lucrare de laborator ansamblul variator de turac5a3ie reductor planetar

7/29/2019 Lucrare de Laborator Ansamblul Variator de Turac5a3ie Reductor Planetar

1/6

1

UNIVERSITATEA DIN CRAIOVAFACULTATEA DE MECANIC

LABORATOR - DISCIPLINA MECANISME

MECANISME PLANETARE

Obiectivele lucrrii:1. Cunoaterea funcionrii ansamblului: variator de turaie - mecanism planetar.2. Calculul gradului de mobilitate al reductorului planetar.3. Calculul raportului de transmitere teoretic (aplicarea principiului inversrii micrii) i

experimental.4. Diagrame cinematice.

Echipamente / instrumente utilizate:1. Machet a mecanismului reductor planetar. Variator de turaie. Mecanism planetar2. Turometru, cronometru, senzori de turaie.

Rezultate obinute:1. Mobilitatea mecanismului planetar.2. Turaia elementului condus al mecanismului planetar, determinat teoretic i experimental,

pentru diferite turaii ale elementului conductor. Compararea rezultatelor.3. Raportul de transmitere al mecanismului planetar.


2/6

2

1. Consideraii teoreticeMecanismele PLANETARE au roi cu axe mobile, numite satelii. Un satelit are o micare

compus, de rotaie n jurul propriei axe i de rotaie n jurul axei centrale a mecanismului.Elementul care deplaseaz axul satelitului se numete bra port satelit.Mecanimele planetare au avantajul c realizeaz o modificare mare de turaie ntre elementul

conductor i cel condus, avnd un gabarit mic.Daca mecanismul are gradul de mobilitate 1 se numete mecanism planetar. Mecanismulplanetar are o roat central fix.

Dac gradul de mobilitate este mai mare ca 1 se numete mecanism diferenial.Dac turaia elementului condus este mai mic decat turaia elementului conductor,

mecanismul se numete reductoriar n caz contrar se numete amplificator.n mecanism pot exista mai muli satelii. Din punct de vedere structural i cinematic, numai

un satelit este activ, restul sunt pasivi.Pentru calculul raportului de transmitere se aplicprincipiul inversrii micrii (al lui Willis):

se scade din turaia fiecrui element turaia braului port satelit, i se ajunge astfel la un mecanism

echivalent ordinar (cu axe fixe), deoarece braul port satelit devine fix.

2. Aplicaia teoretic2.1 Funcionarea ansamblului variator de turaie reductor planetarSe va analiza funcionarea unui ansamblu variator de turaie reductor planetar, existent n

Laboratoul de Mecanisme al Facultii de Mecanic.Variatorul de turaie existent n planul inferior al ansamblului are rolul de a asigura turaii

diferite la intrarea n reductor. (Vezi schema n laborator.)Motorul electric 1 rotete arborele pe care este fixat conul 2 care transmite micarea prin

friciune roii conice 3. Elementul 3 este solidar cu roata dinat cilindric exterioar 4, care transmiteprin angrenare micarea la roata dinat conjugat 5. Angrenajul exterior 4-5 se afl n carcasa

mobil 6, unde este i lagrul arborelui roii 4 i al butucului roii 5. Butucul roii 5 prezint caneluriinterioare prin intermediul crora se transmite micarea la arborele 7, solidar cu aiba de curea 8,care transmite micarea curelei 9 iar aceasta din urm rotete aiba de curea 10, asigurnd astfelmicarea de intrare n reductorul planetar de la nivelul superior al ansamblului.

Ansamblul 2-3 reprezint un variator de turaie prin friciune. Conul 3 se regleaz ntr-o anumitpoziie pe generatoarea conului 2, mrind raza centroidei conului 2 sau micornd-o (adic roataconic 3 urc, respectiv coboar pe generatoarea conului 2), dup cum roata dinat conic 11 serotete n sens orar (a) sau n sens antiorar (b). Funcionarea variatorului pentru cele dou situaiiamintite se prezint n continuare.

