4.3. Construcţia reductoarelor planetare cu bolţuri

Reductoarele planetare cu bolţuri sunt reductoare planetare cu o singură roată centrală datorată interior. În construcţiile existente aceasta este realizată ca roată cu bolţuri iar roata satelit cu dantură cicloidală exterioară, mişcarea de rotaţie a satelitului se preia de către arborele condus prin intermediul cuplajului transversal cu bolţuri (fig. 16.c.d.).

fig.16

Utilizarea în exclusivitate a cuplajului cu bolţuri drepte se datorează faptului că acestea pot prelua concomitent mişcarea de la doi sateliţii montaţi diametral(fig. 17,18).

Montarea diametrala a doi sateliti nu modifica cinematica reductorilor planetari in schimb face posibila echilibrarea fortelor de inertie(Fi) precum si marirea capacitatilor portante(Fb) in fig. 18 este prezentat un reductor intr-o treapta in care pe arborele conducator bucsa 4 prevazuta cu 2 excentrice diametrale pe care prin intermediul rolelor 5 sunt montate sateliti 2 si 2` ce angreneaza cu boltul 1, fixate in carcasa ( roata centrala fixa). Rotatia absoluta a satelitilor este preluata de arborele condus 6 prin boltul 7 ale cuplajelor transversale. Pentru ca frecarile in cuplele superioare dintre sateliti 2, 2` si boltul 1 precum si sateliti boltului 7 sa fie minime pe bolturi sunt montate bucse (8,9). In figura 19 este aratat un motoreductor in care se constata deosebita compatibilitate. Unele reductoare verticale au ungere prin pompa pe mare antrenata de cama C.Calitatile de baza ale reductorului planetar cu bolturi sunt:

a) gabarite si greutati micib) gama larga a puterilor transmise (0,07....45 kW.

c) gama larga a rapoartelor de transmitere i=9.....85 la reductorul intr-o treapta, putand ajunge pana la i=430000 la reductor in doua trepte.

d) gama larga a momentelor e) randament ridicat ( = 0,95....0,98 la reductorul intr-o treapta; = 0,85...0,92 la

reductorul in doua trepte ; = 0,75 la reductorul in trei trepte.f) functionare linistita;g) deosebit de compacte

fig.17

fig.18

fig.19

Datorita calitatilor prezentate reductorul planetar cu bolturi au capatat aplicare la:- masini de transportat si ridicat, transportul cu banda, lanturi, elevatoare, macarale, excavatoare, industria chimica (agitatoare, masini de vopsit, masini pentru fibre sintetice ), industria zaharului, industria uleiului, hartie, textila, tutun,piele, cauciuc si cimentului, la masini unelte, agregate de alezat, la utilaje tehnologice, laminoare, la agregatiile, pentru comandarea reostatelor, in telecomenzi.

4.4. Calculul de rezistenta

Deoarece bolturile , rolele si sateliti au duritati mari ( 58 HRC ) in general distrugerea danturi satelitiilor nu apare calculul transmisiei planetare cu bolturi se reduce la calculul cuplajului si al rulmentilor satelitului.

Calculul cuplajului cu bolt, solicitarile principale ale bolturilor sunt incovoierea si strivirea.(fig. 21)

Calculul cuplajului cu bolt , calculul rulmentilor satelitilor si etapele de proiectare sunt prezentate in metodologia de proiectare.

fig.21

4.5. Aspecte tehnice privind prelucrarea profilului cicloidal

Pentru prelucrarea cicloidala al satelitului sunt indicate metodele:- prin mortezare pe o masina de mortezat rotii dintate- folosind un cutit cu profil circular excentric adecvcat - prin frecare cu o freza melc cu profil corespunzator- prin frezare cu o masina de frezat prin copiere dupa sablon- prin frezare pe o masina cu comanda numerica dupa program

Transmisii armonice

C. W. Musser in 1960 firma U.S.M expune transmisiile armonice la expozitia tehnica de la New York iar la scurt timp realizeaza o gama tipizata de reductoare de uz general.

