angrenaje cu roti dintate

7/28/2019 Angrenaje Cu Roti Dintate

1/24

Program de instruire 2013a

6 Modul IV / Transmisii mecanice.Angrenaje cu roi dinate

Fig. 2.1.

Fig. 2.2. Fig. 2.3.

2. ANGRENAJE CU ROI DINATE2.1. Noiuni de bazAngrenajul este mecanismul format din dou roi sau sectoare dinate, care transmite

prin intermediul dinilor aflai succesiv i continuu n contact (angrenare)micarea de rotaie i

momentul de torsiune ntre cei doi arbori.Roata dinateste un element (organ) de main care are o serie de dini dispui regulatpe o suprafa de revoluie, denumit suprafa de divizare. Suprafaa de divizare este suprafaa derostogolire din timpul prelucrrii danturii roii dinate.

n cazul unui angrenaj, roata dinat cu numr mai mic de dini () se numete pinion, iarroata dinat cu numr mai mare de dini () se numete roat.

La un angrenaj, n funcionare, exist dou suprafee care serostogolesc fr alunecare unape cealalt, denumite suprafee de rostogolire.

2.2. Clasificare. Domenii de folosire

Clasificarea angrenajelor se realizeaz dupcum urmeaz:

duppoziia relativa axelor de rotaie: angrenajecu axe paralele (fig.2.1, a, b,d, e); angrenaje cu axeconcurente (fig.2.2); angrenaje cu axe ncruciate(fig.2.3);dup forma roilor componente: angrenajecilindrice (fig.1.1, a, b, d, e); angrenaje conice(fig.2.2); angrenaje hiperboloidale (elicoidalefig.2.3,a; melcatefig.2.3, b; hipoide fig.2.3, c); n fig.2.1,c este prezentat angrenajul roatcremalier;duptipul angrenrii: angrenaje exterioare (fig.2.1,a, d, e); angrenaje interiorare (fig.2.1,b);dup direcia dinilor: angrenaje cu danturdreapt (fig.2.1, a, b i 2.2, a); angrenaje cu danturnclinat (fig.2.1, d i 2.2, b); angrenaje cu danturcurb(fig.2.2, c i 2.3, c); angrenaje cu danturnV (fig.2.1, e);dupforma profilului dinilor: profil evolventic; profil cicloidal; profil n arc de cerc;dupposibilitile de micare a axelor roilor: cu axe fixe; cu axe mobile (planetare).

Domeniile de folosire ale angrenajelor sunt foarte diverse, acestea ntlnindu-se nreductoare i multiplicatoare de turaie, cutii de viteze, difereniale etc.


2/24

Program de instruire 2013

Modul IV / Transmisii mecanice.Angrenaje cu roi dinate 7

Fig. 2.4.

Fig. 2.5.

2.3. Avantaje i dezavantajeAngrenajele au o largutilizare n transmisiile mecanice, datoritavantajelor pe care le

prezint:raport de transmitere constant;sigurann exploatare;durabilitate ridicat;randament ridicat;domeniu foarte larg al puterilor transmise (de la, practic, 0 kW, pn la 104105 kW)gabarit redus;posibilitatea utilizrii pentru un domeniu larg de puteri, viteze i rapoarte de transmitere.

Ca dezavantaje, se pot meniona: necesitatea unor precizii mari la execuie i montaj;tehnologie complicat; zgomot i vibraii n funcionare;preul de cost al angrenajelor este relativridicat (datorit preului de cost al materialelor, al prelucrrii i al aparaturii de control) ,ntreinerea n funcionare este scump i pretenioas.

2.3.1. Formele i cauzele deteriorrii angrenajelor

Ruperea dinilor prin obosealeste forma principal

de deteriorare a angrenajelor din oel, cu duritatea flancuriloractive > 45 HRC, precum i a angrenajelor din fontsau dinmateriale plastice. Ruperea se produce datorit solicitrii dencovoiere a dintelui, solicitare variabil n timp, caredeterminoboseala materialului i apariia, la baza dintelui, aunor microfisuri, care se dezvoltn timp, provocnd, n final,ruperea dintelui. Fisura de oboseal(fig.2.4) apare n zona deracordare a dintelui la corpul roii, pe partea fibrelor ntinse,unde concentrarea tensiunilor de ncovoiere este maxim.

Evitarea ruperii dinilor prin obosealse poate realizaprin limitarea tensiunilor de ncovoiere de la baza dintelui lavalori admisibile, prin creterea modulului, prin realizarea unor raze mari de racordare i prindeplasri pozitive de profil.

Ruperea static a dinilor este cauzat desuprasarcini sau ocuri mari, care apar n timpul funcionriiangrenajului, ca urmare a condiiilor de funcionare. La roilecu danturdreapt, ruperea se produce la baza dintelui, iar laroile cu danturnclinat, dinii nclinai intrnd progresiv nangrenare, se rup poriuni de dinte (fig.2.5).

Evitarea ruperii statice a dinilor se poate realiza prin

calculul angrenajului la solicitarea de ncovoiere, lasuprasarcini, prin mrirea preciziei de execuie i a rigiditiiarborilor.

Deteriorarea flancurilor active ale dinilor Pittingul (apariia de ciupituri peflancurile active ale dinilor) se datorete oboselii de contact a stratului superficial al flancuriloractive, constituind principala form de deterioare a angrenajelor cu duriti superficiale < 45HRC.

