proiectarea unui reductor orizontal
TRANSCRIPT
PROIECTPROIECT
TRANSMISIE MECANICĂ
Cuprins
1. Tema de proiectare
2. Schiţa ansamblului
3. Calculul cinematic şi dinamic. Alegerea motorului electric. Predimensionarea arborilor
3.1 Calculul cinematic
3.2 Calculul dinamic şi alegerea motorului electric
3.3 Predimensionare arbori
4. Dimensionarea şi calculul elementelor geometrice ale angrenajului cilindric
4.1 Dimensionarea angrenajului
4.1.1 Determinarea numărului de dinţi
4.1.2 Calculul corijării angrenajului
4.2 Elemente geometrice ale angrenajului cilindric cu dinţi înclinaţi
1. Cremaliera de referinţă
2. Cremaliera de referinţă în plan frontal
3. Diametre de divizare, de bază şi de rostogolire
4.Verificare
5. Diametre interioare şi exterioare
6. Grosimea dintelui pe cercul de divizare în plan frontal
7. Grosimea dintelui pe cercul exterior în plan frontal
8. Verificare
9. Gradul de acoperire şi verificarea sa
10. Lăţimea roţilor dinţate şi lungimea dinţilor
11. Razele începutului angrenării şi începutului profilului evolventic
12. Verificarea evitării interferenţei
13. Jocul la fund şi verificarea sa
14. Cota Lxn peste XL dinţi în plan normal
15. Angrenajul echivalent
5. Forţele din angrenare
6. Verificarea angrenajului cilindric
7. Proiectarea asamblării arbore-butuc
8. Alegerea rulmenţilor
8.1.1 Calculul reacţiunilor din punctele de reazem (arbore I)
8.1.2 Calculul de alegere al rulmenţilor (arbore I
8.2.1 Calculul reacţiunilor din punctele de reazem (arbore II
8.2.2 Calculul de alegere al rulmenţilor (arbore II)
9. Calculul reductorului la încălzire-ungere
10. Verificarea arborilor. Diagramele de momente
11. Proiectarea transmisiei prin curele trapezoidale
12. Alegerea cuplajului elastic
13. Proiectarea cuplajului multicompensator dintat
14. Calcule anexe: volumul şi masa reductorului, calculul inelelor de ridicare
15. Memoriu tehnologic
16. Concluzii
1. Tema de proiect:Proiectarea unei transmisii mecanice pentru actionarea unei masini de lucru avand doua intrari de putere. Aceasta va fi compusa din motor electric, cuplaj elastic standardizat, reductor intr-o treapta cu roti dintate si cuplaj compensator in paralele cu transmisie prin curele trapezoidale.
2. Schita ansamblului:
DATELE DE PROIECTARE:
P1ML =94 kw;
P2ML =9,4kw;
n1ML =500 rot/min;
n2ML =100 rot/min;
nMEo =1500 rot/min
Ks =1,2
3. CALCULUL CINEMATIC ŞI DINAMIC. ALEGEREA MOTORULUI ELECTRIC.
PREDIMENSIONAREA ARBORILOR
3.1 Calculul cinematic
- Turatia nominala (in gol) a motorului electric: rot/min
- Turatia de lucru (in sarcina) a motorului electric:
rot/min
- Raportul de transmitere reductor:
- se alege raportul de transmitere al angrenajului celor două
roţi ale reductorului într-o treaptă conform STAS 6012-81;
- Turatia efectiva 1, a M.L.:
- Verificare:
- Raport de transmitere T.C.T: - se alege raportul de
transmitere al transmisiei prin curele trapezoidale conform STAS 6012-81;
- Turatia efectiva 2, a M.L.:
- Verificare:
3.2 Calculul dinamic
- rul = randamentul rulmenţilor; - TCT = randamentul transmisiei prin curele; - a = randamentul
angrenajului; - cc = randamentul cuplajului limitator;
- Puterea utilizata a motorului electric:
- Puterea si momentele de torsiune la arborii transmisiei:
- Randamentul si pierderile de putere prin frecare, totale si in reductor:
3.3 Alegere motor electric
Conform STAS 1893-87 pt. motoare asincrone se alege un motor electric cu:
3.4 Predimensionare arbori
Din STAS 8724/3-74, respectiv STAS 8774/2-71 s-au extras diametrele capetelor de arbori
respectiv lungimile capetelor de arbori .
