Proiect organe de maşini

Embed Size (px)

Citation preview

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV

Catedra Design de Produs i Robotic Disciplina Organe de Maini

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini

2011UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV FACULTATEA DE INGINERIE TEHNOLOGIC

Disciplina Organe de Maini

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini

CUPRINSIntroducere................................................................................................................................. 5 A. MEMORIUL DE CALCUL.................................................................................................. 7 1.ntocmirea schemei structurale............................................................................................... 9 1.1. Schema structural.........................................................................................................9

1.2. Momentele de torsiune i turaiile..................................................................................9 2. Proiectarea transmisiei prin curele trapezoidale nguste........................................................... 2.1. Schema de calcul.............................................................................................................. 2.2. Calculul de proiectare...................................................................................................... 2.3. Proiectarea roilor de curea.............................................................................................. 2.4. Verificare cu MDESIGN................................................................................................. 3. Proiectarea transmisiei cu angrenaj (reductor de turaie).......................................................... 3.1. Schema structural........................................................................................................... 3.2. Proiectarea angrenajului................................................................................................... 3.2.1 Calculul de predimensionare................................................................................ 3.2.2 Calculul geometriei............................................................................................... 3.2.3 Calculul forelor..................................................................................................... 3.2.4 Proiectarea formei tehnologice.............................................................................. 3.2.5 Verificarea cu MDESIGN..................................................................................... 3.3. Proiectarea arborilor........................................................................................................ 3.3.1 Calculul de predimensionare................................................................................. 3.3.2 Scheme de calcul................................................................................................... 3.3.3 Proiectarea formei.................................................................................................. 3.3.4 Verificarea cu MDESIGN.................................................................................... 3.4. Alegerea i verificarea lagrelor cu rulmeni.................................................................. 3.5. Alegerea i verificarea lagrelor cu rulmeni.................................................................. 3.6. Alegerea i verificarea asamblrilor............................................................................... 3.6. Alegerea sistemelor de ungere i de etanare................................................................. 3.6. Aspecte de securitatea muncii......................................................................................... Bibliografie................................................................................................................................... Anexe ........................................................................................................................................... Anexa I. Tema de proiect i graficul de desfurare.............................................................. Anexa II. Fiier cu rezultate MDESIGN verificare curele.................................................... Anexa III. Fiier cu rezultate MDESIGN verificare angrenaj............................................... Anexa IV. Fiier cu rezultate MDESIGN verificare arbori................................................... B. DESENE.................................................................................................................................. Desen de ansamblu (format A0)............................................................................................ Desen de execuie (format ).............................................................................................. Desen de execuie (format )...............................................................................................

INTRODUCEREAcest ghid se adreseaz, n mod special, studenilor de la programele de studii Ingineria transporturilor i Mecatronic. Scopul proiectului de an la disciplina Organe de maini este s dezvolte abilitile practice ale studenilor de proiectare i sintetizare a cunotinelor de mecanic, rezistena materialelor, tehnologia materialelor i reprezentare grafic n decursul anilor I i II, precum

