Alegerea rulmentilor, a penelor paralele, a sistemelor de etansare si a elementelor constructive (suruburi,saibe, capace, caseta rulmenti)

ALEGEREA RULMENTILOR, A PENELOR PARALELE, A SISTEMELOR DE ETANSARE SI A ELEMENTELOR CONSTRUCTIVE (SURUBURI,SAIBE, CAPACE, CASETA RULMENTI)

Alegerea rulmentilor

Alegerea tipului de rulment este un compromis intre cerintele functionale apreciate a fi de importanta majora. In functie de natura si marimea fortelor introduse de angrenaje si elementele flexibile montate pe arbori, de turatia de functionare, de abaterile de la coaxialitate si rotirile in reazeme, de temperatura de functionare, etc. se pot alege urmaatoarele tipuri de rulmenti :

Rulmenti radiali - aplicatii cu sarcini radiale mici sau medii

Rulmenti radiali cu cale adanca de rulare - aplicatii cu forte radiale mari si forte axiale mici. Daca forta axiala este de acelasi ordin de marime cu forta radiala se folosesc rulmenti radiali-axiali cu bile.

Rulmenti radiali-axiali cu role conice - in cazul cand raportul dintre forta axiala si cea radiala se apropie de unitate sau este supraunitar

In cazul de fata vom folosi rulmenti radiali cu bile si rulmenti radiali-axiali cu role conice. Marimea rulmentului se alege in functie de diamtrul fusului (d_fus)  pe care se monteaza. Acesta se stabileste constructiv in functie de diametrul capatului de arbore (d_ca) astfel:

Valoarea obtinuta trebuie sa fie rotunjita la un numar care este multiplu intreg de 5, astfel diametrul fusului coincide cu diametrul alezajului rulmentului :

d_fus2=60 mm

d_fus3=75 mm

Astfel se alege urmatorul tip de rulmenti :

Rulmenti radiali-axiali cu role conice 30212 (extras din STAS 3920-80) pentru arborele II

Rulmenti radiali cu role 6215 (extras din STAS  6846-80) pentru arborele III

Montajul rulmentilor radiali-axiali se realizeaza perechi in varianta "O".

Alegerea sistemului de etansare

Un sistem de etansare corespunzator asigura o durata de functionare normala a rulmentilor prin protejarea acestora impotriva patrunderii unor impuritati (praf, particule de metal, umiditate, acizi) si prin mentinerea lubrifiantului in lagar.

Pentru reductoarele de uz general, in majoritatea cazurilor, se utilizeaza mansetele de rotatie (simeringuri). Acestea fac parte din categoria etansarilor de protectie profilate si au in compunere elemente din materiale moi (cauciuc), care vin in contact cu suprafata arborelui

aflat in miscare de rotatie. Etansarea se realizeaza prin apasarea exercitata pe suprafata arborelui prin arc.

Alegerea mansetelor de rotatie se face in functie de diametrul fusului si marimea locasului din carcasa. Diametrul arborelui pe care lucreaza simeringul (d_SG) se determina in functie de diametrul fusului astfel :

Pentru arborele II :

d_SGII = d_fusII - (2..5) mm = 60-3 = 67 mm

Pentru arboreal III :

d_SGIII = d_fusIII - (2..5) mm = 75-3=72 mm

Se va alege urmatoarea categorie de simeringuri :

manseta de rotatie A24x40 STAS 7950/2-72 pentru arborele II :

manseta de rotatie A24x40 STAS 7950/2-72 pentru arborele III :

Alegerea si verificarea asamblarilor dintre arbori si elementele montate pe arbori

Asamblarea rotilor de curea si a cuplajelor pe arborii transmisiei mecanice se realizeaza prin pene paralele. Tipodimensiunile acestora sunt standardizate si geometria lor se alege in functie de diametrul arborelui si de lungimea butucului rotiide curea sau cuplaj care se monteaza pe arbore. Se va alege urmatorul tip de pene paralele : Pana paralela tip A-14x9x56 STAS 1004-81 (vezi anexa)

Verificarea penelor consta in determinarea tensiunilor efective de strivire (presiunea de contact dintre suprafete - ss) si forfecare (tf) si compararea acestora cu cele admisibile (sas, taf).

unde lc=l-b=56-14 = 42.

