UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV

DepartamentulAutovehicule i TransporturiDisciplina Organe de Maini

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini II

Autor: Portik BarbaraProgramul de studii: ITGrupa :1821

Coordonatori: Prof. univ. dr. ing. Silviu BUTNARIUDr. ing. Silviu POPA

2013

CUPRINS

Introducere 6

A. MEMORIUL JUSTIFICATIV

1.Tematica i schemastructural-constructiv1.1. Tematica i specificaii de proiectare1.2.Schema structural-constructiv 1.3. mprirea raportului de transmitere pe trepte. Parametri cinetostatici2.Calculul de predimensionare a angrenajelor2.1. Calculul de predimensionare a angrenajului conic 2.2. Calculul de predimensionare a angrenajului cilindric2.3. Calculul de predimensionare a arborilor3. Schema cinematic la scar4.Calculul geometriei angrenajului conic5.Calculul geometriei angrenajului cilindric (cu MDESIGN)6. Calculul de verificare a angrenajului cilindric (cu MDESIGN)8.Calculul forelor din angrenaje8.1. Schema forelor8.2. Forele din angrenajul conic 8.3. Forele din angrenajul cilindric 9. Calculul arborilor 9.1. Schema de ncrcare a arborelui intermediar 9.2. Calculul de verificare a arborelui intermediar (cu MDESIGN)10. Alegerea i verificarea montajului cu rulmeni al arborelui intermediar11. Alegerea i verificarea asamblrii prin pan paralel dintre roata conic i arborele intermediar12. Alegerea i justificarea sistemului de ungere13. Alegerea i justificarea dispozitivelor de etanare.

Bibliogarafie

B. ANEXE

Desenul de ansamblu (seciune principal,vedere i seciuni pariale la scara 1:1) Desenul de execuie al arborelui de intermediar (la scara 1:1)Desenul de execuie al arborelui de intrare (la scara 1:1)

INTRODUCEREScopul proiectului de an la disciplina Organe de maini este s dezvolte abilitile practice ale studenilor de proiectare i sintetizare a cunotinelor de mecanic, rezistena materialelor, tehnologia materialelor i reprezentare grafic n decursul anilor I i II, precum i modul n care acetia pot rezolva n mod independent o lucrare de proiectare, pe baza algoritmilor, metodelor specifice i programelor din domeniu.

Autorul,

MEMORIULTEHNIC

1. TEMATICA I SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIV1.1 TEMATICA I SPECIFICAII DE PROIECTARE

Tema de proiectare a unui produs este lansat de ctre un beneficiar i reprezint o niruire de date, cerine i condiii tehnice care constituie caracteristicile i performanele impuse viitorului produs.n cazul proiectului de an nr. 2tema de proiectare, pornind de la necesitatea unor transmisii cu roi dinate reductoare adaptabile pentru diverse situaii practice presupune concepia i dimensionarea unui reductor conico-cilindric cu funcia global de transmitere a momentului de torsiune i micrii de rotaie de la un arbore de intrare la un arbore de ieire cu axele perpendiculare n spaiu (fig. 1.1). Reductorul conico-cilindric esteun sistem mecanic demontabil, cu micri relative ntre elemente care are ca parametri de intrare,puterea (momentul de torsiune) i turaia arborelui de intrare, i ca parametrii de ieire,puterea (momentul de torsiune) i turaia arborelui de ieire.Pe lng funcia principal de transmiterea momentului de torsiune i micrii de rotaieprin angrenaje cu roti dinate se urmrete i ndeplinirea urmtoarelor funcii auxiliare: respectarea prevederilor de interschimbabilitate cerute de standardele din domeniu; respectarea condiiilor de protecie a omului i mediului.Pentru proiectarea de ansamblu a dispozitivului de remorcare (fig. 1.2)se impune personalizarea listei de specificaiicu urmtoarele cerine principale:1. Momentul de torsiune la arborele de intrare, Pi [kW].1. Turaia la arborele de intrare, ni [rot/min].1. Raportul de transmitere al reductorului, ir.1. Durata de funcionare impus, Lh [ore].1. Planul axelor roilor angrenajului conic (PAConic): orizontal (O) sau vertical (V).1. Planul axelor roilor angrenajului cilindric (PACilindric): orizontal (O) sau vertical (V)1. Tipul danturii angrenajului conic (TD): dreapt (D), curb n arc de cerc (C) sau curb eloid (E).

Fig. 1.1 Vedere generala unui reductor conico-cilindric orizontal [http://www.neptun-gears.ro]n tabelul 1.1 se prezint valorile parametrilor fizici i geometrici impuse pentru o situaie practic cerut.

