Calacean Doru Final

7/25/2019 Calacean Doru Final

http://slidepdf.com/reader/full/calacean-doru-final 1/117

1

Contents

1. INTRODUCERE ................................................................................................................................................... 2

2. CALCULE PRELIMINARE ...................................................................................................................................... 4

2.1. DATE INITIALE DE INTRARE ...................................................................................................................................... 4

2.2. IMPARTIREA PRELIMINARA A RAPOARTELOR DE TRANSMISIE ........................................................................................... 4 2.3. CALCULUL PRELIMINAR AL TURATIILOR ...................................................................................................................... 6

2.4. ALEGEREA PRELIMINARA A RANDAMENTELOR ............................................................................................................. 7

2.5. CALCULUL PRELIMINAR AL PUTERILOR ....................................................................................................................... 7

2.6. CALCULUL PRELIMINAR AL MOMENTELOR DE TORSIUNE ................................................................................................ 8

3. CALCULUL TRANSMISIEI PRIN CURELE TRAPEZOIDALE ....................................................................................... 9

3.1. FORMULE PENTRU CALCULUL TRANSMISIEI CU CURELE TRAPEZOIDALE .............................................................................. 9

3.2. CALCULUL TRANSMISIEI PRIN CURELE TRAPEZOIDALE .................................................................................................. 14

3.3. RAPORTUL DE CALCUL .......................................................................................................................................... 17

4. CALCULUL TRANSMISIEI PRIN CURELE SINCRONE .............................................................................................19

4.1. FORMULE PENTRU CALCULUL TRANSMISIEI CU CURELE SINCRONE .................................................................................. 19 4.2. CALCULUL TRANSMISIEI PRIN CURELE SINCRONE ........................................................................................................ 23

4.3. RAPORTUL DE CALCUL .......................................................................................................................................... 26

5. CALCULUL ANGRENAJULUI MELCAT .................................................................................................................28

5.1. FORMULE DE CALCUL ALE ANGRENAJULUI MELCAT ..................................................................................................... 28

5.2. CALCULAREA SI VERIFICAREA ANGRENAJULUI MELCAT ................................................................................................. 37

5.3. RAPORTUL DE CALUL ........................................................................................................................................... 42

6. CALCULUL TRANSMISIEI PRIN LANTURI ............................................................................................................45

6.1. FORMULE DE CALCUL PENTRU TRANSMISIA CU LANŢ ................................................................................................... 45

6.2. CALCULUL ŞI VERIFICAREA TRANSMISIEI CU LANŢ ....................................................................................................... 55

6.3. RAPORT DE CALCUL ............................................................................................................................................. 60

7. CALCULUL ARBORILOR......................................................................................................................................62

7.1. FORTELE DIN ANGRENAJ ....................................................................................................................................... 62

7.2. DIMENSIONAREA CAPETELOR DE ARBORE ................................................................................................................. 63

7.3. SCHITELE ARBORILOR ........................................................................................................................................... 65

7.4. ALEGEREA PIULITEI, MANSETEI SI A INELULUI DE SIGURANTA ........................................................................................ 67

7.5. CALCULUL REACŢIUNILOR DIN LAGĂRE ..................................................................................................................... 71

7.6. FORMULE DE CALCUL ALE ARBORILOR ...................................................................................................................... 75

7.7. ARBORELE DE INTRARE ......................................................................................................................................... 77

7.8. RAPORT DE CALCUL ............................................................................................................................................. 86

7.9. ARBORELE DE IESIRE ............................................................................................................................................ 87

7.10. RAPORT DE CALCUL ............................................................................................................................................. 95

8. CALCULUL RULMENTILOR .................................................................................................................................96

8.1. FORMULE DE CALCUL PENTRU RULMENTI ................................................................................................................. 96

8.2. CALCULUL RULMENTILOR ...................................................................................................................................... 98

8.3. RAPOARTELE DE CALCUL ..................................................................................................................................... 105

9. CALCULUL ANSAMBLARILOR CU PENE ............................................................................................................ 110

9.1. FORMULE DE CALCUL PENTRU ASAMBLARILE CU PENE ............................................................................................... 110

9.2. CALCULUL PENELOR ........................................................................................................................................... 111

9.3. RAPOARTE DE CALCUL ........................................................................................................................................ 114

10. BIBLIOGRAFIE ................................................................................................................................................. 117



2

PROIECTAREA UNEI TRANSMISII CU

REDUCTOR MELCAT

1. Introducere

Aceasta lucrare va prezenta realizarea unui ansamblu cuprins dintr-o transmisie prin curea,un reductor şi o transmisie prin lanţ cu zale. Acţionarea se va face printr -un motor electric care vatransmite miscarea de rotatie prin intermediul transmisiei prin curele catre un reductor de uzgeneral, iar la ieşirea din reductor se va folosi o transmisie prin lanţ. Transmisia prin curele se va

putea realiza prin doua tipuri de curele, trapezoidale sau sincrone.Reductorul de uz general poate fi dintre urmatoarele trei tipuri:

R.I. - angrenaj cu axe paralele cu roţi dinţate cilindrice cu dinţi înclinaţi; R.K. - angrenaj cu axe concurente, perpendiculare, cu roţi dinţate conice cu dinţidrepţi; R.M. - angrenaj melcat cu melc cilindric.

Datele de intrare vor fi caracteristicile motorului electric si raportul total de transmitere.Puterea motorului se va nota cu P, fiind masurata in kW, turaţia n în rotaţii pe minut, iar raportultotal al intregului ansamblu va fi notat cu u.

Ansamblul reductor se va utiliza la o maşina de frezat.

Unde:

- turatia motorului electric; - turatia de intrare in redactor; - turatia de iesire din redactor;- turatia de intrare la masina antranata;- roata de curea de pe arborele motorului electric; - roata de curea de pe arborele de intrare in redactor; - melcul reductorului; - roata melcata;

- roata de lant de pe arborele de iesire din redactor; – roata de lant de pe arborele masinii antrenate; – raportul de transmitere al transmisiei prin curele; – raportul de transmitere al angrenajului melcat; – raportul de transmitere al transmisiei prin lant;



3

Figura 1.1 Schema cinematica a ansamblului cu reductor melcat

Pentru calculul componentelor se va utiliza programul MechSoft. Pentru toate componentelese va folosi setarea din modulul Expert.