Ciupirea este un fenomen de oboseala straturilor superficiale ale flancurilor active aledinilor, determinat de tensiunile de contact variabile n timp.


3/24



Fig. 2.6.

Fig. 2.7.

Primele semne de obosealapar, de regul, n zona cilindrilor de rostogolire, sub formaunor microfisuri. Iniial, aceste microfisuri apar n sensul forelor de frecare, care la roataconductoare sunt dinspre cercul de rostogolire spre cercurile de picior i de cap, iar la roatacondus invers, datorit faptului cviteza relativ dintre cele dou flancurii schimb sensul n polulangrenrii.Uleiul, care ader la suprafaadintelui, este presat de flancul dinteluiconjugat n microfisurile existenete. nzona fisurii apare o presiune hidrostatic,care favorizeaz dezvoltareamicrofisurilor i despinderea de mici

buci de material, rezultnd pe suprafeele active ale dinilor ciupituri (fig.2.6). Ciupiturile sedezvoltn timp, conducnd la o funcionare necorespunztoare a angrenajului.

Evitarea scoaterii din uz prin pitting se face prin: realizarea unui calcul la solicitarea de

contact a angrenajului; tratamente termice sau termochimice (clire superficial, cementare,nitrurare); deplasri pozitive de profil; micorarea rugozitii flancurilor dinilor; utilizarea unorlubrifiani aditivai.

Exfolierea stratului superficial al flancurilor dinilor este o form de deterioare prinoboseala materialului i apare la angrenajele la care dantura a fost supusunui tratament termicsau termochimic de durificare superficial (clire superficial, cementare, nitrurare). Exfolierease manifestprin desprinderea unor poriuni ale stratului superficial al flancului dintelui, caurmare a unor microfisuri de oboseal aprute la grania dintre stratul durificat i cel de baz.Evitarea deteriorrii prin exfoliere a angrenajului se face prin adoptarea unor tehnologii detratament adecvate.

Griparea este o forma uzrii de adeziune i aparela angrenajele puternic ncrcate, care lucreaz la vitezeperiferice mari. Datorit alunecrilor mari dintre dini, aconcentrrilor mari de sarcini, a rugozitilor mari aleflancurilor, uleiul poate fi expulzat dintre suprafeele aflate ncontact. Datoritcontactului direct, a sarcinilor locale mari ia temperaturii ridicate din zona de contact, apar microsuduricare, n timp, se rup i se refac continuu, datoritmicriirelative a flancurilor. Punctele de sudurproduc pe flanculdintelui conjugat zgrieturi i benzi de gripare, orientate ndirecia alunecrii (fig.2.7).

Evitarea deteriorrii prin gripare a angrenajului se face prin mbuntirea condiiilor deungere i rcire, prin utilizarea unor lubrifiani aditivai, prin mrirea preciziei de execuie imontaj, prin mrirea rigiditii arborilor, prin creterea duritii superficiale, prin micorarearugozitii flancurilor dinilor.

Uzarea abraziv este forma de deterioarare a angrenajelor care lucreaz la viteze mici(cnd nu sunt create condiiile unei ungeri fluide), a angrenajelor deschise i a angrenajelor dincomponena transmisiilor cu deficiene la sistemul de ungere i/sau etanare.

Deterioarea flancurilor dinilor se produce printr-un proces mecanic de ndeprtare a unorparticule fine de material de pe flancul dintelui, ca urmare a aciunii unor particule abrazive,existente ntre suprafeele n contact. Particulele abrazive pot proveni din exterior (cnd sistemulde etanare este defectuos), din forfecarea punctelor de sudur(aprute n urma griprii) sau dindesprinderea materialului (n urma apariiei pittingului).


4/24



Uzarea abrazivpoate fi limitatprin asigurarea unei etanri corespunztoare i a uneiungeri adecvate.

Alte forme de deteriorare a angrenajelor pot fi uzarea coroziv, deformarea plasticsaufisurarea.

2.4. Materiale i tratamente utilizate n construcia roilor dinateLa alegerea materialului trebuie s se in seama de o serie de factori: sarcina care

ncarc angrenajul; durata de funcionare impus; caracteristicile mecanice ale materialelor;modul de obinere a semifabricatului; tehnologia de execuie; eficiena economic; condiiile defuncionare.

Fontele asigur angrenajelor o amortizare bun la vibraii i caliti antifriciune. Sefolosesc la construcia roilor melcate i a roilor dinate de dimensiuni mari, ncrcate cu sarcinimici i care funcioneazla viteze reduse. Se pot folosi fontele cenuii cu grafit lamelar (Fc 200,Fc 400), fontele cu grafit nodular (Fgn 600-2, Fgn 700-2), fontele maleabile (Fmp 700-2) ifontele aliate.

Bronzurile (aliaje ale cuprului cu staniu) se folosesc n construcia roilor melcate,datorit calitilor antifriciune foarte bune. Fiind deficitare i foarte scumpe, bronzurile sefolosesc numai pentru confecionarea coroanei roii melcate, corpul acesteia fiind executat dinfontsau oel.

Materialele plastice au elasticitate mrit, dar caracteristici mecanice reduse, utilizndu-se n construcia roilor dinate puin solicitate. Se folosesc la realizarea angrenajelor mai puin

precise, dar care necesit o funcionare silenioas datorit elasticitii mari, se asigurcompensarea erorilor de execuie i montajla roile care lucreazn medii corosive i la roile lacare ungerea cu uleiuri minerale nu este posibil(industria alimentar, textil, aparate de birou ide uz casnic).

