Reductor conic cu dinti drepti

REDUCTOR CONIC CU DINTI DREPTI

P=3.85kw

n=1500rot/min

u=4

1. Memoriu tehnic

1.1. Reductoare - consideratii generale

Reductoarele cu o singura treapta de reducere se pot imparti in urmatoarele tipuri de baza, in functie de tipul angrenajului:

- cu roti dintate cilindrice cu dinti drepti sau inclinati;

- cu roti conice;

- angrenaje melc-roata melcata.

Componentele principale ale reductoarelor cu o singura treapta de reducere sunt urmatoarele:

- carcasa reductorului;

- cei doi arbori (arborele de intrare si cel 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, organele 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 sunt necesare pentru asigurarea unei pozitii precise a capacului in raport cu corpul reductorului. De cele mai multe ori carcasa este realizata prin turnare avand prevazute nervuri de rigidizare si racire. In cazul unor unicate sau serii mici de fabricatie carcasa se poate realiza si prin sudura. La constructiile sudate cresc cheltuielile legate de manopera, dar se reduc cheltuielile legate de pregatirea fabricatiei, comparativ cu varianta de carcasa turnata. Pentru fixarea reductorului pe fundatie sau pe utilajul unde urmeaza sa functioneze, in corp sunt prevazute gauri in care intra suruburile de prindere.

Arborii sunt realizati de obicei cu sectiune variabila, avand capetele cu diametrul si lungimea standardizata, prevazute cu pene pentru transmiterea momentelor de torsiune. Arborele pe care se introduce miscarea in reductor se poate executa impreuna cu pinionul

cilindric, cu pinionul conic sau cu melcul motive de reducere a gabaritului si cresterii rezistentei pinionului.

Rotile dintate cilindrice, conice si roata melcata sunt montate pe arbori, prin intermediul unor pene paralele fixate axial cu ajutorul umerilor executati pe arbori, cu bucse, distantiere etc. In cazul cand dantura se executa din materiale deficitare se recomanda executarea rotii din doua materiale.

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 realiza cu ajutorul uleiului din reductor sau cu vaselina destinata in acest scop. Reglarea jocului din rulment se face prin intermediul capacelor sau piulitelor speciale pentru rulmenti, tinand seama de sistemul de montare in O sau in X.

Elementele de etansare utilizate mai frecvent in cazul reductoarelor sunt mansetele de rotatie cu buza de etansare si inelele de pisla.

Dispozitivele de ungere sunt necesare pentru asigurarea ungerii cu ulei sau unsoare consistenta 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 (canale de ungere, ungatoare, roti de ungere, inele de ungere, lant de ungere etc.).

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 reductor este executat sub forma unei tije pe care sunt marcate nivelul maxim, respectiv minim al uleiului, sau sub forma unor vizoare montate pe corpul reductorului. Exista si indicatoare care functioneaza pe principiul vaselor comunicante, realizate pe baza unui tub transparent care comunica cu baia de ulei.

Elementele pentru ridicarea reductorului si manipularea lui sunt realizate sub forma unor inele de ridicare cu dimensiuni standardizate si fixate in carcasa prin asamblare filetata. Uneori, tot in scopul posibilitatii de ridicare si transportare a reductorului, pe carcasa se executa niste umeri de ridicare (inelari sau tip carlig). La reductoarele de dimensiuni mari intalnim ambele forme, inele de ridicare in capacul reductorului si umeri de prindere pe corp.

1.2. Reductoare conice

In paginile care urmeaza sunt prezentate 3 constructii de reductoare cu roti dintate conice, cu arborii alezati in plan orizontal si vertical. La aceste tipuri de reductoare se pun doua probleme importante si anume:

- asigurarea posibilitatii de reglare a jocului din rulmentii arborelui pe care este montat pinionul

- asigurarea posibilitatii de reglare a jocului dintre flancurile dintilor.