4

2. Calcule preliminare

2.1. Date initiale de intrare

2.2. Impartirea preliminara a rapoartelor de transmisie

Raportul total de transmisie este dat de ralatia:

raportul total de transmisie al ansamblului- valori recomandate de transmisie:

raportul de transmisie al transmisiei prin curele raportul de transmisie al transmisiei prin lant

- raportul de transmisie al angrenajului melcat:

- numarul de inceputuri standardizate ale melcului pot fi:

- numarul de dinti standardizati ai rotii melcate pot fi:

- raportul minim de transmisie al angrenajului este:



5

- raportul maxim de treansmisie al angrenajului este:

Se alege un raport de transmisie standardizar conform [1], tabel 3.3

- se alege numarul de inceputuri al melcate;

- calculul numarului de dinti al rotii melcate;

- se adopta numarul de dinti al rotii melcate;

- raportul real de transmitere al angrenajului este;

- calculul abateri de transmitere a raportului ;

se afla in intervalul (

- numarul de dinti al rotilor de curea pentru transmiterea cu curele sincrone;

numarul de dinti al rotii de curea de pe arborele motorului electric:

numarul de dinti al rotii de cure de pe arborele de intrare al reductorului:

- raportul real de transmitere al transmisiei prin curele sincrone;



6

- calculul raportului prentru transmisia cu lant;

- numarul de dinti al rotii mici de lant de pe arborele de iesire din redactor;

- calculul numarului de dinti al rotii de lant de pe arborele masinii antrenate;

se adopta

- raportul de treansmitere pentru transmisia cu lant;

- raportul total real de transmitere;

- calculul abaterii de transmitere totale reale;

2.3. Calculul preliminar al turatiilor

- turatia motorului electric;

- turatia pe arbore la intrarea in redactor;

-turatia pe arbore la iesirea din redactor;

- turatia finala;



7

2.4. Alegerea preliminara a randamentelor

- randamentul transmisiilor prin curele;

- randamentul transmisiilor prin lant:

- randamentul rulmentilor din angrenaj;

- randamentul transmisiei angrenajului melcat;

- coeficientul diametral al melcului;

- coeficientul de frecare;

- unghiul de inclinare al elicei directoare pe cilindrul de referinta;

- unghiul de frecare;

- calculul randamentului angrenajului melcat;

2.5. Calculul preliminar al puterilor

- puterea motorului electric;

- puterea la intrarea in redactor;

- puterea la iesirea din redactor;

- puterea finala;



8

2.6. Calculul preliminar al momentelor de torsiune

- momentul de torsiune generat de motorul electric;

- momentul de torsiune la intrarea in redactor;

- momentul de torsiune la iesirea din redactor;

- momentul de torsiune final;



9

3. Calculul transmisiei prin curele trapezoidale

3.1. Formule pentru calculul transmisiei cu curele trapezoidale

V-Belt Component Wizard

Basic Geometric Calculation



10

Belt Length Calculation



11

Calculation of Strength Proportions

It calculates forces, moments and speeds from the specified input power, speed and transmissionefficiency.



12



13

Strength Calculation



14

3.2. Calculul transmisiei prin curele trapezoidale

Figura 3.1 Diagrama pentru alegerea tipului de curea conform [1], pagina 396, figura 17.1

Conform datelor de intrare am ales curelele de tip SPZ cu diametrul roti mici cuprins intre63….180

Figura 3.2 Fereastra de ghid şi fereastra principală

In fereastra principală se introduc datele precum puterea, r aportul de transmisie, numarul de

roti de curea, numarul de curele, turatia motorului electric si diametrele roţilor de curea. Din listadin partea dreaptă se selectează tipul de curea.



15

Figura 3.3 Fereastra de selectare a condiţiilor de funcţionare Am ales timpul normal de functionare (8-16 ore pe zi) si tipul unitatii de antrenare, un motorde curent alterantiv pentru uz industrial.

Figura 3.4 Fereastra de vizualizare a distantei axiale dintre rotile de curea





17

Figura 3.7 Fereastra cu dimensiunile roţii de curea 2

3.3. Raportul de calcul

--------------------------------------------------------11-28-2013 V-belts Component Wizard (Version 4.3.1040)--------------------------------------------------------

--- GuideCalculation Type - ISOLength Calculation: Belt LengthCalculation Type: Strength CheckLoad Calculation: Calculates the torque according to the power and speedBelt Length: StandardBelt Length: Pitch

--- Basic Parameters Narrow V-belts,V-belts Component WizardBelt type SPZBelt Length Lp = 1400 mm

Number of Belts N = 1Belt width w = 9.7 mm

Belt height h = 8 mm

--- Sheave Parameters



18

Sheave Width Bf = 16 mmCalculated Belt Width Wp = 8.5 mmMin. Groove Depth above Calculation Width bmin = 2 mmMin. Groove Depth below Calculation Width hmin = 9 mmFillet Radius of Sheave Upper Edge r1 = 0.5 mmFillet Radius of Sheave Lower Edge r2 = 1 mmDistance Between Groove Axes e = 12±0.3 mmDistance Between Groove Axis and Sheave Face f = 8 +1 -1 mm

Groove surface texture Ra = 1.6 µmSliding Sheave = 2

--- Sheave 1Pitch Diameter dp1 = 80 mmOuter diameter Da1 = 84 mmGroove Angle alpha1 = 34°Speed n1 = 1450 rpmTorque T1 = 7.7712 NmX Coordinate = 0 mmY Coordinate = 0 mm

Arc of Contact b1 = 161.81°Arc of Contact Coefficient Ca1 = 0.96

--- Sheave 2Pitch Diameter dp2 = 224 mmOuter diameter Da2 = 228 mmGroove Angle alpha2 = 38°Transmission Ratio i = 2.8Speed n2 = 517.8571 rpmTorque T2 = 20.889 NmX Coordinate = 455.549 mm