Oelurile sunt materialele cele mai utilizate n construcia roilor dinate. Oelurile, n

funcie de proprietile lor mecanice i de prelucrabilitate, se mpart n oeluri moi (cu duritatesuperficial< 350 HB) i oeluri dure (cu duritate superficial> 350 HB).Oelurile de uz general pentru construcii i oelurile turnate n piese nu se trateaztermic,

fiind utilizate la angrenajele ncrcate cu sarcini mici i/sau la care nu se impun restricii degabarit, vitezele de funcionare fiind mici (OL 50, OL 60 i, respectiv, OT 50, OT 60 etc.).

Oelurile de mbuntire au coninutul de carbon > 0,25, fiind folosite n construciaroilor dinate ncrcate cu sarcini mici sau medii. mbuntirea este tratamentul termic careconst ntr-o clire urmatde revenire nalt. Prin acest tratament se obine o duritate medie asuprafeelor active i se asigur o bun structur a materialului, caracteristicile mecaniceobinute fiind dependente de dimensiunile roii. mbuntirea se realizeaznainte de danturare,obinndu-se, dup tratament, duriti mai mici de 350 HB. Cele mai utilizate oeluri dembuntire sunt: OLC 45, OLC 55, 40 Cr10, 33 MoCr 11 etc.).

Oelurile de cementare au coninutul de carbon < 0,25%. Cementarea este un tratamenttermochimic, care constn mbogirea n carbon a stratului superficial al flancului dinilor, fiindurmatde clire i revenire joas. n urma clirii, se obine o duritate mare a stratului superficial(5262 HRC) i un miez care i pstreaz tenacitatea. Prin cementare se obine o creteresemnificativa rezistenei la contact a flancului dinilori o cretere, ntr-o msurmai mic, arezistenei la ncovoiere. Danturarea se execut naintea tratamentului, dup tratament danturatrebuind rectificat, pentru eliminarea deformaiilor mari care apar n urma tratamentului. Celemai utilizate oeluri de cementare sunt: OLC 15, OLC 20, 15 Cr 08, 18 MoCr 10 etc.). O elurilede cemenetare se recomand la angrenajele puternic solicitate i cnd se impun restricii degabarit.


5/24



Fig. 2.8.

Prelucrarea danturiiroilor dinate cilindrice serealizeaz prin frezare(prin copiere) sau prinrulare (rostogolire).Frezarea prin copiere serealizeaz cu scule

profilate dup formagolului dintre dini: frezdisc (fig.2.8, a) sau frezdeget (fig.2.8, b).Productivitatea redus ierorile de execuie,caracrteristice acestui

procedeu, au determinat

utilizarea sa pe scar

redus.Prelucrarea prin

rulare a danturii se realizeazprin frezare cu: frezmelc (fig.2.8, c) sau prin mortezare cu cuitpieptene (fig.2.8, d) sau cuit roat (fig.2.8, e) pentru danturi exterioare i prin mortezare cucuit roat (fig.2.8, f) pentru danturi interioare. Prin acest procedeu, danturarea se realizeazsimulnd procesul angrenrii, acesta realizndu-se ntre scul i semifabricat. Se asigur, prinacest procedeu, o productivitate i o precizie superioare procedeului de danturare prin copiere, dari ntre aceste procedee de prelucrare prin rulare exist diferene n ceea ce privete

productivitatea i precizia de execuie. Astfel, o productivitate ridicatse obine prin prelucrareacu frezmelc, formatdin mai multe cremaliere nfurate pe un cilindru, dupuna (frezmelccu un nceput) sau mai multe elice (frezmelc cu mai multe nceputuri). Tehnologic, ns, serealizeazmai greu dect scula cuit-pieptene (de fapt o cremaliergeneratoare), aceasta avndavantajul i a unei confecionri mai precise. Cuitul-roatse confecioneazmai greu tehnologic(datorit flancului evolventic al dinilor), nsasigurviteze mari de achiere i este singurulutilizat la prelucrarea prin rulare a danturilor interioare (vezi fig.2.8, f).

2.5. Tipuri de angrenaje cu roi dinate

2.5.1. Angrenaje cilindrice

Angrenajul cilindric exterior cu dini drepi este un angrenaj format din dou roi dinatecilindrice cu axele paralele, direcia dinilor fiind paralel cu generatoarele suprafeelor derostogolire (divizare).

Dintele unei roi dinate este definit prin capul dintelui i piciorul dintelui, cele douzonefiind desprite de cilindrul de rostogolire. Astfel, capul dintelui este poriunea de dinte dintrecilindrul de cap i cel de rostogolire, iar piciorul dintelui este poriunea de dinte dintre cilindrul derostogolire i cel de picior (fig.2.9, a). Suprafaa lateral ntre vrful dintelui i fundul goluluidintre doi dini este cunoscut sub denumirea de flancul dintelui i este partea principal,funcional, a unui dinte.

La dantura dreapt, flancul dintelui este generat de o dreaptMN, dintr-un plan , tangentdupgeneratoareaAA la un cilindru, numit cilindru de baz(de diametru db). Prin rostogolireafralunecare a planului , n sensul indicat de sgeat, dreapta MN, paralelcu generatoarea

AA, genereazflancul dintelui (fig. 2.9, b).


6/24



Fig. 2.9.

Fig. 2.10.

