KS Kf
d1min2bR 1
1
2bR
2
flim
i122
1
mmin 3.426 mm
mKSTAS 3.5
mKSTAS2 4.5
mKSTAS mmin mKSTAS2
1.05mKSTAS 3.675
mmin 1.05mKSTAS
Conditia este indeplinita, astfel se va alege m.min=m.KSTAS
m min=3.5mm
Calculul numarului de dinti al rotilor dintate care formeaza angrenajul
Se determina numarul necesar de dinti ai pinionului conic:
z1s
d1min
mmin
z1s 16.901
Se va standardiza numarul de dinti, astfel incat:z1 17 dintixr 0.43 deplasarea specifica radialaSe detedrmina numarul de dinti ai rotii conjugate:z2 z1 i12z2 59.5
z2=60 dinti
Calculul geometric al angrenajului conic cu dinti drepti
o 20 grade unghiul profilului de referinta
h1oa 1 coeficientul inaltimii capului de referinta
h1of 1.2 coeficientul inaltimii piciorului de referinta
C1o 0.2 coeficientul jocului de referinta la picior
hfo h1of m
A. Elementele rotii plane de referinta
hfo 4.2 hao h1oa m hao 3.5 Co C1o m Co 0.7 po m
po 10.996
B. Calculul deplasarilor specifice ale danturii
Deplasari specifice radiale:
xr1 0.43
xr2 0.43
Deplasari specifice tangentiale
xt1 0.12
xt2 0.12
C. Elementele geometrice ale angrenajului
Semiunghiurile conurilor:
1 atanz1
z2
1 0.276 rad
11 1180
grade
11 15.819
22 74.18122 90 11
2 22180
rad2 1.295
Diametrele de divizare:
d11 m z1
d11 59.5 mm
d12 m z2
d12 210 mm
Lungimea exterioara a generatoarei conurilor de divizare
Rd11
2 sin 1
R 109.133 mm
Latimea danturii rotilor
b 0.3 R
b 32.74 mm
Se rotunjeste valoarea obtinuta b=33 mm
Diametrele de divizare medii
dm1 d11 b sin 1
dm1 50.504 mm
dm2 d12 b sin 2
dm2 178.25 mm
Modulul mediu al danturii
mm
dm1
z1
mm 2.971 mm
Numarul de dinti ai rotii plane de referinta
zo
z1
sin 1
zo 62.362
Rezulta ca z.o=63 dinti
Inaltimea capului dintelui
ha1 m h1oa xr1
ha1 5.005 mm
ha2 m h1oa xr2
ha2 1.995 mm
Inaltimea piciorului dintelui
hf1 m h1of xr1
hf1 2.695 mm
hf2 m h1of xr2 hf2 5.705
h ha1 hf1
h 7.7 mm
Inaltimea dintelui
Unghiul capului dintelui
a1 atanha1
R
180
a1 2.626 grade
a2 atanha2
R
180
a2 1.047 grade
Unghiul piciorului dintelui
f1 atanhf1
R
180
f1 1.415 grade
f2 atanhf2
R
180
f2 2.992 grade
Unghiul conului de cap
pentru angrenaj conic cu joc la picior constant
a1 11 f2
a2 22 f1
a1 18.812 grade
a2 75.595 grade
Unghiul conului de picior
f1 11 f1
f2 22 f2
f1 14.405 grade
f2 71.188 grade
da2 d12 2 ha2 cos 2
Diametrele de cap
da1 d11 2 ha1 cos 1
da1 69.131 da2 211.088df1 d11 2 hf1 cos 1
df2 d12 2 hf2 cos 2
df1 54.314
df2 206.89
Inalimea exterioara a conului de cap
pentru angrenaj conic cu jocul la piciorul danturii constant
Ha1
d11 cot 1
2
ha1 sin 1
Ha2
d12 cot 2
2
ha2 sin 2
Ha1 103.636
Ha2 27.831
Arcul de divizare al dintelui
20180
0.349 rad
s1 m 0.5 2 xr1 tan ( ) xt1
s2 m 0.5 2 xr2 tan ( ) xt2
s1 7.013
s2 3.982
Diametrele de picior
Unghiul de rabotare al dintelui
1 atan0.5 s1 R sin f1 tan ( )
R cos f1