Y Coordinate = 0 mmCenter Distance = 455.549 mmArc of Contact b2 = 198.19°Arc of Contact Coefficient Ca2 = 1.04--------------------------------------------------Strength Check

--------------------------------------------------Power P = 1.18 kWEfficiency h = 0.96Belt Slip = 0 %Service Factor Cp = 1.2Belt Length Correction Coeff. Cl = 0.96

Number of Belts Coefficient Ck = 1Tangential Force F = 194.279 NCentrifugal Force Ff = 2.582 NForce in Strained Belt Strand F1 = 239.548 NForce in Loose Belt Strand F2 = 45.269 NMin. Working Pre-tension Fu = 142.409 NRadial Force in Bearings Fr = 282.909 NCircumferential Velocity v = 6.074 m/sTable Load Ptab = 1.889 kW

Allowable Load Pall = 1.733 kWCalculated Load Pv = 1.416 kWStrength Check – True



19

4. Calculul transmisiei prin curele sincrone

4.1. Formule pentru calculul transmisiei cu curele sincrone

Synchronous Belt Component Wizard




20

Belt Length Calculation



21




22




23

4.2. Calculul transmisiei prin curele sincrone

Figura 4.1 Diagrama pentru alegerea curelelor dintate conform [1], pagina 405, figura 17.5

Conform datelor de intrare am ales tipul “L” de curea dintata

Figura 4.2 Fereastra ghid şi fereastra principala

In fereastra principală se introduc datele precum puterea, raportul de transmisie, numarul de

roti de curea, numarul de curele, turatia motorului electric si diametrele roţilor de curea. Din listadin partea dreaptă se selectează tipul de curea.



24

Figura 4.3 Fereastra de selectare a condiţiilor de operare Am ales timpul normal de functionare (8-16 ore pe zi) si tipul unitatii de antrenare, un motor

de curent alterantiv.

Figura 4.4 Fereastra de vizualizare a distanţei axiale dintre rotii



25

Figura 4.5 Fereastra de verificare a rezistenţei şi a forţelor




26


4.3. Raportul de calcul

-----------------------------------------------------------------11-29-2013 Synchronous Belt Component Wizard (Version 4.3.1031)-----------------------------------------------------------------

--- GuideCalculation type: Select belt type - DINLength Calculation: Belt lengthLoad calculation: Calculates the torque according to the power and speedBelt length: Standard

--- Base ParametersSynchronous Belts,Synchronous Belts DIN 7721Standard Belt No. T10-12

Number of Belt Teeth Lz = 161Tooth pitch p = 10 mmBelt Width b = 12 mmFillet radius inside belt rr = 0.6 mmFillet radius outside belt ra = 0.6 mmBelt tooth height ht = 2.5 mmBelt height hs = 4.5 mm

Tooth width s = 5.3 mm



27

--- Pulley Parameters Number of Pulleys K = 2Sliding Pulley = 2Max. fillet radius of root r1 = 0.6 mmFillet radius of top r2 = 0.8 mmPulley tooth head width bg = 3.6 mmPulley tooth height hc = 2.6 mmTooth angle alpha = 40°

Unflanged Pulley Width Bf = 17 mm

--- Pulley 1 Number of Teeth N 1 = 35Speed n1 = 3320 rpmTorque T1 = 3.394 NmPitch diameter dw = 111.41 mmOutside diameter da = 110.41 mmX Coordinate = 0 mmY Coordinate = 0 mm

--- Pulley 2 Number of Teeth N 2 = 98Transmission Ratio i = 2.8Speed n2 = 1185.7143 rpmTorque T2 = 9.123 NmPitch diameter dw = 311.94 mmOutside diameter da = 310.94 mmX Coordinate = 461.613 mmY Coordinate = 0 mmCenter Distance = 461.613 mm

--------------------------------------------------Strength Check

--------------------------------------------------Power P = 1.18 kWEfficiency h = 0.96Service Factor Cp = 1.6Ratio Factor Ki = 0Length Correction Factor Cl = 1Teeth in Mesh Factor Kz = 1Pulley Tractive Force F = 60.929 NPulley Centrifugal Force Ff = 30.005 NTotal Tensile Force Ft = 90.935 NCircumferential Velocity v = 19.367 m/sTable Load Ftab = 144 NAllowable Load Fa = 144 NCalculated Load Fc = 127.493 NStrength Check – True



28

5. Calculul angrenajului melcat

5.1. Formule de calcul ale angrenajului melcat

Worm Gearing Component Wizard






30



31

Design of Module, Number of Teeth, Worm Diameter Factor and Correction

Calculation of Wormgear Unit Correction

Wormgear Facewidth Design

Worm Length Design

Calculation of Maximum Tooth Root Fillet



32






34



35



36

Strength Calculation According to ANSI

The strength calculation is also based on the fixed-end beam calculation and it contains manyfactors for including the majority of effects.



37

5.2. Calcularea si verificarea angrenajului melcat

Figura 5.1 Fereastra ghid



38

Figura 5.2 Fereastra de introducere a puterii, randamentului si turaţiei

În figura 5.2 avem valorile forţelor din angrenajul melcat precum şi puterea la intrarea înangrenaj , turaţia şi randamentul angrenajului melcat. Valorile forţelor vor fifolosite în continuare în proiectarea arborilor reductorului melcat.

Figura 5.3 Fereastra de selectare a toleranţelor si a clasei de precizie



39

Figura 5.4 Fereastra de selectare a conditiilor de lucru

Figura 5.5 Fereastra de selectare a durabilitatii amgrenajuluiAm ales durabilitatea angrenajului cu functionare intre 8-16 ore pe zi si service complet.

Figura 5.6 Fereastra de selectare a materialului roţii melcate Pentreu roata melcata am ales materialul CuSn5Zn5Pb5 turnat in sisetem centrifugal si

rezistenta mecanica Rm = 180 [MPa]



40

Figura 5.7 Distante axiale standardizate conform [1],pag 86, tab 3.4.Am ales distanta axiala standardizara 125mm.