Curba de intersecie a unui dinte cu un plan perpendicular pe ax definete profiluldintelui, iar prin intersecia acestuia cu cilindrii caracteristicide cap, de rostogolire, de piciorse definesc cercurile caracteristice ale danturii.

La angenajele cilindrice exterioare cu danturdreapt, dinii celor douroi sunt dispuiparalel cu axele roilor. Curba de intersecie a flancului dintelui cu un plan frontal defineteprofilul dintelui roii dinate.

Elementele geometrice ale roii dinate cu dini drepi

Principalele elemente geometrice ale unei roi dinatecilindrice cu dinidrepi (fig. 2.10.)sunt:z- numrul de dini;d - diametrul cercului dedivizare;

p - pasul de divizare; - pasul unghiular: s - arcul dintelui pe cerculde divizare; e - arcul golului dintre dini

pe cercul de divizare; m - modulul danturii,element standardizat, a creiexpresie rezult din lungimeacercului de divizare; ha - nlimea capului

dintelui; hf- nlimea picioruluidintelui; h - nlimea dintelui; da - diametrul de cap, calculat cu relaia df- diametrul de picior b - limea roii dinate; profilul flancului. Profilul flancului trebuie s asigure o angrenare continu, cu un raport detransmitere constant i o distan dintre axe constant, rezultnd din legea fundamental aangrenrii. Aceast lege stabilete c pentru a descrie profilul dinilor unei roi dinate se va utilizao curb ciclic care este descris de un punct fix aflat pe o curb denumit rulet, rulet care se


7/24



a

Fig. 2.11.

Fig. 2.12.

rostogolete fr alunecare pe o curb fix denumit curb de baz. Cel mai des se utilizeazcurba denumit evolvent.

Evolventa este curba descris de un punct al unei drepte b, care se rostogolete fralunecare pe un cerc fix, numit cerc de baz, de razrb (fig.2.11, a).

Proprietile evolventei se referla:normala n-n, n orice punct, este tangentla cercul de baz;

distana, msuratpe direcia normalei, ntre punctul de pe evolvent

i cercul de baz

(vezifig.2.11, a) reprezintraza de curbura evolventei, n acel punct.

Roile dinate cu profil evolventic au un numr de dini z, dispui echiunghiular i suntcaracterizate prin (fig.2.11, b):cercul de cap (da), care mrginete roata la exterior;cercul de picior(df), care mrginete roata la interior;pasul unghiular= 2/z;pasul circular py =dy/2;modulul m;cercul de divizare d= mz.

Cremaliera de referin.

n cazul n care numrul dedini z crete la infinit, roatadinat devine cremalier dereferin (fig.2.12), cercuriledevin drepte, iar evolventa devine

profil rectiliniu. Caracteristiccremalierei de referin i estedreapta de referin, pe care plinuldintelui este egal cu golul.

Negativul cremalierei de referin este cremaliera de generare i este utilizat ca sculgeneratoare. Parametrii adimensionali ai cremalierelor sunt standardizai: coeficientul capului de


8/24



Fig. 2.13.

referinal dintelui; coeficientul jocului de referin la piciorul dintelui; coeficientul razei deracordare de referinla piciorul dintelui.

Angrenajul roat-roat (fig.2.13) este format din dou roi dinate caracterizate denumerele de diniz1iz2, coeficienii deplasrilor de profilx1 i, respectiv,x2i acelai modul mpecercurile de divizare. Normalacomun n n la profilele ncontact trece prin polulangrenrii Ci este tangentlacercurile de baz ale celordou roi, de diametre db1 idb2, n punctele T1 i T2.Cercurile de rostogolire, dediametre dw1 i dw2, sunttangente n polul angrenrii Ci determindistana dintre axeaw. Pe dreapta de angrenare n n sunt definite segmentulteoretic de angrenare T1T2 i

segmentul real de angrenare

AE, determinat de interseciadreptei de angrenare cucercurile de cap ale celor douroi dinate. Intrarea profilelorn angrenare are loc n punctul

A, iar ieirea n punctul E.

Punctul curent de contact dintreprofile descrie segmentul real deangrenare AE, respectiv flancurile active ale profilelor dinilor n contact (reprezentate cu liniengroatn fig. 2.13). Fora dintre profile acioneazdupnormala comunnn, punctul ei deaplicaie deplasndu-se pe toatlungimea profilului activ al dintelui.

ntre profilele n contact exist alunecri, dup direcia tangentei comune, viteza dealunecare fiind proporionalcu distana dintre punctul de contact Mi polul angrenrii C(vezifig. 2.13), n pol viteza de alunecare fiind nul.

Tipuri de angrenaje. Unghiul real de angrenare wunghiul dintre normala comunaprofilelor n contact (dreapta de angrenare) i tangenta comun, dusprin polul angrenrii, lacercurile de rostogoliredepinde de distana dintre axe realaw, care depinde de deplasrile de

profil. n funcie de suma coeficienilor deplasrilor de profil, angrenajele pot fi (fig.2.14):nedeplasateroile angrenajului sunt roi zero, decix1=x2= 0 (fig.2.14, b);zero deplasateo roateste deplasatplus (x1> 0), iar cealaltminus (x2< 0), darx1+x2= 0(fig.2.14, b);plus deplasatecel puin una din roi e deplasatplus, cealaltputnd fi roatplus, zero sauminus, darx1 +x2 > 0 (fig.2.14, c);minus deplasatecel puin una din roi este deplasatminus, cealaltputnd fi roatminus,zero sau plus, darx1 +x2 < 0 (fig.2.14, a).