Pentru asigurarea posibilitatii de reglare a jocului din dantura si pentru a respecta conditia ca punctul de intersectie a generatoarelor conurilor de divizare sa cada pe intersectia axelor arborilor este necesar ca arborii impreuna cu rotile dintate sa se poata deplasa axial, regland suruburile din capacele rulmentilor de la roata condusa si suruburile care fixeaza pozitia arborelui pinionului conic. Jocul din rulmentii arborelui pinionului conic se regleaza cu ajutorul capacului de l

2. Memoriu justificativ

2.1.1. Scopul si definitia proiectului

Sa se proiecteze un reductor conic cu dinti drepti, cu o treapta de reducere, pentru urmatoarele date initiale: puterea motoare electrica P = 3.25 kW, turatia motoare electrica

n =1000 rot/min si raportul de transmitere u = 5.75.

2.1.2. Schema cinematica transmisiei

2.1.3. Alegerea materialelor pentru roti si angrenaje

Rotile dintate se pot executa dintr-o gama foarte larga de materiale. Alegerea materialelor in mod cit mai rational cere recunoasterea sarcinilor ce urmeaza a fi transmise prin dantura, durata totala de functionare a angrenajului, caracteristicile de rezistenta a materialului, forma semifabricatului (raportul b/d). Principalele materiale utilizate la confectionarea rotilor dintate sunt: otelurile, fontele, alama, bronzul si materialele plastice de tipul textolitului.

Din grupa otelurilor se folosesc: oteluri carbon de calitate STAS 880-80, oteluri aliate de cementare si oteluri aliate superioare STAS 791-90, otel turnat STAS 600-80, iar uneori la roti putin solicitate otel carbon obisnuit STAS 500/2-80.

Grupa fontelor care se utilizeaza in constructia angrenajelor cuprinde: fonta cu grafit nodular STAS 6071-75 si fonta antifrictiune STAS 6073-73, iar pentru solicitari mici, fonta cenusie obisnuita, mai ales pentru rotile dintate utilizate la transmisiile deschise de la masini agricole sau masini de ridicat si transportat.

Pentru rotile dintate putin solicitate se utilizeaza materiale neferoase de tipul alamei si bronzului. Aceste materiale se prelucreaza usor, se comporta bine la uzura si sunt antimagnetice. Materialele metalice de tipul otelurilor si fontelor se supun tratamentelor termice in scopul maririi cifrelor de rezistenta, precum si pentru a imbunatatii comportarea flancurilor dintilor la diversele forme de uzura.

Duritatea flancurilor pinioanelor trebuie sa fie ceva mai mare decit duritatea rotilor conduse pentru a preveni pericolul griparii suprafetelor flancurilor active ale angrenajului si pentru a asigura pinionului o durata de functionare apropiata de cea a rotii

Pentru angrenajul tratat in proiect se foloseste otel de inbunatatire OLC 60 conform STAS 880-80 .

2.2. Transmisii prin curele trapezoidale

2.2.1. Consideratii generale

Curelele trapezoidale se utilizeaza in general pentru transmiterea unor puteri mai mici sau egale cu 1200 kW, la viteze periferice de pina la 40 m/s si rapoarte de transmitere pina la 7 (exceptional 10).

In functie de marimea raportului dintre latimea de calcul masurata pe linia neutra si inaltimea sectiunii curelei, curele trapezoidale se executa in doua variante: clasice si inguste.

Curelele trapezoidale clasice se executa in urmatoarele tipodimensiuni: Y, Z, A, B, C, D, E, putindu-se utiliza la viteze periferice de pina la 30 m/s.

Curele trapezoidale inguste se executa in urmatoarele tipodimensiuni: SPZ, SPA, SPB, SPC, putindu-se utiliza la viteze periferice v de pina la 40 m/s. Ele poseda o capacitate portanta mai mare, ca urmare a repartizarii mai bune a sarcinii pe latime, asigurind astfel posibilitatea reducerii cheltuielilor materiale pentru curea si roata. Datorita acestui fapt la constructiile noi se recomanda utilizarea curelelor trapezoidale inguste, cele clasice fiind utilizate numai la utilaje existente, in cazul unor reparatii sau modificari.

