View
93
Download
12
Category
Preview:
DESCRIPTION
asdasdaD
Citation preview
UNIVERSITATEA DE NORD BAIA MAREFacultatea de Inginerie MecanicaDisciplina: Mecanisme si Organe de Masini
PROIECT LA ORGANE DE MAŞINIAN II
CATEDRA DE CONSTRUCTII DE MASINIResponsabil de disciplina:Asist.univ.dr.ing. Marius ALEXANDRESCU
Student: ANUL II IEDM
Anul Scolar 2007-2008
1
Tema de proiectare
Sa se proiecteze un redactor cilindric cu o treapta de transmisie prin care se
actioneaza o pompa centrifugala timp de 8 ore in mers continuusi fara vibratii.
Transmisia dintre motorul electricasincron de actionare si redactor se face prin
curele trapezoidale
Date de proiectare:
- raportul de transmisie a reductorului i=4
-puterea motorului electric P=50kw
-turatia arborelui de intrare in redactor ni=700 rot/min
2
Cuprins
Consideratii generaleReductoare cu angrenaje cilindrice Prezentarea variantelor constructiveVarianta constructiva aleasaSchema cinematicaNorme de protectia munciiMemoriu justificativ de calcul1. Date initiale2. Alegerea valorilor medii ale randamentelor3. Calculul turatiilor pe arbori4. Stabilirea momentului de torsiune 4.1. Momentul de torsiune pe arboreale de intrare 4.2 Momentul de torsiune pe arborele de iesire5. Calculul puterii pe arbori 5.1 Puterea pe arborele de intrare 5.2 Putera pe arborele de iesire6. Alegerea materialului pentru roti dintate7. Alegerea numarului de dinti8. Presiunea de contact admisibila9. Modulul angrenajului10. Diametrele de divizare 11. Distanta axiala elementara12. Raportul de angrenare13. Elementele cremalierei de referinta STAS 821/8214. Unghiul de angrenare15. Suma deplasarilor de profil16. Coeficinetul de modificare a distantei axiale17. Coeficinetul de scurtare a inaltimii dintelui18. Diametrele cercurilor de cap19. Diametrele cercurilor de picior20. Inaltimea dintelui21. Diametrul cercurilor de baza22. Diametrele cercurilor de rostogolire23. Pasul pe cercul de divizare24. Latimea rotilor25. Gradul de acoperire al angrenajului26. Lungimea peste dinti27. Numarul de dinti care se poate executa fara sa apara ascutirea la varf28. Verificarea danturii la solicitarea de incovoiere29. Calculu fartelor care actioneaza in angrenaj29.1. Forta normala pe arboreal 129.2.Forta tangentiala pe arboreal 129.3.Forta radiala pe arboreal 1
3
29.4. Puterea de calcul29.5. Momentul de torsiune de calcul29.6. Forta normala de calcul pentru arboreal 129.7. Calculul de rezistenta al angrenajului cu dinti drepti29.8. Forta normala pentru arborele 229.9. Forta tangentiala pe arborele 229.10. Forta radiala pentru arborele 229.11. Puterea de calcul pentru arborele 229.12. Momentul de torsiune pentru arborele 229.13. Forta normala de calcul pentru arborele 229.14. Calculul de rezistenta al angrenajului cu dinti drepti30. Calculul reactiunilor pe arbori30.1. Reactiunile pe verticala30.2. Reactiunile pe orizontala30.3. Determinarea momentelor de incocoiere
4
Consideratii generale
Proiectarea este o activitate tehnica desfasurata in vederea intocmirii
documentatiei strict necesare pentru executarea unui ansamblu, masina.
Masina reprezinta un complex de corpuri materiale cu functii si miscari
determinate, destinat sa execute un lucru mechanic util legat de un process de productie
sau de transformare a energiei.
Organelle de masini sunt parti constructive ale complexului masina fiind definite
ca organe de masini care pot avea forma sau forme asemanatoare si cu posibilitate de
proiectare specifica.
Proiectarea masiilor si a organelor de masini trebuie sa satisfaca urmatoarele
cerinte principale: functionare superioara, fiabilitate ridicata, executie si exploatare cat
mai eficienta din punct de vedere economic, siguranta in exploatare.