Alegerea elementelor constructive (suruburi, saibe, capace, casete)

Alegerea celorlalte elemente constructive se va face conform tabelului de componenta al desenului de executie al reductorului. Dimensiunile acestor elemente au fost alese conform celor inscrise in anexa .

CALCULUL REACTIUNILOR DIN REAZEME SI CONSTRUIREA DIAGRAMELOR DE MOMENTE

Calculul reactiunilor arborelui II si diagrama de momente.

Cunoscand fortele introduse pe arbore de rotile dintate si de curea (incarcarea arborelui) si cotele prin care se stabileste pozitia acestora fata de reazeme, se pot determina reactiunile.

Fortele se descompun in doua plane : orizontal si vertical, ca in figuri . Transmisia prin curele trapezoidale introduce pe capatul arborelui de intrare reactiunea Sa (3500 N), iar angrenajul introduce asupra arborelui forta radiala Fr (3673.21 N), axiala Fa (1039.41 N) si tangentiala Ft (10488.34 N). Reactiunile se determina din ecuatiile de echilibru de momente de inconvoiere scrise fata de punctele de reazem considerate (fig. 13.1)

Proiectia pe Oy

a,b,c au fost determinate cu ajutorul desenului de executie al reductorului astfel:

a=100 mm ; b=142 mm ; c=40 mm

Din diagrame rezulta urmatoarele relatii :

Ecuatia de verificare :

adevarat

Proiectia pe Ox Sax = 0

Reactiunile rezultante radiale din reazeme se calculeaza astfel :

N

N

Cu ajutorul fortelor determinate se realizeaza trasarea diagramelor momentelor de inconvoiere si de rasucire :

N/mm

-186623.46 N/mm

Calculul reactiunilor  arborele III si diagrama de momente

Asupra arborelui III angrenajul introduce asupra forta radiala Fr (1040.05 N), axiala Fa (3673.03 N) si tangentiala Ft (10488.34 N). Reactiunile se determina din ecuatiile de echilibru de momente de inconvoiere scrise fata de punctele de reazem considerate (fig. 14.2)

Proiectam pe Oy

a,b au fost determinate cu ajutorul desenului de executie al reductorului astfel:

a=123 mm ; b=202mm;

Din aceste relatii rezulta :

Ecuatia de verificare

-2029.26+3069.31-1040.05=0 adevarat

Proiectam pe Ox :

2318,16+8170.17-10488.34=0 adevarat

Cu ajutorul fortelor determinate se realizeaza trasarea diagramelor momentelor de incovoiere si de rasucire :

Reactiunile rezultante radiale din reazeme se calculeaza astfel :

N

N

VERIFICAREA RULMENTILOR

Rulmentul 30210 STAS 3920-73

Pentru acesta cunoastem:

Tabelul 15.1

Pentru determinarea capacitatii efective de incarcare si durabilitatii maxime avem nevoie sa determinam forta dinamica echivalenta:

Rulmentii se monteaza in "O". Pentru verificarea lor este necesar in primul rand determinarea sensului fortei axiale rezultante (Rax) si a rulmentului asupra careia actioneaza. Acest rulment va fi supus unei forte axiale compuse din forta axiala exterioara (Fa1) si componenta axiala suplimentara a rulmentului (Fas) montat in opozitie.

Fortele axiale suplimentare din rulmenti se determina cu relatiile :

N

N

Aleg

Forta axiala rezultanta este :

N >

si are sensul de la reazemul B la reazemul A . Deci fortele axiale preluate de fiecare rulment sunt :

N

N

Cunoscand fortele axiale si radiale ce actioneaza asupra fiecarui rulment se calculeaza sarcinile dinamice echivalente cu urmatoarea relatie, in care X si Y au fost alese conform tabelului de mai sus conditiei:

atunci X=0,4 si Y=1,5 ; altfel X=1 si Y=0

si

deci sarcinile echivalente sunt:

N

N

cu V=1 (se roteste inelul interior). Pentru calcul se va alege valoarea maxima din cele doua de mai sus:

N

Durabilitatea L exprimata in milioane de rotatii este:

unde p=10/3 pentru role conice si C=capacitatea dinamica de incarcare=85 kN.