Figura 5.8 Module standardizate pentru angrenaje cu melc cilindric conform [1], pag 87, tab 3.7

Figura 5.9 Coeficienţi diametrali pentru angrenaje melcate conform [1], pag 88, tab 3.8



41

Figura 5.10 Fereastra de alegere a elementelor geometrice ale angrenajuluiAm introdus distanta axiala standardizata , numarul de inceputuri al melcului si

numarul de dinti al rotii melcate , modulul si coeficientul deiametral

Figura 5.11 Fereastra de verificare a rezistenţei angrenajului



42

Figura 5.7 Dimensiunile melcului şi a roţii melcate

5.3. Raportul de calul

-------------------------------------------------------------

11-28-2013 Worm Gearing Component Wizard (Version 4.3.1033)-------------------------------------------------------------

--- GuideType of Gearing : ISOType of Gearing : Common - ZNDriving Part: WormLead Direction: RightStrength calculation: Strength check calculationWorm size calculation: Calculates the worm pitch diameter and helix angle according to the wormdiameter coefficient

Load calculation: Calculates the torque according to the power and speed

--- Basic ParametersGear Ratio = 22.6667Pressure Angle alpha = 20°Helix Angle gama = 12.0948°Module m = 3 mmCenter Distance a = 125 ±0.06 mmBase Helix Angle gamab = 11.3553°Circular Pitch pn = 9.425 mmTan. Circular Pitch px = 9.639 mmBase Circular Pitch pb = 9.033 mmLead pz = 28.916 mm





44

----------------------------------------------------Strength Check According to CSN 01 4686

----------------------------------------------------

Durability Lh = 25000 hour

--- Material ValuesWorm Material: Hardened Steel

Modulus of Elasticity in Tension [10^3] = 206 MPaPoisson's Ratio = 0.3Wormgear Material: tin bronze CuSn5Zn5Pb5Contact Fatigue Limit SigmaHlim = 150 MPaBending Fatigue Limit SigmaFlim = 95 MPa

Modulus of Elasticity in Tension [10^3] = 101 MPaPoisson's Ratio = 0.31Base Number of Load Cycles in Contact [10^6] = 250Base Number of Load Cycles in Bending [10^6] = 250Wöhler Curve Exponent for Contact = 8Wöhler Curve Exponent for Bending = 9

--- Factors for ContactApplication Factor KA = 1.25Dynamic Factor KHv = 1Face Load Factor KHb = 1.021Transverse Load Factor KHa = 0.819Total KH = 1.045Elasticity Factor Ze = 154.315Zone Factor Zh = 2.467Contact Ratio Factor Zeps = 0.775Life Factor Zn = 1.156

Lubricant Factor Zl = 1Velocity Factor Zv = 1

--- Factors for BendingApplication Factor KA = 1.25Dynamic Factor KFv = 1Face Load Factor KFb = 1.016Transverse Load Factor KFa = 0.819Total KF = 1.04Form Factor YF = 1.362Helix Angle Factor Yb = 0.941Contact Ratio Factor Yeps = 0.691Alternating Load Factor Ya = 1Life Factor Yn = 1.137Size Factor Yx = 1

--- ResultsFactor of Safety from Pitting SH = 1.053Factor of Safety from Tooth Breakage SF = 5.705Lost Power Pz = kWMax. Dissipated Heat Q = kW

Worm Deflection Factor y = mm

Strength Check - True



45

6. Calculul transmisiei prin lanturi

6.1. Formule de calcul pentru transmisia cu lanţ

Chain Component Wizard






47





49

Calculation of Chain Length



50




51

Preliminary User Selection of the Chain




52









56

Figura 6.3. Fereastra principala de configurare a transmisieiIn fereastra principala se introduce puterea , randamentul , turatiile

, am introdus numarul de dinti al rotilor de curea si am selectat tipul de lant conformFig. 6.1.

Figura 6.4. Alegerea condiţiilor de lucru In aceasta fereastra am ales ca masina condusa o masina de frezat iar ca element de

conducere un motor electric.



57

Figura 6.5. Alegerea ciclului de lucru a transmisiei cu lanţuri

Am ales durabilitatea lantului cu functionare intre 8-16 ore pe zi si service complet.

Figura 6.6. Verificarea transmisiei şi fortele din lanţ;

In partea stanga a ferestrei sunt afisate fortele iar in partea dreapta sunt afisate valorilecoeficientilor de verificare a lantului.



58

Figura 6.7. Verificarea rezonanţei lanţului

Figura 6.8. Fereastra de vizualizare a distanţei axiale între roţile de lanţ



59

Figura 6.9. Geometria roţii de lanţ 1 şi a lanţului

Figura 6.10. Geometria roţii de lanţ 2 şi a lanţului



60

6.3. Raport de calcul

-------------------------------------------------------------11-29-2013 Roller Chain Component Wizard (Version 4.3.1036)-------------------------------------------------------------

--- Guide

Calculation type: Strength Check - ISOLength Calculation: Number of chain linksLoad calculation: Calculates the torque according to the power and speed

Number of chain links: Only even

--- Basic ParametersChains,Roller Chain Component WizardStandard Chain No. 16 B

Number of Chain Strands r = 1 Number of Chain Links X = 72

--- Sprockets Parameters Number of Sprockets K = 2Sliding Sprocket = 2Chain Pitch p = 25.4 mmSprocket tooth width bf1 = 16.169 mmFillet radius of tooth rx = 25.4 mmWidth of Chamfer ba = 3.302 mmTooth roughness Ra = 6.3 µm

--- Sprocket 1

Number of Teeth N 1 = 15Speed n1 = 52.311 rpmTorque T 1 = 150.7851 NmShaft Moment of Inertia I1 = 10 kgm2Pitch diameter of sprocket d = 122.167 mmAddendum diameter of sprocket da = 128.978 ÷ 138.037 mmMax. diameter of sprocket rim dgmax = 86.607 mmDedendum diameter of sprocket df = 106.287 mmCaliper Diameter Dc = 105.618 mmX Coordinate = 0 mmY Coordinate = 0 mm