Transmisile mecanice dintre motor si masina de lucru maresc sau micsoreaza
viteza,respective momentul transmis, modifica traiectoria sau caracterul miscarii,
modifica sensul sau planul de miscare, regleaza si modifica viteza,sumeaza miscarea si
momentele de transmis pe la mai multe motoare sau distribuie miscarea la mai multe
masini sau organe de lucru, protejeaja organelle masinii motoare contra suprasarcinilor.
Transmisile mecanice pot fi prin angrenare si prin frecare. Transmisile prin
angrenare cu raport de transmitere constant montate in carcase inchise se numesc
reductoare cand reduce turatia siamplificatoare cand maresc turatia.
Reductoarele pot fi cu una, doua sau mai multe trepte de reducere, construite fie
ca subansamble isolate, fie ca facand parte din ansamblul unei masini. In functie de
pozitiile relative ale arborelui motor si condos reductoarele se construiesc cu roti dintate
cilindrice, cu roti conice si roti pseudoconice sau in combinatii de roti conice sau
angrenaje melcate
Reductoarele dupa tipul angrenajului pot fi: cilindrice, conice, elicoidale,
pseudoconice, melcate sau combinate.
Reductoarele cu roti dintate au o larga utilizare datorita avantajelor pe care le
prezinta: raport de transmitere constant, posibilitati de realizare a unor transmisii cu
5
incarcari de la cativa newtoni la incarcari foarte mari, gabarit redus si randament ridicat
intretinere simpla si ieftina
Ca dezavantaje se mentioneaza: cost ridicat relativ, executie si montaj de precizie,
producerea de zgomot, socuri si vibratii.
Reductoare cu angrenaje cilindrice
Reductoarele cu angrenaje cilindrice sunt cele mai raspandite datorita unei game
largi de puteri si rapoarte de transmitere ce se poate realize cu ajutorul lor cat si a
posibilitatii tipizati si executiei in uzine specializate.reductoarele cu angrenaje cilindrice
pot fi construite cu roti dintate cilindrice cu dinti drepti,inclinati in V, cu dantura
exterioara si, foarte rar cu dantura interioara. Felul danturii depinde de viteza periferica a
rotii si de destinatia transmisiei.
Rotile dintate cilindrice cu dinti drepti se recomanda: la viteze periferice reduse,
cand nu apar socuri si zgomot, in cazul in care nu se admit forte axiale in arbori si lagare.
Numarul de trepte al reductoarelor depinde de raportul de transmitere ,, i ”. la
reductoare cu o treapta, i=1,2….6,3 (maxim 8).
Reductoarele cu o treapta sunt folosite pentru puteri pana la 515 kW cand ungerea
se face prin barbotare si pana la 950kW cand ungerea este fortata.randamentul este
0,98….0,99 in cazul variantei cu dinti drepti.
Componentele principale ale reductorului cu o singura treapta de reducere sunt
urmatoarele: carcasa reductorului, cei doi arbori(de intrare si de iesire), rotile dintate,
lagarele, elementele de etansare, dispozitivele de ungere, capacele, indicatorul de nivel al
uleiului, aerisitorul, elementele pentru ridicarea reductorului, dopul de golire, organelle
de asamblare.
Carcasa reductorului se compune in general din doua parti: corp si capac
asamblate intre ele prin stifturi de centrare si prin suruburi de fixare. Stifturile de centrare
sun necesare pentru asigurarea unei pozitii precise a capacului in raport cu corpul
reductorului. Carcasa se realizeaza de cele mai multe ori prin turnare avand nervure de
rigidizare si racier. In cazul unor unicate sau serii mici de frabricate carcasele se pot
realize si prin sudura. La constructiile sudate cresc cheltuielile legate de manopera, dar se
reduce cheltuielile legate de pregatirea fabricatiei.
6
Pentru fixarea reductorului pe fundatia sau pe utilajul unde urmeaza sa
functioneze, in corp sunt prevazute gauri prin care intra suruburile de prindere.
