Calculul cinematic si dinamic, calculul organologic al reductorului de turatie

CUPRINS :

I Calculul cinematic si dinamic :

1.1.Calculul turatiilor si vitezelor pt fiecare arbore al ansamblului.

1.2Calculul randamentului total al ansamblului de transmisie.

1.2.1.Alegerea randamentelor partiale ale cuplelor cinematice.

1.3.Calculul puterilor pt fiecare arbore.

1.4.Calculul momentelor de torsiune teoritice pt fiecare arbore.

II Calculul organologic al reductorului de turatie.

2.1Calculul de rezistenta al angrenajului si determinarea

elementelor geometrice si marimile dinamice.

2.1.1Algoritmul de calcul.

2.2Calculul elementelor geometrice ale angrenajului.

2.3Calculul marimilor dinamice.

2.4Calculul de predimensionare a arborilor.

2.4.1Calculul de predimensionare al arborelui de intrare. Stabilirea schemei de incarcare a arborelui.

2.4.2Calculul de predimensionare al arborelui de iesire.

2.5Calculul de alegere al penelor.

2.5.1Calculul de alegere si verificare al penelor pt arborele de

intrare.

2.5.2Calculul de alegere si verificare al penelor pt arborele de

iesire.

2.6.Forma constructiva si relatiile de calcul ale principalelor

dimensiuni ale carcasei reductorului de turatie.

2.7Verificarea arborelui de iesire al reductorului.

III Instructiuni tehnice si norme de tehnica securitatii muncii.

Bibliografie.

INTRODUCERE :

Reductorul de turatie ce urmeaza a fi proiectat face parte din categoria reductoarelor cilindrice intr-o singura treapta . Rotile dintate sunt cu dintii inclinati ,alegandu-se aceste categorii cu scop didactic .Calculul de rezistenta al reductorului va cuprinde calculul angrenajului arborilor ,al penelor si al rulmentilor .Pentru angrenaj se va face determinarea modulului normal din cele doua conditii de solicitare (incovoiere si compresiune la baza dintelui si la presiuni de contact pe flancuri).Dupa standardizarea valorilor normale se va trece la calculul elementelor geometrice ale rotilor dintate si se vor determina fortele de angrenare .Pentru rotile dintate se vor allege ,functie de viteza periferica transmisa ,materiale de tip OLC sau oteluri aliate.Alegerea materialului poate fi facuta in functie de dimensiunile de gabarit pe care dorim sa le obtinem pentru reductor.Calculul arborilor va cuprinde trei etape : 1) Predimensionarea - se va stabili forma de incarcare ;se vor determina solicitarile ; se va face calculul diametrului in SCMS ; se va determina diametrul in dreptul tronsonului pe care se. monteaza semicuplajul . 2) Stabilirea formei constructive- stabilirea formei constructive a arborelui are la baza dimensiunile determinate in studiul de predimensionare cat si la organele de masini care se monteaza pe arbore. 3)Verificarea la oboseala - calculul de verificare la oboseala presupune determinarea coeficientului de siguranta global efectiv care trebuie sa fie mai mare decat cel admisibil ales.Calculul de alegere si verificare al rulmentilor se va face dupa metoda ISO,corespunzatoare rulmentilor radiali axiali cu role conice .Stabilirea formei constructive a carcasei se va face dupa reprezentarea ansamblului rotii dintate,arbori si rulmenti.

DATE DE PROIECTARE :

=40 KW

=3000 rot/min

=4 rot/min

=2 rot/min

=1,2 rot/min

TEMA PROIECTULUI :

Proiectarea unui reductor de turatie cilindric cu dinti inclinati ce face parte din ansamblul unei transmisii mecanice.

Schema cinematica de transmisie 

M=motor electric

C14 =cuplaje

T.C.=transmisie prin curea

R.T=reductor de turatie

T.L.=transmisie prin lant

I CALCULUL CINEMATIC SI DINAMIC

1.1 Calculul turatiilor si vitezelor unghiulare pt fiecare arbore al ansamblului.

n =3000rot/min ; n=n=3000rot/min ; i= 1,2rot/min ; i =2rot/min ; i =4rot/min ; Pn=40 KW

i = n = =3000 /2=1500rot/min ; i = n==375/1,2=312,5 ;

i=n==1500 /4=375rot/min ;  ωm= rad/s ; I=*nI /30=314,159 rad/s ; II=*nII /30=157,080 rad/s ; III=*nIII /30=39,270rad/s ; IV=*nIV/30=32,725 ;

 n1 =n=1500rot/min ; n=n=375rot/min ; =312,5rot/min

=rad/s ; ==39,270rad/s ;

1.2 Calculul randamentului total al ansamblului de transmisie

1.2.1.Alegerea randamentelor partiale ale cuplelor cinematice.

