subiecte examen o.m. final
DESCRIPTION
subiecte examen om 1TRANSCRIPT
Subiecte OM examen
1. Siguranta la tensiuni limita statice.
Siguranta la temperaturi limita statice – in acest caz se admite ca solicitarile cresc foarte repede pana la valoarea nominala dupa care raman practic constante si eforturile sub tensiunea produsa vor avea aceeasi variatie in timp.
Cazuri:
siguranta la tensiuni lente statice simple : calculul se face prin determinarea valorii coeficientului de siguranta admisibil.
Aceste eforturi limita pot fi limita de rupere a materialului, in cazul materialelor fragile fara domeniu elastic de deformare sau pot fi limitele de curgere pentru materialele ce admit de deformatii elastice.
siguranta la tensiune limita statica compusa – atunci cand in calcul apar doua tipuri de solicitari.
ج
ج ج
2. Siguranta la tensiuni limita variabile
Calculul la solicitari variabile – mai este cunoscut ca fiind calculul la oboseala. In acest calcul se presupune ca atat solicitarile cat si eforturile produse de acestea variaza periodic dupa un asa numit ciclu de solicitare.
- R este caracteristica ciclului de solicitare, in functie de valorile pe care le poate lua acesta exista mai multe tipuri de cicluri de solicitare.
ciclul oscilant - .
ciclul cursant - , R = 0.
ciclul alternant – R = -1.
ciclul alternat simetric - | | | |
3. Siguranta la deformatii si temperatura
Deformatiile unei piese depind de rigiditatea acesteia. Prin rigiditate se intelege forta capabila sa produca o deformatie.
Rigiditatea – capacitatea de a nu-si schimba forma de la solicitarea care este supusa.
Siguranta la temperatura: in timpul functionarii masinii se produce o incalzire a pieselor acesteia din doua motive:
- datorita degajarilor de caldura ce le face masina;
- datorita frecarilor din cuplele cinematice.
Cresterea temeraturii duce la aparitia fluajului, adica materialul incepe sa curga. Cu cresterea temperaturii scade vascozitatea si lubrifiantul din cuple cinematice scade; se modifica negativ precizia de functionare datorita modificarii ajustajelor; se micsoreaza capacitatea de a suporta anumite solicitari ( limita de curgere, eforturile la oboseala, valorile coeficientilor de elasticitate, etc)
4. Siguranta la uzura
Uzura influienteaza negativ durata de viata a masinii pe urmatoarele directii:
- micsoreaza precizia cinematica de miscare a elementelor mobile; - micsoreaza randamentul masinii; - micsoreaza rezistenta la oboseala a pieselor in sectiunile periculoase datorita modificarii dimensiunilor.
Exista mai multe forme de uzura:
- uzare abraziva ; - uzare de adeziune sau contact ; - uzare prin oboseala ; - uzare prin coroziune.
Uzare abraziva: proces mecanic de deformari plastice cu desprinderi de material, datorita unor particule de abraziune, proces ce are loc in cuplele cinematice (de rostogolire, de alunecare). Diminuarea efectelor abraziunii se pot face prin lubrifiere. In evolutia in timp a uzurii abrazive se intalnesc trei etape:
1. perioada de rodaj – cand intr-un timp relativ scurt, uzarea creste pana la o anumita valoare numita uzura nominala. In perioada de rodaj, masina e supusa unui proces de lucru mai mic iar de modul in care se face rodajul depinde durata de viata a masinii. In perioada de rodaj se diminueaza marimea rugozitatii, se uniformizeaza jocurile din cuple, se elimina anumite imperfectiuni ale unor piese.
2. perioada de buna functionare – cand uzura cretse foarte lent dar in parametri normali ce asigura o buna functionare a masinii.
- uzura de contact – consta in formarea si ruperea unor micro – formatiuni, adica a unor suprafete numite punti de sudura. Acest tip de uzura se datoreaza aparitiei suprasarcinii datorita lipsei lubrifiantului, cresterii temperaturii, marimii rugozitatii.
Forma limita se numeste gripare – si apare atunci cand microsuprafetele sudate devin tot mai mari cu desprinderi de material, iar in final atunci cand apare forta motoare nu mai poate sa rupa suprafetele sudate si se produce blocajul miscarii.
- uzarea de oboseala - se produce la suprafetele care sunt solicitate de forte punctuale, variabile, periodic : la rulmenti, roti dintate, contactul cama – tachet cu varf.
- pitting – isi are originea in interiorul piesei solicitate.
Din procesul de prelucrare a materialului, in combinate, in interior pot exista microfisuri, goluri, pori sau alte incluziuni care datorita solicitarilor variabile la care este supus materialul in timpul functionarii organelor de masina, evolueaza atat ca marime, transformandu-se in microfisuri, cat si ca pozitie, inaintand spre suprafata piesei. In momentul in care se ajunge la suprafata piesei, apar acele gropite numite pitting.
- uzarea de coroziune – are loc atunci cand piesele functioneaza intr-un mediu agresiv, cand actiunea apei, oxygen, agenti chimici, pot produce corodarea piesei.
Se noteza cu - viteza de coroziune si cu T – durata de viata a piesei, atunci adancimea stratului corodat pe toata durata de viata este: C =
5. Siguranta la vibratii sau la turatie critica
Vibratiile influienteaza negativ durata de viata a pieselor, datorita unor efecte:
1. micsorarea rezistentei la obosela a piesei respective in sectiunile periculoase ;
2. posibilitatea aparitiei fenomenului de rezonanta ;
Daca pulsatia proprie a sistemului mecanic coincide cu pulsatia de lucru a sistemului atunci acesta va vibra cu amplitudine maxima si se va distruge intr-un timp scurt. Cand pulsatiile concid se produce fenomenul de rezonanta.
6. Materiale pentru constructia de masini (fonta).
Cunoasterea materialelor este foarte importanta in primul rand pentru inginerul proiectant, acesta trebuie sa asigure o proiectare optima plecand de la marimea solicitarilor si adoptand pentru executia piesei un material cu anumite proprietati si caracteristici.
Toate organele de masini se executa din materiale standardizate, aceste materiale trebuie produse de regula in tara. La alegerea unui tip de material trebuie sa fie respectate urmatoarele cerinte:
- materialul ales trebuie sa asigure rezistenta piesei, trebuie foarte bine cunoscute conditiile de functionare;
- materialul trebuie sa se preteze la posibilitatile tehnologice de executie din sediul unde va fi executat.
- materialul ales trebuie sa asigure pretul de cost minim;
- materialul ales trebuie sa asigure dimensiuni de gabarit minime.
Fonta: aliaj din fier si carbon, material metalic feros. Se imparte in mai multe categorii:
- fonta bruta sau de prima fuziune: fonta obisnuita, speciala, fonta pentru afanare, fonta silicioasa. - fonta de a doua fuziune : fonta cenusie, fonta de antifrictiune (poate fi utilizata cu succes in cuple cinematice cu miscare de
alunecare).
7. Otel turnat (uz general) OL
Otelurile: fier + carbon, maxim 1,7%, sunt cele mai utilizate din urmatoarele considerente : caracteristici de rezistenta superioare, se preteaza foarte bine pentru toate tipurile de procedee tehnologice de prelucrare.
Otelurile se impart astfel:
-oteluri turnate in piese : otel carbon turnat in piese OT40;
-oteluri aliate, refractare, turnate in piese: T40 – OL;
-oteluri lucrate la cald.
Profilele pot avea diverse forme in sectiune: conice (L), profil U, profil T, profil I.
Clasificarea otelurilor prelucrate la cald:
otel cu destinatie generala: - OL de uz general; - OLC – otel carbon de calitate; - otel aliat ; - otel inoxidabil si refractar ;
Otel cu destinatii speciale: - otel pentru arcuri; - otel pentru rulmenti; - otel pentru organe de asamblare; - otel pentru supape de motor; - otel pentru tevi; - otel pentru tabla de cazane; - otel pentru strunguri automate;
- otel pentru imbinari sudate; - otel pentru scule.
Otel cu destinatie generala : otel de uz general (OL).