i modul n care acetia pot rezolva n mod independent o lucrare de proiectare, pe baza algoritmilor, metodelor specifice i programelor din domeniu. Pentru elaborarea acestui proiect este necesar s se studieze bibliografia n domeniu, cu precdere, cea n form electronic de la adresa www.rvr.ro/mg (user name, student; parola, mogan) unde se pune la dipoziia studenilor majoritatea datelor i informaiilor pentru soluionarea aspectelor de calcul dar i de reprezentare grafic. Proiectul se finalizeaz, pe de-o parte, cu un memoriu de calcul i de justificare a alegerilor materialelor, semifabricatelor i soluiilor constructive i, pe de alt parte, cu o parte grafic care conine desenul de ansamblu i dou desene de execuie, conform temei de proiect din anexa 1. Modul de redactare a capitolelor, subcapitolelor, relaiilor de calcul, tabelelor, schielor din memoriul de calcul este prezentat, n continuare. Toate materialele realizate n cadrul proiectului, att ca parte scris (electronic sau de mn) ct i grafic (desene realizate de mn) vor fi prinse ntr-un dosar n ordinea urmtoare: copert, subcopert, introducere, memoriul de calcul i de justificare, anexe (tema de proiect, graficul de desfurare, documente MDESIGN) i desene. Toate documentele scrise vor fi paginate , numerotarea ncepnd cu subcoperta. Activitatea la Proiectul de an la disciplina Organe de Maini se ncheie cu predarea proiectului i susinerea acestuia. La predare (penultima sptmn din semestru) cadrul didactic ndrumtor, verific dac proiectul a fost ntocmit conform cerinelor impuse prin teme de proiect i graficul de desfurare, adic dac proiectul este complet. Corectarea proiectului va fi realizat de cadrul didactic ndrumtor i de titularul de curs care vor verifica avnd la baz documentele predate (memoriu scris i desene) dac au fost respectate fazele de elaborare i redactare urmrind: acurateea calculelor, respectarea ordinii calculelor, existena i corectitudinea schemelor de calcul, modul de scriere a relaiilor de calcul i tabelelor, adoptarea dimensiunilor soluiilor i dimensiunilor constructive. La documentaia grafic se verific modul de ntocmire a desenului de ansamblu i a celor de execuie, n sensul respectrii regulilor specifice desenului tehnic, completarea corect a indicatorului i tabelului de componen, noatrea caracteristicilor tehnice, a condiiilor tehnice, a tratamentului termic etc. Susinerea i notarea proiectului este faza final (ultima sptmn a semestrului) n care studentul ia la cunotin rezultatele corecturii i trebuie s rspund la ntrebri legate direct de proiect. Nota acordat nglobez modul de realizare a proiectului, calitatea rspunsului la ntrebri, precum i activitatea din timpul semestrului consemnat n caietul de lucru. Pentru edificarea studenilor asupra ntrebrilor la care trebuie s rspund, se prezint n Anexa 2 exemple de ntrebri posibile. Titular disciplin, Prof. univ. dr. ing. Gheorghe MOGAN

MEMORIUL DE CALCUL

1. NTOCMIREA SCHEMEI STRUCTURALE1.1 SCHEMA STRUCTURALSe cere proiectarea transmisiei mecanice compuse dintr-un motor electric, o transmisie prin curele trapezoidale inguste si un reductor cilindric cu o treapta, a carei schema structurala este prezentata in Fig.1.

Fig.1Transmisia prin curele cat si reductorul vor fi de tip orizontal ca in figura Fig.2.1, respectiv Fig.2.2, iar ca date de proiectare se vor folosi: 1. puterea motorului electric (v. anex), P =5,5 kW; 2. turaia la mersul n gol motorului electric, n = 1000 rot/min; 3. raportul de transmitere al transmisiei prin curele, ic =3: 4. raportul de transmitere al reductorului , ir = 4.2 ; 5. durata de funcionare impus, Lh =5500 ore; 6. poziia spaial a axelor arborilor reductorului : orizontal (a); 7. poziia spaial a axei motorului i a axei arborelui de intrare al reductorului: orizontal (m) 9

1.2 MOMENTELE DE TORSIUNE I TURAIILEPentru proiectarea transmisiei prin curele cat si a angrenajul reductorului trebuie sa calculam turatiile, momentele de torsiune si puterile la fulie-I (roata mica a transmisiei prin curele), la pinion-II(roata mica a angrenajului) precum si la iesirea din reductor-III(roata mare a angrenajului, care este antrenata de pinion) Conform STAS urilor 1893-87 si 881-88, unui motor de putere egala cu 5,5kW si o turatie la mersul in gol de 1000 rot/min ii corespunde o turatie reala de 945 rot/min, deci aceasta este turatia reala cu care se vor efectua calculele.

10

Motor electric

Intrare reductor

Iesire reductor

Puterea transmisa(KW)

5.5

5.5

5.5

Turatia(rot/min)

945

315

75

Momentele de torsiune[Nmm]

55,577.91

166,733.74

700,287.4

PROIECTAREA TRANSMISIEI PRIN CURELE TRAPEZOIDALE NGUSTE2.1 SCHEMA DE CALCUL

Pentru proiectarea transmisiei prin curele trapezoidale inguste se va folosi schema de calcul din figura Fig.4. Principalele caracteristici ale acesteia sunt: - A-distanta dintre axele rotilor; - Dp1,Dp2 - diametrele celor doua roti; - Lp -lungimea curelei. Datele de intrare cunoscute sunt: puterea transmisa, turatia la intrare, momentul de torsiune, numarul de roti antrenate, raportul de transmitere precum si conditiile de functionare.