Minimum form:Radius of tooth space bottom ri = 8.019 mmRadius of sprocket tooth side re = 32.395 mmSprocket angle alpha = 134°

Maximum form:Radius of tooth space bottom ri = 8.193 mmRadius of sprocket tooth side re = 51.451 mmSprocket angle alpha = 114°

--- Sprocket 2 Number of Teeth N 2 = 52

Gear Ratio i = 3.4667Speed n2 = 15.0897 rpmTorque T 2 = 507.04 Nm



61

Shaft Moment of Inertia I2 = 10 kgm2Pitch diameter of sprocket d = 420.68 mmAddendum diameter of sprocket da = 429.418 ÷ 436.55 mmMax. diameter of sprocket rim dgmax = 385.12 mmDedendum diameter of sprocket df = 404.8 mmCaliper Diameter Dc = 404.8 mmX Coordinate = 464.659 mmY Coordinate = 0 mm

Minimum form:Radius of tooth space bottom ri = 8.019 mmRadius of sprocket tooth side re = 102.902 mmSprocket angle alpha = 138°

Maximum form:Radius of tooth space bottom ri = 8.193 mmRadius of sprocket tooth side re = 366.383 mmSprocket angle alpha = 118°

--------------------------------------------------Strength Check

--------------------------------------------------Power P = 0.826 kWEfficiency h = 0.97Stroke Factor Y = 1.5Lubrication Factor m = 1Required Chain Life Lh = 25000 hourMaximum Chain Elongation dL = 3 %Diagram Power Pd = 1.661 kWSprocket Tractive Force F = 2486.642 NSprocket Centrifugal Force Ff = 0.303 NTotal Tensile Force Ft = 2486.946 N

Circumferential Velocity v = 0.3322 m/sStatic Safety Coeff. ks = 24.126 > 7Dynamic Safety Coeff. kd = 16.084 > 6.7Calculated Joint Pressure pc = 11.843 MPaAllowable Joint Pressure pa = 20.565 MPaCalculated Chain Life th = 688799 hourPins and Plates Life thl = 14236863 hourRollers and Bushings Life thr = 1734849 hourStrength Check - True

--- Resonance Speedfor Transversal Vibration nt1 = 164.008 rpmfor Longitudinal Vibration nt2 = 4747.202 rpmfrom Polygonal Effect nt3 = 115.133 rpmfrom Circumferential Run-out nt4 = 1726.998 rpmfrom Non-precise Pitch nt5 = 57.567 rpm



62

7. Calculul arborilor

7.1. Fortele din angrenaj

Pentru a putea dimensiona arborii unui angrenaj melcat este necesar sa cunoaştem direcţiileşi sensurile forţelor ce acţionează în angrenaj. Figura 7.1 prezintă angrenajul melcat cu forţele ceacţionează asupra melcului şi a roţii melcate.

Figura 7.1 Forţele care acţionează în angrenajul melcat cu melc cilindric

Înclinarea danturii melcului este pe partea dreapta, iar roata melcată are dantura cu înclinaretot pe partea dreapta. Sensul de rotaţie al melcului şi al roţii melcate este identic, fiind sensultrigonometric sau anti-orar.

Valorile forţelor din angrena j sunt prezentate în figura 4.7





64

Figura 7.3 Momentele de torsiune ce pot fi transmise de arborii cilindriciconform [1],pag 142, tab 9.4

Figura 7.4 Lungimile capetelor de arbori in funcţie de diametru conform [1],pag 141, tab 9.2



65

7.3. Schitele arborilor

Figura 7.5 Schiţa forţelor care acţionează asupra arborelui de intrare

Figura 7.6 Schiţa arborelui de intrare



66

Figura 7.1 Schiţa forţelor ce acţionează pe arborele de ieşire

Figura 7.2 Schiţa arborelui de ieşire



67

7.4. Alegerea piulitei, mansetei si a inelului de siguranta

Alegerea piulitei pentru fixarea rulmentilor pe arbori;

Figura 7.9 Forma acestor piulite conform [1],pag 274, figura 13.30

Figura 7.10 Dimensiunile acestor piulite conform [1],pag 275, tab 13.8



68

Alegerea saibei pentri blocarea piulitei;

Figura 7.11 Forma saibei conform [1],pag 274, figura 13.31

Figura 7.12 Dimensiunile acestor piulite conform [1],pag 276, tab 13.9





70

Alegerea inelului de siguranta ;

Figura 7.15 Forma inelului de siguranta conform [1],pag 276, figura 13.32, 13.33

Figura 7.16 Dimensiunile inelului de siguranta conform [1],pag 277, tab 13.10



71

7.5. Calculul reacţiunilor din lagăre

Forte ce actioneaza asupra arborelui de intrare.

- Forta din curea

- Forta axiala

- Forta radial

- Forta tangentiala

- Diametrul si raza melcului

- Moment de torsiune

Forte ce actioneaza asupra arborelui de iesire.

- Forta din curea

- Forta axiala

- Forta radial

- Forta tangentiala

- Diametrul si raza rotii melcate



72

- Moment de torsiune

Lungimile dintre reazame si punctele de actiune a fortelor.

- Lungimea dintre punctual de actionare a fortei din curea si primul reazam

- Lungimea dintre primul reazam punctual de actiune al fortelor din angrenaj

- Lungimea dintre punctual de actionare a fortelor din angrenaj si reazamul doi

- Lungimea dintre reazamul 3 si punctual de actionare a fortelor din angrenaj

- Lungimea dintre punctual de actionare a fortelor din angrenaj si reazamul 4

- Lungimea dintre reazamul 4 si punctual de actionare a fortei din lant

Calculul reactiunilor din reazame.

- Reactiunile din reazamul 1





74





75

7.6. Formule de calcul ale arborilor

Shaft Component Wizard



76

Calculation Formulas



77

7.7. Arborele de intrare

Pornind din figura 6.6. se dimensioneaza in programul Mechsoft arborele de intrare.