In functie de procentul de carbon, otelurile se clasifica astfel :
- otel cu un procent de carbon de maxim 0,2%, numit otel de cementare; - oteluri cu procent de carbon peste 0,2%, sunt in numar de 6 si se numesc oteluri de imbunatatire, adica primesc tratament
termic (calire + revenire = imbunatatire) 1. Oţeluri de uz general – se folosesc sub formă de produse laminate la cald, fără prelucrări prin aşchiere complicate.
- Exemple: OL 32 – oţel carbon obişnuit cu rezistenţa la rupere de 32 daN/mm2; OL50 – oţel carbon obişnuit cu
rezistenţa la rupere de 50 daN/mm2;
- Simbolizarea se realizează cu reprezentarea OL (oţel laminat la cald), urmat de un grup de două litere ce reprezintă
rezistenţa minimă la rupere.
- Utilizare – funcţie de concentraţia de C (oţel moale sau semidur), pentru construcţii metalice, uşor sudabile şi construcţi
de maşini: şuruburi, piuliţe, bride, pene.
8. Otel carbon de calitate
Oţeluri carbon de calitate –se garantează compoziţia chimică şi proprietăţilemecanice de bază, în stare de tratament termic.
Simbolizarea: OLC (oţel carbon de calitate), urmat de un grup de două cifre ceindică concentraţia medie de C în sutimi de
procent. Exemple:
- OLC 45- oţel carbon de calitate cu 0,45 %C;
OLC 60 oţel carbon de calitate cu 0,60 %C;
Utilizare: în construcţiile de maşini la fabricarea pieselor ce urmează a fi sudate,matriţate, a pieselor supuse la uzuri de frecare
mari (bolţuri), pentru piese cuproprietăţi elastice (arcuri, bucşe), pentru piese rezistente la uzură (pene, roţidinţate).
9. Oteluri aliate inoxidabile si refractare.
Otelurile aliate sunt aliaje complexe care contin în afara de Fe si C, elemente de aliere introduse în mod voit în scopul
îmbunatatirii unor proprietati.
Elementele de aliere se pot repartiza în oteluri:
dizolvate în fier sub forma de solutii, fomând ferita si austenita aliata;
combinatii cu carbonul: carburi simple, complexe, cementita aliata sau faze de patrundere. Sunt elementele
traditionale de la stânga Fe în tabelul periodic (Ti, V, Cr, Mo, W, etc);
compusi intermetalici (FeCr, FeV, Fe3Ti, Fe2W, Fe2Mo,etc.)
în stare libera (Pb, Cu 1%).
Prezenta carburilor în oteluri determina cresterea duritatii si rezistentei la uzura abraziva. Fazele de patrundere (TiC,
NbC, VC, WC, MoC) stabile în austenita pâna la temperaturi ridicate, favorizeaza obtinerea unei granulatii fine cu rezistenta si
tenacitate ridicata.
Prin dizolvarea în fier, Cr, Ni, Mo, Si, Cu îi maresc rezistenta la coroziune în medii acide sau bazice (oteluri inoxidabile).
Si, Cr, Al formeaza pelicule protectoare de oxizi care maresc rezistenta la oxidare (oteluri refractare).
10. Materiale plastice si de tip elastomer (cauciucuri).
Se numesc mase plastice materialele produse pe bază de polimeri, capabile de a căpăta la încălzire forma ce li se dă
şi de a o păstra după răcire. După cantitatea în care se produc ele ocupă primul loc printre materialele polimere. Ele se
caracterizează printr-o rezistenţă mecanică mare, densitate mică, stabilitate chimică înaltă, proprietăţi termoizolante şi
electroizolante.
Materiale plastice In industria constructiilor de masini se utilizeaza o gama larga de materiale plastice. Comparand
materialele plastice si cele metalice, se poate observa:
- materialele plastice au caracteristici net inferioare;
- materialele plastice sunt sensibile la temnperatura, sunt foarte usoare, se prelucreaza usor cu costuri mici si productivitate
mare.
- sunt rezistente la actiunea agentilor chimici.
- sunt materiale bioelectrice.
Din punct de vedere a comportarii cu temperatura, materialele plastice se impart in doua mari categorii:
a. materiale termoizolante – se formeaza sub presiune la o anumita temperatura, dar aceasta formare este din punct de
vedere termic ireversibila (se modifica structura, compozitie, caracteristici).
b. materiale termoplastice – se inmoaie ori de cate ori se atinge temperatura de prelucrare, dar fara a se modifica structura si
proprietatile.
Materialele de tip elastomed (cauciucurile), sunt foarte des utilizate datorita elasticitatii lor (alungirii), cauciucurile au o rezistenta
mecanica redusa, au modul de elasticitate redus, dar au o alungire mare la rupere.
In proiectarea pieselor din cauciuc trebuie sa se tina seama de faptul ca exista o abatere de la legea lui Hooke: exista
proportionalitate intre tensiune si deformatie. Totodata trebuie sa se mai tina cont ca aceste materiale de tip histezis sunt
influientate de lumina, temperatura, de unii agenti chimici, iar in timp cauciucurile imbatranesc, adica isi pierd din proprietati.
Cele mai utilizate si standardizate cauciucuri sunt:
- cauciucul natural
- cauciucul artificial
- cauciucul poliacrilic
- cloroprelnic.
In ultima perioada au aparut unele materiale care sunt din ce in ce mai utilizate si anume : materialele armate cu fibre,
materialele stratificate.
In cazul materialelor armate cu fibre, materialul de baza este un material plastic iar fibrele pot fi din bor, carbon, etc. Prin
introducerea acestor fibre plasticul capata caracterizstici de rezistenta exceptionale, comparabile cu otelurile cele mai
rezistente.
In cazul materialelor stratificate, materialul de plastic este interclalat fie cu o tesatura din fibre fie cu fire subtiri din otel.
Tratamente: In multe din cazuri, otelurile sunt foarte scumpe si deficitare, datorita caracteristicilor de rezistenta pe care trebuie
sa le aiba, pot fi inlocuite cu oteluri obisnuite la care, prin aplicarea unor tratamente adecvate li se ridica caracteristicile de
rezistenta la valorile dorite.
Tratamentele – reprezinta o succesiune de operatii termice, termodinamice, electrochimice sau mecanice, care aplicate
materialului conduc la modificarea compozitiei chimice, a structurii, fie numai in stratul superficial al materialului, fie in toata
masa materialului piesei.
Prin aceste modificari de compozitie si structura se obtine o crestere a prelucrabilitatii materialului respectiv, o crestere de
duritate, o crestere a fiabilitatii, o micsorare a dimensiunilor, o crestere la uzura si temperatura, etc. Pot fi supuse tratamentelor
majoritatea materialelor feroase, metalice si nemetalice, si o paerte din materialele plastice.
Tratamente termice: sunt cele mai importante:
- recoacerea: se urmareste ca in urma incalzirii materialului la anumite temperaturi, sa se aduca structura acestuia cat mai
aproape de pozitia de echilibru. Scopul principal este micsorarea de duritate, deci obtinerea unei prelucrabilitati mai bune.
- calirea: este tratamentul prin care se modifica structura materialului, aducand-o intr-o forma cat mai departata de starea de
echilibru. Scopul principal al tratamentului de calire este cresterea de duritate a materialului. In functie de rolul ei functional,
calirea poate fi superficiala (numai ale stratului de suprafata a materialului piesei), totala (pe toata suprafata piesei).
Incalzirea piesei se poate face, fie prin scufundarea ijn bai de electrolit de aliaj, fie prin incalzire electrica de contact sau cu
curenti de inalta frecventa, numita CIF, fie prin incalzirea in cuptoare. Prin racire brusca structura materialului este suma de
tip moartrofic, iar duritatea este de tip 50 – 60 HRC.
- revenirea: se aplica pieselor tratate in prealabil, prin procedeul de calire in vederea eliminarii tensiunilor ramase de la
procedeul de calire.
Prin rezistenta se intelege capacitatea materialului de a prelua solicitari dinamice cu socuri si vibratii.