Carcasa reductorului se va realize prin turnare se allege o fonta cenusie cu grafit
laminar, turnata in piese STAS 586-82 marca Fc150 fiind o fonta ieftina si usor de turnat,
fonta cenusie cu grafit laminar este o fonta uzuala in constructia carcaselor de reductoare
cu forma simpla.
Arbori sunt realizati de obicei cu sectiune variabila, avand capetele cu diametru si
lungimea standardizata, prevazute cu pene pentru transmiterea momentelor de torsiune.
Arborele pe care se introduce miscarea in redactor se poate executa impreuna cu pinionul
cilindric, cu pinionlu conic sau cu melcul din motive de reducere a gabaritului si cresterii
rezistentei pinionului.
Arbori vor fi executati din otel carbon obisnuit STAS 500-1-68 si otel carbon de
calitate STAS 880-60.
Rotile dintate cilindrice, conice si roata melcata sunt montate pe arboripe baz
arecomandarilor prezentate, prin intermediul unor pene paralele si fixate axial cu ajutorul
umerilor executati pe arbori, cu bucse distantiere. In cazul cand dantura se executa din
materiale deficitare se recomanda executarea rotii din doua materiale.
Rotile dintate se pot executa dintr-o gama foarte larga de materiale. In primul rand
se folosesc oteluri de imbunatatire dintre care otelurile carbon cu 0,4-0,6% C si otelurile
cu 0,35-0,45%C slab aliate cu Mn, Cr, Cr-Mo, Cr-Ni-Mo.
Otelurile nealiate si cele aliate cu Cr, Cr-Mo, Cr-Ni se utilizeaza simplu
imbunatatite uneori, aplicandu-se calire superficiala, iar la cele aliate cu Cr-Mo, Cr-Ni o
eventuala cianurare. Otelurile Cr-Ni-Mo se preteaza cu deosebire, la roti dintate cu modul
mare.
Rotile reductorului sun slab solicitate cu viteze mici si presiuni specifice mici,
astfel pinionul se realizeaza din olc 45 iar roata condusa din 50VCr11.
Lagarele in general sunt cu rostogolire, folosind rulmenti cu bile sau cu role.
Uneori la turatii mici, reductoarele se pot executa si cu lagare de alunecare. Ungerea
rulmentilor se poate realize cu ajutorul uleiului din redactor sau cu vaselina destinata in
7
acest scop. Reglarea jocului din rulment se face prin intermediul capacelor sau a piulitelir
speciale pentru rulmenti, tinand seama de sistemul de montare in O sau in X.
Elementele de etansare: Etansarile sunt partile componente ale unui ansamblu
care indeplinesc urmatoarele functii: separa spatii in care se afla fluide la presiune
diferite, impiedica patrunderea in zonele cuplelor de frecare sau a unor organe active ale
circuitelor hidraulice, a impuritatilor, impiedica pierderile, scapari de lubrifiant. In
alegerea solutiei pentru asigurarea etansarii se tine cont de : felulu lubrifiantului, sistemul
de ungere, conditiile mediului inconjurator(praf,pericol de patrundere a unor corpuri
straine)viteza periferica a arborelui, temperature de lucru, solutia constructive aleasa.
In constructia reductoarelor se intalnesc etansari cu contact intre piese fixe si
rotative, si etansari fara contact intre piese cu miscare relative de rotatie.
Etansarea dintre carcvasa reductorului si capacele rulmentilor se realizeaza cu
inele O STAS 7320-80. Garniturile plate sunt subtiri si permit o deformatie mica, astfel
lungimea de centrare a capacului va fi dimensionata fie sa atinga inelul exterior al
rulmentului fie sa realizeze jocul necesar, numai dupa strangere. Din acest motiv
etansarea capacelor rulmentilor fara de corpul reductorului este mai comod de realizat cu
ajutorul inelelor O.
Etansarea cu mansete de etansare pentru arbori in rotatie se face cu mansete de
rotatie cu buza de etansare STAS 7950/2-87 in cazul in care : diferenta de presiune intre
mediile etansate nu depaseste 0,05 MPa, viteza periferica a arborelui fata de manseta de
etansare de maxim 10/s.
