Metodologie de proiectare a transmisiilor prin lant

Erol CARJALI

Abstract. In aceasta lucrare se prezinta o metodologie de proiectare (asistata de calculator) a transmisiilor prin lant. Dimensionarea tine seama, pe langa alte criteria si de conditiile de functionare. Modul de calcul este usor de aplicat si usureaza munca proiectantului.1. IntroductionTransmisiile prin lant transmit sarcina (momentul de tensiune) intre doi sau mai multi arbori paraleli (fig.1).

Fig. 1

Lantul este format din zale, articulate intre ele, care ii asigura flexibilitatea necesara pentru infasurarea pe rotile de lant, a caror dantura se executa in functie de tipul lantului.

Avantajele acestui tip de transmisie sunt : posibilitatea de transmitere a unor moment de torsiune mari; folosirea intr-un domeniu larg de distante intre axele rotilor; realizarea unor rapoarte de transmitere medii constante datorita absentei alunecarilor; randament ridicat (= 0,960,98); incarcari relativ reduse pe arbori; inlocuirea relativ simpla; posibilitati de lucru in conditii grele.

2. Modul de calculIn continuare se vor prezenta relatiile si recomadarile pentru proiectarea (asistata de calculator) a transmisiilor prin lant.

1. Date de proiectareSe dau prin tema de proiectare:

puterea de intrare;

turatia de intrare ; raportul de transmitere i ; precizari in legatura cu felul sarcinii care actioneaza in transmisie; distanta dintre axe; tipul ungerii; numarul de ore de functionare (numarul schimburilor de functionare).

2. Alegerea numarului de dinti ai rotii mici :

= 29-2i, corelat cu figura 2 si tabelul 1

Fig. 2Tabelul 1

Numarul de dinti recomandatTipul lantuluiRaportul de transmitere i

1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 >6

Numarul de dinti al rotii mici z1

Lant cu bucse si lant cu bucse si role31 27 27 25 25 23 23 21 21 17 17 - 13

Lant cu eclise dintate40 35 35 31 31 27 27 23 23 19 19 17

3. Calculul numarului de dinti ai rotii mari :

= ; < 100200 ;

pentru si se recomanda numere impare si prime intre ele.4. Determinarea pasului maxim admis si alegerea unei variante de lant strandardizate, cu pasi mai mici ( se vor efectua calcule pentru toate variantele alese ) :

Simbolurile pentru lanturile de uz general cu role si zale scurte se aleg din tabelul 2.Tabelul 2Lanturi de uz general cu role si zale scurte (STAS 5174-66):Sim-bolullan-tului

pasulSarcina minima de rupereLatimea interi-oara

mmLati-meapesteecliseleinteri-oare

mmDiametrul exterior al rolei

mm

Diametrul boltului

mmDistanta intre randuri

emmAria articulatiei lantului

Aa=a1d3mm2Masa pe metru liniar

LantsimpluLantdubluLanttripluLant simpluLant dubluLant triplu

(informativ)

pdaN

daN

daNqkgqkgqkg

mmin

06 B9,5253/8900170025005,728,536,353,2810,2427,980,40,781,18

08 B12,701400280042007,9511,187,953,9614,3844,270,61,161,75

10 A15,8755/82200440066009,5313,8410,165,0818,1170,3111,952,9

12 A19,053/432006400960012,7017,7511,915,9422,78105,441,522,94,4

16 A25,4016000114001710015,8822,6115,887,9229,29179,072,65,17,7

20 A31,751,258900177002660019,0527,4619,059,5335,76261,693,857,511,3

24 A38,101,512700254003810025,4035,4622,2311,1045,44393,615,911,517,1

28 A44,451,7517200344005160025,4037,1925,4012,7048,87472,317,514,922,1

32 A50,80222700454006810031,7545,2128,5814,2758,55645,159,919,428,6

40 A63,502,5354007080010620038,1054,8939,8019,8471,551089,0217,233,549,6

48 A76,2035100010200015300047,6367,8247,6323,8087,831614,1222,644,165,5

5. Calculul vitezei lantului :

6. Calculul fortei admisibile, din conditia de rezistenta la strivire a peliculei de lubrifiant dintre bolt si bucsa (fig.3) :

unde pa este presiunea admisibila la strivire a peliculei de lubrifiant ( pa = 815 MPa ); A1 aria proiectiei suprafetei de contact dintre bolt si bucsa ( pentru lanturi cu bucse sau role), A1=zra1d3, Unde: zr este numarul de randuri; a1 este lungimea bucsei; d3 diametrul boltului (a1 si d3 sunt date in standardele lanturilor (fig.3); Ke coeficient de exploatare