- calire + revenire: se numeste ca si tratament termic imbunatatire. In urma tratamentului materialul tratat capata o duritate
mare. Acest tratament se aplica dupa executia piesei prin aschiere, singura operatie care poate fi facuta dupa tratament,
fiind rectificarea.
Tratamente termodinamice: Urmaresc imbunatatirea stratului superficial al materialului piesei cu unui anumit element prin
difuzie dintr-un mediu activ. Se modifica astfel, compozitia dinamica a stratului respectiv si proprietatile acestuia, in special
marindu-se cresterea de durite.
Exista mai multe elemente chimice cu care pot fi imbunatatite straturile materialului piesei si mai multe tratamente chimice:
- imbunatatirea stratului superficial cu carbon – poarta denumirea de carburare.
- imbunatatirea stratului cu azot – nitrurare.
- imbunatatirea cu carbon si azot – carbonitrurare.
- imbunatatirea cu crom – cromare sau cromizare.
- imbunatatirea cu aluminiu – aluminizare.
- imbunatatirea cu brom – bromizare.
11. Imbinari cu suruburi si transmisia prin curele – clasificarea filetelor.
Asamblările filetate sunt asamblări demontabile realizate prin intermediul a două piese filetate conjugate: una filetată
la exterior (şurubul), cealaltă filetată la interior (piuliţa sau piesă cu rol de piuliţă).
Avantajele asamblărilor filetate sunt:
- realizează forţe de strângere mari cu forţe de acţionare relativ mici;
- permit o demontare şi montare uşoară;
- au un cost relativ redus datorită execuţiei în serie mare, în fabrici specializate, pe utilaje de înaltă productivitate;
- asigură interschimbabilitatea, datorită standardizării şi tipizării pe plan naţional şi internaţional;
- împreună cu sistemele de asigurare auxiliare dau o siguranţă ridicată în exploatare.
Principalele dezavantaje, inerente, ale asamblărilor filetate sunt:
- filetul este, prin forma sa, un puternic concentrator de tensiuni;
- mărimea forţei de strângere nu se poate stabili precis;
- necesită elemente suplimentare pentru asigurarea împotriva autodesfacerii.
Asamblările filetate se regăsesc, în general, în componenţa oricărei construcţii mecanice, apreciindu-se că peste 60% din
piesele unei maşini au filete. Aceasta face ca atenţia acordată studiului, calculului şi realizării asamblărilor filetate să fie
deosebită, buna funcţionare a maşinilor sau instalaţiilor complexe fiind direct legată de realizarea asamblărilor filetate.
Transmisiile şurub-piuliţă sunt transmisii care, prin intermediul unei cuple elicoidale, transformă mişcarea de rotaţie în mişcare
de translaţie, concomitent cu transmiterea unei sarcini. Cupla elicoidală este elementul determinat al transmisiilor şurub-piuliţă.
Aceasta poate fi cu frecare de alunecare sau cu frecare de rostogolire (cuplă elicoidală cu bile).
Principalele avantaje ale transmisiilor şurub-piuliţă sunt:
- transmit sarcini relativ mari;
- funcţionează cu zgomot redus;
- sunt sigure în funcţionare.
Dezavantajele transmisiilor şurub-piuliţă sunt:
- randamentul este redus în cazul folosirii cuplei elicoidale cu frecare de alunecare;
- construcţia piuliţelor care preiau jocul dintre spire este complicată, ceea ce duce la costuri relativ ridicate.
12. Suruburi – piulite
Surubul: Categorii:
- de fixare;
- de miscare: se utilizeaza la transmisia surub-piulita;
- surub cu cap in T, este utilizat pentru mesele de la masini unlelte;
- surub de la tractiune – ridicare;
- surub de la inele de la ridicare;
- surub antifiletat : isi face singur filetul;
Piulite: sunt de diverse forme constructive: hexagonale, patrate, infundata (pentru etansare), rotunda cu canale (se
utilizeaza cu o cheie speciala).
Mecanismele cu surub si piulita se utilizeaza pentru transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie sa invers
in conditiile de transmitere a unor sarcini (ca transmisii de forta) sau avand numai un rol cinematic. Obiectul prezentului
indrumator il costituie mecanismele surub-piulita cu actionare manuala.
Utilizarea mecanismelor cu suruburi de miscare in constructia de masini se datoresc avantajelor pe carele prezinta si anume:
- constructia simpla si tehnologia de executie usor realizabila;
- posibilitatea de transmitere a unor sarcini axiale mari utilizand forte de actionare mici;
- raport mare de transmitere ( ) care duce la viteze mici;
- compactitatea constructiei si gabarit redus;
- functionarea lina si fara zgomot;
- posibilitatea de a asigura in mod simplu autofranarea;
- permite utilizarea materialelor ieftine;
- pret de cost scazut;
Inre neajunsurile mecanismelor cu suruburi de miscare se mentioneaza:
- existenta unei frecari mari intre spiralele filetului surubului si piulitei care conduce la uzura pieselor si la un randament scazut;
- prezenta unor puternici concentratori de tensiune in zona filetata afecteaza rezistenta la oboseala a surubului;
- lipsa autocentrarii;
- necunoasterea exacta a fortelor de strangere.
13. Asigurarea asamblarilor filetate impotriva autodesfacerii.
Chiar daca este respectata conditia de autofixare, daca imbinarea este supusa la solicitari dinamice sau la variatii de temperatura, frecarea dintre filetul piulitei si filetul surubului se micsoreaza si piulita se poate autodesface. In acest caz trebuie luate masuri suplimentare, precum:
- strangerea, cea mai veche forma utilizata impotriva autodesfacerii, se face cu doua piulite. - strangerea cu inele, ce se monteaza fie in tija surubului, fie in piulita. - metoda cu saiba Grower - este cea mai utilizata, este executata din otel de arc, este elastica, cu duritate inalta, creeaza
acea apasare spre piulita, o tine tensionata si nu permite desfacerea. - piulite de sudura – acestea nu mai permit demontarea asamblarii.
Conditia de autofixare sau autofranare la filete - Conditia de autofixare in cazul filetelor si cu conditia de autofranare in cazul filetelor de miscare. Ca fenomen fizic,
aceste conditii se refera la faptul; ca fie asamblarea filetata, fie transmisia surub–piulita, nu trebuie sa se desfaca singura sub actiunea unei sarcini. Conditia de autofranare: unghiul de inclinare al spirei, pe diametrul mediu sa nu depaseasca 60 40’.
- La filetele de miscare, conditia de autofranre este ca unghiul sa nu depaseasca 5 45’. Verificarea trebuie facuta la suruburile de miscare, in special daca filetul are un pas mare sau la un numar mai mare de inceputuri.
14. Forte si momente filetate
In cazul desfacerii la o asamblare filetata, fie in cazul ridicarii sau coborarii unei sarcini cu ajutorul transmisiei unei
piulite, in asamblare apar doua tipuri de solicitari:
solicitari exterioare : sunt solicitarile motoare, notate cu Mexterior si se calculeaza cu relatia:
Mext = Q l0, unde :
- Q = 75 x 1 – este forta bratului uman;
- l0 – lungimea cheii care se strange, difera in functie de marimea piulitei si a surubului.
Determinarea fortei de serviciu pe fiecare surub in parte - F:
Faza I : studiul imbinarii fortei, se foloseste legea lui Hooke, exista proportionalitate intre forta si deformatie. Notatii:
- Es, Epk – modulele de elasticitate longitudinale pentru surub, respectiv pentru piesa de indice k din pachet. - Ask, Apk – ariile sectiunilor transversale pentru tronsonul de indice K al surubului, respectiv al pachetului. - lsk, lpk – lungimea tronsonului de indice k al surubului, respectiv grosimea de indice k din pachet.
Calculul imbinarilor cu suruburi cu strangere initiala:
In practica de proiectare, acest calcul este nul de verificare, adoptandu-se in prealabil o solutie de asamblare care apoi se verifica sa reziste la solicitarile la care va fi supusa.
