cu excitatie in derivatie cu excitatie in serie cu ... · masina de lucru motor n m = n ml masina...

1

OM-II Cap. 7 (Angrenaje)1/Oct. 2011 - T. Cicone

TRANSMISII DE PUTERE

Cuplaj

Cuplare directaMasina de

lucruMotor

nM = nML

Masina motoare Masina antrenata

Functii

• transmite energia (putere) la distanta

• modifica viteza/turatia (continuu sau in trepte), momentul de torsiune,

sensul de miscare/rotatie

• Realizeaza legatura dintre “motor” si masina de lucru prin acordarea celor doua caracteristicilor

Masina de

lucruMotor Cuplare indirecta

nM ≠ nWM

Transmisie

nMMP tt 2

TRANSMISIILE DE PUTERE modifica turatia/viteza si momentul/forta

OM-II Cap. 7 (Angrenaje)2/oct. 2011 - T. Cicone

Caracteristici de functionare (i)

Masini antrenoare (Generatoare de energie/putere)

• Motoare electrice

• Motoare cu ardere interna (MAI)

• Turbine cu gaze

• Turbine cu abur

• Motoare hidraulice (pompe)

• Motoare pneumatice

• Turbine hidraulice

Motoare de curent continuu (c.c.)

nMMP tt 2

n

Mt

cu excitatie in derivatie

n

Mt

cu excitatie in serie

n

Mt

cu excitatie mixta

2


Motoare electrice de

curent alternativ

monofazate

nMMP tt 2FLT = Full Load Torque (Mt)

Motoare electrice de

curent alternativ

trifazate

Caracteristici de functionare (ii)


Masini de lucru (Receptoare) - Caracteristici ideale

n

Mt

Turbina cu gaze

n

Mt

Motor hidrostatic (pompa)

n

Mt

Turbina hidraulica

Turatia Turatia Turatia

Mt Mt Mt

Caracteristici de functionare (iii)

3


Functionare

instabila

Functionare

stabila

n

Mt

Mtr

Punct de

functionare

Mtm

Acordarea caracteristicilor

n

Mt

Mtr

Punct de

functionare

Mtm

3

2

1

rtM mtM

rtmt MMt

J d

dgrafic

mtMrtM

rtmt MMt

J d

dgrafic


Cand?• Este posibila functionare stabila dar la turatii diferite

• Nu este nici un punct de functionare stabila

• Caracteriticile nu se intersecteaza (fara punct de functionare)

Mt

Mtr

Mtm

Instabil

Stabil

Mt

i = 2

Raport de transmisie e

i

e

i

n

ni

i > 1 Reductor

i < 1 Multiplicator

Aprox. h 1

it

et

M

Mi

_

_

Necesitatea transmisiei mecanice

4

OM-II Cap. 7 (Angrenaje)oct. 2011 - T. Cicone 7

n

Mt Curba de

tractiune efectiva

Curba de

tractiune MAI

Punct de

functionare

n

Mt

Curba de

tractiune efectiva

Curba de tractiune

treapta IV

Curba de tractiune

treapta III

Curba de tractiune

treapta II

Curba de tractiune

treapta I

Necesitatea cutiei de viteze la MAI


Transmisii

pneumatice

Transmisii

mecanice

Mecanisme cu bare – utilizare rara

Prin forma • fara elemente intermediare - Angrenaje

• cu elemente intermediare – Lanturi & Curele dintate

Prin frecare• fara elemente intermediare – Roti cu frictiune

• cu elemente intermediare – Curele (late, inguste)

Transmisii

electriceMotoare de c.c. Motoare de c.a. Motoare pas cu pas

Transmisii

hidraulice

Hidrodinamice – Fluide cu viteze mari si presiuni reduse.

Puteri mari. Transport, echipament tehnologic, etc.

Hidrostatice – Fluide cu viteze reduse si presiuni mari.

Masini unelte, roboti si manipulatoare, masini agricole

Puteri mici si medii - roboti si manipulatoare

TRANSMISII DE PUTERE

5


Viscous fluid couplingEfecte viscoase

•Limitator de cuplu

•Amortizor de socuri si vibratii

•Functionare sigura

•Convertor de cuplu

Transmisii hidraulice

Convertor hidraulic de cuplu

Pompa fixata la carcasa

Carcasa fixata pevolantul motorului

Volant antrenat de motor


Cuplaj

ni

Motor

ne Masina de

lucruCupaj

Cuplare indirectaCutie de viteze

Curele/Lanturi

Curele/Lanturi

A

Raport de transmisie i > 1 - reductoarei < 1 – multiplicatoare

Distanta dintre axe

Randamentul transmisiei 0<h<1

i

e

P

Ph

o

i

n

ni

Transmisii mecanice

6


Transmisii mecanice – Caracterizare (i)