Gradul de acoperire. Una din condiiile funcionrii corecte a unui angrenaj este aceea aasigurrii transmiterii continue a micrii. Pentru aceasta, trebuie ca la ieirea din angrenare a unei

perechi de dini perechea urmtoare sfie deja intratn angrenare.


9/24



Fig. 2.14.

Fig. 2.15.

Fig. 2.16.

Angrenaje cilindrice interioare. Se execut, de obicei, cu danturdreapti se compundin dou roi cilindrice, una cu danturexterioari cealaltcu dantur interioar, sensul derotaie al celor douroi fiind acelai. Angrenarea are loc ntre un profil concav (cel al danturiiinterioare) i unul convex (cel al danturii exterioare), caz avantajos din punct de vedere alsolicitrii dinilor la contact.

La angrenajele interioare, segmentul real de angrenare este mai mare dect la angrenajeleexterioare, aceasta ducnd la o cretere a gradului de acoperire, lucru deosebit de avantajos.

Elementele geometrice ale roii dinate cu dini nclinai

Elementele geometrice ale roilor i ale

angrenajelor cu dantur nclinatse determinn planul frontal t t, iar calculul de rezistense efectueaz n planul normal n n, plan ncare acioneaz fora normal, dimensiuniledintelui sunt minime i profilul acestuia estedefinit de modulul normal mn, standardizat.Lungimea dintelui l (fig.2.15, a) este maimare dect limea b a ro ii (la danturadreapt l = b), datorit nclinrii dintelui,situaie favorabil pentru solicitarea dencovoiere, datorit mririi suprafeei zonei dencastrare a dintelui n corpul roii.Lungimea liniei de contact (fig.2.16),important pentru solicitarea de contact, este maimare dect limea roii.Gradul de acoperire este mai mare la danturanclinat, fa de dantura dreapt, deoarecegradului de acoperire determinat n plan frontal, calculat cu o relaie asemntoare cu ceastabilitpentru dantura dreapti cu elementelegeometrice definite n plan frontal, i se adauggradul de acoperire suplimentar , ce depinde


10/24



att de limea roii ct i de unghiul de nclinare al dinilor. Se obine, astfel, un grad de acoperiretotal , care ndeplinete sigur condiia min .

Tabelul 2.1. Elemente geometrice ale angrenajelor cilindrice cu danturnclinat(fig.2.13)Nr.crt. Denumirea elementului geometric Simbol i unitatede msur Relaii de calcul.Recomandri

1 Numrul de dini ai roilor angrenajului Stabilite la dimensionarea

angrenajului

2 Modulul normal , mmStabilit la dimensionarea

angrenajului

3Unghiul de nclinare al danturii pecilindrul de divizare

, gradeAles la calculul de rezisten

al angrenajului

4 Distana dintre axe , mm

5 Diametrele cercurilor de divizare

, grade

2.5.2. Angrenaje coniceAngrenajele conice se utilizeaz n cazul n care axele arborilor ntre care se transmite

micarea de rotaie sunt concurente. Tehnologia de execuie a acestor angrenaje este maipretenioas, sunt mai sensibile la abaterile de execuie i/sau montaj i introduc fore axiale mari,care complic, ntr-o oarecare msur, construcia reazemelor arborilor de susinere a roilor. Deregul, pinionul conic (roata conductoare) se monteazn consol, fapt ce conduce la cretereadeformaiilor elastice ale arborelui care-l susine, influennd negativ angrenarea. De aceea,arborele de intrare trebuie supradimensionat nu din condiii de rezisten ci din condiii derigiditate.

Constructiv este necesar sse creeze posibiliti de reglare a angrenajului conic, pentruca vrfurile conurilor celor dou roi sse suprapuni contactul dinilor saibe loc n zonacentrala flancurilor dinilor.

Roile conice, funcie de poziia dintelui (fade generatoarea conului) i forma acestuia,se pot executa cu dantur dreapt, nclinat sau curb, definind angrenaje conice cu danturdreapt, nclinat sau curb. Utilizarea unuia sau altuia dintre aceste angrenaje este legatdecondiiile cinematice i dinamice impuse transmisiei, zgomotul i tehnologia de execuie.

Angrenajele conice cu dantur dreapt, cu roi relativ simplu de realizat tehnologic, sefolosesc doar la viteze periferice reduse (v < 3 m/s), cnd abaterile de pas i cele ale profilelordinilor nu produc, nc, solicitri dinamice mari i zgomot. Aceste angrenaje sunt, ns, sensibilela montaje mai puin precise i la deformaii, sub sarcin, ale arborilor de susinere.

Angrenajele conice cu dantur nclinat au roi ce se executpe aceleai maini ca iroile cu danturdreapt, dar cu o productivitate mult redus. Chiar dacvitezele de funcionareacceptate sunt de pnla 12 m/s, se folosesc relativ rari anume atunci cnd roile angrenajuluiau un gabarit mare, fapt pentru care nu pot fi realizate cu danturcurb, datoritposibilitilorlimitate de prelucrare ale mainilor (specializate) de prelucrat danturi curbe.

Angrenajele conice cu dantur curb, cu roi executate pe maini specializate, pentrudiverse forme (curbe) ale dinilor, maini cu o mare productivitate. Se folosesc la viteze perifericemari, pnla 40 m/s, au o funcionare silenioas, grad mare de acoperire, durabilitate ridicati

permit realizarea unor rapoarte mai mari de angrenare, comparativ cu celelalte tipuri de angrenajeconice.