Algoritmul de calcul:
1. determinarea materialului si dimensiunilor piesei din pachet. 2. alegerea unei solutii constructiev privind prinderea capacului 3. trebuie sa cunoastem diametrul rezervorului si presiunea fluidului.trebuie sa cunoastem coeficientul de siguranta 4. trebuie sa cunoastem coeficientii de frecare dintre piulita si sprijin la montare
15. Momente la frecare in filetele de miscare
momentul de frecare, dintre filete Mf la filetul de miscare
Mf – momentul de frecare dintre filetul surubului si suprafata de sprijin a acesteia.
- se echivaleaza strangerea piulitei sub sarcina de incarcare F0 cu deplasarea acestei sarcini pe planul inclinat al spirei
desfasurate. Forta T, necesara deplasarii sarcinii F0 pe planul inclinat este echivalenta cu forta T care invinge
momentul de frecare dintre filete, permitand astfel rotirea piulitei :
Mf = T
- determinarea momentului de frecare este : T = T0 tg( )
16. Momente la frecare in filetele de fixare: determinarea momentului de frecare dintre filete Mf la filetul de fixare
- toate marimile calculate care intervin in calcul sunt afectate de unghiul ;
- la strangerea piulitei: -Mf =
( )
- la desfacerea piulitei:
( )
17. Momentul suplimentar: M2
- M2 – momentul de frecare suplimentar dintre suprafata de sprijin si suprafata piulitei, cota mica este d0 – diametrul
gaurii pentru surub :
M2 =
- coeficientul de frecare si suprafata de sprijin.
18. Conditia de autofranare si randamentul la suruburi
Conditia de autofranare: unghiul de inclinare al spirei, pe diametrul mediu sa nu depaseasca 60 40’.
La filetele de miscare, conditia de autofranre este ca unghiul sa nu depaseasca 5 45’. Verificarea trebuie facuta la suruburile de miscare, in special daca filetul are un pas mare sau la un numar mai mare de inceputuri.
Randamentul imbinarilor filetate:
Raportul dintre lucrul mecanic util si lucrul mecanic consumat la o rotatie completa a piulitei reprezinta randamentul imbinarilor filetate, se aplica numai in cazul insurubarii.
( ) - la insurubare.
( ) - la fixare
Randamentul este invers proportional cu momentul de frecare. Creseterea randamentului se poate face prin:
- utilizarea unor materiale foarte bune in executia piulitei - finisarea filetelor; - ungerea transmisiei surub – piulita; - utilizarea frecarii de rostogolire in locul celei de alunecare, utilizarea suruburilor cu bile.
19. Strangerea initiala la imbinari cu fixare. Faza I.
Strangerea initiala la imbinarile cu suruburile de fixare: Imbinarile cu strangere initiala sunt caracterizate prin crearea la montaj a unei forte, numita forta de stranger initiala inainte de aparitia fortei de exploatare, numita si forta de serviciu.
Parti componente ale imbinarii:
- corpul rezervorului - capul - garnitura dintre corp si cap - numarul de suruburi in care este prins corpul de capac (z) - presiunea care va fi introdusa in rezervor - inaltimea surubului - grosimile celor patru piese care formeaza pachetul.
Studiul imbinarii se face in 2 faze:
1. robinetul R, este inchis in rezervor nu exista fluid sub presiune, se pune garnitura, se aseaza capacul si se monteaza suruburile cu saibele lor, respectiv piulitele ; la inceput piulitele se strang cu mana, apoi cu cheia, rezultand in fiecare surub forta de strangere initiala.
2. se deschide robinetul si in interior patrunde fluid cu presiunea p0.
Determinarea fortei de serviciu pe fiecare surub in parte - F:
Faza I : studiul imbinarii fortei, se foloseste legea lui Hooke, exista proportionalitate intre forta si deformatie. Notatii:
- Es, Epk – modulele de elasticitate longitudinale pentru surub, respectiv pentru piesa de indice k din pachet. - Ask, Apk – ariile sectiunilor transversale pentru tronsonul de indice K al surubului, respectiv al pachetului. - lsk, lpk – lungimea tronsonului de indice k al surubului, respectiv grosimea de indice k din pachet.
Calculul imbinarilor cu suruburi cu strangere initiala:
In practica de proiectare, acest calcul este nul de verificare, adoptandu-se in prealabil o solutie de asamblare care apoi se verifica sa reziste la solicitarile la care va fi supusa.
Algoritmul de calcul:
- determinarea materialului si dimensiunilor piesei din pachet. - alegerea unei solutii constructiev privind prinderea capacului - trebuie sa cunoastem diametrul rezervorului si presiunea fluidului.trebuie sa cunoastem coeficientul de siguranta - trebuie sa cunoastem coeficientii de frecare dintre piulita si sprijin la montare
20. Strangerea initiala la imbinari cu fixare. Faza II.
21. Calculul de rezistenta al imbinarii cu suruburi cu strangere initiala
In practica de proiectare, acest calcul este nul de verificare, adoptandu-se in prealabil o solutie de asamblare care apoi se verifica sa reziste la solicitarile la care va fi supusa.
Algoritmul de calcul presupune parcurgerea urmatoarelor etape :
1. determinarea materialului si dimensiunilor piesei din pachet : Epk, lpk, Apk 2. alegerea unei solutii constructive privind prinderea capacului : - z – numarul de suruburi ; - Es – materialul ;
- lsk – dimensiunile suruburilor ; - Ask – ariile transversale pentru fiecare surub in parte ; - p – pasul filetului ; - d- diametrul filetului ; - - unghiul pasului. 3. determinarea diametrului rezervorului Dr si a presiunii fluidului p0. 4. cunoasterea coeficientului de siguranta : c ; 5. cunoasterea coeficientilor de frecare dintre piulita si sprijin la montare.
22. Surubul de miscare cu frecare cu alunecare
Suruburi de miscare cu frecare:
Transmisia surub – piulita este utilizata atat la transmisia fortelor cat si transformarea miscarilor datorita urmatoarelor avantaje pe care le prezinta:
- pot transmite forte foarte mari ca valoare; - functionarea este inca fara socuri, vibratii; - forta constructiva este simpla; - preturile de cost sunt reduse;
23. Transmisii prin curele
Transmisii prin curele: momentul de torsiune se transmite de la arborele motor la arborele condus - transmisia se face prin intemeierea a cel putin doua roti de curea, roti pe care se infasoara un element elastic denumit curea.
Transmisia curelei se face prin frecare si de aceea trebuie montata cu predimensionare ( trebuie sa fie bine intinsa), ca se sa transmita miscarea.
Exista trei tipuri de curele dupa sectiunea acestora:
- cu sectiune sub forma de dreptunghi (are inaltimea mai mare decat latimea); - curea trapezoidala - curea rotunda.
Cele mai utilizate in constructia de masini sunt curelele late si cele trapezoidale.
Avantajele transmisiei prin curea:
- poate transmite miscarea la distante medii; - transmisia este silentioasa, fara zgomote si vibratii; - miscarea fiind uniforma, la aparitia suprasarcinilor, este protejata transimisia prin patinarea curelei. - poate sa transmita turatii ridicate, inalte. - constructia este simpla, prêt de cost redus.
Dezavantaje:
- dimensiunile de gabarit sunt mari. - nu poate fi eliminata alunecarea elastica a curelei - datorita faptului ca exista forta de pretensionare, solicitarile arborelui care sustine cureaua, respective care sustin arboreal
sunt mari, forta de pretensionare este mai mare decat forta utila de transmitere. - necesitatea protejarii curelei si a rotilor impotriva patrunderii uleiului.
Intinderea curelei se poate realiza prin mai multe metode:
- prin deformare elastica la montajul acesteia peste roti.prin deplasarea uneia dintre roti - cu rola de intindere.
Transmisia prin curea poate functiona in orice pozitie: orizontala, verticala, inclinat.
Transmisia prin curele late:
Cureaua – materialul din care se executa cureaua trebuie sa respecte urmatoarele cerinte:
- sa aiba o rezistenta cat mai buna la solicitarile de incovoiere, la curelele pe roti si o rezistenta cat mai mare la uzura a suprafetei de contact cu rotile.