Dispozitivele de ungere sunt necesare pentru asigurarea ungeri cu ulei sau unsoare
considerate a rulmentilor, uneori chiar a angrenajelor cand nici una din rotile dintate nu
ajunge in baia de ulei. Conducerea lubrifiantului la locul de ungere se realizeaza folosind
diverse constructii de dispozitive de ungere.
Capacele servesc la fixarea si reglarea jocurilor din rulmenti, la asigurarea
etansarii, fiind prinse in peretele reductorului cu ajutorul unor suruburi.
Indicatorul nivelului de ulei din redactor in cele mai multe cazuri este executat
sub forma unei tije pe care sunt marcate nivelul maxim respective nivelul minim al
uleiului, sau sub forma unor vizoare motoare montate pe corpul reductorului.
8
Capacele de vizitare au rolul de a permite supravegherea periodica a starii de
uzura a dintilor din redactor adoptandu-se un capac dreptunghiular.
Dopuri de golire uleiul din carcasa reductorului, utilizat pentru ungere, este
necesar sa fie schimbat dupa un anumit timp de functionare in acest scop reductorul este
prevazut in partea inferioara cu un dop de golire a uleiului. Forma dopului de golire este
cu un cap hexagonal si guler.
Elementele pentru ridicarea reductorului si manipularea lui sunt realizate in
carcasa reductorului sub forma unor inele de ridicare tip surub STAS 3186-77.
Lubrifianti: Intr-o cupla de frecare lubrifiantul are urmatoarele functii principale:
- reducerea frecarii si uzarii
- protectia suprafetelor cuplei de frecare impotriva oxidarii
- eliminarea din zona de contact a particulelor desprinse prin uzare
- evacuarea caldurii din zona de contact
Astfel de angrenaje cu roti dintate cilindrice tipul ungerii care se realizeaza in aceste
angrenaje depinde de:
- geometria danturii
- marimea alunecarilor specifice
- sarcina
- rugozitatea
- duritatea hidrodinamica
Astfel , ungerea poate fi: mixta, la limita, elastohidrodinamica sau chiar
hidrodinamica. Angrenajele din reductoare se ung prin barbotare in baie de ulei. In
acest scop cate o roata dintr-un angrenaj este introdusa in baia de ulei pana la
inaltimea unui dinte insa cel putin 10mm si fara a depasi de 6 ori modulul. Perioada
de schimbare a uleiului este de 1000-5000 ore de functionare. La reductoare noi,
rodate, uleiul se schimba dupa 200-300 ore de functionare.
Aditivi sunt substante care, adaugate uleiurilor de baza , le amelioreaza unele
proprietati si le confera altele noi.
Se allege un ulei cu aditivi H-A STAS 9691-87 fiind o incercarcare de sarcina
medie.
9
Astfel pentru ungerea rulmentilor ce se utilizeaza in lagarele reductoarelor se
folosesc uleiurile minerale si unsori consistente. Alegerea lubrifiantilor pentru lagare
cu rulmenti si stabilirea intervalelor de ungere, se face in functie de marimea, turatia,
sarcina si temperature de lucru a rulmentului. Ungerea cu unsoare consistenta este
avantajoasa deoarece conduce la: constructii simple alea lagarelor, etansare mai
simpla si la un cost mai redus, protejarea mai buna a rulmentului contra agentiilor
externi ,pierderi de lubrifiant mai mici. Se allege o unsoare pe baza de sapun de
sodium si calciu STAS 1608-84.
Prezentarea variantelor constructive
In figura 1 este prezentata o varianta constructiva de reductor cu arbori plasati in
planul vertical, iar planul de separatie este orizontal. Ungerea angrenajului si a
rulmentilor se realizeaza prin scufundarea in ulei a pinionului pe inaltimea dintelui.
Nivelul uleiului nu trebuie sa treaca peste centrul celui mai inferior corp de rulare a
rulmentului. Prin barbotarea uleiului in timpul functionarii reductorului, se asigura atat
ungerea angrenajului cat si a relmentilor.