Fig. 7.9. Dimensiunile tronsonului 1




78





79





80





81

Dupa dimensionarea arborelui se introduc fortele si reazemele care acţionează asupra arborelui.

Fig. 7.17. Pozitionarea forţei din curea ce acţionează asupra arborelui şi asupra primului lagărul

Figura 7.20 Forţele din angrenaj si momentele de torsiune ce acţionează asupra arborelui de intrare



82

Fig. 7.19. Pozitionarea f orţele care actioneaza in angrenaj şi asupra celui de-al doilea lagăr

Fig. 7.18. Forţele ce acţionează pe capătul de arbore si momentul de torsiune ce actioneaza pearborele de intrare



83

Figura 7.21 Reacţiunile din reazeme

Comparând rezultatele obţinute in Mechsoft cu cele obţinute in Matcad observam carezultatele corespund, astfel verificăm corectitudinea datelor introduse în Mechsoft.

Rezultatele obţinute in Mechsoft sunt prezentate mai jos.

Figura 7.3 Forţe tăietoare

Figura 7.4 Momente de încovoiere



84

Figura 7.5 Unghi de rotaţie

Figura 7.6 Săgeata

Figura 7.7 Solicitări de încovoiere



85

Figura 7.8 Solicitări de forfecare

Figura 7.9 Solicitări de torsiune

Figura 7.10 Solicitări axiale



86

Figura 7.11 Suma eforturilor

Figura 7.12 Dimensiuni recomandate


02-01-2014 Shaft Generator (Version 4.2.1203)---------------------------------------------------------------------Shaft calculation (irrespective of chamfer/fillet and grooves):

Supports [Fry[N], Frz[N], (Sum), Fa[N], Deflection[mm], Rotation[rad]]99.8, 99.8, 141, -1615.7, 0.000000, 0.000053

455.9, 578.1, 736, 0.0, 0.000002, 0.000072

[Deflection[mm], Rotation[rad]] in Place of Loading0.003894, 0.0000370.006859, 0.000146

Maximal Stress = 11.5 MPa

Angle of Twist = -0.0146 degreesMass = 0 kgMaximum Deflection = 9.5083 µm



87

7.9. Arborele de iesire

La fel ca în cazul arborelui de intrare, se va porn i de la schiţa arborelui prezentată în figura6.8 şi se vor dimensiona tronsoanele de arbore.

Figura 7.32 Dimensiunile tronsonului 1




88





89



După dimensionarea tronsoanelor, se introduc forţele şi reazemele.



90

Fig. 7.38. Pozitionarea f orţele care actioneaza in angrenaj şi asupra primului lagăr

Figura 7.39 Forţele din angrenaj si momentele de torsiune ce acţionează asupra arborelui de iesire





92

Figura 7.42 Reacţiunile din reazeme

Comparând rezultatele obţinute in Mechsoft cu cele obţinute in Matcad observam carezultatele corespund, astfel verificăm corectitudinea datelor introduse în Mechsoft.

Rezultatele analizei în Mechsoft sunt prezentate in cele ce urmează.

Figura 7.13 Forţe tăietoare

Figura 7.14 Moment de încovoiere



93

Figura 7.15 Unghi de rotaţie

Figura 7.16 Săgeata

Figura 7.17 Solicitări de încovoiere



94

Figura 7.18 Solicitări de forfecare

Figura 7.19 Solicitări la torsiune

Figura 7.20 Solicitări axiale



95

Figura 7.21 Suma solicitărilor

Figura 7.22 Diametre recomandate


02-21-2014 Shaft Generator (Version 4.2.1203)---------------------------------------------------------------------Shaft calculation (irrespective of chamfer/fillet and grooves):

Supports [Fry[N], Frz[N], (Sum), Fa[N], Deflection[mm], Rotation[rad]]-1062.2, -1810.6, 2099, 394.0, 0.002524, 0.000106506.6, 5913.2, 5935, 0.0, 0.002764, 0.000130

[Deflection[mm], Rotation[rad]] in Place of Loading0.000610, 0.0001000.016650, 0.000300

Maximal Stress = 25.6 MPa

Angle of Twist = 0.0264 degreesMass = 0 kgMaximum Deflection = 27.3028 µm



96

8. Calculul rulmentilor

8.1. Formule de calcul pentru rulmenti

Calculation of Bearing



97

Calculation According to the Bearing Type Selected by User



98

8.2. Calculul rulmentilor

Pentru arborele de intrare vom folosi doi rulmenţi radiali-axiali cu role conice in reazemul 1şi un rulment radial cu bile in reazemul 2.

Dimensiunile rulmentilor radial-axiali cu role conice au fost alese din fig. 8.1. iardimensiuneile rulmentului radial cu bile din fig. 8.2.

Fig. 8.1. Alegerea dimensiunii rulmentilor radiali-axiali cu role conice conform[2], pag 202,tab.5.22.

Fig. 8.2. Alegerea dimensiunii rulmentului radial cu bile conform[2], pag 156, tab. 5.13.



99

Fig. 8.3. Fereastra de ghid

Fig. 8.4. Fereastra de selectare a duratei de viata

In figura 8.4. am ales ca durata de viata a rulmentilor cu 8-16 ore pe zi de functionare siservice complet.

Fig. 8.5. Fereastra de selectare a coeficientului de forta suplimentara

In figura 8.5. am ales coeficientul de forta suplimentar de la masina de rectificat.Toti rulmentii vor fi calculati folosind aceleasi setari in fereastra de ghid, in fereastra de

selectare a duratei de viata si in fereastra de selectare a fortei suplimentare .



100

Fig. 8.6. Fereastra de configurare a rulmentilor radial-axiali cu role conice de pe arborele de intrarein reductor din reazemul 1

In figura 8.6. am selectat tipul de rulmenti (rulmenti axiali-radiali cu role conice pe un rand),tipul de lubrifiant si am introdus: forta radiala pe arborele de intrare, deoarece pe reazemul 1 avem 2

rulmenti axiali-radiali cu role conice

, forta axial ape arborele de intrare si

turatia pe arborele de intrare .