=0,99 ; =0,99 ; =0,84 ; =0,97 ; =0,94 ;

= h_l h_c **= (0,99)⁵

1.3Calculul puterilor pt fiecare arbore

Pm=40 KW ; =Pm *c* =40 * 0,99 * 0, 99=39,204 KW ; PII= PI * =39,204 * 0,98=32,931 KW

P1 = * *c =32,391 * * 0,99=31,953 KW ; P2= P1 * =31,953 * 0,97=30,994 KW

=P2*c*=30,994 (0,99)² =30,073 KW ; = *=30,073* 0,94=28,269 KW ;

1.4Calculul momentelor de torsiune teoretice pt fiecare arbore

=95500 * =95500* 40/3000=1273,332 daNcm;=95500*=95500*31,953/1500=2034,341

=95500*=95500*30,994/375=7893,139daNcm;=95500*=95500*39,204/3000 =1247,992 =95500* =95500*32,931/1500=2096,607daNcm;=95500*=95500*30,073/375=7658,591 =95500*=95500*28,269/312,5=8639,006 ;

II CALCULUL ORGANOLOGIC AL REDUCTORULUI DE TURATIE

2.1Calculul de rezistenta al angrenajului si determinarea elementelor

geometrice si marimile dinamice

Datele de proiectare :

-Puterea de regim pe arborele rotii conducatoare : P

- Turatia arborelui conducator : =1500rot/min

-Raportul de angrenare : =ll =4 rot/min

-Unghiul de inclinare al danturii : =15⁰

- Regimul de functionare mediu

2.1.1.Algoritmul de calcul

1. Viteza periferica in polul angrenarii : =0,1=7,031m/s

2.Alegerea clasei de precizie conform tabelului 1,pag.7clasa de precizie 9.

3. Alegerea materialului angrenajului,se face in functie de tipul si de regimul de functionare :

- oteluri aliate 41Mo C11

-oteluri de imbunatatire global

4.Numarul de dinti ai rotii conducatoare echivalente : z=f() ; z=24 . 26se alege z=25 5.Numarul de dinti ai rotii conducatoare : z=z*cosb cos15³ =22,53 Se alege z=23

.6. Numarul de dinti ai roti conduse : z= z*u=23*4=46.

7.Gradul de acoperire totala a angrenajului .

=+ ; tg_t = =0,377a_t=20,656; cosa_t=0,936; = 20⁰;cos15⁰=0,966

+--tg*(z+z) * = 1,633

=1,633 ; =1,648 ; =1,633+1,648=3,281 ; =20*0,259/p=1,648 ; Coeficientul de latime al dintelui conform tabeluluI 6,pag.12;pt. reductoare cu angrenaje cu dantura inclinata =8 . 25 .Se alege =20.

8.Coeficientul de dinamicitate al sarcinii (conform tabelului 4,pag.10)-in functie de clasa de precizie, duritatea superficiala a danturii si viteza periferica =1,30.

9. Coeficientul de repartizare al sarcini(tabel 5,pag 11)-in functie de raportul si pt asezarea simetrica intre reazeme si pt materiale cu duritate mai mare de 350. ; =0,8 =1,06 ;

10. Coeficientul de suprasarcina =1,30*1,06 = 1,378

11. Momentul de torsiune de regim pe arborele rotii conducatoare :

=95500*=2034,341 daN/cm

12. Factorul de forma al angrenajului se alege in functie de nr de dinti z si coeficientul de deplasare al danturii x=0. ; = f(z;x) ; = =0,136.

13.Calculul coeficientului gradului de acoperire frontal =(0,8 . 0,9)=0,85*1,633=2,789.

14.Coeficientul de concentrare dinamica a eforturilor unitare (tabel 7,pag 12)-in functie de tratamentul termic (calire superficiala)si coeficientul de deplasare x=0. =1,5(otel de imbunatatire).

15. Coeficientul de siguranta (tabel 8,pag12)in functie de tehnologia de prelucrare a materialului(turnare sau forjare),tratamentul termic este calire superficiala c=2,5.