a) Se rotete manual roata dinat conic 11 n sens orar; micarea se transmite la roata dinat 12,care este solidar cu un urub. Acesta produce translaia piuliei 13, deoarece exist un tift care

blocheaz rotirea ei. Prin deplasarea piuliei de la stnga la dreapta, aceasta acioneaz cu o forasupra carcasei mobile 6, cu care este n contact, i o deplaseaz pe canelurile arborelui 7, iodat cu aceasta se deplaseaz i angrenajul 4-5 din interiorul carcasei 6, deci i roata conic 3,solidar cu roata dinat 4.Roata conic 3 acioneaz cu o for asupra roii conice de friciune 2. Conform principiuluiaciunii i reaciunii, asupra roii conice 3 va aciona reaciunea R23, orientat pe direcianormalei la suprafaa de contact dintre cele dou roi conice (2-3). Aceast reaciune se poatedescompune n dou componente, una orizontal i alta vertical. Componenta vertical a

reaciunii permite deplasarea roii 3pe vertical, dat fiind faptul c exist o cupl de rotaie declasa a V-a ntre carcasa mobil 6i butucul roii 5.Prin dubla micare a roii, micarea de translaie pe orizontal provocat de piulia , i cea detranslaie pe vertical provocat de componenta vertical a reaciuniiR23 , roata 3 se pstreaz


3/6

3

permanent n contact cu roata 2, ntr-un punct variabil de pe generatoarea conului mic, 2,crescnd astfel raza ri a centroidei conului 2.

b) La rotirea n sens invers a roii conice 11, piulia 13 translateaz n sens invers celui descrisanterior, deci de la dreapta spre stnga, nemaiexistnd momentan contact ntre piuli i carcasamobil 6. Componenta orizontal a reaciuniiR23 va deplasa carcasa mobil spre stnga pn lacontactul cu piulia 13, iar sistemul mecanic coninut n carcasa mobil fiind excentricasamblat pe arborele canelat 7 , va provoca rotirea acestuia deci i a carcasei mobile 6 n

jurul butucului roii 5, unde exist cupla de clasa a V-a de rotaie. Aceast rotaie apare deoarececentrul de greutate al sistemului 4-5-6 nu se afl pe axa de rotaie fix a carcasei, deci sistemulare tendina s se roteasc pentru ca centrul de greutate s se poziioneze sub axul carcasei.Aceast micare de rotaie este oprit cnd conul 3 va lua contact cu conul 2 la o raz a conului 2inferioar ca mrime celei anterioare. Coborrea conului 3 pe conul 2 este oprit odat cuoprirea din micare a piuliei 13. n concluzie, carcasa mobil 6 este n micare de translaie sprestnga pn cnd va lua contact cu piulia 13 i se va roti, cobornd centrul de greutate alsistemului 4-5-6, pn ce conul 3 ia contact cu conul 2. n acest mod se micoreaz razacentroidei conului 2, deci singura raz variabil.

Prin mrirea sau micorarea razei de contact a conului 2, se modific raportul de transmitere altransmisiei conice prin friciune.

Deoarece turaia motorului 1, care rotete conul 2, are o valoare medie constant, prin rotirea roiiconice 1 n sens orar sau anti orar s-a obinut de fapt modificarea turaiei conului 3.n punctul de contact dintre centroidele celor dou conuri (centrul instantaneu de rotaie) vitezeleliniare sunt egale. Cele dou corpuri fiind n micare de rotaie se poate scrie relaia:

3322 = RR

2

3

3

2

3

223 === R

R

n

ni

Deoarece n2=constant, R3=constant, R2=variabil, din ecuaia anteriar rezult c n3 este variabil,i se determin cu formula:

3

223

=R

Rnn

Conul 3 transmite micare de rotaie la intrarea n reductorul planetar prin lanul cinematiccorespunztor, cum s-a precizat anterior

Mecanismul reductor planetar este format din urmtoarele elementele cinematice:15 roat central exterioar mobil,16 +17 satelit dublu (roi dinate exterioare solidare) cu dubl micare de rotaie, n jurul

propriei axe i n jurul axei centrale (axa central coincide cu axele de rotaie ale roilor dinateconducroare i conduse, 15 respectiv 19) ,

18 roat dinat interioar fix,19 roat dinat interioar central mobil,H braul portsatelit mobil.Z15 =20; Z16 =30; Z17 =35; Z18 =80; Z19 =95.Prin micarea de rotaie a roii 15, la contactul dintre dinii conjugai apar fore pe direcia

normalei (de aciune i reaciune). Deoarece dinii roii 18 sunt fici iar centrul satelitului este mobil,din cauza forelor care apar pe satelitul 16, acesta se va roti n jurul propriei axe dar i n jurul axeicentrale a mecanismului, datorit forei care acioneaz la captul braului portsatelit. Micareasatelitului 17 va fi identic cu a satelitului 16, i va provoca rotaia roii dinate conduse 19.Repartiia forelor n roile dinate se va nva la disciplina Organe de Maini.