Durabilitatea exprimata in ore de functionare este :

ore

Pentru reductoarele de uz general se recomanda 8000ore<Lhrec<20000 ore. Cum Lh se incadreaza in interval rezulta rulmentul este bine ales.

Rulment 6214 STAS-6846-8

Determinarea coeficientilor X ,Y,e

Coeficientii X si Y se aleg in functie de raportul: si , unde consideram i=1 iar C₀ este capacitatea statica de incarcare data de catalogul de rulmenti: C₀ = 41,5  kN.

tabel 15.2

Prin interpolare von afla valorile lui e si Y:

e = 0.28

Coeficientii X si Y se determina astfel

Pentru lagarul D

Pentru lagarul C

*Fortele axiale se determina conform figurii :

N

N

*Sarcinile echivalente sunt:

N

N

N

*Durabilitatea L exprimata in milioane de rotatii este:

milioane rotatii

unde p=3 pentru bile si C=capacitatea dinamica de incarcare=52 kN.

*Durabilitatea exprimata in ore de functionare este :

ore

Pentru reductoarele de uz general se recomanda Lhrec=8000 . 20000 ore. Cum Lh se incadreaza in intervalul recomandat rezulta rulmentul este bine ales .

VERIFICAREA ARBORELUI DE INTRARE IN REDUCTOR LA SOLICITARI COMPUSE SI OBOSEALA

Verificarea arborelui la solicitari compuse

Verificarea la solicitari compuse se va face tinand seama de variatia in timp a momentelor de inconvoiere si rasucire. Pentru determinarea tensiunii echivalente este necesara cunoasterea momentului echivalent. Pentru determinarea acestuia se va calcula mai intai momentul de inconvoiere total din sectiunea 1:

Momentele Mix si Miy din sectiunea 1 se determina cu ajutorul asemenarii astfel:

Nmm

Nmm

Deci momentul total este:

Nmm

Expresia momentului echivalent este:

Nm

unde Mt- momentul de rasucire transmis de sectiunea 1; a-coeficient ce ia in considerare variatia diferita in timp a tensiunilor de inconvoiere si rasucire = 0.3

Wz - modul de rezistenta la inconvoiere al sectiunii 1 si este egal cu:

Verificarea la solicitari variabile

Verificarea la solicitari variabile consta in determinarea coeficientului de siguranta global c dupa metoda Sodenberg. In acest scop se vor calcula mai intai valorile coeficientilor de siguranta la inconvoiere cs

si la rasucire ct

unde :

b_ks b_kt =2 coeficientii concentratorului de tensiune pentru canal de pana

e-coeficientul de dimensiune (pentru otel aliat fara concentrari = 0,7) (vezi anexa)

g-coeficientul de calitate a suprafetei (pentru rectificare = 0,9)

s_v t_v-amplitudinea ciclului de solicitate la inconvoiere

s_m t_m-tensiunea medie de solicitare

s t -tensiunea la oboseala pentru ciclu simetric-se calculeaza cu urmatoarele formule pentru oteluri aliate

MPa

MPa

Arborele se executa din otel OLC 45 urmatoarele caracteristici sr =660 Mpa, sc=400 Mpa, iar tc se calculeaza astfel:

MPa

Se tine cont de faptul ca in majoritatea aplicatiilor momentele de inconvoiere din arborii transmisiilor mecanice sunt constante in timp, iar tensiunile variaza dupa ciclu simetric si momentele de rasucire dupa ciclu pulsator, deci si tensiunea de rasucire dupa un ciclu pulsator. In aceasta situatie apar urmatoarele simplificari:

MPa si

Mpa si MPa

unde .

In concluzie coeficientul de siguranta global se determina astfel:

unde c_a-coeficient de siguranta admisibil (1,3 . 1,5).