2 atan0.5 s2 R sin f2 tan ( )
R cos f2
1 1.193
2 0.073
Elementele geometrice ale angrenajului cilindric echivalent
Diametrele de divizare ale rotilor echivalente dv1sidv2
dv1
d11
cos 1
dv1 61.842
dv2
d12
cos 2
dv2 770.352
zv1si zv2
Numarul de dinti ai rotilor echivalente
zv1
dv1
m
zv1 17.669
zv2
dv2
m
zv2 220.101
Diametrele de cap ale rotilor echivalente dav1si dav2
dav1 dv1 2 ha1
dav1 71.852
dav2 dv2 2 ha2
dav2 774.342
Calculul fortelor din angrenajul conic cu dinti drepti
Diametrele de baza ale rotilor echivalente dbv1 si dbv2
dbv1 dv1 cos ( )dbv1 58.113
dbv2 dv2 cos ( ) dbv2 723.894
Distantele dintre axele de rotatie ale rotilor ehivalente av12
av121
2dv1 dv2
av12 416.097
Gradul de acoperire
dav1
2dbv1
2
2 m cos ( )
dav22
dbv22
2 m cos ( )
av12 sin ( )
m cos ( )
1.575
Forte tangentiale
Ft1 2Mtp
dm1 Ft1 8.28 10
3 N
Ft2 Ft1
Forte radiale
Fr1 Ft1 tan ( ) cos 1
Fr2 Ft2 tan ( ) cos 2 Fr1 2.9 10
3 N
Fr2 821.564
N
Forte axiale
Fa1 Ft1 tan ( ) sin 1
Fa2 Ft2 tan ( ) sin 2
Fa1 821.564 N
Fa2 2.9 103 N
Forta normala pe flancul dintelui
Fn Ft11
cos ( )
Fn 8.812 103 N
Verificarea de rezistenta a danturii angrenajului conic cu dinti drepti
A. Verificarea la oboseala prin incovoiere a piciorului dintelui
KF1 2.3K.F este factorul de forma al dintelui
KF2 2.2
KS 1
KV factorul dinamic interior
KV 11Kfb factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturiib 33 mmKHb 0.2
b
d11
1KHb 1.111Kfb 1.1K factorul de repartitie frontala a sarciniiK
1
K 0.635K 0.7 se considera o valoare rotunjitaflim rezistenta minima de rupere prin oboseala la piciorul dinteluiflim 420Cf coeficientul de siguranta la rupere prin oboseala la piciorul dintelui
Cf=3
K factorul concentratorului de eforturi unitare din zona de racordare a piciorului dintelui
K1 0.82
K2 0.85
Kx factorul dimensional, se adopta egal cu unitatea pentru angrenaje de dimensiuni obisnuite
Kx 15
KfN factorul numarului de cicluri de functionare
N1 60 niii Lh
N1 6.674 107
Va rezulta
N2 60 niv Lh
N2 1.2 107
KfN2107
N2
1
9
KfN2 0.98
f1Ft1
b mm
KF1 K KS KV Kfb
f1 1.645 103
N 107
KfN1 1
f2Ft2
b mm
KF2 K KS KV Kfb
f2 1.574 103
fa1flimCf
K1 Kx KfN1
fa1 1.722 103
fa2flimCf
K2 Kx KfN2
fa2 1.749 103
f1 fa1
f2 fa2
B. Verificarea solicitarii statice de incovoiere a piciorului dintelui la incarcarea maxima
Calculul urmareste evitarea deformatiilor plastice ale dintilor cu duritate mai mica de 350 HB
MtMaxp momentul de torsiune maxim care poate apare la pornire, la oprire sau in cazul blocarii accidentale a transmisieiin timpul functionarii
MtMaxp Mt3
Mtp momentul de torsiune nominal pe arborele pinionului angrenajului
KS Max - factorul de soc maximKSMax
MtMaxp
Mtp
KSMax 1r rezistenta de rupere statica prin inconvoierer 42 102
CfM Coeficientul de siguranta la solicitarea prin soc a piciorului. Se adopta