Tab. 1.1 Valorile parametrilor de proiectaeNr. crt.Pi [kW]ni [rot/min]iRLh [ore]PAConicPACilindricTD

22251500137000VHC

1.2 SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIV

Fig. 1.2Schema structural-constructiv generaln fig. 1.2 se prezint schema structural-constructiv general a reductoarelor conico-cilindrice n dou trepte. Din punct de vedere funcional se evideniaz urmtoare elemente: I angrenaj conic ortogonal cu dantur nclinit (curb); II angrenaj cilindic cu dantur nclinat; 1I pinion conic; 2I roat conic; 1II pinion cilindric; 2II roat cilindric; A1 arborele de intrare; A2 arborele intermediar; A3 arborele de ieire; - lagrul A al arborelui A1; - lagrul B al arborelui A1; - lagrul A al arborelui A2; - lagrul B al arborelui A2; - lagrul A al arborelui A3; - lagrul B al arborelui A3.Din punct de vedere constructiv, reductorul de turaie formeaz un ansamblu compus din subansamble i elemente constructive. Subansamblele sunt structuri independente, care se evideniaz printr-un grup compact compus, n configuraie minimal, din cel puin dou elemente constructive sau din alte subansamble i elemente constructive, n interaciune permanent, formate inndu-se cont, cu precdere, de tehnologiile de montaj, de ntreinere i de exploatare. n cazul reductoarelor conico-cilindrice din fig. 1.2 se definesc urmtoarele subansamble: SC subasamblul carcas; - subansamblul arborelui de intrare, format din pinionul conic (1I) fixat pe arborele de intrare (A1) care la rndul su este fixat pe dou lagre ( i ), se sprijin pe subansamblul carcasa SC; - subansamblul arborelui intermediar, format din roata conic (2I) i pinionul cilindric (1II) fixate pe arborele intermediar (A2) care la rndul su este fixat pe dou lagre ( i ), se sprijin pe subansamblul carcasa SC; - subansamblul arborelui de intrare, format din roata cilindric (2II) fixat pe arborele de ieire (A3) care la rndul su este fixat pe dou lagre ( i ), 1.3 MPRIREA RAPORTULUI DE TRANSMITERE PE TREPTE. PARAMETRI CINETOSTATICI

Fig. 1.3Schema structural a angrenajului conic ortogonalReductorul de turaie de proiectat are dou trepte (angrenaje). n vederea obineri unei structuri optime (roile conduse cvasiegale) se impune ca raportul de transmitere al treptei I (angrenajul conic) iI = 3.25 iR= 3.75 [Jula, 1985; Moldovean, 2002]. Raportul de transmitere al treptei a II-a (angrenajul cilindric),

iII = iR/ iI = 4

Parametriifuncionali cinetostatici (turaia, puterea, momentul de torsiune) la nivelul arborilor reductorului, sunt:n1 = ni = 1500 rot/min, P1 = Pi = 25 kW, Mt1 = Mti =159154,943Nmm (arborele A1); n2 = n1/iI = 461,53rot/min, P2 = P1 I=24 kW, Mt2 = Mt1 iI I= 496563,422 Nmm (arborele A2); n3 = n2/iII = n1/(iI iII) = n1/iR= 115,3825rot/min, P3 = P2 II = P1 I II = P1 R=23,28[KW], Mt3 = Mt2 iII II = Mt1 iIiII I II = Mt1 iR R= 1926666,0773 Nmm(arborele A3). n aceste relaii s-a considerat I = 0,96 randamnetul angrenajului conic, II = 0,97 randamentul angrenajului cilindric i R = I II = 0,97.2. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE A ANGRENAJELOR 2.1 CALCULUL DE PREDIMENSIONAREA A ANGRENAJULUI CONIC

I. Date de proiectare1. Turaia la intrare (pinion), n1 = 1500 rot/min.1. Puterea la intrare, P1 = 11 [kW] i din fer. (AEV-C.1) rezult valoarea momentului de torsiune,

= 159154,943Nmm.(2.1)

1. Raportul de angrenare, u = 3,251. Unghiul dintre axele roilor, = 90o i din fer (AEV-C.2.1) se determin semiunghiurile,

= 17,102 ; =72,897.

