m.u. politehnica mecanica

5/24/2018 M.U. politehnica mecanica

1/15

CUPRINS

1. Tema de proiectare2. Determinarea ecuaiei structurale3. Schema cinematic i reeaua structural4. Diagrama turaiilor5. Determinarea numrului de dini pentru grupurile de angrenaje6. Calculul rapoartelor de transfer partiale i totale7. Calculul turaiilor finale8. Calculul puterilor pentru fiecare arbore9. Calculul momentelor de torsiune pe arbori10.Calculul modulelor angrenajelor11.Calculul distanei axiale12.Calculul elementelor geometrice ale roilor dinate13.Calculul transmisiei prin curele14.Dimensionarea arborilor15.Bibliografie


2/15

MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL

1. Tema de proiectare:S se proiecteze un variator de turaii n trepte (cutie de viteze) :Date iniiale:-puterea: P=1.5KW;-numrul treptelor de turaii: 6

tn ;

-raia seriei geometrce a turaiilor: 25.1 ;

-turaia minim: 360min n ;

2.Determinarea ecuaiei structurale:

n cadrul acestui proiect avem dou grupuri de angrenaje : 21 ,aa .Z=6 ; 2;3 21 aa ; Z= 21 aa

3.Schema cinematic i reeaua strctural:

Antrenarea se face cu un motor electric asincron.Rapoartele pariale de transfer sunt:

10922

8721

6513

4312

2111

zzi

zzi

zzi

zzi

zzi

Relaia de legtur intre raportul de reglare a turaiilor, raia seriei geometrice inumrul treptelor de turaii este urmtoarea:

1

min

max

z

n

n

nR

Din datele iniiale avem valoarea raiei: 25.1 inem cont de turaia minim i aflm o valoare ct mai apropiat cu relaia:

min10981

minmax rotnn z

De la motorul electric miscarea se transmite la axul de intrare a cutiei de viteze printransmisie cu curea.

Salturile vor avea expresiile: 121311121 // uuuuS

3

21222 / uuS


3/15

Salturile totale vor fi:

6

21232

2

11131

/

/

uuSt

uuSt

Se constat c pentru 25.1 nu se atinge saltul maxim: 8max

S astfel nct nu este

necesar s se efectueze o reducere de salt.Turaiile normalizate aferente unei raii 25.1 ncepnd cu turaia minim snt:

1n =360 (rot/min)

2n =450 (rot/min)

3n =560 (rot/min)

4n =700 (rot/min)

5n =900 (rot/min)

6n =1100 (rot/min)

4. Diagrama turaiilorDiagrama turaiilor conine toate informaiile date prin ecuaia i reeaua structural,evideniind n plus valorile efective ale turaiilor finale i ale celor de pe arboriiintermediari.Elementele iniiale, de la care se pornete construcia diagramei turaiilor, sunt cele

date prin reeaua structural i schema cinematic, adic numrul arborilor, numrulgrupurilor de angrenaje i cel al angrenajelor din cadrul fiecrui grup, precum ivalorile salturilor. Se mai cunosc, deasemenea, valorile turaiilor finale i evidentvaloarea raiei.

Trasarea diagramei ncepe cu firul ei superior, ale crei capete sunt determinate deturaia motorului electric de acionare, i de turaia maxim a arborelui principal. ncontinuare diagrama se traseaz simplu, pe baza reelei structurale.

Dac turaia maxim(sau minim) de ieire este cunoscut, n schimb, turaiamotorului electric trebuie adoptat.

Pentru acionarea mainilor-unelte se utilizeaz n general motoare asincronetrifazate cu rotorul n scurtcircuit de uz general sau motoare derivate, din seria unitar

cu rotorul n scurtcircuit, cum sunt motoarele cu dou turaii i motoarele cu nivelredus de vibraii.

De regul, turaia motorului electric se alege astfel nct s fie de valoareapropiat de turaia de ieire maximp.

n fig, 3 este reprezentat diagrama turaiilor pentru cazul acestui proiect.

5. Determinarea numrului de dini pentru grupurile de angrenaje alevariatorului.


4/15

Dimensiunile unei cutii de viteze depind n mare msur de dimensiunile angrenajelorpe care le conin. Din acest motiv se preferp utilizarea unor angrenaje cu suma numerelorde dini ale roilor dinate ct mai mic.

Experimental, pentru maini-unelte s-a stablit limita z120

Aceast metod de determinare a numrului de dini trebuie abandonat n acestcaz deoarece duce la gabarite mari ale roilor.