- sa prezinte un coeficient de frecare cat mai ridicat - sa aiba un modul de elasticitate cat mai redus
Aceste conditii sunt respectate cel mai bine de pielea naturala de calitate superioara, care este scumpa si de aceea trebuie gasita o solutie de inlocuire si anume, majoritatea sunt confectionate din material de tip elastic carora li se creste rezistenta prin insertie de fire textile sau mecanice.
Capetele curelei se imbina prin urmatoarele metode:
- prin lipire cu un anumit adeziv; - prin vulcanizare, capetele fiind prelucrate in trepte, pentru a mari suprafata de lipire. - prin coasere - prin prindere mecanica, cu agregate, cu surub piulita.
Criterii de fiabilitate la transimisa curelelor late:
Exista trei criterii care conditioneaza functionarea acestei transmisii :
1. capacitatea transmisiei; 2. rezistenta la tractiune intre ele; 3. rezistenta la uzura a curelei.
24. Capacitatea de transmitere a fortei la curelele late
Capacitatea de transmisie – transmiterea puterii se face prin frecare. Este foarte importanta stabilirea fortei de pretensionare, necesara asigurarii puterii la o anumita turatie. Pentru o functionare corespunzatoare, trebuie luat in calcul toti parametrii.
Rezistenta la uzura a curelei: In timp, datorita fenomenului permanent de frecare dintre curea si roti se uzeaza, mai intai stratul protector, apoi materialul de baza (cauciucul), cu insertiile respective care duc la micsorarea capacitatii formate si se rupe.
25. Alunecarea curelei
Alunecarea curelei: Exista o diferenta intre alunecarea elastica a curelei, care este un fenomen aproape permanent si care influienteaza valoarea raportului de transmitere real si fenomenul de patinare a curelei care apare atunci cand suprasarcinile inving fortele de frecare si nu se mai poate face transmisia miscarii.
=
- raportul teoretic.
( )
- este coeficientul de alunecare si raportul vitezelor de alunecare, are valori cuprinse intre 0,01 pentru curelele late si 0,02 pentru curelele trapezoidale. Punerea in evidenta a fenomenului de patinare se face cu ajutorul coeficientului de tractiune: .
( )
26. Rezistenta la tractiune (eforturi) la curelele late.
Asupra curelei actioneaza mai multe forte : F1, F2, Fu, F0, Fc
- Ac – aria curelei : Ac =bh - F1 – este solicitata la intindere, si atunci :
;
;
;
;
;
- efortul ;
La mularea curelei pe roata apare – efortul de incovoiere ;
= 0,7 E h /s
27. Calculul de proiectare al transmisiei prin curele late
Date initiale :
Se da de catre beneficiar :
- P1 [kw] – puterea de la arbore la motor (de unde pleaca miscarea)
- n [rot/min] – turatia rotii motoare ;
- i1,2 – raport de transmitere;
- conditii de functionare (ore, zile, etc);
Pasul I
- din relatia de calcul a coeficientului de tractiune se determina
Pasul II
- se calculeaza efortul la tractiune util ( )
Pasul III
- , in care :
- kf – coefficient care tine seama de frecventa indoirii curelei;
- kp – coefficient care tine cont de pozitia curelei;
- kt – coeficient care tine cont cum se face intinderea curelei ;
- - coeficient care tine cont de unghiul de infasurare al curelei
Pasul IV
- din monogramele existente in literatura, in functie de putere si turatia motoare se va alege diametrul rotii motoare.
Pasul V
- se calculeaza diametrul rotii conduse : D2 = D1 i1,2(1 – )
Pasul VI
- se determina viteza relativa a curelei : v =
Pasul VII
- se calculeaza forta utila de transmisie : Fn =
Pasul VIII
- se calculeaza latimea curelei, adoptand din STAS grosimea acesteia.
Pasul IX
- se determina forta de intindere a curelei ;
Pasul X
- se determina forta de apasare pe arbori : Fap = (1,2 )
Pasul XI
- se calculeaza lungimea curelei : L=2A cos +0,5 D1 (1 - 2 ) + 0,5D2 ( )
28. Transmisia prin curele trapezoidale
Spre deosebire de cureaua lata, unde era o singura suprafata de contact, intre curea si roata, la curelele trapezoidale, fetele active sunt cele laterale. datorita acestui fapt creste capacitatea curelei prin cresterea frecarii si scade forta de apasare pe arbori respectiv pe lagare, datorita faptului ca nu mai este necesara o forta de intindere asa de mare.
Cureaua cu profil trapezoidal este compusa din:
- materialul de baza (cauciuc sintetic), caruia i se creste rezistenta prin insertii de material textil sau metalic, iar pe fetele laterale, unde vine in contact cu canalul rotii este dispusa panza cauciucata rezistenta la uzura cu un coeficient de frecare mai mare.
Curelele trapeziodale se executa in doua variante constructive:
- curele trapeziodale normale, notate cu A, B, C, ….., Z; - curele inguste : SPA, SPB, ……………, SPZ.
Toate sunt standardizate. In calculul acestor curele se folosesc aceleasi relatii de calcul ca si la curelele late, cu exceptia ca
exponentul este mai mare de 3, 4 ori la curelele trapeziodale.
Concluzie:
- forta in ramura activa este cu forta utila : F1 - F2 0,1 ; - forta de intindere F0 0,6 Fu ; - forta de apasare Fap (1,2 2)Fu.
In cazul transmisiilor de puteri mari vor fi necesare mai multe curele.
z – numarul de curele pe care il poate avea o transmisie, acest z nu trebuie sa depaseasca 8 curele.
Daca P0 este puterea pe care poate sa o duca o singura curea atunci puterea pe care poate sa o duca transmisia noastra, va fi calculata cu puterea fiecarei curele si:
P = Po x Z x CL x C Cz/ Cd unde:
- CL – coeficient de corectie care tine seama de lungimea curelei - C - coeficientul unghiului , de infasurare a curelei pe roata - Cz – numarul de curele ; - Cd – coeficientul de corectie dinamic care tine seama de tipul masinii antrenate in miscare. - P0 – o gasim in literatura in fucntie de tipul curelei, de transportul curelei si de diametrul rotii Dp.
Rotile de curea - trebuie sa fie cat mai usoare, sa fie echilibrate pe arbori, sa aiba aderenta la curea si sa nu uzeze cureaua. Ca materiale utilizate in executia rotilor sunt: otelurile, fontele, aliajele de aluminiu si unele materiale plastice.
29. Transimisa prin curele dintate
Avantajele transmisiei prin curele dintate sunt :
o raportul de transmitere i este riguros constant; o randamentul transmisiei este mai mare; o au capacitate potenta destul de mare,viteza maxima poate merge pana la 80 m/s; Pmax = 120 Kw. o functionarea este silentioasa.
In functie de marimea pasului exista 5 tipuri de curele dintate. Calculul acestora se face conform indicatiilor date de firmele producatoare de curele, indicatiii care tin seama de fenomenul de uzura a flancurilor dintilor curelei.
30. Transimisa prin lanturi. Generalitati
Transmisii prtin lanturi: in alegerea transmisiei pe care vrem sa o folosim, trebuie sa tinem cont de avantajele pe care le are transmisia respectiva in raport cu celelalte. Astfel, in cazul transmisiei la distante mari, transmisia prin lanturi este de preferat, transmisia prin roti dintate pentru ca se elimina arborii, rotile, lagarele intermediare.
Fata de transmisia prin curele, transmisia prin lanturi prezinta avantajul ca transmisia nu se mai face prin frecare, nu mai sunt necesare forte asa de mari, iar capacitatea potenta este mai mare la acelasi gabarit.
Lanturile pot functiona la temperaturi ridicate: 200 .
Dezavantaje: - infasurarea lantului pe roti este o infasurare poligonala, nu continua ca la curea, este in functie de zalele lantului. Acest fapt, adaugat la fenomenul de ciocnire dintre rola lantului si rotile motoare la intrarea lantului pe roata, are efecte dinamice, producand socuri, vibratii si zgomote de functionare.