Fig. 8.7. Fereastra cu dimensiunile rulmentilor, si de verificare a rulmentilor din reazemul 1



101

In figura 8.7. in partea din stanga, avem prezentat coeficientii de verificare ai rulmentului,iar in partea dreapta, avem prezentat dimensiunile rulmentului.

Fig. 8.8. Fereastra de configurare a rulmentului radial cu bile pe un singur rand de pe arborele deintrare in reductor din reazemul 2

In figura 8.8. am selectat tipul de rulment ( rulment radial cu bile pe un singur rand), tipul delubrifiant si am introdus: forta radial de pe arborele de intrare, , , turatia pe arborele deintrare , iar forta axiala este 0 deoarece este preluata de rulmentii axiali-radiali cu role conice din reazemul 1.



102

Fig. 8.9.Fereastra cu dimensiunile rulmentului, si de verificare a rulmentului din reazemul 2

In figura 8.9. in partea din stanga avem prezentat coeficientii de verificare ai rulmentului, iarin partea dreapta avem prezentat dimensiunile rulmentului.

Pentru arborele de iesire vom folosi doi rulmenţi radiali-axiali cu role conice.Dimensiunile acestora au fost alese din fig. 8.10.

Fig.8.10. Alegerea dimensiunii rulmentilor radiali-axiali cu role conice conform[2], pag 204,tab.5.22.



103

Fig. 8.11. Fereastra de configurare a rulmentului radial-axiali cu role conice de pe arborele de iesiredin reductor in reazemul 3

In figura 8.11. am selectat tipul de rulment ( rulment radial-axiali cu role conice pe un singurrand), tipul de lubrifiant si am introdus: forta radial de pe arborele de iesire, , , turatia

pe arborele de iesire , si forta axiala .



104

Fig. 8.12. Fereastra cu dimensiunile rulmentului, si de verificare a rulmentului din reazemul 3

In figura 8.12. in partea din stanga avem prezentat coeficientii de verificare ai rulmentului, iarin partea dreapta avem prezentat dimensiunile rulmentului.

Fig. 8.13. Fereastra de configurare a rulmentului radial-axiali cu role conice de pe arborele de iesiredin reductor in reazemul 4



105

In figura 8.13. am selectat tipul de rulment ( rulment radial-axiali cu role conice pe un singurrand), tipul de lubrifiant si am introdus: forta radial de pe arborele de iesire, , , turatia

pe arborele de iesire , iar forta axiala este 0 deoarece este preluata derulmentul axiali-radiali cu role conice din reazemul 3.

Fig. 8.14. Fereastra cu dimensiuni, si de verificare a rulmentului din reazemul 4

In figura 8.14. in partea din stanga avem prezentat coeficientii de verificare ai rulmentului,iar in partea dreapta avem prezentat dimensiunile rulmentului.

8.3. Rapoartele de calcul

Raportul pentru rulmentul din reazemul 1

----------------------------------------------------------------

01-31-2014 Rolling Bearing Component Wizard (Version 4.3.1010)----------------------------------------------------------------

--- GuideStrength Calculation Type: Check Calculation

--- InputRequired Life Lh = 25000 hourCoeffic. of Add'l Forces fd = 1.2Working Temperature ft = 100 °CRequired Reliability a1 = 90 %Lubrication Type - Grease





107

Bearing Speed n1 = 1185.714 rpmWork Time t1 = 100 %

--- Bearing typeDIN 625 SKF,Deep groove ball bearings single row with RS1 seal SKFBearing designation: 6008-RS1Inside Bearing Diameter d = 40 mmOutside Bearing Diameter D = 68 mm

Bearing Width B = 15 mmRadius of Bearing Fillet or Chamfer r = 1 mmMin. Diameter of Shaft Shoulder damin = 45 mmMax. Diameter of Hub Shoulder Damax = 63 mmMax. Fillet Radius of Shoulder ramax = 1 mmBearing Mass m = 0.19 kgDynamic loading capacity of bearing = 16800 NStatic loading capacity of bearing = 11600 NLimiting speed for lubrication by grease [rpm] = 6300Limiting speed for lubrication by oil [rpm] = 6300

--- ResultsEquivalent Dynamic Load P = 666.78 NEquivalent Static Load P0 = 555.65 NStatic Safety Coefficcient s0 = 20.88Power Loss by Friction Pz = 2.48 W

Necessary Minimum Load Fmin = 168 NCalculated Bearing Life Lh = 224822.4 hourCoeffic. of Over-revolving kn = 5.31


----------------------------------------------------------------01-31-2014 Rolling Bearing Component Wizard (Version 4.3.1010)----------------------------------------------------------------



--- Load Conditions Number of Different Load Conditions Ni = 1Radial Load Fr1 = 555.654 NAxial Load Fa1 = 394.023 NBearing Speed n1 = 52.311 rpm

Work Time t1 = 100 %



108

--- Bearing typeDIN 720 SKF,Tapered roller single row bearings SKFBearing designation: 32009 XInside Bearing Diameter d = 45 mmOutside Bearing Diameter D = 75 mmBearing Width B = 20 mmRadius of Bearing Fillet or Chamfer r = 1 mmMin. Diameter of Shaft Shoulder damin = 52 mm

Max. Diameter of Hub Shoulder Damax = 69 mmMax. Fillet Radius of Shoulder ramax = 1 mmBearing Mass m = 0.34 kgDynamic loading capacity of bearing = 58300 NStatic loading capacity of bearing = 80000 NLimiting speed for lubrication by grease [rpm] = 4800Limiting speed for lubrication by oil [rpm] = 6300

--- ResultsEquivalent Dynamic Load P = 975.96 NEquivalent Static Load P0 = 593.05 N

Static Safety Coefficcient s0 = 134.9Power Loss by Friction Pz = 0.22 W

Necessary Minimum Load Fmin = 1166 NCalculated Bearing Life Lh = 265491445.37 hourCoeffic. of Over-revolving kn = 91.76


----------------------------------------------------------------01-31-2014 Rolling Bearing Component Wizard (Version 4.3.1010)