16.Efortul unitar admisibil la incovoiere pt 41MoC11(pag 195,anexa 1,rubrica8) ; =3800;

=1013,333;

17. Coeficientul distantei intre axe(tabel 6,pag 12 )-pt reductoare cu dinti inclinati intre 0,4 . 1,2 si se alege 0,4. ; =0,4.

18. Efortul unitar admisibil la presiunea de contact. =12000; Se recomanda 11500 . 12500;

19. Modulul normal din conditia de rezistenta la incovoiere si compresiune la baza dintelui : ;

=0,218 cm=2,18mm.

20. Distanta intre axe din conditia de rezistenta la presiunea de contact; =0,8 ;

a=(+1)=9,751

21. Modulul normal din conditia de rezistenta la presiunea de contact :

=1,638

22. Modulul normal al angrenajului conform Stas 822 din 61(pag 15,tabelul 11); =max[] ; =2,5

2.2.CALCULUL ELEMENTELOR GEOMETRICE ALE ANGRENAJULUI

1.Modulul frontal : ==2,588 mm

2.Pasul danturii : -- pasul normal : =3,14*2,5=7,85mm

-- pasul frontal :=3,14*2,588=8,130mm

3.Distanta reala intre axe : =148,821mm

4.Inaltimea de cap a dintelui =2,5mm ; =1 ;

5. Inaltimea piciorului dintelui , =3,125mm ; =0,25

6. Inaltimea dintelui h==5,625mm

7. Diametrele cercurilor de divizare ; d=*z ;

=*=59,524mm ; =*=238,096 mm ;

8. Diametrele cercurilor exterioare ; =d+2 m_n ;

=+2m_n=59,524+2,5*2=64,524mm ; =+2m_n=238,096+2,5*2=243,096mm

9. Diametrele cercurilor interioare ; =d -2,5m; 2,5m_n=59,524-2,5*2,5=53,274;

2,5m_n =238,096 -2,5*2,5= 231,846 mm

10. Latimea rotilor conduse : =(2,5 . 5)+= +5mm=55mm

== 50mm

2.3.CALCULUL MARIMILOR DINAMICE

1.Forta tangentiala == 941,913 daN

2. Forta axiala : =941,913*0,268 = 252,385 daN

3. Forta radiala : =354,992 daN

2.4. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE A ARBORILOR

2.4.1.Calculul de predimensionare al arborelui de intrare .Stabilirea schemei de incarcare a arborelui

Datele de proiectare :

- ==1,378*2034,341=2803,32=2804 daN

- =941,913 daN ; l =+(6,0 . 8,0)cm=5,5+6,5=12cm ;

- =252,385 daN ;

- =354,922 daN ;

CALCULUL REACTIUNILOR IN LAGARE IN PLAN ORIZONTAL :

:*l - *+ *=0===89,434

: ==265,488

CALCULUL REACTIUNILOR IN PLAN VERTICAL :

( V_B = Ft₁/2=470,957daN

: V_A=Ft₁=470,957 daN

CALCULUL MOMENTELOR INCOVOIETOARE

-in plan orizontal : ==25,030*5,5=137,665 ;

==137,665+153,66=291,325 ;

-in plan vertical : =104*5,5=572 ;

== =572,254 ;

Material OL50 =750 ; =0,6*750=450

=450; =0,6

==680,258 daNcm ;

CALCULUL DIAMETRULUI :

d ===1,907=19,07mm ; =1,04*19,07=19,832 21mm

STABILIREA FORMEI CONSTRUCTIVE A ARBORELUI DE INTRARE :

>1,5=1,49 <1,5se recalculeaza ; se adopta arbore pinion.

=900/ 1500=0,6

=1500 ; =900 ; =0,6

=680,254 daNcm

d ===1,514=15,14mm ; =15,14*1,04=15,745mm

d = ==1,974

2.4.2.CALCULUL DE PREDIMENSIONARE AL ARBORELUI DE IESIRE

DATE : Material OL50 - =51,633=52 daN - =77,601=78 daN ;

- =207,364 = 208 daN ; =870,41 ; =1,378*870,41=1199,424.