Elementele componente ale unei transmisii cu lanturi sunt:
- roata motoare; - roata condusa; - roata cu lanturi; - sistemul de intindere a lantului; - sistemul de ungere al acestuia.
Clasificarea transmisiei prin lanturi. Se face dupa mai multe criterii:
lanturi dupa constructie: bolturi, cu bucse, combinatii, cu zale scurte, cu zale lungi, cu un singur rand de zale, cu mai multe randuri de zale.
dupa pozitia transmisiei: - orizontala; - inclinata ; - verticala.
dupa numarul rotilor antrenate : - transmisie simpla ; - transmisie multipla ;
dupa sistemul de ungere : - ungere prin picurare ; - prin baia de ulei.
dupa sistemul de prindere a lantului : - prin deplasarea unei roti ; - prin rola de intindere.
Transmisia miscarii de la roata motoare la roata condusa se face prin intermediul lantului, lant care angreneaza cele doua roti, infasurandu-se poligonal, datorita articulatiilor dintre elementele transmisiei.
31. Transmisia prin lanturi articulate cu role. Generalitati, constructie si roti de lant.
Acest tip de lant prezinta performante deosebite:
- Vmax = 40 m/s; - turatia maxima : 1000 rot/min; - puterea maxima : 3000Kw. - raportul de transmitere maxim : i = 10 ; - randament 0,97 – 0,99;
Aceste lanturi pot fi executate in doua variante:
- cu zale lungi - cu zale scurte.
Zalele interioare sunt formate din eclipsele montate preset pe bucse. Pe bucsa se pot roti liber role. Zalele exterioare, sunt formate eclipsele exterioare care sunt montate presat pe lanturile care se misca liber in bucse.
Elemente geometrice:
distant dintre eclipsele interioare:
a1 – latimea zalei interioare;
a2 –distanta eclipsei interiare;
l1 – latimea lantului cu un singur lant de zale.
d1 – diametrul exterior al rolei lantului
d2 – diametrul exterior al bucsei lantului;
d3 –diametrul boltului;
b1 – latimea eclipsei interioare;
b2 –latimea eclipsei exterioare;
p – distant a doua bolturi consecutive.
Ca si material sunt folosite otelurile carbon OLC de calitate si otelurile aliate cu tratamente termice corespunzatoare. Nu sunt indicate in STAS tipurile de materiale din care se executa fiecare element in parte, ci este data duritatea pe care trebuie sa o aiba elementul respectiv functie de viteza v a lantului.
32. Calculul geometric al transmisiei lanturilor articulate cu role
=
=
;
- unghiul de infasurare a rotii motoare ;
- unghiul de infasurare cu roata condusa.
Principalii parametri geometrici care definesc transmisia prin lant sunt :
- pasul lantului ;
- numarul de dinti ale rotilor de lant ;
- distanta dintre axe ;
- lungimea si latimea lantului ;
33. Dinamica fortei articulate cu role
Spre deosebire de transmisia prin curea, unde in calcul aparea ca forte : forta utila de transmisie, forta centriguga si
forta de incovoiere a curelei pe orti, la transmisia prin lanturi apar ca forte, forta utila de transmis, forta centrifuga, forta de
greutate a ramurilor de lant, forta dinamica de intertie a ramurilor de lant si a rotilor si forta de soc la ciocnirea dintre rola lantului
si dintii rotii motoare.
Avem doua forte : F1 si F2
F1 = Ft + Fc + Fg1 + Fd1max + Fes1
F2 max= Fc + Fg2 + Fdq max
34. Angrenaje. Generalitati. Clasificare. Materiale.
Angrenajele : sunt mecanisme formate din cel putin doua roti dintate care transmit miscarea prin contactul direct al
flancurilor dintate. Se evita astfel fenomenul de alunecare. Transmisiile prin roti dintate pot asigura transmisia unor puteri mult
mai mari.
Transmisiile prin angrenaje sunt cele mai utilizate deoarece prezinta urmatoarele avantaje :
- dimensiuni de gabarit mult mai mari
- randament si durabilitate mai mare decat la transmisia prin curele
- siguranta in functionare
- pot transmite game mult mai mari de puteri, turatii si rapoarte de transmitere ;
- raportul de transmitere este riguros constant.
Dezavantaje :
- tehnologia de executie este pretentioasa
- pret de cost ridicat
- zgomot si vibratii in functionare
- numarul rapoartelor de transmitere obtinute cu aceeasi constructie este limitat.
Clasificare :
a. dupa pozitia axelor :
- angrenaje cu axe paralele
- angrenaje cu axe intersectate – angrenaje cu roti dintate conice.
- angrenaje cu axe incrucisate in spatiu – hipecoloidale
b. dupa directia dintelui dintre roti
- roti dintate cu dinti drepti
- roti dintate cu dinti inclinati
- roti dintate cu dinti curbi
- roti dintate cu dinti in V
c. dupa marimea raportului de transmitere: i =
- roti dintate multiplicatoare de turatie la care i < 1
- roti dintate inversoare de miscare, cele doua roti sunt egale : i = 1
- roti dintate reducatoare de turatie i > 1
d. dupa tipul angrenarii
- roti dintate cu angrenare exterioara (dantura rotii este la exterior)
- roti dintate cu angrenare interioara (dantura rotii este la interior)
Materiale utilizate in constructia rotilor dintate:
- in executia rotilor dintate se utilizeaza o gama variata de material in functie de regimul de lucru si de conditiile de
functionare a angrenajului respectiv,
- se utilizeaza in general materiale metalice de tipul otelurilor si fontelor, materiale ale caror proprietati sunt imbunatatite
tratamente termice sau termochimice.
Se recomanda ca duritatea flancurilor dintilor rotii mici denumita picior sa fie mai mare decat duritatea flancului dintilor rotii
mari, pentru a avea aceeasi durabilitate la cele doua roti si pentru a evita fenomenul de gripare.
35. Fenomene de distrugere sau de deteriorare a angrenajelor
Complexitatea fenomenelor care intervin in functionarea unui angrenaj determina si complexitatea fenomenelor de
angrenare a rotilor. Cele mai importante sunt:
- ruperea dintilor: se poate produce datorita oboselii materialului sau datorita paritiei unor suprasarcini.
- ruperea ce incepe de la baza dintelui pe partea flancului activ, a celui supus la tractiune.
Pentru a se evita fenomenul de rupere este necesar sa se faca un calcul corespunzator la incovoiere luand in considerare si
eventualele suprasarcini.
Deteriorarea prin oboseala de contact (piting), este cel mai des intalnit fenomen de deteriorare, in special la flancurile
active ale dintilor care au o duritate mica sau mijlocie.
In urma solicitarilor variabile, microfisurile existente in material evolueaza atat ca marime cat si ca pozitie, inaintand spre
suprafata si se produce desprinderea de pe material.
Cel mai usor se evita fenomenul de pitiing prin trecerea de la oteluri de imbunatarire la cele de clementare cu tratamentul
corespunzator, printr-o crestere de duritate a flancurilor.
Griparea – apare atunci cand dispare lubrifiantul, frecarea este mare, se produce incalzirea, sudarea flancurilor active
pe suprafate cat mai extinse pana la blocarea miscarii.
Se poate evita prin utilizarea de materiale antifrictiune, prin rectificarea fina a flancurilor dintilor, printr-o lubrifiere
corespunzatoare si printr-o precizie de executie si montaj corespunzator.
36. Elemente geometrice la roti dintate cilindrice cu dinti drepti
Elementele geometrice sunt :
1. numarul de dintii al rotii : z
- z1 – numarul de dinti la roata motoare
- z2 – numarul de dintii la roata condusa
2. linia de profil al dintelui – pentru ca o dantura sa fie normala, prima conditie este ca linia de profil sa fie un arc de
evolventa.
3. diametrul de picior , df- diametrul cercului in centrul rotii ‘’O’’ – denumit cerc de picior care trece prin flancurile
golurilor dintre dinti.
4. diametrul de cap sau de varf al danturii, da – este diametrul cercului in centrul rotii ‘’O’’ care infasoara varfurile
dintilor drepti.