10
Fig 1
In figura 2 arbori sunt plasati intr-un plan orizontal, fata de suprafata de asezare a
reductorului. Pentru ungerea, prin barbotare, a angrenajului si a rulmentilor se scufunda
in baia de ulei roata mare, pe o inaltime care sa nu treaca peste o treime din diametrul
exterior al rotii. Reductorul este prevazut cu un capac frontal avand planul de separatie
perpendicular pe axele arborilor.
11
Fig. 2- a
12
Fig. 2-b
In varianta prezentata in figura 3 capacele rulmentilor sunt fixate in carcasa , fara
sa se utilizeze suruburi de prindere. Aceasta solutie se poate aplica numai atunci cand
avem rulmenti radiali care nu necesita reglare axiala. Referitor la forma carcasei se
observa tendinta de reducere a gabaritului prin practicarea unor adancituri in carcasa
necesare pentru suruburile de fixare a reductorului pe fundatie sau utilaj. Nivelul uleiului
se verifica cu ajutorul unui dop filetat plasat la inaltimea pana la care trebuie sa fie uleiul.
Se toarna ulei in redactor pana cand incep sa curga prin acest orificiu filetat dupa care se
insurubeaza dopul filetate.
13
Fig. 3
14
Varianta constructiva aleasa
Am ales varianta din figura de mai jos din urmatoarele considerente:
- pinionul este executat corp comun cu arboreal de intrare
- carcasa reductorului este turnata din 2 bucati cu plan de separatie orizontal
rezultand o posibilitate de montaj a arborelui mai buna
- ungerea rotilor rintate se efectueaza prin barbotare si stropire cu ulei de catre
rotile dintate
- arboreal de intrare si iesire sunt etansate prin montarea mansetelor de etansare
- asamblarea carcasei superioare si inferioare se realizaza cu suruburi, centrarea
lor fiind asigurata de stifturi de centrare
- fixarea capetelor de etansare se face cu suruburi, ceea ce face ca, constructia sa
fie mai compacta
15
16
Schema cinematica
Norme de protectia muncii Pentru a evita pericolul de accidentare sau luat urmatoarele masuri:
- toate muchiile sau zonele ascutite au fost prevazute cu tesituri sau zone de
racordare pentru a diminua riscul unor accidente;
- trebuie respectate regurile de protectie a muncii din atelierul de productie
- trebuie respectate intocmai regulile de intretinere a dispozitivului
- la aparitia unei defectiuni se va retrage dispozitivul din lucru si se va inlocui piesa
defecta;
- avand in vedere ca reductorul este foarte greu, acesta a fost prevazut cu inele de
ridicare pentru a putea fi transportat cu ajutorul macaralei. Este interzis
transportarea manuala a acestuia.
- este interzis sa se atinga partile in miscare ale reductorului in timpul functionarii
acestuia
17
- inainte de punerea in functiune a reductorului se vor verifica suruburile de fixarea
acestuia pe support si mai ales suruburile de fixare a rotilor exterioare pe capetele
de arbori
- daca in timpul functionarii apar zgomote necaraqcteristice functionarii
reductorului, acesta se va opri imediat si se va chema personalul de intretinere
- avand in vedere ca reductorul este actionat de un motor electric, trebuie
resprectate normele de protectia muncii referitoare la motoarele electrice si la
lucrul cu utilaje aflate sub tensiune
- este preferat ca elementele mecanismului sa se vopseasca pentru a nu rugini.