in care: este un coeficient care tine seama de felul sarcinii ( pentru sarcini constante, pentru sarcini cu socuri); este coeficientul care tine seama de distanta dintre axe, pentru ; pentru ; pentru ; este coeficientul care tine seama de inclinarea liniei centrelor fata de orizontala pentru inclinari pana la ; pentru inclinari ; coeficientul care tine seama de sistemul de reglare a distantei dintre axe ( cand reglarea se realizeaza prin deplasarea uneia dintre rotile de lant; cand reglarea se realizeaza cu roti de intindere sau cu role de presare ; la transmisiile fara posibilitate de reglare); coeficientul care tine seama de felul ungerii (in cazul ungerii continue in baia de ulei sau cu ajutorul unei pompe; in cazul ungerii prin picurare si in cazul introducerii unsorii consistente in interiorul articulatiilor, la montaj; in cazul ungerii periodice);

coeficientul care tine seama de numarul schimburilor de lucru ( la functionarea intr-un singur schimb);

la functionarea in doua schimburi; ( la functionarea in trei schimburi).

Fig. 3

7. Determinarea puterii pe care o poate transmite fiecare varianta de lant :

8. Calculul numarului de randuri zr :

9. Alegerea distantei preliminare dintre axe :

10. Determinarea numarului necesar de zale :

numar care se rotunjeste la un numar intreg.11. Calculul lungimii lantului :

12. Recalcularea distantei dintre axe si determinarea distantei dintre axe la montaj :

,

in care pentru a asigura segeata de montaj, distanta dintre axe recalculate, se micsoreaza cu cantitatea , rezultand distanta dintre axe la montaj:

13. Calculul fortelor din ramurile lantului :

Forta care actioneaza in ramura motoare a lantului se determina prin insumarea fortei utile cu forta de intindere din ramura antrenata :

Forta utila ( de transmis ) se determina cu realatia:

unde: P este puterea de transmis [kw]; viteza medie [m/s]; diametrul de divizare al rotii conducatoare [mm].

Forta de intindere din ramura antrenata provine din forta datorata greutatii proprii a acestei ramuri si din forta centrifuga:

,

unde este stabilit in functie de: greutatea pe metru liniar de lant , de lungimea ramurii (aproximativ egala cu distant dintre axe A [mm], de sageata de montaj , rezultand:

in care , unde q este masa pe metru liniar de lant (in kg tabelul 2) si

g acceleratia gravitationala Forta de intindere apare in ramurile transmisiei pentru a echilibra forta centrifuga (fig.4). Considerand masa zalei concentrate in axa articulatiei, din echilibrul fortelor rezulta:

Fig. 4

Forta centrifuga se determina cu relatia:

unde , astfel ca devine: . Forta care incarca arborii transmisiei prin lant se poate calcula cu relatia aproximativa:

unde pentru transmisiile vertical si pentru transmisiile orizontale (pentru alte inclinari ale liniei centrelor, se aleg valori intermediare coeficentului Kg). Randamentul transmisiilor prin lant L este:

14. Verificarea coeficentului de siguranta la rupere :

unde este sarcina minima de rupere, iar coeficientul de siguranta admisibil.15. Calculul elementelor geometrice ale rotilor de lant (fig.5), presupune parcurgerea urmatoarelor etape:

Fig. 5

15.1. Calculul diametrului de divizare :

15.2. Calculul diametrului de fund (interior) :

unde este diametrul nominal al rolei lantului.

15.3. Calculul diametrului de varf (exterior) :

;

15.4. Calculul razei locasului rolei :

; ;

15.5. Calculul unghiului locasului rolei :

;

;

< < 15.6. Calculul razei flancului dintelui :

;

;

15.7. Calculul pasului unghiular al danturii :

15.8.

Calculul latimii lantului pentru, un rand de zale: cand si cand si doua sau trei randuri de zale: cand si cand , unde este distanta minima interioara dintre eclisele zalei interioare a lantului.

15.9. Calculul latimii danturii lanturilor duble sau triple :

(duble); (triple),

unde e este distanta intre randurile de zale.

15.10. Calculul tesirii dintelui :

15.11. Calculul razei de tesire :

15.12. Calculul razei de racordare la obada rotii :

; ; ; .

15.13. Calculul diametrului obezii rotii :

,

unde este latimea maxima a eclisei zalei interioare (masurata in dreptul gaurii eclisei).

3. Conclusions Metodologia de proiectare prezentata reduce timpul de proiectare si usureaza, in general, munca in acest domeniu; de asemenea in urma folosirii datelor prezentate, se obtin transmisii cu dimensiuni optime, utilizandu-se la maxim proprietatile mecanice ale materialelor din care sunt executate rotile si lanturile.

4. References1. Carjali, E. - Organe de masini si mecanisme, Editura Ovidius University Press, Constanta, 2003.2. Gafitanu, M. s.a. - Organe de masini vol.2, Editura Tehnica, Bucuresti, 2002.3. Radulescu, C.D. - Organe de masini, Universitatea din Brasov, 1981.

2200

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

06 B

08 B

10 A

12 A

16 A

20 A

24 A; 28 A

32 A

40 A

48 A

11

13

15

17

19

21

23

25

Numar de dinti z

1

Turatia rotii conducatoare n

rot/min

1