11/24



Fig. 2.17.

Tipuri de danturi coniceIntersecia suprafeei de rostogolire cu flancul dintelui definete linia flancului. n cazul

roii plane de referin, suprafaa de rostogolire este un plan de referin sau de divizare,intersecia acestuia cu flancul dintelui definind linia flancului.

Dupforma liniei flancului pe planul de referinal roii plane, se deosebesc urmtoareletipuri de danturi conice:dantura dreapt(fig.2.17, a), la care linia flancului este o dreaptconcurentn punctul O cuaxa roii plane;


12/24



Fig. 2.18.

dantura nclinat (fig.2.17, b), la care linia flancului este o dreapt nclinat, tangent la uncerc de razra roii plane;dantura curb(fig.2.17, c, d, e, f), la care linia flancului poate fi un arc de cerc, o epicicloidalungitsau o evolvent.

La angrenajele conice cu danturnclinatsau curb, unghiul de nclinare al dintelui estevariabil pe lungimea acestuia, n calculul geometric i de rezisten utilizndu-se urmtoareleunghiuri de nclinare de divizare ale danturii: exteriore, median m i interiori. De asemenea,linia flancului dintelui fiind dependentde procedeul de danturare, angrenajele conice cu danturcurbse realizeaznumai ca perechi de roi i n urma distrugerii uneia din roi se nlocuietentregul angrenaj.

Tabelul 2.2. Elemente geometrice ale angrenajelor conice, ortogonale, cu dinidrepiNr.crt.

Denumirea elementului geometricSimbol i unitate de

msurRelaii de calcul.

Recomandri

1 Unghiul dintre axe , grade

2 Numrul de dini ai roilor

3 Raportul de angrenare

4 Limea danturii , mmSe obine n urma

calculului de dimensionareal danturii

5Unghiurile conurilor de divizare(rostogolire) , grade

6 nlimea dintelui , mm

Procedee de danturarePentru angrenajele conice cu danturdreapti nclinat procedeul de danturare este cel

prin mortezare. Trecerea geometriei din plan (caracteristic angrenajelor cilindrice) pe sferconduce la apariia unor particulariti geometrice ale angrenajelor conice. Astfel, cremaliera dereferin devine roat plan de referin, la care linia flancului dintelui este o dreaptconcurentn punctul O cu axa roii plane (vezi fig. 2.17, a), dar cu suprafaa flancurilor dinilorcurbe, deoarece dreapta de angrenare din plan devine cerc (diametral) de angrenare. Roata plan generatoare (de generare) reprezintnegativul roii

plane de referin, deci i dinii acesteia vor aveaflancurile curbe. Pentru simplificarea tehnologiei defabricaie a roilor dinate conice, flancurile dinilorroilor plane se realizeazplane (drepte) (fig. 1.52),chiar dac, n urma prelucrrii roilor, nu se vorobine profile evolventice ci doar aproximri aleacestora.

Aa se explicfaptul ccuitele de danturatau muchii de achiere (tiuri) rectilinii. n timpulgenerrii danturii (micarea de achiere pentru celedou cuite C1 i C2 este prezentat n fig. 2.18),muchiile de achiere descriu flancurile rectilinii ale


13/24



Fig. 2.19.

dinilor roii plane generatoare. Profilul dintelui roii semifabricat rezult n urma angrenriiacesteia cu roata plangneratoare (imaginar).

Roile conice cu danturnclinat, la care linia flancului este o dreaptnclinat, tangentla un cerc de razra roii plane (vezi fig. 2.17, b), se execut n mod asemntor, pe aceleaimaini de danturat, ns cu productivitate mult micorat, fapt pentru care, de regul, aceastdanturse evit(fiind acceptatdoar la roi de dimensiuni mari), fiind preferate danturile conicecurbe, care se executpe maini specializate de mare productivitate. Muchiile de achieredescriu, i n acest caz, liniile flancurilor rectilinii (nclinate) ale roii plane generatoare.

La dantura conic n arc de cerc, cunoscutsub denumirea de danturGLEASON, linia flanculuidintelui este un arc de cerc (vezi roata plan dereferindin fig.2.17, c). Dantura Gleason se executcu un cap port-cuite la care cuitele de danturat aumuchii de achiere (tiurile) rectilinii i sunt dispusecircular. n timpul generrii danturii, prin micrile

capului port-cuite, muchiile de achiere descriuflancurile circulare ale dintelui roii plane generatoare(fig.2.19). Pentru a prelucra, pe rnd, golurile dintredini, centrul Oc al capului portcuite, avnd cuiteledispuse pe un cerc mediu de diametru dc, sedeplaseazpe un cerc de diametru de (vezi fig.2.17,c).

2.5.3. Angrenaje cu axencruciate

Angrenajele cu axe ncruciate reprezint, de fapt, angrenajele cu cel mai mare grad degeneralitate. Prin particularizarea acestora, deci impunnd anumite condiii geometrice, se obinangrenajele uzual folosite, cilindrice cu axe paralele, melcate i conice cu axe concurente sau cu

axe ncruciatehipoide.Angrenajele cu axe ncruciate se caracterizeazprin faptul caxele roilor cilindrice cu

dini nclinai, plasate n douplane paralele, formeazun unghi definit prin relaia =1 + 2,unde 1 i 2 sunt unghiurile de nclinare ale dinilor 1, respectiv 2.

n situaia n care 1 = 2, deci cele dou roi dinate au unghiurile de nclinare aledinilor egale n modul, dar opuse ca direcie (una nclinatdreapta, cealalatstnga), deci = 1+ 2 = 0, se obin angrenajele cilindrice cu danturnclinatcu axe paralele. Atunci cnd unghiulde nclinare 1 al dinilor unei roi cu danturnclinatare o valoare mare i = 1 + 2 = 900, seobine angrenajul melcat.