1. Numrul de angrenaje identice n paralel, =1.1. Durata de funcionare, Lh = 7000 ore.1. Tipul danturii, curba.1. Condiii de funcionare: maina motoare motor asincron; instalaia antrenat utilaj tehnologic ntr-o carier de piatr, temperatura (-2550)oC; caracteristicile mediului praf i umezeal ridicat.1. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei

MaterialulTratamentul termicFluxul tehnologic globalDuritile flancurilorDuritatea miezuluiTensiunea limit la contactTensiunea limit la ncovoiere

21MoMnCr12cementareSuccesiune60320850[MPa]420[MPa]

III. Calculul de predimensionare

Deoarece relaiile de dimensionare a angrenajelor la contact i la ncovoiere conin factori care depind de parametri ce urmeaz s fie determinai, preliminar, se face un calcul de predimensionare. Alegnd ca parametru de dimensionare la modulul exterior, pentru solicitarea la contact,

= 7,8991mm, (2.3)

i pentru solicitarea la ncovoiere,

= 6,9032mm (2.4)

unde,z1 = 12, u=3.75 z2 = 39, KA=1,5, Kv = 1,7, d =0,35, NL1=9,6*, Lh = 1.35*108 cicluri, NL2=2,9* Lh /ur = 5.4*109cicluri, KH =1,7, KH = 1,3, Z = 0,92, ZH = 2,8, ZE = 190 MPa1/2, SHmin= 1, ZN1 = 1, ZN2 = 1, ZN = min (ZN1, ZN2)=1, SHmin= 1, HP = Hlim ZN /SHmin = 1260,87 MPa, KF = 1,7, KF = 1,3, Y = 0,77, Y= 0,93, YSa1=1.8, YSa2=1.8, YFa1 = 2.5, YFa2 = 2,5, SFmin = 1,5, YN1,2 = 1, SFmin = 1,5, YST =2, FP1,2 = FlimYN1,2/ SFminYST = 533,33 MPa.Din relaiile (2.3) i (2.4) rezult c solicitarea principal a angrenajului este la contact i se consider pentru calcule, n continuare,mmn=3,9676Se va adopta mmn STAS= 4,25IV. Proiectarea formei constructive Scop:Concepia din considerente funcionale,constructive i/sau tehnologice a configuraiilor roilor dinate.Pentru dantur dreapt i nclinatse adopta valori standardpentrumodululexteriornormal.men=Pentru dantur curbn arc de cerc(Gleason), se adoptmodulul exterior frontal mn=Pentru dantur curbeloid(Oerlikon-Spiromatic), se adoptmodulul mediu normalmmn=4,25Adoptarea factorilor deplasrii danturii :Pentru dantur dreapti nclinat:Factorii deplasrilor radiale,

=0

=0

Factorii deplasrilor tangeniale,=0Pentru dantur curbGleasonse adopt factorii deplasrilorxsm1,2ixhm1,2Pentru dantur curbeloidse consider:xsm1,2= 0ixhm1,2= 0

Calculul parametrilor geometrici principali ai angrenajuluiRe=163,224; de1=96; de2=312; b= 3,599; me=8

2.2 Calculul de predimensionare a angrenajului cilindric

I. Date de proiectarea.Turaia la intrare(pinion),n1=615,3[rot/min].b.Puterea la intrare, P1[kW], i dinfer.rezult valoarea momentului de torsiune,[Nmm]saumomentul de torsiune la intrare(pinion), Mt(T1) [Nmm] i din fer.rezult puterea la intrare,[kW].c.Raportul de angrenare, u.d.Durata de funcionare, Lh[ore].e.Numrul de angrenaje identicen paralel, .f.Tipul danturii danturii: eloida.g.Parametrii geometrici impui(opional): distana dintre axe aw; standardizarea distanei dintre axe; unghiul de nclinare a danturii; diametrul pinionului,sau modulul danturii.h.Condiii de funcionare: tipul transmisiei n care se integreaz, tipul mainii motoare, tipul instalaiei antrenate, temperatura de lucru, caracteristicile mediului n care funcioneaz).i.Condiii ecologice(utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii).

II. Alegerea materialului Alegerea materialului, tratamentelor termice, fluxul tehnologic principal i caracteristicile de rezisten specifice solicitrilor angrenajului i roiilor (v. fer. AEV-M.1) se sintetizeaz n urmtorul tabel.