11

Fig. 3

2.2

CALCULUL DE PROIECTARE

Tipul curelei (SPY, SPA, SPB, 16 X 15, SPC) se alege n funcie de puterea (P=5.5Kw) i turaia roii mici (nI=945 rot/min) conform STAS 1163 din diagrama:

12

Se adopt curea de tip SPZ

2.3

PROIECTAREA ROILOR DE CUREA

13

14

f)Lungimea curelei standard Lp=1375 mm SPZ

15

Se adopt un sistem de tensionare permanent prin regarea la montaj a poziiei roii mici i generare forei de ntindere Sa =565.92 N

Pentru calculul de dimensionare se tine cont de puterea transmisa de o curea si vom folosi urmatoarele relatii:

Astfel alegem parametrii: Cf, Cl, C, Cz si inlocuim in relatiile de mai sus. Cf=1.20 - coeficient de functionare Cl=0.96 - coeficient de lungime C=0.99 - coeficient de infasurare Cz=0.85 - coeficientul numarului de curele P=5 kw - puterea motorului 16

P0=1.3 kw puterea suportata de o curea

Z0=(1.20*5.5)/(0.96*0.99*1.3)=6.11

Z=6.11/0.85=7.18 Pentru verificare, numarul z se rotunjeste la cel mai apropiat numar natural si trebuie sa fie mai mic sau egal decat 8 Z=7.18=>z=8 Xn2=-0.43mm 21

Schema cinamatica a angrenajului este prezentata in figura de mai jos i ofer o imagine grafic de ansamblu a viitorului angrenaj, iar calculul aproximativ al arborilor si butucilor este prezentat mai jos.

Calculul aproximativ al diametrelor arborilor care sustin rotile:

(15...25)Calculul aproximativ al lungimilor butucilor:

h1=8 h2=9

3.2.4 CALCULUL FORELOR

22

Conform figurii alaturate, in angrenajul considerat a avea loc intr-un punct se dezvolta o forta Fn , care se descompune dupa 3 directii. Aceste 3 componente, forta tangentiala, forta radiala si respectiv cea axiala se calculeaza dupa formulele:

3.2.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

Configurarea formei tehnologice a roilorPinionul se execut din semifabricat laminat prin strunjirea corpului urmat de frezarea danturii. n acest caz se adopt raza de racordare, R = 3 [mm], la saltul dintre arbore i coroana dinat.

Roata se poate executa din semifabricat forjat prelucrat prin strunjire urmat de frezare dantur. Astfel, se adopt forma i dimensiunile degajrilor de uurare .Lungimea butucului se determin n funcie de lungimea asamblrii arborebutuc.

23

Tolerane ajustaje i abateri tehnologiceJoculul minim necesar:

Ajustajul roilor n angrenare:

Tipul toleranei jocului dintre flancuri si a treptei de precizie pentru abaterea distanei dintre axe:Pentru tipul tolerantei jocului intre flancuri se alege c, iar treapta de precizie este IV.

24

Alegerea criteriilor i indicilor de precizie precum i a abaterilor:Conform criteriului jocului dintre flancuri=>

Abaterea minim a cotei peste dini, pentru dantur exterioar

Tolerana cotei peste dini

Abaterea minim a grosimii dintelui pe coarda constant

Tolerana grosimii dintelui pe coarda constant

Abaterile limit ale distanei dintre axe

3.2.6 VERIFICAREA ANGRENAJULUI CU MDESIGN

Este pe suport digital atasat dosarului.