Tensiunea maxima de inconvoiere la piciorul dintelui este:
f1 1.645 103 f2 1.574 10
3
fMax1 f1KSMax
KS
fMax1 1.645 103
fMaxarCfM
fMax2 f2KSMax
KS
fMaxa 2.1 103 fMax2 1.574 10
3
C. Verificarea la presiune hertziana, in cazul solicitarii la oboseala a flancurilor dintilor
dm diametrele cercurilor de divizare medii
dm1 50.504 mm
dm2 178.25 mm
KM factorul de material
KM 221N
mm2
KHB factorul de repartitie a sarcinii pe latimea danturii
KHB 1.1
Ha tensiunea hertziana admisibila la solicitarea de oboseala a flancurilor dintilor
Halim rezistenta limita la oboseala superficiala de contact a flancurilor dintilor
Halim 420
CH coeficient de siguranta la pitting
CH 1.5
KR factorul rugozitatii flancurilor dintilor
KR 1.15
KHN factorul numarului de cicluri de functionare
KHN1 1
Kd 4
KHN2 5107
N2
1
6
KHN2 1.269
KC 1.77
HC KM KCFt1
b dm1
KS KV KHB
i122
1
i12
HC 3.093 103
Ha1HlimCH
KR Kd KHN1
Ha1 4.614 103
Ha2HlimCH
KR Kd KHN2
Ha2 5.853 103
Alegerea rulmetilor, stabilirea preliminara a formei constructive a arborelui
dca 45 mm
dfus dca 5 50 mm
Vom alege astfel conform STAS 3920-87 rulmentii cu simbolul 32210 pentru diametru de fus de 50 mm pentru arborele rotii conduse.
Pentru arborele rotii conducatoare se va alege rulmentul cu simbolul 32208.
lca 135.5 mm
d2 73 mm
d0 dfus 3 53 mm
Verificarea arborilor
Verificarea la solicitarea compusa:
α - coeficient ce ia in considerare influenta modulului de variatie diferit al momentelor de incovoiere si torsiune asupra comportarii arborelui
Pentru o variatie pulsatoare a efortului la torsiune:
Calculul of reactiunilor si momentelor
Fam2 2763.76 N Forta axiala
Frm2 1105.50 N Forta radiala
Ftm2 8178.31 N Forta tangentiala
moment produs de forta axialaMII_am2 Fam2
dm2
2 MII_am2 201.52 N m
lII_1 57.5mm
lII_2 103.5mm
Plan orizontal (xOy):
MII_Hb1_1 0 HII_b2_1
Ftm2 lII_1
lII_1 lII_2
HII_b2_1 2920.83 N
MII_Hb2_1 0 HII_b1_1
Ftm2 lII_2
lII_1 lII_2
HII_b1_1 5257.49 N
F II_H_1 HII_b1_1 Ftm2 HII_b2_1 F II_H_1 0N
MII_Hb1_1 0N m
MII_H1_1 HII_b1_1 lII_1 MII_H1_1 302.31 N m
MII_Hb2_1 MII_H1_1 Ftm2 HII_b1_1 lII_2
MII_Hb2_1 0N mPlan Vertical (xOz):
MII_Vb1_1 0 VII_b2_1
Frm2 lII_1 MII_am2
lII_1 lII_2
VII_b2_1 856.88 N
MII_Vb2_1 0 VII_b1_1
Frm2 lII_2 MII_am2
lII_1 lII_2
VII_b1_1 1962.38 N
F II_V_1 VII_b1_1 Frm2 VII_b2_1 F II_V_1 0N
MII_Vb1_1 0N m
MII_V11_1 VII_b1_1 lII_1 MII_V11_1 112.84 N m
MII_V21_1 MII_V11_1 MII_am2 MII_V21_1 88.69 N m
MII_Vb2_1 MII_V21_1 VII_b1_1 Frm2 lII_2 MII_Vb2_1 0 N m
Rezultantele:
RII_b1_1 HII_b1_12 VII_b1_1
2 RII_b1_1 5611.78 N
RII_b2_1 HII_b2_12 VII_b2_1
2 RII_b2_1 3043.92 N
MII_b1_1 MII_Hb1_12 MII_Vb1_1
2 MII_b1_1 0N m
MII_1_1 MII_H1_12 MII_V21_1
2 MII_1_1 315.05 N m
MII_b2_1 MII_Hb2_12 MII_Vb2_1
2 MII_b2_1 0N m
Moment echivalent:
MII_eq_1 MII_1_12 MtII
2 MII_eq_1 638.70 N m