Tab. AEV.P.3.2.1Informaii sintetice despre materiale

MaterialulTratamentul termicFluxul tehnologic globalDuritatea flanculuiTensiunea limit la contactTensiunea limit la ncovoiere

18M0MnNi13cementareSuccesiune601530 [MPa]410[MPa]

III. PREDIMENSIONARE Deoarece relaiile de dimensionare a angrenajelor la contact i la ncovoiere conin factori care depind de parametri ce urmeaz s fie determinai, preliminar, se face un calcul de predimensionare. Alegnd ca parametru de dimensionare la modulul exterior, pentru solicitarea la contact,

=10z1 =18, z2 = 72 u ,KA=12,5Kv = 1.3a=0.4NL1=60n1Lh , =6,3*108NL2=60n1Lh /ur=1,5*107KH =1.3KH = 1.2Z = 0.93ZH = 2.5ZE = 190 MPa =0.99SHmin= 1.2 ZN = max(ZN1, ZN2)cu ZN1,2HP= Hlim ZN /SHmin;KF =1.3KF = 1.25Y = 0.87Y = 0.92Ysa1,2 = 1.7YFa1,2 = 2.8SFmin= 1.5

FP1,2= FlimYN1,2/ SFmin;

Rezistenta la solicitarea de contact:

me==3.9842mm, (2.3)

rezistenta la solictarea la ncovoiere:

me==6,1961 mm (2.4)

IV. Proiectarea formei constructive

Se va alege valoare maxima dintre solicitarea la contact si de incovoiere:

mn=6,1961=> mnSTAS= 6 mm

Calculul distanei dintre axe i a unghiului de referin

=2228,4709 mm

, = 20.2835Adoptarea (opional) distanei dintre axe standard

Se adopt, aw STAS = 225 i se calculeaz: =17.7382

=17,4927

= -0.6533

=0,36=-1,0133

Calculul parametrilor geometrici principali ai angrenajului

=90,0000 mm

=360,0000 mm

, , sau =>

b=95 = 1.000=20

2.3 Calculul de predimensionare a arborilor

Calculul aproximativ al diametrelor arborilor care susin roile,=35mm=51mm= 80mm

Calculul aproximativ al lungimilorbutucilor din condiia de rezisten a penelor paralele,

=68.214mm =138.909 mm

3. Schema cinematica la scara

4. Calculul geometriei angrenajului conic

Parametrii geometrici principali ai angrenajului conic i ai roilor

5. Calculul geometriei angrenajului cilindric

6.Calculul de verificare a angrenajului cilindric (cu Mdesign) Spur Gear, Gear Rack

7.Calculul fortelor din angrenaje

7.1 Schema fortelor

I. Schema fortelor din angrenajelor conice

II. Schema fortelor din angrenajele cilindrice

7.2 Fortele din angrenajul conic

Relaiile de calcul a forelorObs.

Ft[N]Fr[N]Fa[N]Fn[N]

Ft=4054Fr1=2325Fr2=-2153

Fa1=-2153Fa2=2325

Fn=4978Pentru angrenaje conice cu dantur dreapt, m=0.Pentru angrenaje conice ortogonale,=0.

7.3 Fortele din angrenajul cilindric

Relaiile de calcul a forelorObs.

Ft [N]Fr [N]Fa [N]Fn [N]

Ft=1750Fr= 480Fa=306Fn=2153Pentru angrenaje cu dantur dreapt: =0, dw1= d1, wt= w

8.Calculul arborilor

8.1 Schema de incarcare a arborelui intermediar

Schem funcional a arborelui intermediar al unui reductor cilindric n dou trepte

a1,2= 18mm L1=55mm L2=61mm L3=65mm

I. Proiectarea formei constructive

Tronsonul 5 dA5=65 mmlA5 = 52 mmTronsoanele 1 i 6dA1 = dA6 =d= 60 mm; lA1=T=27 mm (limea rulmentului); lA6 =29mmTronsonul 2dA2 =65 mm dw1l2= 5 mmTronsonul 3dA3 =82 (diametrul de picior al pinionului); lA3 = 90 mm (lungimea pinionului)Tronsonul 4dA4 = 70mm; lA4 = 5 mm

Racordarea 1r = 1,2 mm i dr = 28,4 mmRacordrile 2 i 3cu r = 1.7 mmRacordarea 4r = 1,1 mm i dr = 28,9 mmRacordarea 5r = 1 mm

8.2 Calculul de verificare arbore intermediar ( cu Mdesign) Shaft calculation base

9. Alegerea i verificarea montajului cu rulmeni al arborelui intermediar

I. DATE DE PROIECTARE

Schema de lgruire a arborelui intermediar al unui reductor cilindric n dou trepte

1. Turaia, n =533.33, constant. 1. Forele din lagre: FA =336 N,RA= 5080N; FB = 336N,RB=2094 N. 1. Valorile diametrelor fusurilor de montaj, dA = 55 mm.1. Durata de funcionare, Lh = 8000 ore.1. Condiii de funcionare: se integreaz ntr-un reductor de turaie care antreneaz un ascensor greu, temperatura, -2550oC; caracteristicile mediului praf i umezeal ridicat). 1. Condiii ecologice (utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii).