Pentru execuţia arborilor I, II – arbore pinion, respectiv arbore condus s-a ales materialul
18MoCrNi11 , material durificat, cu următoarele caracteristici:
4. DIMENSIONAREA ŞI CALCULUL ELEMENTELOR GEOMETRICE ALE
ANGRENAJULUI CILINDRIC
4.1 Dimensionarea angrenajului
Se cunosc:
- distanţa între axele arborilor. Initial s-a ales ca distanta 140 mm, dar dupa calculul rulmetilor nu am putut gasit rulmenti care sa reziste in functionare minimul de ore dorit. Astfel se va alege ca distanta intre axe din STAS 6055-81 : ASTAS = 200 mm
- modulul roţilor
dinţate
Se alege din STAS 822-82: mn STAS = 2 mm
4.1.1 Determinarea numărului de dinţi
4.1.2 Calculul corijării angrenajului
corijare „+” la pinion, corijare „-” la roata condusă
4.2 Elementele geometrice ale angrenajului cilindric cu dinţi înclinaţi
I. Elemente cunoscute:
II. Elemente calculate:
1. Cremaliera de referinţă:
2. Cremaliera de referinţă în plan frontal:
3. Diametre de divizare, de bază şi de rostogolire:
4.
5. Diametre interioare şi exterioare:
6. Grosimea dintelui pe cercul de divizare în plan frontal:
7. Grosimea dintelui pe cercul exterior în plan frontal:
8.
9. Gradul de acoperire şi verificarea sa:
10. Lăţimea roţilor dinţate şi lungimea dinţilor:
11. Razele începutului angrenării şi începutului profilului evolventic:
12. Verificarea evitării interferenţei:
13. Jocul la fund şi verificarea sa:
14. Cota Lxn peste XL dinţi în plan normal:
15. Angrenajul echivalent:
5. FORŢELE DIN ANGRENAJUL CILINDRIC
6. VERIFICAREA ANGRENAJULUI CILINDRIC
Pentru pinion:
Viteza pinionului este: , este cuprinsă în intervalul
5..10 , ca urmare clasa de precizie se alege în intervalul 8 7 din .
v [m/s] 0..5 5..10 10..30
dinţi drepţi 87 6 dinţi înclinaţi 87 6
Coeficienţi necesari:
Coeficientul KF (factorul de formă) s-a ales folosind diagrama în funcţie de numărul
echivalent de dinţi ze1 al pinionului.
Verificarea la ruperea prin oboseală la baza dintelui:
Verificarea la oboseală superficială (pitting):
Pentru roata:
Viteza rotii este: , este cuprinsă în intervalul 5..10 , ca
urmare clasa de precizie se alege în intervalul 8 7 din .
v [m/s] 0..5 5..10 10..30
dinţi drepţi 87 6 dinţi înclinaţi 87 6
Coeficienţi necesari:
Coeficientul KF (factorul de formă) s-a ales folosind diagrama în funcţie de numărul echivalent de dinţi ze1 al pinionului. Verificarea la ruperea prin oboseală la baza dintelui:
Verificarea la oboseală superficială (pitting):
7. PROIECTAREA ASAMBLĂRII ARBORE-BUTUC
Asamblarea arbore-butuc se realizează utilizând pene paralele pentru roata condusă şi cele
două cuplaje: elastic cu bolţuri pe primul arbore (arborele conducător) şi multicompensator dintat
pe arborele al doilea (arborele condus).
1) Se aleg din STAS 1004-81, în funcţie de diametrul arborilor în dreptul asamblărilor, cele
trei secţiuni bxh ale penelor paralele.
Arbore I:
Pană 1: 18x11
Arbore II:
Pană 1: 22x14
Pană 2: 28x16
2) Se dimensionează lungimea penelor din condiţia de rezistenţă la strivire:
Arbore I:
Pană 1:
Arbore II:
Pană 1:
Pană 2:
3) Se aleg din STAS 1004-81 lungimile STAS ale penelor astfel încât
pentru a asigura o transmitere uniformă a forţelor pe întreaga lungime a
butucului:
Arbore I:
Pană 1:
Arbore II:
Pană 1:
Pană 2:
4) Se verifică penele la forfecare :
Arbore I:
Pană 1:
Arbore II:
Pană 1:
Pană 2:
Pana d b h l l STAS
[mm]
Arbore 1 1 60 18 11 64 70
Arbore 2 1 80 22 14 95 90
2 100 28 16 92 90
8. ALEGEREA RULMENŢILOR
8.1.1 Calculul reacţiunilor din punctele de reazem
Arbore I:
Arbore 2:
8.1.2 Calculul de alege al rulmenţilor
Arbore I:
Diametrul arborelui I în dreptul montării rulmenţilor este d =70
Se extrag din STAS 5848/2-73 toţi rulmenţii cu diametrul interior 70:
d D B C Simbol
[mm] [kN] [ore]
70
110 20 30 25 6014 331
125 24 48 38 6214 1448
150 35 84,5 64 6314 7905
180 42 112 104 6414 18407
Rulmentul din punctul B nu este încărcat axial FaB=0 ; forţa axială se transmite integral
rulmentului din punctul A FaA = Fa1 = 2630 N.