Angrenaje cilindrice cu axe ncruciate. Aceste angrenaje sunt realizate din dou roicu dantur

nclinat, cu direcia nclinrii dinilor identic, fapt pentru care se obine unghiuldintre axe 0


14/24



Fig. 2.20.

Aceste angrenaje au avantajul realizriiunor rapoarte de transmitere mari, chiar ntr-osingur treapt 6 < u < 100, n cazulreductoarelor de turaie i pn la u < 1000, ncazul transmisiilor cinematice, funcioneaz lin,fr zgomot, realizeaz autofrnarea transmiterea se realizeaz doar de la roataconductoare (melc) la roata melcat, n sensinvers transmisia se blocheaz (de aceea sefolosesc la maini de ridicat, completnd saunlocuind aciunea frnei).

Dintre dezavantajele acestor angrenaje, sepot meniona: randamentul este mai sczut fadecelelalte angrenaje, datoritfrecrilor mari ce aparn timpul funcionrii; folosirea de materiale

antifriciune (pentru micorarea frecrilor),deficitare i mai scumpe dect oelurile folosite laroile dinate cilindrice i conice; tehnologia deexecuie i montaj este mai complicat dect lacelelalte tipuri de angrenaje.

n funcie de forma melcului i a roiimelcate exist, practic, urmtoarlee tipuri deangrenaje melcate (fig.2.20):angrenajul cilindric ncruciat (fig.2.20, a), lacare melcul i roata melcatau formcilindric;capacitatea portant a acestui angrenaj esteredus, datorit contactului punctiform dintredini;angrenajul melcat cilindric (fig.2.20, b), la careroata are fromgloboidal(cuprinde melcul), iarmelcul este cilindric;angrenajul melcat globoidal (fig.2.20, c), lacare att melcul ct i roata melcatsunt globoidale; aceste angrenaje au cea mai mare capacitate

portant, dari cele mai mari pierderi prin frecare.Datoritformei toroidale a roii melcate, danturile roilor angrenajului melcat nu mai pot

fi definite de o cremalier de referin, ca la angrenajele cilindrice, particularitatea principalconstnd n aceea c melcul este elementul determinant, iar roata melcat este elementuldeterminat. Aceasta nseamn c definirea geometriei i realizarea practic a roii melcate se

poate efectua, de regul, numai prin generare direct cu melcul respectiv. Pentru definireadanturilor melcate, standardul introduce noiunile de: melc de referin, melc de funcionare imelc generator (fig.2.21).

Melcul de referin este melcul fictiv care sevete pentru definirea geometric amelcului i a roii melcate. Sunt standardizate ase tipuri de melci, dintre care cel mai utilizat estemelcul arhimedic, caren seciune axialare flancul dintelui rectiliniu.

Melcul de funcionare este cel care formeaz, mpreun cu roata melcat, angrenajulmelcat i care are forma i dimensiunile identice cu cele ale melcului de referin, cu excepiagrosimii dintelui, micoratn scopul obinerii jocului dintre flancuri. Pentru o angrenare corect,melcul de funcionare trebuie adus n angrenare cu roata melcatla o distandintre axe identiccu aceea folositn timpul danturrii roii melcate.


15/24



Fig. 2.21.

Melcul generator are forma i dimensiunileidentice cu cele ale melcului de referin, cu excepiadiametrului de cap, mrit n scopul obinerii jocului la

picior. La danturarea roii melcate, tiurile sculelor dedanturat materializeaz melcul generator. n timpuldanturrii, roata melcat trebuie adus n angrenare cumelcul generator n aceleai condiii cinematico-geometrice (raport de angrenare, poziie relativ ntreaxe) ca i cele din angrenajul melcat real. Roata melcat,astfel definit i realizat, este conjugat melcului dereferin cu care fictiv angreneaz frjoc ntreflancuri.

La angrenajele melcate, deplasrile de profil seefectueazdin aceleai considerente ca i la angrenajelecilindrice. Se realizeazdeplasri de profil numai la roata melcat, melcul pstrndu-i i ntr-unangrenaj melcat deplasat aceleai dimensiuni ca ntr-un angrenaj nedeplasat (deoarece melcul areforma i dimensiunile identice cu cele ale melcului generator cu excepia grosimii i adiametrului de cap). Din acest motiv, angrenajele melcate se realizeaznumai ca angrenaje zerosau deplasate (calculul geometricn seciune frontalmedianal roii melcate se efectueaz

prin analogie cu calculul geometric al roii dintr-un angrenaj roat-cremalier).Cel mai frecvent, deplasrile de profil au ca scop obinerea unei distane dintre axe

impus; se mai pot realiza deplasri de profil i n scopul mbuntirii condiiilor de funcionare.Valorile deplasrilor de profil trebuie astfel alese nct sse evite subtierea sau ascuirea dinilorroii melcate.

Particulariti geometrice ale roilor angrenajului melcat

Melcul, ca roatconductoare ntr-un angrenaj melcat, prezintparticulariti geometricefade roile dinate cu danturnclinatclasice, prin modul de generare a danturii.