4/6

4

2.2 Calculul gradului de mobilitate al reductorului planetar

Reductorul planetar cu schema cinematic din figura 1 are o roat central fix, roata dinat18, deci gradul de mobilitate va fi 1, cum s-a precizat la partea teoretic a lucrrii.

Fig.1 Fig.2

Pentru calculul gradului de mobilitate se poate folosi formula lui Cebev pentru mecanismeplane, fr a ine cont de sateliii pasivi (prin eliminarea acestora din calcul, mecanismul nu mai estesupraconstrns).

45 C-2C-nM 3= ,

unde:

n=numrul elementelor mobile5C = numrul cuplelor cinematice de clasa a V-a

4C = numrul cuplelor cinematice de clasa a IV-a

O cupl cinematic dintre dou roi conjugate permite dou grade de libertate, iar o cuplcinematic dintre un arbore i lagrul corespunztor permite un singur grad de libertate.

2.2 Calculul turaiei elementului condus al mecanismului planetar

Pentru calculul raportului de transmitere se aplic principiul inversrii micrii (principiul luiWillis): se imprim tuturor elementelor o turaie egal i de sens opus turaiei braului port satelit, H,

ajungndu-se la un mecanism fictiv cu axe fixe (fig. 2); pentru un raport de transmitere dinmecanismul fictiv se face notaia: Hiji= raportul de transmitere ij, cuHblocat.

n mecanismul fictiv, transmisia 15-16-18 este o transmisie n serie ordinar, iar roata 16 esteparazit.

15

18

H

H15

H18

H15H15,18 z

z-=

n-0

n-n=

n-n

n-n=i

151815

15H zz+z

n=n

15

16151615 == z

z-

n-n

n-ni

H16

HH,


5/6

5

1516

15151815

15

151815

1515

16

15HH16 zz

n-zz+z

n

+zz+z

n=z

z

n-n+n=n

16

15

1815

18161516 z

z

z+z

z-zn=n

1716 n=n

17

19

H19

H17H17,19 z

z=

n-n

n-n=i

1719

H17H19 zz

n-n+n=n

1719

151815

15

16

15

1815

1816

1515

1815

1519 zz

zz+z

n-

z

z

z+z

z-zn

+zz+z

n=n

n urma reducerilor, expresia cu ajutorul creia se calculeaz turaia la arborele de ieire 19este:

)z

z

z

z-(1

z

z+1

n=n

19

17

16

18

15

18

1519

unde: - n15 reprezint turaia elementului conductor al reductorului planetar;- n19 reprezint turaia elementului condus al reductorului planetar.

3. Partea experimentalExperimental, se regleaz de la manivela roii 11 o poziie a punctului de contact a transmisiei defriciune a variatorului de turaie. Se msoar cu turometrul turaia la intrarea n reductorul planetar;

pentru calculul turaiei elementului condus se va cronometra timpul necesar pentru ca arborele deieire s efectueze o rotaie complet; de exemplu:

- n15=336 rot/min;- elementul cinematic 19 efectueaza o rotaie complet n 50 secunde.Se calculeaz turaia n19 n rot/min, astfel:

1 rot......50 sx rot......60 s

x =60/50=1,2 [rot/min]Se calculeaz turaia la arborele de ieire pentru turaia arborelui conductor msurat, de

exemplu pentru n15=336 [rot/min]:

1,178=)95

35

30

80-1(

20

80+1

336=)

Z

Z

Zz

Z-1(

Z

Z+1

n=n

19

17

16

18

15

18

1519 [rot/min].

Se compara datele msurate cu cele calculate.

n15rot/min n19 experimentalrot/min n

19 teoreticrot/min

336 1,2 1,178


6/6

6

Se repet calculul i msurtorile pentru alte valori ale turaiei n15, obinute cu ajutorulvariatorului de turaie i se calculeaz rapoartele de transmitere. Rezultatele se trec n tabelul 1 i sentocmete o diagram.

Tabelul 1

n15

rot/min

n19 experimental

rot/min

i15,19

experimental

n19 teoretic

rot/min

i15,19 teoretic

3. ConcluziiSe interpreteaz diagrama i se scriu concluziile personale.

lucrare de laborator ansamblul variator de turac5a3ie reductor planetar

Documents