5. diametrul de deghizare – notat cu d – diametrul cercului cu centrul rotii denumit cerc de divizare pe circumferinta
caruia grosimea unui dinte sd este egala cu latimea golului dintre doi dinti.
6. linia capului dintelui, ha – distanta masurata pe raza intre cercul de cap si inaltimea piciorului dintelui.
7. inaltimea piciorului dintelui, hf – distanta masurata pe raza intre cercul de divizare si cercul de picior sau de fund.
8. inaltimea totala a dintelui – este distanta masurata pe raza cercului de cap si cercul de fund
9. jocul la final al danturii, C – distanta masurata pe raza intre diametrul de fund si diametrul de cap al rotii conjugate.
10. inaltimea activa a dintelui ha : Ha = H – C.
11. flancul dintelui – suprafata delimitata de cilindrul de cap, cilindrul de picior si doua linii de profil de acelasi sens, ale
aceluiasi dinte.
12. pasul dintelui, p – distanta masurata pe diametrul de divizare intre doua linii de profil de acelasi sens de la doi dinti
alaturati.
p = sd + sg = 2sd = 2sg.
13. lungimea dintelui, L – la rotile cilindrice cu dinti drepti lungimea dintelui este egala cu latimea rotii.
14. modul danturii « m », se inscrie lungimea cercului de divizare in functie de diametru, in functie de pas.
37. Forte in angrenaje. Echivalarea incarcarilor variabile cu o incarcare constanta.
Angrenajele pot fi supuse la trei tipuri de solicitari :
- solicitare constanta
- solicitare variabila in trepte
- solicitare continua
Exista doua mari categorii de solicitari :
- solicitarea la incovoiere a dintelui (F).
- solicitarea la oboseala de contact a flancurilor dintilor (HE) – caz in care parametrii luati in calcul sunt variabili.
NFE – numarul de cicluri de solicitare la incovoiere
NHE – numarul de cicluri de solicitare la oboseala de contact.
Principala marime care intervine in calculul angrenajelor este forta tangentiala, notata Ft.
Pentru oboseala de contact : FtFef = Ft KI Kv KHB F
in care :
- Ki – coeficientul dinamic extern care tine seama de raportul in care se afla turatia de lucru a angrenajului fata de turatia
de rezonanta.
- - coeficientii de repartitie a fortei pe latimea dinteluila solicitare de incovoiere, respectiv de contact.
- - sunt coeficientii de contact pe inaltimea de incovoiere la solicitarea de incovoiere respectiv de contact.
38. Forte la roti dintate cu dinti drepti
Forta normala pe dinte de contact de pe diametrele de divizare notata cu Fn1, respectiv Fn2 se descompune pe
directia radiala rezultand fortele Fr1, Fr2 respectiv pe directia tangentiala rezultand fortele Ft1, Ft2.
Fortele tangentiale se calculeaza in momente de transmisie :
La roata 1
Ft1 =
La roata 2
Ft1 =
Mt1 =
[N m]
Mt2 =
[N mm] =
– randamentul angrenajelor.
= 1 => Ft1 = Ft2
Fr1 = Ft1 tg
Fr2 = Ft2 tg
Fr1 = Fr2
Fn1 = Ft1/cos
Fn2 = Ft2/ cos
39. Forte la roti dintate cu dinti inclinati
In cazul rotilor cilindrice cu dintii inclinati toti parametrii sunt raportati la plane distincte .
In planul normal N1 pe dinte sunt definiti parametri normali ai dintelui.
- modul normal
- pas normal
- unghi de angrenare :
Celalalt plan este planul normal in care apar parametrii frontali : pt, mt, t
Legatura se face prin intermediul dintelui :
pn = pt cos
mn = mt cos
n = t cos
Ft1 =
Ft2 =
In sectiunea frontala :
Fr1 = Ft1tg
Fr2 = Ft2tg
40. Calculul de rezistenta la incovoiere la roti dintate cu dinti drepti
Dintele se considera ca o grinda profilata incastrata in butucul rotii.
Se accepta doua ipoteze simplificatoare de calcul :
1. forta normala Fn – actioneaza pe varful dintelui si este in intregime concentrata pe un singur dinte, se accepta
angrenare singulara.
2. una din laturile sectiunii de repere a dintelui, montata se obtine ducand drepte inclinate la 30 fata de axa dintelui
tangenta la profilul interior al dintelui.
Forta normasla se traseaza pe linia de angrenare pana la intersectia cu axa dintelui si se descompune in cele doua
forte componente, respectiv Ftx si Frx.
Ftx – supune dintele la solicitari de incovoiere iar forta Frx la solicitari de compresiune.
- efortul de incovoiere ;
=
=
41. Calculul la oboseala a flancurilor dintilor la roti dintate cu dinti drepti.
Dintele se consideră ca o grindă cu un contur profilat încastrată în coroana roţii dinţate şi încărcată cu forţa normală nF .
Se fac ipotezele: forţa se aplică la vârful dintelui şi este preluată numai de un dinte (angrenare singulară), iar secţiunea
de încastrare FS , după care dintele se rupe, se determină prin punctele de tangenţă cu flancurile dintelui ale dreptelor înclinate
cu 30o faţă de axa dintelui. Forţa nF se translatează pe linia de angrenare până la intersecţia cu axa de simetrie a dintelui şi se
descompune în forţa tangenţială txF şi forţa radială rxF ,care produc la baza dintelui o solicitare compusă. Conform concepţiilor
moderne despre ruperea dinţilor , apar şi tensiuni proprii P care se compun cu cele anterioare ( t şi c ). Tensiunile proprii
sunt produse în procesul de răcire al materialului şi modifică starea de tensiuni. În calculele practice , se reţine ca solic itare la
baza dintelui numai solicitarea de încovoiere F ce se determină cu relaţia
2F
ftxF
Sb
hF6
Dacă se descompune forţa nF la cercul de divizare, rezultă :
cos
cosFF e
ttx care introdusă în prima relatie, dă:
cosSb
cosh6F2F
eFtF
42. Particularitatile calc. de rezistenta la incovoiere si oboseala de contact la roti dintate cu
dinti drepti
Daca la rotile cilindrice cu dinti drepti sarcina are distributie uniforma, la rotile cilindrice cu dintii inclinati datorita
unghiului , distributia nu mai este pe varful dintilor, este pe o linie inclinata iar acesta nu mai este uniforma.
:
;
Coeficientul inclinarii dintelui = 1 – / 120 => 0 < < 24
=> > 24
Calculul se face in plan normal iar relatia de calcul este urmatoare :
= FtKi Kv K
43. Rezistenta limita si admisibila pentru calculul rotilor dintate
Se defineşte drept rezistenţă limită la oboseală prin încovoierea piciorului dintelui limF , tensiunea maximă de
încovoiere pentru un ciclu pulsator pe care dintele o poate suporta un număr de 3 106 cicluri de funcţionare fără a se produce
ruperea prin oboseală.
Tensiunile limită la oboseală prin încovoiere limF se determină pentru cele trei domenii prezentate în figura de mai sus cu
relaţiile:
domeniul 1 6FBFE 103NN
xRlimolimF YYY
domeniul 2 FBFEFSt NNN
Fm
1
FE
6
limFNlimFxlimFN
103Y
unde:
limFstlimF
Fst6
F/log
N/103logm
domeniul 3 FStFE NN
StStNlimoStlimF YY
Caracteristicile curbei Wöhler pentru solicitarea de oboseală a piciorului dintelui sunt prezentate în STAS 12268
În relaţiile anterioare s-au folosit următoarele mărimi:
- limo - tensiune indicată pentru diferitele materiale, în funcţie de tratamentul aplicat ;
- StYY - factorul sensibilităţii materialului solicitat la oboseală la concentratorul de tensiune de la baza dintelui.
Acest factor ia în considerare micşorarea efectului concentratorului de tensiune la piciorul dintelui, stabilit prin SaY ca rezultat al
structurii reale a materialului (care nu este complet elastic ca la ipoteza de calcul pentru SaY ) şi a gradientului de tensiune. La
materialele complet plastice SaYY .