Avand constructie compacta, rapoarte de transmisie mari si functionare silentioasa. Transmisile armonice ocupa un loc important in tehnica explorari de puteri pana la 10 kW

1 Principiu de functionare se poate considera ca transmisiile armonice cu deformare simplu deriva din transmisiile planetare cu o roata centrala fig. 1 unde sa notat la transmisiile planetare:

1. brat port satelit;2. roata centrala;3. satelit;4. arbore condus;5. cuplaj prin care 4 preia nemodificat rotatia absoluta a satelitului 3 deoarece

transmisia armonica este o transmisie cu un element sensibil, 5 cuplajul folosit la transmisia planetara initiale este admis sub forma unui tub. Cinematic nu se schimba nimic daca satelitul 3 se aseaza pe boltul 1 prin intermediul rolei 6 (element pasiv). Marind in continuare diametrul rolei 6 pana cand satelitul 3 devine un inel flexibil, satelitul si tubul cuplajului 5 se pot realiza corp comun (fig. 1. c.) elementele 3-5. In acest caz rola 6 are rolul de a obliga elementul flexibil 3-5 sa ruleze pe roata centrala 2 (la transmisile planetare, fig. 1. a. acest rol revine excentricului brat 1).

Evident raportul de transmitere nu depinde de marimea rolei ci numai de lungimea circumferintelor de rulare ale elementelor 2 si 3-5 (fig.1 .d.).

fig.1

La rotirea elementului 1, elementul flexibil 3-5 capata deformatia sub forma de unde( de aici atributul armonic). Din cele prezentate se observa ca transmisia armonica are urmatoarele elemente: (fig. 1. c) reprezentare simbolica

Un element flexibil E un element rigid R si un deformator( generator de unde „generator”) D, transmisia planetara se realizeaza cu roata mobila si transmisia armonica sunt corespunzatoare cu elementul rigid mobil sau imobil cu element rotitor (fig. 2. a) sau nerotitor (fig. 2.b.).

fig.2

Unele transmisi armonice deriva din transmisiile planetare cu 2 rotii centrale si satelit dublu (fig.3.)

a) transmisiile planetareb) transmisii armonica

fig.3

Transmisia planetara este foarte utila in studiul cinematic, astfel raportul de transmisie al unei transmisi armonice este acelasi cu raportul de transmitere al mecanismului planetar din care a derivat. La transmisiunile cu element flexibil simplu corespunzatoare, a din fig. 2. In care elementul nerotitor est trecut ca indice superior, iar indici inferiori se refera la elementul conducator celalalt la elementul condus.

Willis

In formulele raportului de transmitere sa notat cu R razele de rulare ale elementelor

corespunzatoare. Pornind de la transmisia planetara (din fig. 1.a) cu un singur satelit in fig. 1.d. sau obtinut transmisiile armonice cu un singur contact (cu deformator simplu). Daca la transmisia planetara se considera doi sateliti dispusi diametral sau 3 sateliti la 120 grade se obtine transmisile armonice cu doua, trei contacte respectiv cu deformator dublu (fig. 4.a.) si cu deformator triplu (fig. 4.b.).

fig.4

Unele transmisii armonice se realizeaza cu deformatoare planetare. Pentru exemplul din (fig.5.) se vor determina rapoartele de transmisie:

- la transmisiile din fig. 5.a.( transmisia planetara analoaga este redata in fig. 5.c.)

- la transmisiile din fig. 5.b. in care sunt razele de

rulare ale elementelor 1,2,3,4 ( nedeformat, suprafata exterioara) unde g= grosimea elementului flexibil.

Suprafetele de lucru ale elementului flexibil si rigid de transmisie armonice sunt netede (variatoare armonice) dintate, transmisii(armonice) si elicoidale. Dintre transmisiile mentionate anterior utilitate extinsa au capatat transmisiile armonice dintate.

fig.5

Geometria si cinematicaRaportul de transmisie relati intre numarul de dintii

Ca si la transmisiile planetare cu roti dintate la transmisiile armonice dintate se impune corelarea numarului de dinti de elementele dintate din condica de montaj. In fig. 6. sunt aratate elementele de baza a transmisiuni armonice dintate dezvoltate din schimbul din fig. 2.a.

Inainte de montarea deformatorului elementele dintate ale transmisiuni armonice sunt rotii circulare concentrice (fig. .7.a.).Intereseaza corelarea dintre numarul de dinti al elementului rigid 1 si al elementulul flexibil 2 pentru ca in urma introducerii deformatorului in elementul flexibil sa fie posibilia montarea acestui element in angrenajul cu roata centrala 1 (fig. 7.b.)

Din egalitatea arcelor se obtine in urma calcului ; N=1,2.....k; k=numarul bratelor deformatorului distribuite echiunghiular. Se recomanda N=1; caz in care diferenta numarului de dinti de elemente dintate ale transmisiuni armonice egal cu bratele deformatorului (1,2,3).

fig.6

fig.7

Tipuri de deformatoare

Tipuri de deformatoare mecanice folosite la transmisile armonice sunt schematizate in fig. 8.:

a-Deformator simplu; b-e deformator dublu (b cu 2 role, c cu 2 discuri, d cu 4 role, e cu cama); f- deformator triplu (cu 3 role).