25

3.3

PROIECTAREA ARBORILOR

3.3.1 CALCULUL DE PREDIMENSIONARE

Condiia impus : Rezistena la torsiune cu luarea n considerare a existenei ncovoierii. Parametrii din relaiile de calcul :26

:= 35at

MPa torsiunea convenional la torsiune Obs :Arborele se consider cu lungime redus

1545 [MPa]. Tensiunea admisibil convenional (ine cont i de existena altor solicitri); valorile mici pentru arborii lungi i cele mari pentru arborii scuri)

mm

3.3.2 PROIECTAREA FORMEI

27

Distanele de poziionare axial:

Dimensiunile tronsoanelor (dimetre i lungimi):Arborele condus Tronsonul 1 se adopt din condiii de interschimbabilitate a elementelor care se monteaz (roi de curea, cuplaje) cu dimensiuni standard (STAS 8724/2). dA1=58 [mm], LA1=105 [mm] Tronsoanele 2 i 6 sunt zonele de montaj ale rulmenilor care se determin ca urmare a alegerii tipului i dimensiunii rulmentului. n acest caz din considerente de tehnologicitate i costuri reduse se adopt pentru cele dou lagre rulmeni radiali cu bile identici cu d > dA1; 28

Din STAS 3041 se alege rulmentul 6212: d = 60 [mm] diametrul interior al rulmentului, B= 22 [mm], limea rulmentului; diametrele i lungimile tronsoanelor 1 i 6 se consider: dA2=60 [mm], LA2 = a-x+b+c= 36 [mm]; dA6 = 60 [mm], LA6 = B = 22 [mm]; Tronsonul 3 i 5 sunt zone libere i din considerente constructive se adopt dA3,5 > dA2,6 +35 mm: dA3 = dA5 = 64 [mm], LA3 = LA5 = x+y = 18 [mm]. Tronsonul 4 corespunde zonei pinionului i se consider cu dimensiunile: dA4 = 56.28 [mm] (diametrul de picior al pinionului), LA4 = b1 = 89.05 [mm] (lungimea pinionului);

3.3.3 SCHEMA DE CALCUL

29

Se determin reaciunile din lagre(rulmeni): 30

3.3.4 VERIFICAREA ARBORILOR CU MDESIGN

Este pe suport digital atat dosarului.

BIBLIOGRAFIE 1. Jula, A. .a. Proiectarea angrenajelor evolventice. 2. Jula, I,II. Universitatea din Braov, 1986, 1989. 3. Mogan, Gh. Organe de maini. Bazele teoretice, proiectare i aplicaii (Note de curs), Universitatea Transilvania din Braov, 2011. 4. Radulescu, C. Organe de maini, vol. I, II, III. Universitatea Transilvania din Braov, 1985. 5. Moldovean, Gh. .a. Proiectarea arborilor drepi din transmisiile mecanice. Universitatea Transilvania din Braov, 1995. 31 Craiova, Editura Scrisul romnesc, 1989. A. .a. Organe de maini, vol.

6. Culegerea de norme i extrase din standarde pentru proiectarea elementelor componente ale mainilor, vol. I. i II. Universitatea din Braov, 1984. 7. Cataloage de rulmeni, C.I.R.O.A, FAG, SKF etc.

TEMA DE PROIECTS se proiecteze transmisia mecanic compus din: motor electric; transmisie prin curele trapezoidale nguste; reductor cilindric cu o trept; DATE DE PROIECTARE (v. tab. 1) 1. puterea motorului electric (v. anex), P =5,5 kW; 2. turaia la mersul n gol motorului electric, n = 1000 rot/min; 3. raportul de transmitere al transmisiei prin curele, ic =3: 4. raportul de transmitere al reductorului , ir = 4.2 ; 5. durata de funcionare impus, Lh =5500 ore; 6. poziia spaial a axelor arborilor reductorului : orizontal (a); 7. poziia spaial a axei motorului i a axei arborelui de intrare al reductorului: orizontal (m) CONINUTUL PROIECTULUI A. MEMORIU DE CALCUL 1. ntocmirea schemei structurale a transmisiei i determinarea momentelor de torsiune i a turaiilor pentru fiecare arbore. 2. Proiectarea transmisiei prin curele trapezoidale nguste 3. Calculul de predimensionare a angrenajului 4. ntocmirea schemei cinematice a reductorului, la scara 1:1. 5. Calculul geometric al angrenajului 6. Calculul forelor din angrenaje. 6.1. ntocmirea schemei de calcul i stabilirea sensurilor forelor. 6.2. Calculul mrimii forelor. 32