Dac se alege z1=30 z2=42z1+z2=72Celelalte numere de dini rezult din considerentul c suma numerelor de dini

trebuie s fie aceeai pentru acelai modul.Astfel:z3+z4=72

z3=32 z4=40

z5+z6=72

z5=34 z6=28


5/15

5.3.Angrenajul Arbore IIArbore III(arbore de ieire)Rapoartele de transfer pariale sunt:

Dac z7=28 z8=35z7+z8=63

Celelalte numere de dini rezult din considerentul c suma numerelor de dinitrebuie s fie aceeai pentru acelai modul.Astfelz9+z10=64 z9=33 z10=30

6. Calculul rapoartelor de transfer pariale i totale

Rapoartele de transfer totale efective se obin ca produs al rapoartelor parialeefective n structura rezultat din diagrama turaiilor, astfel:

7. Calculul turaiilor finale efectiveTuraiile finale efective se obin ca produse ntre turaia motorului i rapoartele detransfer totale efective: unde:

Astfel avem:


6/15

Abaterile relative ale turaiilor efective de cele nominalizate se determin cu

relaia:

Unde: i=1.6

Avem :

Abaterile trebuie s se ncadreze n intervalul -2%...+3%Diagrama abaterilor este prezentat n fig. 4

8. Calculul puterilor pentru fiecare arboreCalcului se face pornind de la puterea motorului de antrenare.- Puterea la arborele de intrare(arbore1)

Unde:

randamentul transmisiei prin curele

puterea motorului electric de antrenare- Puterea la arborele intermediar (arbore 2)


7/15


8/15

REEAUA STRUCTURAL (fig.2)

DIAGRAMA TURAIILOR (fig.3)

DIAGRAMA DE ERORI A TURAIILOR (fig.4)

randamentul unui angrenaj cu roi dinate cilindrice randamentul lagrelor cu rulmeni- Puterea la arborele de ieire (arbore 3)


9/15

9. Calculul momentelor de torsiune pe arborii variatoruluiMomentele de torsiune maxime pe fiecare din arborii cutiei de viteze se calculeazcorespunztor turaiilor efective minime ale fiecrui arbore.

- Momentul la arborele de intrare - Momentul la arborele intermediar

- Momentul la arborele de ieire 10.Calculul modulelor angrenajelorCalculul modulelor se face pe baza solicitrii la presiune de contact n cazurile celemai defavorabile i anume la turaia minim a arborilor.

Relaia folosit:

unde: Mt1momentul de torsiune la arborele conductorCF=KSxKVxKHbcoeficient de sarcin

KS- factor de suprasarcin exterioarKVfactor dinamic interiorKHbfactor de repartiie a sarcinii pe limea danturii

KCfactorul punctului de rostogolireKMfactorul de materialzpnumrul de dini ai pinionului coeficientul de lime al dinilortensiunea admisibil de contact pentru pinioniraportul de transmitere

10.1 Calculul modulului grupului 1 (arbore intrare-afrore intermediar)Toate angrenajele cutiei de viteze sunt angrenaje cilindrice cu dantur dreapt.Pentru acest angrenaj avem:

z1=30 z2=42

zp=z1=30Mti=M1=3601,7 daNmmKs=1,25 Kv=1,15 KHb=1,15CF=1,653- Materialul din care se execut pinionul i roata este OLC 45 cruia se

aplic un tratament termic de mbuntire la o duritate de 240-270 HB


10/15

KC=1,77KM=85,7

Rezult

Se adopt m1=mSTAS=3

10.2. Calculul modulului grupului 2 (arbore intern.arbore ieire).Pentru acest angrenaj avem:

z7=28 z8=35

zp=z7=28Mti=M2=4741,6 daN mmKs=1,25 Kv=1,15 KHb=1,15CF=1,653- Materialul din care se execut pinionul i roata este OLC 45 cruia se

aplic un tratament termic de mbuntire la o duritate de 240-270 HBKC=1,77KM=85,7 2

Rezult

Se adopt m1=mSTAS=3

11.Calculul distanelor axiale

2.12 Calculul elementelor geometrice ale roilor dinate12.1 Angrenajul z1/z2Elementele cunoscute

- Numerele de dini :z1=30 z2=42- Distana axial A=A12= mm- Modulul m=m1=3mm


11/15

- Tipul angrenajululi: cilindric cu dini drepi- Profilul de referin 0=20o ha*=1,0 c*=0,25

Elemente calculate-diametrele de devizare

D1=m x z1=90mm

D2=m x z2=126mm-diametrele de fundDf1=D1-2m(ha*+c*)=82,5mmDf2=D2-2m(ha*+c*)=108,5mm

-nlimea dinilorh=A-mc*-0,5(Df3+Df4)=6,75mm

-diametrele de cap (exterioare)De1=Df1+2h=96mmDe2=Df2+2h=132mm

-limea danturiib= mx m=15mm

12.2 Angrenajul z3/z4Elemente cunoscute

- Numerele de dini :z3=32 z4=40- Distana axial A=A12=108 mm- Modulul m=m1=3mm- Tipul angrenajululi: cilindric cu dini drepi- Profilul de referin 0=20o ha*=1,0 c*=0,25


D3=m x z3=96mm

D4=m x z4=120mm-diametrele de fundDf3=D3-2m(ha*+c*)=88,5mmDf4=D4-2m(ha*+c*)=112,5mm