TipuriTransmisii de putere (randamentul este un parametru important)

Transmisii cinematice (puterea este neglijabila, precizia este

importanta, varietate larga in special in mecanica fina)

Functii

• transmit putere la distanta

• modifica viteza/continuu sau in trepte/, momentul, sensul de rotatie

• acordeaza caracteristicile masinii motoare si masinaii de lucru

Definitie

Ansamblu de mecanisme si componente care transmit puterea si miscarea de la

o masina motoare (motor ) la o masina de lucru (masina receptoare)


• Randament bun

• Fiabilitate ridicata

• Constructie simpla

• Dimensiuni de gabarit medii si mici

• Raport de transmitere riguros constant

Pro

•Vibratiii si zgomot (in special angrenajele)

• Dificil de realizat variatia continua a vitezei

• Uzura accentuata

• Nerecomandate pentru transmisii la distante

mari (exceptie: transmisii prin curele)

• Necesita precizie de executie ridicata

(exceptie: transmisii prin curele)

•Nu asigura stocarea energiei

Contra

Transmisii mecanice – Caracterizare (ii)

7


Cuplaje (i=1)

Lanturi

Curele cu

frictiune

Late

in V

Curele dintate

Roti cu frictiune

AngrenajePerechi

Tren

Raport de

transmitere

constant

Transmisii mecanice - Clasificare


Raport de transmitere variabil

Cu frictiune (contact direct)

Discuri / Conuri / Toroidale

Cu elemente intermediare

Curele / Lanturi

II

I

ni, Pi

Dmax

Dmin

ne, Pe

ri

re

n2 n1

r2

r1

Alunecare nula

Variatoare de turatie cu frictiune (i)

i

e

e

i

r

r

n

ni

1

2

1

2

r

r

n

ni

V1 = V2

8


Variatoare de turatie cu frictiune - TOROIDALE


D1min

D2max

n1

n2

Variatoare de turatie cu curele

9


• Capacitate mare de incarcare in conditiile unor dimensiuni de gabarit reduse (transmitere prin forma).

• Mare varietate dimensionala (de la dimensiuni micronice la instrumentele miniaturale pana la diametre

de cativa metri in cazul echipamentelor energetice).

• Precizie in transmiterea miscarii (liniare sau de rotatie) datorita raportului de tranmitere riguros

constant.

• Permit transmiterea miscarii intre doi arbori avand axele in orice pozitie relativa (paralele, intersectate,

oarecare in spatiu).

• Proiectarea angrenajelor este standardizata, executia relativ simpla, interschimbabilitate asigurata.

• Durabilitate ridicata, intretinere usoara, fiabilitate.

• Transmit rigida a momentului (nu asigura amortizare)

• Necesita precizie de executie si montaj.

• Manufacturing is not so simple so that it is considered a costly process.

• Noise and vibrations are important concerns for many applications.

Pro

Contra

Angrenaje sau alte transmisii mecanice ?


Angrenaje cu axe paralele (Angrenaje cilindrice)

Angrenaj cilindric

exterior cu dinti in V

Angrenaj cilindric exterior

cu dinti inclinati

Angrenaj cilindric interior

cu dinti drepti

Angrenaj cilindric exterior

cu dinti drepti

Angrenaj cu cremaliera

10


Angrenaje

conice

Angrenaj conic cu dinti dreapti Angrenaj conic cu dinti inclinati

Angrenaje cu axe concurente (Angrenaje conice)

Angrenaj conic cu dinti curbi


Angrenaj cu roata plana(cu pinion conic)

Angrenaj melcat

cu melc cilindric

Angrenaj cu roata plana(cu pinion cilindric)

Angrenaj melcat

cu melc globoidal

Angrenaje cu axe incrucisate (i)

11


Angrenaj hipoid

Angrenaj cilidric elicoidalAngrenaj frontal dezaxat

Angrenaje cu axe incrucisate (ii)


• Pozitia relativa a axelor (paralele, concurente, incrucisate)

• Directia dintilor (drepti, inclinati, in V, curbi)

• Profilul dintelui (evolventic, arc de cerc, cicloida, spirala arhimedica)

• Forma rotilor dintate (cilindrice conice, hiperboloidale, melcate, cremaliera, necirculare)

Angrenaje cu axe fixe (nu schimba pozitia in functionare)

Angrenaje cu axe mobile (ANGRENJE PLANETARE)

Roata

centrala

(planetara) • raport de transmitere foarte mare (intre

roata planetara si bratul portsatelit)

sun gear and planet carrier),

•compactitate,

• poate distribui /cumula puterea la / de

la mai multe surse

Roti sateliti

Coroana dintata (rotitoare sau fixa)

Brat port satelit

Angrenaje - Clasificari

12


Angrenaje planetare


Categoria Tipul de angrenaj Raport

Max. Randament(%)