Memoriu justificativ de calcul
1.Date initiale- puterea motorului electric p=5kw- turatia arborelui de intrare in redactor ni=700 rot/min- raportul de transmitere a reductorului i=4
2.Alegerea valorilor medii ale randamentelor - =0.99 randamentul curelelor- =0,9925 randamentul lagarelor cu rulmenti- = 0.97 - = 0.95
3. Calculul turatiilor pe arbori
= =4 =175
4. Stabilirea momentului de torsiune4.1. Momentul de torsiune pe arboreale de intrare
= = 68209,2613
4.2 Momentul de torsiune pe arborele de iesire
5. Calculul puterii pe arbori 5.1 Puterea pe arborele de intrare
5.2 Putera pe arborele de iesire
18
6. Alegerea materialului pentru roti dintatePentru rotile dintate alegem OLC 45imbunatatit.Pentru proiectarea rotilor dintate alegem:
- raportul b/m=15- factorul zonei de contact =2,5- factorul de material = 190
7. Alegerea numarului de dintiAlegem =17 pentru a nu aparea interferente
=68
8. Presiunea de contact admisibila
Consideram pentru dimensionare; ; ; pentru OLC 45
9. Modulul angrenajului
=4
10. Diametrele de divizare mmmm
11. Distanta axiala elementara
mm
distanţa axială standardizată este mm
12. Raportul de angrenare
13. Elementele cremalierei de referinta STAS 821/82
19
14. Unghiul de angrenare
15. Suma deplasarilor de profil:
16. Coeficinetul de modificare a distantei axiale
17. Coeficinetul de scurtare a inaltimii dintelui
18. Diametrele cercurilor de cap
19. Diametrele cercurilor de picior
20. Inaltimea dintelui
21. Diametrul cercurilor de baza
20
22. Diametrele cercurilor de rostogolire
23. Pasul pe cercul de divizare
24. Latimea rotilor
-factorul latimii danturii
25. Gradul de acoperire al angrenajului
condtie indeplinita.
26. Lungimea peste dinti
27. Numarul de dinti care se poate executa fara sa apara ascutirea la varf
21
28. Verificarea danturii la solicitarea de incovoiere pentru masina antrenata
pentru clasa de precizie
29. Calculu fartelor care actioneaza in angrenaj29.1. Forta normala pe arboreal 1:
29.2. Forta tangentiala pe arboreal 1:
29.3. Forta radiala pe arboreal 1:
29.4. Puterea de calcul: factor dynamic factor de repartizare a sarcinii
factor de suprasarcina
29.5. Momentul de torsiune de calcul:
29.6. Forta normala de calcul pentru arboreal 1:
29.7. Calculul de rezistenta al angrenajului cu dinti drepti
22
29.7.1. La arboreal 1-presiunea de contactfactor al punctului de rostogolire
factor de material latimea rotii
29.7.2. La incovoiere la arboreal 1 factor de forma factor de repartitie a sarcinii
factor de repartitie frontal solicitare la incovoiere
29.8. Forta normala pentru arborele 2:
29.9. Forta tangentiala pe arborele 2:
29.10. Forta radiala pentru arborele 2:
29.11. Puterea de calcul pentru arborele 2:
29.12. Momentul de torsiune pentru arborele 2:
29.13. Forta normala de calcul pentru arborele 2:
29.14. Calculul de rezistenta al angrenajului cu dinti drepti:
29.14.1. La presiunea de contact al arborelui 2: latimea rotii
29.14.2. La incovoiere al arborelui 2:
30. Calculul reactiunilor pe arbori30.1. Reactiunile pe verticala:
30.1.1. Pentru arborele 1:
23
30.1.2. Pentru arborele 2:
30.2. Reactiunile pe orizontala:30.2.1. Pentru arborele 1:
30.2.2. Pentru arborele 2:
30.3. Determinarea momentelor de incocoiere:30.3.1. Pentru arborele 1:
30.3.2. Pentru arborele 2:
24
Bibliografie
25
1. ANTAL, A. , Elemente privind proiectarea angrenajelor. Cluj-Napoca, Editura
ICPIAF, 19982. ANTAL, A. , Îndrumar de proiectare pentru reductoare. Universitatea Cluj-
Napoca , 19943. BUZDUGAN, Gh. , ş.a. Rezistenţa materialelor. Bucureşti, Editura tehnică, 19804. CHIŞIU, A. , ş.a. Organe de maşini. Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică,
19815. CRUDU, I. , ş.a. Atlas de reductoare cu roţi dinţate. Bucureşti, Editura Didactică
şi Pedagogică, 19816. DRĂGHICI, I. , ş.a. Organe de maşini. Culegere de probleme. Bucureşti, Editura
Didactică şi Pedagogică,1980 7. GAFIŢANU, M. , ş.a. Organe de maşini, vol. I şi II . Bucureşti, Editura Tehnică,
1982,1983
26
Recommended