II. ALEGEREA SCHEMEI DE MONTAJ I A RULMENILOR

Din analiza datelor de intrare precum i a recomandrilor din literatura de specialitate rezult:1. forele de ncrcare sunt reduse: fora radial mic, fora axial mic; 1. din considerente de eficien tehnologic legate de prelucrarea alezajelor n carcas se adopt rulmeni identici; 1. se adopt sistemul de lgruire cu dou lagre care preiau sarcinile axiale, fiecare pe 1. cte un sens (interior-exterior).

Se adopt rulmeni radiali axiali cu role conice seria mijlocie:Informaii despre rulmentul adoptat

Tipul rulmentuluiSimbolDimensiuni principale [mm]Capacitatea dinamic,C [N]Capacitatea static, C0 [N]Factorii de calcul

d [mm]D [mm]B [mm]eXY

Rulment radial axial cu role conice33012609527940001470000.331.91,04

III. SCHEMA DE CALCUL.ncrcarea rulmenilor:Lagrul A: FaA = Fa+ Ra= 5416N, FrA=Ra=2154NLagrul B: FaB = Fa+Rb= 2430(mdesign) N, FrB= Rb =4980N

IV. VERIFICARE/DIMENSIONARE

Calculul de verificare dup capacitatea de ncrcare dinamicC [N] capacitatea dinamic din catalog P/Pm) [N] sarcina dinamic echivalent/ sarcina dinamic echivalent medie (subcap. RUL-P.3.1).p = 3, pentru rulmenii cu bile; p=10/3, pentru rulmenii cu role.n/nm [rot/min] turaia/turaia medie.Lh [ore] durata de funcionare impus

=61.77[milioane de rotaii]

=277912 [ore] Lhef Lh , verificare ndeplinit apropiat.Lhef >>> Lh, verificare ndeplinit ndeprtat; se poate determina capaciatea dinamic i realegere rulment (v. mai jos) sau, se poate alege un alt rulment cu seria de dimensiuni sau cu alezajul mai reduse. Lhef < Lh, nu se verific; se poate face un calcul de determinare a capacitii dinamice urmat de realegere (v. mai jos) sau se modific (reduce) durata de funcionare

Calculul de alegere dup capacitatea de ncrcare dinamic (durabilitate)

P/Pm) [N] sarcina dinamic echivalent/ sarcina dinamic echivalent medie p = 3, pentru rulmenii cu bile; p =10/3, pentru rulmenii cu rolen/nm [rot/min] turaia/turaia medie.Lh [ore] durata de funcionare impus

=58.47 [milioane rotaii]

=5752.08

Cnec Ccatalog, cu meninerea n prima etap a tipului i diametrului interior deja adoptate; n cazul cnd se poate modifica tipul rulmentului se va proceda la o realegere a acestuia

Calculul de verificare dup capacitatea de ncrcare static (n 20 m/s se utilizeaz ungerea prin pulverizare n zona plasat nainte de angrenare.

12. Alegerea i justificarea dispozitivelor de etanare

Etanrile fixe ale carcaselelor se asigur prin strngerea acestora fr ca ntre suprafeele plane de separaie (prelucrate cu mare precizie privind planeitatea i rugozitatea) s se monteze garnituri de etanare care ar modifica alezajele rulmenilor prelucrate n subansamblul carcas; uneori, n cazul dimensiunilor mari, se pot folosi paste de etanare.Etanrile fixe ntre capac i carcas se fac cu garnituri inelare din carton presat sau din material moale (Al sau Cu); n cazul lagrelor cu rulmeni radial-axiali garnitura metalic are i rolul de reglare a jocului din rulmeni.Etanrile mobile la nivelul arborilor de intrare se asigur prin intermediul garniturilor din psl, la viteze reduse, sau garnituri manet de rotaie

BIBLIOGRAFIE

1. Jula, A. .a. Organe de maini, vol. I,II. Universitatea din Braov, 1986, 1989. 2. Mogan, Gh. .a. Organe de maini. Teorie-Proiectare-Aplicaii, Ed Universitii Transilvania din Braov, 2012 (format electronic).3. Moldovean, Gh. .a. Angrenaje cilindrice i conice. Calcul i construcie. Ed. LuxLibris, Braov, 2001.4. Moldovean, Gh. .a. Angrenaje cilindrice i conice. Metodici de proiectare. Ed. LuxLibris, Braov, 2002.5. Rdulescu, C. Organe de maini, vol. I, II, III. Universitatea Transilvania din Braov, 1985. 6. *** Culegere de norme i extrase din standarde pentru proiectarea elementelor componente ale mainilor, vol. I. i II. Universitatea din Braov, 1984.

DESENE

10