Pentru dimensiunile principale ale rotilor de curea se va consulta STAS 1162-77.

Alegerea distantei axiale intre cele doua limite prescrise se face tinind seama de influenta acesteia asupra durabilitatii curelei, numarul de curele necesar precum si de anumite conditii de gabarit impuse. Daca nu avem limitata distanta axiala prin conditii de gabarit, se recomanda alegerea distantei axiale spre limita maxima pentru a marii durabilitatea curelei prin micsorarea frecventei indoirilor si micsorarea numarului necesar de curele.

2.2.2. Schema cinematica a transmisiei cu curele

2.2.3. Roti pentru curelele trapezoidale

Rotile de curea trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii: sa fie usoare, echilibrate, bine centrate pe arbore, sa aiba o buna aderenta si sa nu uzeze cureaua.

Materialele utilizate in constructia rotilor de curea sunt: fonta turnata (la v < 30 m/s), otel, aluminiu, materiale plastice, lemn, sau carton presat.

Forma si dimensiunile canalelor rotilor pentru curele trapezoidale sunt prezentate in STAS 1162-77, in functie de tipul curelei.

Pentru prescrierea abaterilor de forma si pozitie a sectiunii canalului rotii de curea se va folosi STAS 1162-77.

2.3. Elemente constructive privind carcasa reductorului

Carcasele reductoarelor trebuie sa indeplineasca urmatoarele functiuni: sa asigure preluarea sarcinilor care apar in timpul functionarii, sa asigure inchiderea linilor de forte prin fundatie, sa protejeze angrenajele contra unor factori externi, sa pastreze lubrifiantul necesar pentru ungerea angrenajelor, sa asigure transmiterea caldurii spre exterior.

Tinind seama de cerintele de mai sus, carcasele reductoarelor trebuie sa satisfaca conditii ca rezistenta si stabilitate corespunzatoare, posibilitatea de prelucrare si asamblare simpla, ungerea buna a angrenajelor si rulmentilor, racire corespunzatoare, posibilitatea de control si supraveghere in functionare, forma estetica moderna.

Formele constructive ale carcaselor de reductoare au evoluat in timp, dar se tine seama de factorii tehnologici si de functionare. La stabilirea formei exterioare, trebuie sa fie utilizate elemente spatiale simple si numar cit mai redus. Grosimea peretilor trebuie sa fie stabilita tinind seama de conditiile de rezistenta, rigiditate si posibilitatile de turnare sau sudare. Pentru marirea suprafetei de racire si pentru rigidizare pe peretii reductoarelor se prevad nervuri.

Prelucrarea carcaselor de reductor incepe cu rabotarea sau frezarea suprafetei de separatie, care va servi ca baza tehnologica pentru operatiile urmatoare. Se prelucreaza apoi talpa corpului de reductor, folosind ca baza tehnologica suprafata de separatie.

In operatia urmatoare se executa gaurile in care se introduc suruburile cu care se fixeaza capacul de corpul reductorului.

Dupa executarea acestor operatii se fixeaza capacul de corp cu ajutorul suruburilor, si incepe prelucrarea alezajelor in care se vor introduce rulmentii, elementele de etansare si capacele de fixare. Se recomanda ca alezajele sa fie de trecere cu cit mai putine trepte pentru o executie cit mai simpla si usoara.

Dimensiunile carcasei reductorului depind de numarul si dimensiunile pieselor din reductor, de dispunerea acestora in spatiu, si de marimea jocurilor dintre ele. Odata cu cresterea dimensiunilor carcasei, creste masa ei, si pretul de cost. Tendinta generala trebuie sa fie obtinerea unor carcase cu dimensiuni minime.

2.4. Arborii

Pentru arbori alegem materialul din care sunt confectionati ca fiind OL60 care are rezistenta de rupere la tractiune (s_r), la temperatura de 20s Celsius cuprinsa in intervalul (590710) N/mm². Avand in vedere faptul ca temperatura de functionare este in general mai mare alegem s_r=550 N/mm².