Principalele elemente geometrice ale melcului, roii melcate corespunztoare seciuniifrontale mediane i angrenajului melcat, relaiile de calcul i recomandrile privind alegereaunora dintre aceste elemente fiind date n tabelul 2.3.Tabelul 2.3. Elemente geometrice ale roilori angrenajului melcat

Nr.crt.

Denumirea elementului geometricSimbol i unitate de

msurRelaii de calcul.

Recomandri

1Elementele melcului de referin, nseciune axial

, grade

2Numrul de nceputuri ale melcului

i numrul de dini ai roii melcate

se alege n funcie de

raportul de angrenare 3 Coeficientul diametral al melcului Se alege din standarde

4 Distana dintre axe , mm Rezult din calcul

5 Modulul axial , mm

6 Limea roii melcate , mm

7 Lungimea melcului , mmSe alege n funcie de nr.denceputuri ale melcului

8 Gradul de acoperire al angrenajului


16/24



Fig. 2.22.

Angrenajele melcate sunt caracterizate i deexistena unor alunecri relative mari ntre dini, caurmare a direciei diferite a vitezelor periferice alemelcului v1 i roii melcate v2, n punctul de contact(fig.2.22).

2.6. Exemple de transmisii cu roi dinateTransmisiile cu roi dinate pot fi grupate n dou

mari categorii: cu raport de transmitere constant i curapoarte de transmitere variabile (n trepte). La rndul lor,aceste transmisii pot fi staionare cu raport detransmitere constant (reductoare) sau cu rapoarte detransmitere variabile (cutii de viteze ale mainilor uneltesau a diverselor utilaje) sau pot face parte dintransmisiile automobilelor, n care particip, cu rapoarte de transmitere constante (transmisii

centrale i transmisii finale) sau cu rapoarte de transmitere variabile n trepte (cutii de viteze).Reductoarele de turaie pot fi executate cu o treapt, definitprintr-un angrenaj, cu dousau trei trepte, obinute prin nserierea a dousau trei angrenaje. Reductoarele ntr-o treaptpotfi cu un angrenaj cilindric, conic sau melcat, alegerea acestuia fcndu-se n funcie de raportul detransmitere ce trebuie realizat i de poziia impus axelor arborilor de intrare i ieire.Reductoarele cilindrice cu o treapt se pot folosi pn la rapoarte imax = 8 pentru danturadreapt i imax = 10 pentru dantura nclinat, axelor arborilor putnd fi plasate ntr-un planorizontal, vertical sau arborii pot s aibo poziie vertical sau pot fi amplasai ntr-un plannclinat.

Reductoarele conice cu o treaptpot realiza raporturi de transmitere imax = 4 pentrudantura dreapt, respectiv imax = 6 pentru danturile nclinati curb. Poziia axelor arborilor

poate fi ntr-un plan orizontal, cu axa arborelui de intrare n plan vertical, respectiv cu axaarborelui de ieire n plan vertical.Reductoarele melcate cu o treaptrealizeazrapoarte de transmitere imax = 80, cu plasarea

arborelui melcului sub roata melcat, deasupra acesteia sau chiar n poziie vertical.n condiiile n care regimul de funcionare a mainii antrenate impune rapoarte mari de

transmitere, se folosesc reductoare cu dousau trei trepte. n aceastsituaie, raportul total detransmitere este dat de produsul rapoartelor de transmitere ale treptelor nseriate.

n funcie de tipul angrenajelor celor dou trepte, se cunosc reductoare cilindrice imelcate, respectiv reductoare conico-cilindrice, melcato-cilindrice sau cilindro-melcate.

Mrimea raportelor de transmitere realizate de aceste reductoare este funcie de tipurileangrenajelor folosite. Astfel, pentru reductoare cilindrice cu dou trepte se obin rapoarte imax =50, pentru cele melcate cu dou trepte imax = 2500, pentru cele conico-cilindrice imax = 45, iar

pentru cele cilindrico-melcate, respectiv melcato-cilindrice imax = 250.n fig. 2.23 se prezint un reductor cilindric cu dou trepte, n fig. 2.24 un reductor

cilindric cu doutrepte coaxial, iar n fig. 2.25 un reductor conico-cilindric, toate cu axele n planorizontal.

n fig. 2.26 se prezinto cutie de viteze cu cinci trepte pentru autocamione, iar n fig. 2.27i fig. 2.28 variante de cutii de distribuie pentru autocamioane.

n fig. 2.29 i fig. 2.30 se prezintpuni spate pentru autoturisme, iar n fig. 2.31 i fig.2.32 puni spate pentru autocamioane, la care transmisia centraleste realizatn doutrepte.


17/24


18/24



Fig. 2.24. Reductor cilindric cu dou

trepte coaxial


19/24



Fig. 2.25. Reductor cilindric cu dou

trepte coaxial


20/24



Fig. 2.26. Cutie de viteze cu cinci trepte pentru autocamione


21/24



Fig. 2.27. Cutie de distribuie pentru autocamioane


22/24



Fig. 2.28. Cutie de distribuie pentru

autocamioane


23/24



Fig. 2.29. Punte spate pentruautoturisme

Fig. 2.30. Punte spate pentru

autoturisme


24/24


Modul IV / Transmisii mecanice Angrenaje cu roi dinate 29

Fig. 2.31. Punte spatepentru autocamioane

Fig. 2.32. Punte spate pentru

autocamioane

angrenaje cu roti dintate

Documents