CALCULUL REACTIUNILOR IN PLAN VERTICAL

=0=208*5,5/11=104

=104

=104*5,5=572 ;

CALCULUL REACTIUNILOR IN PLAN ORIZONTAL

=

=(78*5,5-52*5,911)/11=11,057

H===66,942

CALCULUL MOMENTELOR INCOVOIETOARE

-in plan orizontal : =11,057*5,5=60,813

=60,813+52*5,911=368,185

-in plan vertical : =572 ; =680,253

Material OL50 =750 daN/ ; =450daN/ ; =0,6

=990,276 ;

CALCULUL DIAMETRULUI PE PORTIUNEA DE IESIRE

=2,38=23,8mm ; =1,04*23,8=24,75 25 cm ; =450 ;

=3,34=33,435 mm ; =0,6*=270 ;

CALCULUL DE ALEGERE SI VERIFICARE AL RULMENTULUI :

= ; = ; K==52 ; d =30 Din atlas de la pag 94, pt d =30 alegem seriile probabile si caracteristice. =25,030 ; =52,969 ; =104 ;

==106,969 ; ==116,712 ;

-pentru e =0,31 ==28,49 ;

==30,713

+k(bine) ; ==0,2630,31 ; ==0,686e =0,31 ;

V=1 ; =1,3 ; =1 ; =0,4 ; =1,9 ;

Calculul fortelor echivalente :

=(*+*)**=(1*0,4*106,969+1,9*28,149)*1*1,3=125,151 ;

=(1*0,4*116,712+1,9*80,149)*1*1,3=258,658 ; P=max()=258,658 ; p =3,33 ;

=258,658=1792,126 ; ==630

= nr. de ore de functionare = 15000 ore. ; 1792,1264900 (bine);

88,9186 (bine);

Calcul pt. arborele de iesire : d =35 ;

Pt. arborele de iesire : d =35 ; =11,057 ; =66,942 ; =104 ; k ==52 ;

=123,681 ; =104,586 ;

pt. e =0,31 ==32,547

=27,522 ;

==52+32,547=84,547 ; ==32,547 ; ==0,263 < e =0,31 ;

==0,808 > e=0,31 ; Calculul fortelor echivalente :

=(*+*)**=(1*0,4*123,681+1,9*32,547)*1*1,3=144,705 ;

=(1*0,4*104,586+1,9*84,547)*1*1,3=263,215 ; ; P=max()=263,215 ; p =3,33 ;

=263,215=1480,99 ; ==315 ;

Etapele pt realizarea desenului :

Se imparte formatul in doua parti pe latime ;

De la marginea formatului la 150 mm se duce o axa verticala ;

Masuram de la aceasta axa si rezulta a doua axa ;

Fata de axa orizontala se figureaza latimea rotii 2 ();

Reprezentam cilindrul de divizare cu diametrul (roata 1);

Reprezentam diametrul de divizare al rotii 2 ;

Se reprezinta distanta intre lagare l ,simetric fata de axa orizontala;

Inaltimea de cap si de picior (),roata 1 este mai lata fata de roata2 cu 5mm

Figuram rotile ;

Reprezentam rulmentii, simetric fata de axa 2 ;

De la marginea rotii masuram 10mm si ducem linie paralel cu axa orizontala ;

Figuram diametrul in dreptul treptei de rulment.

=88,91mm=8,891cm ; =45mm=4,5cm ; =2,5mm ; =3,125 mm ;

==29,55 mm ; ==59,11 mm ; l =11cm ; =72 ; =80 ; =20,75 ; =22,75 ;

Calculul de alegere al penelor

Calculul de alegere si verificare al penelor pt arborele de intrare

a)Pana pt montajul cuplajului :""- pentru arbore pinion nu se mai calculeaza.

Pentru diametrul arborelui d=21mm,din Stas 1005-75 se alege pana cu dimensiunea b*h , se adopta presiunea de contact =800daN/.

2.5.2.Calculul de alegere si verificare al penelor pt arborele de iesire :

a) pana pentru fixarea rotii conduse pe arborele de iesire al reductorului : pt diametrul d =35mm din Stas 1005-75 se alege pana cu dimensiunea b*h =10*8 mm; Presiunea de contact =800daN/ ; Lungimea penei l===2,141 Se adopta l =21mm ;

Pana se verifica la forfecare cu relatia : ==326,373 ; =326,373<=960daN/;

b)pana pentru fixarea cuplajelor "";pentru diametrul d =45 din Stas 1005-71 se alege pana cu dimensiunea b*h; se asdopta presiunea de contact =800daN/.Lungimea penei l l==1,480. Se adopta l = 15 mm. ;

Pana se verifica la forfecare =253,846 ;