Lungimile:

Se aleg in conformitate cu STAS 75-80 (dimensiuni liniare normale de uz general in constructia de masini) si are ca scop stabilirea unor game dimensionale rationale.

2.5.Rulmentii

Lagarele cu rulmenti sunt organe de masini complexe care trebuie sa realizeze:

A. rezemarea arborelui;

B. pozitionarea axiala a acestuia;

C. posibilitatea dilatarii arborelui.

Realizarea acestor functii este conditionata de indeplinirea unor serii de conditii legate de constructia, rezistenta, rigiditatea , precizia de executie, montajul lagarului.

Rulmentul, ca organ principal al lagarului, determina o anumita solutie constructiva a acestuia, impune o anumita categorie de reglaje, influenteaza chiar dimensiunile arborelui, precum si gabaritul constructiei. De asemenea, are o influenta directa asupra functionarii angrenajului.

Rulmentii pot fi separabili si neseparabili.

In cazul angrenajului utilizat vom folosi rulmenti radiali-axiali cu role conice.

Asigurarea posibilitatilor de ungere a rulmentilor

La stabilirea formei constructive a lagarelor cu rulmenti, trebuie sa se tina seama, de la inceput, de modul cum se vor unge rulmentii in constructia din care fac parte. Problema cheie este optiunea pentru tipul de lubrifiant: ulei sau unsoare consistenta.

Pentru reductorul prezentat se va folosi ungerea rulmentilor cu unsoare consistenta. In acest caz ei trebuie etansati spre interior (spre baie) pentru a se evita amestecarea lubrifiantilor, deoarece se pot produce precipitate, iar angrenajul se poate gripa.

Unsoarea va fi introdusa in rulmenti la montaj fara a fi necesara ungatoarea.

Alegerea tipului rulmentilor

Aceasta depinde de un numar mare de factori aflati in interdependenta si care trebuie judecati in functie de caracterul concret al constructiei. Acesti factori sunt directia sarcinii si marimea sarcinii, turatia, durabilitatea impusa, conditii de gabarit, rigiditatea carcasei, abaterile de la coaxialitate ale lagarelor si marimea deformatiilor arborilor, dilatarea arborelui, pizitionarea corecta a rotilor dintate in angrenare.

Dimensiunile rulmentilor

Rulmentul se alege preliminar si se verifica

Arborele se construieste, in general, pornind de la capatul de arbore (ales din standard) si stabilind apoi diametrele tronsoanelor urmatoare din considerente

constructive si functionale, diametre standardizate pentru mansete de etansare (roti de curea, roti dintate, rulmenti). De aceea, diametrul d al fusului rulmentului se cunoaste cu o aproximatie destul de buna.

Se alege rulmentul cu diametrul interior d astfel incit diametrul exterior D sa fie corelat cu aspectele tehnologice privind prelucrarea locasurilor rulmentilor in carcasa,

precum si cu posibilitatea trecerii prin alezajul din carcasa a unor organe montate pe arbore intre rulmenti, sau cu alte aspecte privind gabaritul constructiei.

In lipsa unor motivatii temeinice tehnico-economice, care ar impune rulmenti din clasa a 2-a de utilizare, rulmentul se va alege din clasa de utilizare 1.

2.6. Capace de fixare a rulmentilor

Cea mai utilizata forma de capac permite reglarea jocului axial in rulmenti in limite mai mari. Nu necesita prelucrarea suplimentara a canalului circular din carcasa reductorului.

2.7. Alegerea si modificarea penelor

Premize teoretice:

Pentru ansamblarea rotii conice pe arborele de iesire se vor folosi pene paralele.

2.8. Saibe pentru asamblarea cu surub a pieselor pe capetele de arbori

Prin STAS8621-84 se stabilesc dimensiunile principale ale saibelor pentru asamblarea pieselor de capete de arbore cilindrice, capete de arbore conform STAS 8724/2-77.