Libertatea schimbari formei elementului flexibil influentiaza si conditia angrenarii ca in fig. 9. In varianta I fig. 9.a. zona de angrenare coincide cu zona de apasare a deformatorului. La varianta 1 din fig. 9.b. zona de angrenare este in urma zonei de apasare iar la varianta din fig.9.c. se deosebesc zonele B,C- de angrenare, A,B de intrare in agrenare, C,D- de iesire din angrenare.

fig.8

fig.9

fig.10

fig.11

Constructia si executia transmisiilor armonice dintateConstructia elementului flexibil obisnuit

Elementul flexibil are forma cilindrica ca in fig.10. pentru transmisiile cu schimb dupa fig. 2. si 5( element flexibil simplu); ca in fig.11. Pentru transmisia cu schimb 3 (element flexibil dublu).

Constructia elementului rigid

In ceea ce priveste constructia elementului rigid al transmisiilor armonice este similar rotii centrale cu dantura interioara a reductorului cu angrenaje planetare cu dinti drepti. In fig. 12. se dau principalele constructii de elemente rigide :

a) inel fixat cu stifturi dispuse axialb) inel fixat cu suruburi.c) inel divizat al unui transmisii fara jocd) inel realizat corpul comun cu carcasa.

fig.12

Constructia deformatorului

In fig. 13 este prezentat realizat constructia a unui deformator dublu cu 4 role.Rolele construite dintr-un inel 1 si un rulment 2 dispus boltul 3 de pe bratul 4.Inafara deformatorilor mecanice la transmisiile armonice se folosesc deformatoare electromagnetice si hidraulice.

fig.13

Constructia reductoarelor armonice

In fig.14. este reprezentat un reductor armonic de uz general unde notatile au semnificatiile:1-arbore de intrare,2-flansa,3-4 deformator tip cama fixat elastic pe 2. 5- element flexibil dintat,6-element rigid dintat,7-arbore de iesire,8-carcasa,9-suport cu talpa.

fig.14

Transmisii precesionale

In deceniul 8 al secolului trecut in urma cercetari intreprinse si-a facut aparitia o noua clasificare de transmisii mecanice cu angrenaj multiplu- transmisii planetare precesionale.

Problemele ce tin de valorificarea unei transmisiuni noi cum este si transmisiunea planetara precesionala au fost solutionate in mod complex „angrenaj cu linie transmisie control”. Teoria fundamentala a angrenajelor precesionale multiplu a fost elaborata de academicianul Ion Boston din Republica Moldova. Angrenajele obtinute tehnbologiile moderne de executie si metode de control de calitate sunt protejate prin brevete de inventie fiind patentate in Republica Moldova si Federatia Rusa.

Conform cerintelor de exploatare necesarul de reductoare se stabileste dupa criteriu si se exprima printr-o curba logaritmica normala cu densitate maxima in zona rapoartelor de transmitere cu 40 (fig.1.). Totodata 75% din reductoare au rapoarte de transmitere intre 10 si 80. Aceste necesitatii pot fii satisfacute in modul cel mai rational de transmisii precesionale cu angrenaj multiplu care au capacitate de a functiona in regim de reductor de multiplicator, autofranare,diferentiala. Schema cinematica a transmisilor precesionale (fig.2.a.) include 4 elemente:

- port satelit H- roata satelit g

- roata centrala b- batiul

fig.1

Roata satelit g si cea centrala b se afla in angrenare interioara iar generatorul lor se interesecteaza intr-un punct numit centru de precesiune.Roata satelit g si cea centrala b in (fig.2.a.) sunt in angrenare in pozitia de sus. Port satelit H este sub forma unei manivele inclinate a carei axa formeaza cu axa rotii centrale un unghi oarecare . Manivela inclinata H rotindu-se transmite rotii satelit o miscare spatial sferica in raport cu articulatie sferica instalata in centrul de precesie.

La o rotatie a arborelui motor (port satelit H) roata centrala b se va roti cu un unghi oarecare . La o viteza unghiulara constructia a arborelui motor H miscarea sfero-spatiala a satelitului g este descrisa de un sistem de ecuatii, exprimate prin unghiul lui Euler

constanta.- unghiu de precizie(de rotire a axei ) a rotii satelit g in raport cu axa 0,0 a rotii

centrale b. - unghiul rotirii proprii a satelitului in jurul axei - unghiul de rotatie ( de inclinare a axei a rotii satelit fata de axa 0 a rotii centrale.