-nlimea dinilorh=A-mc*-0,5(Df3+Df4)=6,75mm

-diametrele de cap (exterioare)De3=Df3+2h=102mmDe2=Df4+2h=126mm

-limea danturii

12.3. Angrenajul z5/z6

Elemente cunoscute- Numerele de dini :z5=34 z6=38- Distana axial A=A12=108 mm- Modulul m=m1=3mm- Tipul angrenajululi: cilindric cu dini drepi- Profilul de referin 0=20o ha*=1,0 c*=0,25


12/15


D3=m x z5=102mmD4=m x z6=114mm

-diametrele de fund

Df5=D5-2m(ha*+c*)=94,5mmDf6=D6-2m(ha*+c*)=106,5mm-nlimea dinilor

h=A-mc*-0,5(Df5+Df6)=6,75mm-diametrele de cap (exterioare)

De5=Df5+2h=108mmDe6=Df6+2h=120mm

-limea danturii 12.4. Angrenajul z7/z8

Elemente cunoscute- Numerele de dini :z7=28 z8=35- Distana axial A=A23=126 mm- Modulul m=m2=4mm- Tipul angrenajululi: cilindric cu dini drepi- Profilul de referin 0=20o ha*=1,0 c*=0,25


D7=m x z7=112mmD8=m x z8=132mm

-diametrele de fund

Df7=D7-2m(ha*+c*)=102mmDf8=D8-2m(ha*+c*)=122mm-nlimea dinilor

h=A-mc*-0,5(Df7+Df8)=9mm-diametrele de cap (exterioare)

De7=Df7+2h=120mmDe8=Df8+2h=140mm

-limea danturii 12.5. Angrenajul z9/z10Elemente cunoscute

-

Numerele de dini :z9=33 z10=30- Distana axial A=A23=126 mm- Modulul m=m2=4mm- Tipul angrenajululi: cilindric cu dini drepi- Profilul de referin 0=20o ha*=1,0 c*=0,25


D7=m x z9=132mm


13/15

D8=m x z10=120mm-diametrele de fund

Df9=D9-2m(ha*+c*)=122mmDf10=D10-2m(ha*+c*)=110mm

-nlimea dinilor

h=A-mc*

-0,5(Df9+Df10)=9mm-diametrele de cap (exterioare)De9=Df9+2h=140mmDe10=Df10+2h=128mm

-limea danturii 12.CALCULUL TRANSMISIEI PRIN CURELE

De la motorul de acionare la arborele de intrare avem o transmisie cucurele trapezoidale:

Date de baz:- Puterea la arborele conductor:

PM=1,5 KW

-

Turaia arborelui conductor n1=705 rot/min- Raportul de transmitere efectiv:iTC=1,567

Elemente calculate:- Turaia arborelui condus: - Tipul curelei SPZ STAS 7192-76- Diamentrul primitiv al roii mici:


14/15

Se alege Dp1=120 mm- Diametrul primitiv al roii mari

Dp2=iTCx Dp1=188 mm- Diametrul primitiv mediu al roilor de curea:- Distana dintre axe (calcul preliminar)

0,75(Dp1+Dp2) A 2(Dp1+Dp2)232 A 608Se alege A=500 mm

- Lungimea primitiv a curelei:Lp=2A+ x Dpm+ (Dp2-Dp1)2 / 4A=1486,1 mmDin STAS 7192-76 Lp=LpSTAS=1400mm

- Distanta dintre axe (calcul definitiv) [( ) ( ) ( )]

- Viteza periferic a curelei: - coeficientul dinamic:

cd=1,2- coeficientul de lungime:

cL=1.0- coeficientul de nfurare:

c=0,98- puterea nominal transmis de o curea:

P0=2,5KW

-

numrul de curele al transmisiei: se adopt: z=2- fora periferic transmis: - fora pe arbore necesar ntinderii curelei la montaj: - limitele de reglaj ale distanei dintre axe:

+4%Lp=+56mm-2%Lp =-28mm

14.Dimensionarea arborilorLa predimensionare se consider c arborele preia numai un moment de torsiune Mt.Se neglijeaz momentul ncovoietor i se determin diametrul minim al arborelui cu

formula: - *atrezistena admisibil, convenional, la solicitarea de torsiune.

S-a luat o valoare mai mic pentru at deoarece au fost neglijate momentele ncovoietoare,valoarea fiind variabil numai la predimensionare.


15/15

- Momentul la arborele de intrare - Momentul la arborele intermediar - Momentul la arborele de ieire

Se adopt d1=3,0cm=30mm

Se adopt d2=4,0cm=40 mm *at=150 daN/cm2

La arborele de ieire se determin modulul de rezisten minim al arborelul cu formula: *at=150 da N/cm2 (pentru arbore tubular)Unde

- Materialul arborelui OLC 45 mbunti la 240 260 HB

m.u. politehnica mecanica

Documents