Rulmentul din B se fixează pe arbore, cel din A pe arbore şi în carcasă.
Durabilitatea rulmenţilor este:
Se alege prima pereche de rulmenţi cu durabilitatea mai mare 10000 de ore 6414.
Arbore II:
Diametrul arborelui I în dreptul montării rulmenţilor este d =90
Se extrag din STAS 5848/2-73 toţi rulmenţii cu diametrul interior 90:
d D B C Simbol
[mm] [kN] [ore]
90
140 24 45,5 40 6018 3487
160 30 75 62 6218 15618
190 43 112 100 6318 37022
225 54 153 166 6418 169351
Rulmentul din punctul B nu este încărcat axial FaA =0 ; forţa axială se transmite integral
rulmentului din punctul B FaB = Fa2 = 2450 N.
Rulmentul din B se fixează pe arbore, cel din A pe arbore şi în carcasă.
Durabilitatea rulmenţilor este:
Se alege prima pereche de rulmenţi cu durabilitatea mai mare 15000 de ore 6218.
9. CALCULUL REDUCTORULUI LA ÎNCĂLZIRE-UNGERE
9.1 Calculul la încălzire
a = 0,391 mb = 0,611 mc = 0,557 m
- temperatura medie de funcţionare a reductorului =87
9.2 Calculul la ungere
Ungerea se face prin barbotare cu ulei TIN 82 (aditivat) care la temperatura tm are o viscozitate =0,018- rugozitatea flancurilor celor două roţi:
- rugozitatea la rodaj:
- temperatura limită la gripaj:
10. VERIFICAREA ARBORILOR. DIAGRAMELE DE MOMENTE
10.1 Verificarea arborilor la solicitare compusă
Pentru 18MoCrNi13 avem:
Arbore I:
În plan orizontal:
În plan vertical:
Încovoiere totală alternant-simetrică:
Torsiune pulsatorie:
Punctul C:
Punctul D:
Arbore II:
În plan orizontal:
În plan vertical:
Încovoiere totală alternant-simetrică:
Torsiune pulsatorie:
Punctul C:
Punctul D:
10.2 Verificarea arborelui I la oboseală
În punctul C:
În punctul D:
10.3 Verificarea arborelui II la oboseală
În punctul C:
În punctul D:
11. PROIECTAREA TRANSMISIEI PRIN CURELE TRAPEZOIDALE
- Alegerea tipului curelei:
Din diagrama de profile s-a ales profilul curelei: SPA în funcţie de puterea P1 şi turaţia n1
- Alegerea diametrului primitiv al rotii mici Dp1:
Se alege
- Calcularea diametrului primitiv al roţii mari se face cu relaţia:
- Se alege preliminar distanta dintre axe A:
- Unghiurile dintre ramurele curelei:
- Unghiul de infasurare pe roata mica de curea:
, iar pe roata mare:
- Lungimea primitiva a curelei:
Lungimea primitivă a curelei se rotunjeşte la valoarea standardizată cea mai apropiată
mm
- Pentru valoarea standardizata aleasa se recalculeaza A, precum si .
- Viteza periferica a curelei:
- Stabilirea numarului de curele:
Unde: cL - coeficient de lungime care se alege din tabelul 5 funcţie de lungimea primitivă acurelei Lpcβ - coeficient de înfăşurare dat de relaţia:
cβ = 1− 0,003(180 − β1)P0 - puterea nominală transmisă de o curea se alege din tableP0 = 2,58 [kW]
- Numarul final de curele
- Frecventa indoirii curelelor:
- Forta periferica
- Forta de intindere initial a curelei si cea de apasare pe arbori:
- Latimea rotii de curea:
12. ALEGEREA CUPLAJULUI ELASTIC
Se alege un cuplaj elastic cu 16 bolţuri M8 : C.E.B – 5 N-P40/P40 cu semicuple în varianta
pregăurită din OT – 60, mărimea 7 la un diametru al arborelui
13. ALEGEREA CUPLAJULUI MULTICOMPENSATOR DINTAT
Se alege un cuplaj multicompensator dintat din STAS 6589-81 marimea 5 la un diametru al
arborelui = 80 mm
14. CALCULE ANEXE
14.1 Volumul reductorului
Dimensiunile reductorului:
a = 0,391 m
b = 0,611 m
c = 0,557 m
14.2 Masa reductorului
Fc =7,25 kg/dm3 – densitatea fontei
- masa relativă; m’= m/2 – masa reală
14.3 Calculul inelelor de ridicare
Se consideră reductorul pe jumătate plin:
Se vor folosi inele de ridicare M16.