Trebuie mentionat ca ecuatia rotiri libere a rotii satelit este determinata de tipul legaturii cinematice dintre roata satelit si batiu. Pentru transmisia de mecanism de legatura, elaborat in forma unui cuplaj cu dintii(fig.2.b) raportul de transmitere este variabil, atingand valorii extreme de patru ori la fiecare turatie a arborelui motor H. In caz de necesitate acest neajuns poate fii eliminat utilizandu-se in calitate de mecanism de legatura articulatie cardanica dubla, cuplajul cu bile, etc.

Transmisiile precesionale cu roata satelit imobila sunt prezentate in (fig.2.f.g.). In fig.2.f. legatura rotii satelit cu batiu este realizat printr-o diafragma cofrata W. In fig.2.b,c,d si e sunt scheme de transmisiuni precesionale in care roata centrala b este legata cu batiu iar roata satelit g cu arborele condus V. In fig. 2.h este reprezentat o schema de transmisiune precesionala formata din angrenajul cu role. Coloana cu role b este imobila ca angrenajul din ambele parti dintii rotilor dintate satelit , .Instalate pe manivele inclinate diferit.

fig.2

Angrenaje utilizate in transmisii precesionale

In schemele din fig.2.a,b,f,g poate fii utilizat angrenajul multiplu convex, concav sau angrenajul cu contact flanc arcuit acest angrenaj permite largirea interventilor rapoartelor de transmitere pana la U=100....200. In transmisile din fig.2.c,d,e,h,i,j,k,l,m,n este utilizat un angrenaj multiplu cu dintii profilului special si role conice montate pe axe.Acestea realizeaza rapoarte de transmitere intre 8....3600.Angrenajul cu role conice ofera unele avantaje:

- tehnologia de executie a rotii conice cu dintii interiori este relativ usoara.- angrenajul bilateral cu una si aceasi coroana cu role permite elaborarea

diferitelor scheme de transmisii planetare cu efect cinematic deosebit(fig.2.d,h,j,l.).

Pentru transmisiunile precesionale de putere mica a fost elaborat un angrenaj in care rolul rolelor il joaca dinti conici cu profil semicircular.

Generatoare de precesiune

Cele mai raspandite generatoare de precesiune sunt port sateliti executati sub forma unor manivele cu axa inclinata sub un unghi in raport cu axa arborelui motor (fig.3.a). Prin constructia lor acesti port sateliti sunt noduri dezechilibrate in componenta transmisiilor precesionale. Pentru transmisiunile de mare putere se propune constructia port satelitului prezentat in fig.3.b.).

In fig.3.c si d sunt prezentate doua generatoare elaborate in forma unei came frontale cu partea frontala inclinata( ). Prin intermediul careia actioneaza asupra satelitului transformandu-se miscarea de rotatie in miscarea de precesiune.Port satelitul din fig.3.e este proiectat sub forma unei bucse pe a carei suprafate interioare „in locasuri” sunt amplasate un numar de bile( ) care in contact cu un canal sinusoidal avand o anumita perioada a sinusoidei executata pe suprafata sferica a satelitului.

O varianta a generatorului de precesiune electromagnetica in fig.3.f. iar in fig.3.g. este data schema generatorului vibrational de precesiune.

fig.3

Alegerea transmisiunilor precesionale

Diversitatea schemelor mecanismelor precesionale care poseda posibilitati largi privind raportul de transmitere,gabaritele,masele. Implica analiza problemei selectarii tipului transmisiunii precesionale precum si analiza lor comparativa.

Transmisiunile precesionale cu angrenaj multiplu special au gabarite radiale si mase minime.Pentru transmisii de putere se recomanda a fi utilizat angrenajul multiplu cu role in care satelitul are 2 coroane cu role conice formand angrenajul interior iar rotile centrale au dinti cu angrenajul exterior.

In reductor de mare putere rolele conice ale satelitului se monteaza pe axe prin intermediul rulmentilor( cu ace de alt tip).

Un domeniu foarte important de utilizare a transmisiilor precesionale in functie de proprietatilor lor specifice este elaborarea mecanismelor etanse care functioneaza in vid sau medii agresive ce asigura etansarea absoluta, functionare normala, fiabilitate ridicata.