----------------------------------------------------------------



--- Load Conditions Number of Different Load Conditions Ni = 1Radial Load Fr1 = 555.654 NAxial Load Fa1 = 0 NBearing Speed n1 = 52.311 rpmWork Time t1 = 100 %

--- Bearing type

DIN 720 SKF,Tapered roller single row bearings SKFBearing designation: 32009 XInside Bearing Diameter d = 45 mm



109

Outside Bearing Diameter D = 75 mmBearing Width B = 20 mmRadius of Bearing Fillet or Chamfer r = 1 mmMin. Diameter of Shaft Shoulder damin = 52 mmMax. Diameter of Hub Shoulder Damax = 69 mmMax. Fillet Radius of Shoulder ramax = 1 mmBearing Mass m = 0.34 kgDynamic loading capacity of bearing = 13106 N

Static loading capacity of bearing = 17984.71 NLimiting speed for lubrication by grease [rpm] = 4800Limiting speed for lubrication by oil [rpm] = 6300

--- ResultsEquivalent Dynamic Load P = 666.78 NEquivalent Static Load P0 = 555.65 NStatic Safety Coefficcient s0 = 32.37Power Loss by Friction Pz = 0.15 W

Necessary Minimum Load Fmin = 262.12 NCalculated Bearing Life Lh = 6529949.82 hour

Coeffic. of Over-revolving kn = 91.76



110

9. Calculul ansamblarilor cu pene

9.1. Formule de calcul pentru asamblarile cu pene

Key Joint Component Wizard

Key Joint - Calculation Formulas for Metric Calculation



111

9.2. Calculul penelor

Toate penele vor fi configurate folosind aceleasi setări în fereastra ghid.

Figura 9.1 Fereastra ghid

Pana de pe arborele de intrare.

Figura 9.2 Configurarea penei de pe arborele de intrare

In aceasta fereastra am introdus: puterea de pe arborele de intrare , turatia arborelui

de intrare , diametrul arborelui , lungimea tronsonului, lungimea penei, si dimensiunile penei.



112

Figura 9.3 Fereastra pentru selectarea tipului de material.

In aceasta fereastra am selectat tipul de material si rezistenata la rupere a penei.

Pana de pe arborele de iesire care antreneaza roata melcata.

Figura 9.4 Configurarea penei de pe arborele de iesire care antreneaza roata melcata;

In aceasta fereastra am introdus: puterea de pe arborele de intrare , turatia arboreluide intrare , diametrul arborelui , lungimea tronsonului, lungimea penei, si dimensiunile

penei.



113

Figura 9.5 Fereastra pentru selectarea tipului de material.In aceasta fereastra am selectat tipul de material si rezistenata la rupere a penei.

Pana de pe capatul arborelui de iesire.

Figura 9.6 Configurarea penei de pe capătul arborelui de ieşire

In aceasta fereastra am introdus: puterea de pe arborele de intrare , turatia arboreluide intrare , diametrul arborelui , lungimea tronsonului, lungimea penei, si dimensiunile

penei.



114

Figura 9.7 Fereastra pentru selectarea tipului de material.

In aceasta fereastra am selectat tipul de material si rezistenata la rupere a penei.

9.3. Rapoarte de calcul

Pana de pe arborele de intrare.

--------------------------------------------------------01-31-2014 Key Component Wizard : 1 (Version 4.3.1120)--------------------------------------------------------

Loads:Power P = 1.127 kWSpeed n = 1185.714 rpmTorque T = 9.076 Nm

Dimensions:Shaft Diameter d = 20 mmKey 6x6Key Length L = 32 mmActive Key Length Lf = 26 mmKeyway Length = 36 mm

Joint Properties:Material = SteelAllowable Pressure = 110 MPa

Tensile Strength = 400 MPaReduced Allowable Pressure = 110 MPaKeys [No.] = 1Reduction Coefficients of Joint Capacity Due to :- Product. Inaccur. on More Key Joints = 1- Mounting Type and Character of Load = 1

Calculation Results:Min. Active Key Length = 2.75 mmCalculated pressure = 11.636 MPaStrength Check – True



115

Pana de pe arborele de iesire care antreneaza roata melcata.



Dimensions:Shaft Diameter d = 50 mmKey 10x8Key Length L = 28 mmActive Key Length Lf = 18 mmKeyway Length = 28 mm

Joint Properties:Material = SteelAllowable Pressure = 150 MPaTensile Strength = 600 MPaReduced Allowable Pressure = 150 MPaKeys [No.] = 1Reduction Coefficients of Joint Capacity Due to :- Product. Inaccur. on More Key Joints = 1- Mounting Type and Character of Load = 1


Pana de pe capatul arborelui de iesire.



Dimensions:Shaft Diameter d = 38 mmKey 10x8Key Length L = 54 mm

Active Key Length Lf = 44 mmKeyway Length = 58 mm



116

Joint Properties:Material = SteelAllowable Pressure = 110 MPaTensile Strength = 400 MPaReduced Allowable Pressure = 110 MPaKeys [No.] = 1Reduction Coefficients of Joint Capacity Due to :- Product. Inaccur. on More Key Joints = 1

- Mounting Type and Character of Load = 1




10. Bibliografie

1. Antal, A. s.a. Reductoare, Facultatea Constructii de masini Cluj-

Napoca, 1994.

2. Pop, D. s.a. Reductoare cu doua trepte, calculul angrenajelor,

Todesco, Cluj-Napoca, 2003.

3. Musat, M. s.a. Transmisii mecanice cu reductoare intr-o treapta, 2004.

4. Sucala, F. s.a. Organe de masini, mecanisme si tribologie studii

de caz, Todesco, Cluj-Napoca, 2008.

5. Belcin, O. s.a. Organe de masini, elemente constructive in

proiectare, Risoprint, Cluj-Napoca, 2011.

6. Tudose, L. Lagare cu rulmenti.

7. Software: MecSoft.

8. Software: AutoCAD.

9. Software: CATIA.

10. Software: MathCAD.

Documents

Calacean Doru Final