7. Calculul arborilor. 7.1. Calculul de predimensionare al arborilor. 7.2. Verificarea arborelui de ieire la solicitri compuse. 8. Alegerea i verificarea montajului cu rulmeni al arborelui intermediar. 9. Alegerea i verificarea asamblrii prin pan paralel dintre roata condus i arborele de ieire. 10. Alegerea i justificarea sistemului de ungere. 11. Alegerea i justificarea dispozitivelor de etanare. 12. Memoriu justificativ cu privire la alegerea materialelor, modele, calcule i soluii constructive pentru principalele piese din componena transmisiei (roi, arbori, carcase). 13. Norme de tehnica i securitatea muncii. B . DESENE: 1. Schema structural a transmisiei (format, A4) 2. Desenul de ansamblu al reductorului (la scara 1:1 sau 1:2). 3. Desenul de execuie al arborelui de intrare (la scara 1:1 sau 1:2). 4. Desenul de execuie al roii conduse (la scara 1:1 sau 1:2). Observaii: 1. La desenul de ansamblu al reductorului, se vor prezenta, obligatoriu, n seciune: buonul de golire, buonul de aerisire, capacul de vizitare, dispozitivul de control al nivelului de ulei, gurile de prindere al reductorului pe fundaie, uruburile de prindere a carcaselor. 2. Desenele se pot executa pe hrtie, n creion. 3. Calculul angrenajelor se va executa tabelar. 4. Este obligatoriu s se respecte toate recomandrile cu privire la forma de redactare a memoriului de calcul, date de cadrul didactic ndrumtor. 5. Susinerea proiectului se poate face numai dac graficul de desfurare conine toate vizele obligatorii. n caz contrar, se schimb tema de proiect. 6. Prezena la orele de proiect este obligatorie, astfel c proiectele trebuie executate n perioada planificat.

Braov, februarie 2011

NDRUMTOR DE PROIECT

33

GRAFIC DE DESFURARE a orelor aplicative n semestrul II al anului universitar 2010-2011Nr. crt. 0 1 Perioad a (spt.) 1 1 Nr. viz obligatori e 3

Etapa de lucru planificat 2 Darea temei de proiect i a graficului de desfurare. Documentare. Prezentare de reductoare de turaie. ntocmirea schemei structurale a transmisiei. Determinarea momentelor de torsiune i a turaiilor pentru fiecare arbore. Proiectarea (calculul) transmisiei prin curele trapezoidale nguste. Verificare cu MDESIGN Calculul de predimensionare al angrenajului; ntocmirea schemei cinematice a reductorului, la scara 1:1. Calculul geometric al angrenajelor; calculul parametrilor de control la execuie Calculul forelor din angrenaje, stabilirea sensurilor acestora i descompunerea lor n dou plane perpendiculare nceperea desenului de ansamblu al reductorului. Verificarea angrenajului cu MDESIGN Continuare desen de ansamblu Calculul de predimensionare al arborilor. Verificarea arborilor la solicitri compuse cu MDESIGN Continuarea desenului de ansamblu. Alegerea i verificarea montajelor cu rulmeni Verificarea cu MDESIGN a rulmenilor Continuarea desenului de ansamblu. Alegerea i verificarea asamblrilor prin pan paralel Verificarea asamblri prin pan paralel cu MDESIGN Continuarea desenului de ansamblu. Alegerea i justificarea sistemului de ungere. Alegerea i justificarea dispozitivelor de etanare. Desenul de ansamblu complet al reductorului. Desenul de execuie al arborelui de intrare Memoriu justificativ cu privire la alegerea materialelor, modele, calcule i soluii constructive Desenul de execuie al arborelui de ieire Memoriu justificativ cu privire la alegerea materialelor, modele, calcule i soluii constructive (continuare) 34

I

2

2

3 4 5 6 7

3 4 5 6 7

II -

III -

8

8

-

9

9

-

10

10

IV

11

11

-

12

12

V

13 14

13 14

Memoriu justificativ cu privire la alegerea materialelor, modele, calcule i soluii constructive (finalizare) Predarea proiectului. Analiza, prezentatrea i susinerea proiectului

-

Braov, februarie 2011

NDRUMTOR DE PROIECT

35

ANEXA

nr. 2

36