Forma constructiva si relatiile de calcul ale principalelor dimensiuni ale carcasei reductorului de turatie

Forma constructiva a carcasei :

1)Grosimea peretilor si nervurilor corpului =0,03*a+(2 . 5)mm

2)Diametrele suruburilor : - de fixare a talpii d = (1,5-2)

- de fixare a flanselor =0,5d

=88,91mm=8,891cm ; =0,03*88,91+5=7,66 ; =0,03*88,91+2=4,66

=7 ; a =18 ; b =15 ; ;

3)Latimea talpii : = a+b+0,2=34,4 ;

Pentru rulmenti calculatik avem urmatoarele capace :

Forma capacelor :

Dimensiunile capacelor :

Arborele de intrare : = ; =

Arborele de iesire : = ; =

2.7 Verificarea arborelui de iesire al reductorului :

a)Verificarea coeficientului de siguranta la oboseala :

a.1)Verificarea coeficientului de siguranta in sectiunea A-A

; ; ; =coeficient de siguranta partial pentru solicitarea de incovoiere(=0 pentru ciclu alternant simetric);

=coeficient de siguranta partial pentru solicitarea de torsiune ;

=coeficient de concentrare dinamica a eforturilor unitare "" ; =1,6 ;

=coeficient de concentrare dinamica a eforturilor unitare "" ; =1,4 ;

=factor dimensional ; =0,81 ;

=coeficient de calitate; =0,92 ;

Din anexa numarul 1 pentru material OL50; =2400daN/ ; =2700daN/; =1400 daN/ ; =1900 daN/ ; Pentru ciclul alternant simetric =0 ; ;

==

Pentru ciclul pulsator ;

;

; =

a.2)Verificarea in sectiunea B-B:

Din tabele se iau =1, 4 ; =0,85 ; =0,92 ;

=

=

a.3) Calculul turatiei critice :

=

b)Verificarea la incalzire a reductorului :

Utilizand relatia de calcul din anexa numarul 6 si cotele de gabarit indicate in anexa numarul 7 se determina dimensiunile constructive ale carcasei .Suprafata exterioara S=

Se majoreaza suprafata cu 10%. =S+0,1S =

Diferenta de temperatura =

= N=NI=

CAPITOLUL III

Instructiuni tehnice si norme de tehnica securitatii muncii :

Instructiunile tehnice se refera la aspectele constructiv e si functionale ale transmisiilor mecanice de la motorul electric la masina vde luicru . Acestea cuprind specificatiile : materiale din care se realizeaza elementele constructive ale transmisiilor :

Cuplajele elastice C1; C2; C3; C4;

Rulmentii arborilor si transmisiilor ;

Rotile de curele ;

Rotile de lant ;

Cureaua ;

Lantul de bucse ;

Role ;

Semifabricatele din care se confectioneaza organele de masini sunt :

a) Laminate

arborii reductorului ;

penele de asamblare ;

suruburile si piulitele de fixare a carcasei ;

b) roti dintate :

rotile dintate ale reductorului ;

elementele cuplajelor elastice ;

elementele de asamblare ale lantului ;

c) turnate :

corpul ;

capacul carcasei ;

Executia elementelor componente se realizeaza in conformitate cu desenele de executie ale acestora respectandu-se forma si dimensiunile.Montarea subansamblelor componente ale transmisiei se realizeaza conform desenelor de asamblare dupa verificarea prealabila a acestora.

Controlul executiei reperelor ansamblelor si subansamblelor componente de la motorul electric la masina de lucru se face atat pe etape de uzinaj cat si pe fazele finale de montaj.Acestea se executa vizual,dar si prin masuratori ale dimensiunilor.

Norme de tehnica securitati muncii si protectia muncii :

In procesul executiei de uzinare a reperelor componente ale transmisiilor se vor respecta NTS specifice activitatii de uzinare. La montaj se vor respecta NTS specifice activitatii de montaj.

La exploatarea transmisiilor se vor respecta NTS specifice activitatii de exploatare la locul de munca. Toate cele trei seturi de masuri de tehnica securitatii muncii vor fi afisate la loc vizibil pentru a fi cu usurinta insusite si respectate de personalul calificat.

BIBLIOGRAFIE :

- "Indrumar de proiect si lucrari aplicative O.M."-Gh. Panait

- "Atlas de reductoare cu roti dintate" - I. Crudu

- "O.M. si Mecanisme " - Gh. Panait