Axe paralele

Cilindric cu dinti drepti 8

98 - 99.5

Cremaliera cu dinti drepti -

Cilindric interior 8

Cilindric cu dinti incinati 10

Cremaliera cu dinti inclinati -

Cilindric in V 5

Axe concurente

Conic cu dinti drepti 6

98 - 99 Conic cu dinti inclinati 15

Conic cu dinti curbi 15

Axe cu pozitie

relativa oarecare

(incrucisate)

Melcat 60 30 - 90

Cilindric cu axe incrucisate 100 70 - 95

Hipoid 5 96 - 98

Angrenaje - Performante

13


Legea fundamentala a angrenarii

2211 bb rr

constr

r

r

ri

w

w

b

b 1

2

1

2

2

1

n

n

X

rx2

rx1

rb2

rb1

rw2

rw1

2

1

constarr ww 21

Contact permanent = aceeasi viteza normala

221121 coscos xxxxxnxn vvvv a

C

11

1111

cos

x

bxx

rrv

vx2

2

2

2222

cos

x

bxx

rrv

vx1

C – punct fix – Polul angrenarii

O2

O1

Normala comuna la profilele conjugate (n-n) in punctul de contact (X)

intersecteaza linia centrelor (O1-O2) intotdeauna in acelasi punct (C)

Viteza tangentiala difera:

alunecare x2

x1

Curbe conjugate Evolventa


Cerc de baza

Evolventa

XXTAT

xxxx taninv

xx inv

x

xr x

T

X

A

brCerc de baza

Curba definita de un punct fix al unei drepte ce se rostogoleste fara

alunecare pe un cerc dat (cerc de baza)

Evolventa

x

bx

rr

cos

xx

bb

Xx

r

AT

r

)tan(

Coordonate polare

Geometria evolventei

14


Cerc de baza

Profilul evolventic

al dinteluiDiametru de varf, dv

Diametru de cap, da

Diametru de baza, db

Diametru de picior, df

Diametru de divizare, d

Inceputul pofilului activ

Sfarsitul pofilului activ

Generarea dintelui

Diametru de divizare, d, - diametrul rolelor echivalente

(imaginare) care se rostogolesc fara alunecare 2

21 dda


Inaltimea capului h0a = 1m

Inaltimea piciorului h0f= 1.25m

Raza de racordare a piciorului dintelui

0 = 0.38m

Jocul la piciorul dintelui c0=0.25m

Unghiul de presiune = 20deg

0f

h0f

h0

=

p0

=

h0a

0

Cremaliera generatoare

Cremaliera de referinta

c0

mp 0

dv

da

db

df

d

zmd

pm

Cremaliera standardizata

11 zmd 22 zmd

mdhdd

mdhdd

ff

aa

5.22

22

2

1

22

1212121 izmzzmdda

baa ddd ....coscos

Angrenaj NEDEPLASAT

15


Unghiul de presiune,

140, 200 , 22.50 & 250

Influenteaza forma dintelui

Cerc de divizare

Linia centrelor

Tangenta la cercurile

de divizare

Unghi de presiune,

Linia de angrenareCerc de divizare

Cerc de baza

Cerc de baza

Elemente geometrice ale angrenarii

Cele doua roti in angrenare trebuie sa aiba

pasul si unghiul de presiune identice

14 20 25


Geometria angrenarii

Intrare in angrenare

Iesire din angrenare

A

B

DC

E

BD – O pereche de dinti in contact (angrenare uni-para

AB & DE – 2 perechi in contact (angrenare bi-para)

Linia de angrenare T1T2

Segmentul de angrenare K1K2

n

n

T2

rb2

rb1

rw2

rw1

2

1

a

C

O2

O1

T1

a2

K1K2

Grad de acoperire, e Seementul de angrenare

Pasul de baza

16


Moduri de distrugere

A. Ruperea dintelui la

picior (incovoiere

pulsatorie)

B. Oboseala superficiala de

contact (pitting)

C. Altele

uzare adeziva (gripare)

uzare abraziva

coroziune

exfoliere

OM-II Cap. 7 (Angrenaje)feb. 2008 32

Materiale si tehnologii

• Prefabricat (strunjit, turnat, matritat)

• Danturare (frezare, mortezare)

– Generare

– Copiere

• Tratament termic

• Rectificare

Prefabricat

• Steel

• Iron

• Bronze

• Plastics

MaterialeDurificare superficiala

HB > 3500MPa• Otel

• Fonta

• Bronz

• Mat. plastice

• Calire prin inductie

• Calire cu flacara

• Nitrurare

• Cementare

Imbunatatire

HB < 3500MPa

cu excitatie in derivatie cu excitatie in serie cu ... · masina de lucru motor n m = n ml masina...

Documents