14.4 Proiectarea capacelor de arbore
Arbore I: Arbore II:
15. MEMORIU TEHNOLOGIC
În urma observaţiilor şi a calculelor efectuate s-a ales următoarea soluţie constructivă:
1) Carcasa:
- se realizează din două bucăţi (poziţiile 28, 29 desen ansamblu sau desene execuţie RCO-10-
04, RCO-11-03 ) prin turnare din fontă Fc 200 în forme de nisip, găurile pentru rulmenţi se dau
dintr-o singură trecere cu maşina de găurit pentru a se asigura o centrare bună;
- după găurire locaşurile pentru rulmenţi se prelucrează până la rugozitatea de 0,1;
- găurile pentru şuruburi se dau la diametrul de 15 mm;
- se finisează exterior ;
- se controlează dimensional şi vizual;
2) Arborii:
- se realizează prin strunjire din bară plină din oţel OL 15 (vezi desen ansamblu poziţiile 1 şi
16, respectiv desenele de execuţie RCO-01-01, RCO-03-01);
- porţiunea de asamblare a rulmenţilor se rectifică până la o rugozitate de 0,8 m;
- zona de asamblare a roţii dinţate se prelucrează până la o rugozitate de 3,2 m;
- canalele de pană se realizează prin frezare, cu o rugozitate de 3,2 m;
- se controlează dimensional şi vizual;
3) Pinionul (z – numărul de dinţi =51):
- se face corp comun cu arborele I ;
- dinţii pinionului se realizează prin frezare cu rugozitatea de 1,6;
- muchiile danturii se vor rotunji;
- se va cementa la 55-62 HRC;
- după montaj arborii trebuie să se rotească uşor, fără jocuri şi bătăi;
- angrenajul trebuie să funcţioneze lin fără şocuri;
- se controlează dimensional şi vizual;
4) Roata condusă (z =146): (vezi desen execuţie RCO-04-01)
- Butucul:
- se realizează prin turnare din fontă Fc 300 STAS 568-82;
- se curăţă de bavuri;
- se prelucrează prin strunjire cu adaos pe feţe şi la interior şi de finisare la 282;
- se controlează cu ultrasunete, lichide penetrante sau magnetoscopic;
- se controlează dimensional şi vizual;
- Coroana:
- se realizează prin forjare pe dorn din oţel OLC 45 (îmbunătăţit) STAS 880-80;
- muchiile danturii se vor rotunj;
- se va cementa la 55-62 HRC;
- se controlează cu ultrasunete;
- se controlează dimensional şi vizual;
- montajul (H7/r6) coronă pe butuc se face prin presare cu presiunea minimă şi maximă de:
- canalul de pană se realizează prin frezare;
- se danturează cu freză melc;
- se ajustează montajul;
5) Cuplajul elastic cu bolţuri: C.E.B – 5 N-P40/P40 se achiziţionează în variantele pregăurite ale
semicuplelor care se găuresc la maşina de găurit la 60;
6) Cuplajul multicompensator dintat:
- Semicupla motoare (volantul):
- se realizează prin turnare din Fc 300;
- plăcile laterale se execută din OLC 45 ;
7) Reductorul:
- se verifică funcţionarea corectă a angrenajului pinion – roată;
- se va folosi capacul de vizitare pentru controlul periodic al interiorului reductorului;
8) Ungerea şi răcirea reductorului:
- se vor folosi 3 l ulei TIN 82 EP, ulei ce se va schimba după 1000 de ore de funcţionare la o
temperatură medie a reductorului de . Se va urmări în timp cu ajutorul jojei ca nivelul
de ulei să nu scadă sub limita admisibilă, ansamblul să aibă o funcţionare silenţioasă, la
temperatură rezonabilă;
16. CONCLUZII:
Prezentul proiect reprezintă o transmisie mecanică complexă, realizată din: motor electric
de 1500 de rotaţii pe minut, cuplaj elastic la intrarea în reductor, reductor într-o treaptă cu pinionul
corp comun cu arborele, cuplaj limitator de sarcină la ieşirea din reductor pentru cuplarea cu
maşina de lucru) cu semicupla motoare roată de curea pentru transmisia cu curele trapezoidale.
S-a urmărit realizarea unei funcţionări de precizie, fără vibraţii care să preia sarcini fără
şocuri şi bătăi şi să aibă o frecare şi o încălzire cât mai mici în reductor. Pentru micşorarea frecării
a uzurii şi a temperaturii s-a folosit ungerea prin barbotare cu ulei în baie.