Aceste saibe se executa in doua tipuri. Saibele de tip 1 se utilizeaza pentru fixarea cu un surub a pieselor pe capetele de arbore cilindrice cu d mai mic sau egal cu 28 mm. Saibele de tipul 2 se utilizeaza pentru fixarea cu doua suruburi a pieselor pe capetele de arbore cilindrice cu d mai mare de 28 mm.

2.9. Etansari cu mansete de etansare pentru arbori in rotatie

(mansete de rotatie)

Folosirea mansetelor de rotatie cu buza de etansare se recomanda la urmatoarele conditii de functionare:

- diferenta de presiune intre mediile etansate nu depaseste 0,05 MPa;

- viteza periferica a arborelui fata de manseta de etansare de maximum 10 m/s;

- temperaturi cuprinse intre (-30,250) grade C.

Tipurile, dimensiunile si codificarea mansetelor de rotatie sunt date in STAS 7950/2-87. Conform acestui STAS se disting 6 tipuri constructive:

- tipul 1 (A) cu buza de etansare;

- tipul 2 (B) cu buza de etansare si armatura metalica exterioara;

- tipul 3 (C) cu buza de etansare;

- tipul 4 (AS) cu buza de etansare si buza auxiliara;

- tipul 5 (BS) cu buza de etansare, buza auxiliara si armatura exterioara;

- tipul 6 (CS) cu buza de etansare, buza exterioara, armatura exterioara si capac.

Codul de identificare dimensionala a mansetei prevazut in STAS 7950/2-87 contine 6 cifre, dintre care primele 3 reprezinta diametrul nominal d al arborelui in sutimi de milimetru, iar ultimele trei cifre reprezinta diametrul exterior nominal D al mansetei tot in sutimi de milimetru. Pentru mansetele necontinute in acest STAS codul se completeaza cu alte trei cifre care reprezinta latimea b a mansetei in sutimi de milimetru. Notarea mansetei se face prin indicarea codului, tipului materialului conform STAS 7950/1-88 si a numarului STAS-ului 7950/2-87.

Mansetele de rotatie, care functioneaza la presiuni mai mari de 0,05 Mpa, trebuie sa fie prevazute cu inele de sprijin. Garniturile manseta de rotatie cu dubla etansare se utilizeaza numai in cazurile in care este necesara etansarea intre doua spatii distincte, continind uleiuri diferite care nu trebuie sa se amestece.

La sarcini mici si viteze periferice mici ale arborilor, mansetele de rotatie pot fi eliminate prin folosirea rulmentilor protejati sau etansati. In primul caz rulmentii sunt protejati pe o parte sau pe ambele parti (simbol suplimentar Z sau 2Z) prin discuri de metal profilate, astfel incit functia de etansare sa fie realizata printr-un interstitiu intre acest disc si inelul in misare de rotatie. In medii cu poluare puternica se recomanda rulmentii etansati prin membrane elastice (cauciuc sintetic) dispuse pe o parte sau pe ambele parti (simbol suplimentar RS sau 2RS), in contact cu inelul rotitor.

BIBLIOGRAFIE

Antal, A. & colectiv 'Reductoare', Institutul politehnic Cluj-Napoca, 1984.

Antal, A. & colectiv 'Indrumator de proiectare pentru reductoare', Institutul politehnic Cluj-Napoca, 1983.

Antal, A. 'Curs'.

Antal, A. & Tataru O.“Elemente privind proiectarea angrenajelor”, Editura ICPIAF® SA, Cluj - Napoca, 1998.

Jula, A.& colectiv 'Proiectarea angrenajelor evolventice', Scrisul Romanesc, Craiova, 1989.

Jula,A. & colectiv 'Montaje cu rulmenti. Indrumar de proiectare', Lito Universitatea Brasov, 1979.

Radulescu, Gh. & colectiv 'Indrumator de proiectare in constructia de masini', vol.3, Bucuresti, Editura tehnica, 1986.

Hulpe, V& colectiv“Desen tehnic industrial” , Institutul politehnic Cluj-Napoca, 1986.