- RY - factorul de rugozitate la solicitare de încovoiere .
-xY - factorul de dimensionare la solicitare de încovoiere.
- NStN YY - factorul duratei de funcţionare (STAS 12268)
44. Metoda de proiectare a angrenajelor cilindrilor cu dinti drepti
Angrenajele cilindrice cu dintii drepti se proiecteaza tinand cont de urmatoarele elemente constructive :
a. Pasul p si modulul m masurate pe cercul de rostogolire exterior. Se precizeaza ca valoarea standardizata a
modulului este m.
b. Pasul, respectiv modulul masurate pe cercul de rostogolire de raza medie pm si mm.
c. Numerele de dinti z1 si z2.
d. Diametrele de divizare
e. Diametrul de divizare mediu
(10.249)
f. Relatia între pasul exterior si mediu
g. Relatia între modulul exterior sau frontal si modulul mediu
h. Înaltimea dintilor conform STAS
i. Diametrul exterior
j. Unghiul capului dintelui
unde:
k. Distanta la centru
sau
din care:
dar folsind coeficientul de latimea R
cu care
Dar
cu care relatia 10.261 ia forma
de unde
Modificarea danturii rotilor conice se poate realiza prin deplasarea radiala sau prin deplasarea tangentiala
.
Deplasarea radiala reprezinta distanta dintre linia de referinta a profilului de referinta si planul de divizare
al rotii plane.
Deplasarea tangentiala reprezinta distanta cu care se mareste sau se micsoreaza grosimea dintilor
profilului de referinta fata de grosimea conventionala.
Functie de deplasarea radiala angrenajele conice pot fi:
a. zero xr1 = xr2 = 0
b. zero deplasate xr1 = -xr2 0
c. deplasate la angrenare exterioara
la angrenare interioara.
45. Deplasarea/coroziunea danturii
Angrenajele conice se realizeaza de regula ca angrenaje zero sau zero deplasate. Pentru obtinerea unor calitati de
angrenare si rezistenta egale pentru pinion si roata condusa, se utilizeaza deplasari de profil pe directie radiala si tangentiala.
Coeficientul de deplasare. Dacă este necesar să se prelucreze dantura unei roţi având z dinţi cu ajutorul unei cremalierei de modul m , cum
pasul cremalierei este acelaşi pe orice dreaptă paralelă cu linia de referinţă, spre a obţine roata cu z dinţi, orice dreaptă poate fi
aşezată la distanţa r , raza cercului de divizare.
Deplasarea cremalierei, astfel ca linia sa de referinţă să fie aşezată la o distanţă mai mică sau mai mare de cercul de
rostogolire, are ca o consecinţă practică modificarea valorii distanţei dintre centrele de rotaţie sau axele roţilor.
Cu toată această modificare, aşa cum s-a arătat anterior, la dantura cu profil în evolventă legea fundamentală a
angrenării va fi respectată.
Dacă roata dinţată ar fi prelucrată cu configuraţia prezentată în fig. a, ar rezulta subtăieri apreciabile.
Proprietatea evolventei de a fi insensibilă la modificarea distanţei dintre axe se utilizează la deplasare (fig. b), când
cremaliera va fi îndepărtată în cercul de rostogolire cu distanţa:
,mxX
până când interferenţa dispare. Deplasarea X a cremalierei este un multiplu de modul, se măsoară în mm, iar x se numeşte
coeficient de deplasare sau deplasare specifică.
Din triunghiul APB se scrie:
,sinAPPB
iar din triunghiul APO :
sinrsinOPAP
Înlocuind pe AP , se obţine:
22 sin2
mzsinrPB
Deoarece înălţimea capului cremalierei este mhh *aa , prin însumare, rezultă:
mxsin2
mzmxBPmh 2*
a
Se înlocuieşte min*a
2 zh2sin şi se obţine:
,xz
h2
2
zh
min
*a*
a unde:
min
min*a
z
zzhx
Dacă 1h*a rezultă:
min
minmin
z
zzx
minx este cu atât mai mare cu cât z este mai mic.
În raport cu sensul modificării poziţiei liniei de referinţă a cremalierei faţă de cercul de rostogolire al roţii se pot deosebi două
cazuri:
- deplasare pozitivă (corijare pozitivă), 0x , când linia de referinţă a cremalierei se situează la o distanţă mai mare
decât raza cercului de rostogolire, adică este deplasată spre exterior. Această deplasare se utilizează la numere mici de dinţi
min1 zz , şi oferă posibilitatea creşterii rezistenţei piciorului dintelui, dintele este mai gros decât la roata zero (rază de curbură
a evolventei creşte prin utilizarea arcelor depărtate de cercurile de bază);
- deplasare negativă (corijare negativă), 0x , când linia de referinţă a cremalierei este situată spre interior. Această
deplasare se utilizează pentru numere mari de dinţi, dinţii ce rezultă fiind mai subţiri decât la roţile dinţate zero.
Corespunzător celor arătate pentru roţi, la angrenajele simple, formate din două roţi dinţate, se disting trei posibilităţi:
angrenaje zero, angrenajele zero deplasate sau deplasate simetric şi angrenajele deplasate nesimetric.
46. Angrenaje conice. Generalitati
Angrenajele conice sunt angrenaje cu axe concurente la care suprafeţele de rostogolire au formă conică şi sunt
tangente după o generatoare comună, iar suprafeţele exterioare ale roţilor componente au aceeaşi formă ca şi suprafaţa de
rostogolire, adică suprafeţe conice.
Între axele suprafeţelor de rostogolire şi generatoarea comună se stabilesc unghiurile, unghiuri a căror sumă reprezintă
unghiul între axele de transmitere a mişcării, unghi notat ∑.
În cazul în care unul din aceste unghiuri este de 90o, conul respectiv se transformă într-o suprafaţă plană, dantura fiind
înscrisă într-un cerc pe această suprafaţă. Angrenajul capătă în această situaţie denumirea de angrenaj conic cu roată plană.
Roata plană în angrenajul conic corespunde cremalierei din angrenajul cilindric, ea fiind intermediară între roata conică cu
dantura exterioară şi cea cu dantura interioară.
Din punct de vedere geometric, dantura angrenajului conic corespunde unor suprafeţe conjugate definite conform teoriei
angrenării, dar studiul acestor suprafeţe pune o serie întreagă de probleme a căror rezolvare nu se face absolut exact din punct
de vedere matematic, ci folosind o serie de aproximaţii pentru a se stabili o metodologie de calcul mai larg accesibilă şi,
totodată, pentru asigurarea posibilităţii de execuţie.
Din punct de vedere cinematic, problema care se pune este de a determina prin calcul dimensiunile danturii şi limitele
între care există posibilitatea de generare a suprafeţelor conjugate ale dinţilor. Acest studiu al angrenajului conic prezintă o
serie de dificultăţi, dat fiind faptul că suprafeţele de rostogolire (axoidele) sunt suprafeţe conice şi că cele două cercuri de
rostogolire ale bazei axoidelor nu se găsesc în acelaşi plan.
47. Elemente geometrice la roti dintate conice
Angrenajele pentru arbori concurenti sunt formate din roti dintate conice. Acestea pot avea dantura dreapta, înclinata
sau curba.
Profilul danturilor curbe se poate trasa în arc de cerc (dantura Gleason), în arc de evolventa (dantura paloida sau
Klingelnberg), în arc de epi- sau hipo- cicloida (dantura eloida sau Oerlikon) sau în spirala.
Geometria flancurilor dintilor se poate reliza sub forma de evolventa, cicloida sau arc de cerc. Unghiul dintre axele celor
doua roti dintate conice poate fi egal sau deiferit de 90o. De obicei se folosesc angrenajele conice ortogonale la care Σ=90o.
Acestea se pot constitui din :
a. Roti dintate conice având dinti cu înaltimea descrescatoare si la care vârfurile conurilor caracteristice coincid. Acestea au
jocul de fund de grosime variabila. În aceasta varianta se executa majoritatea angrenajelor formate din roti dintate cu dinti
drepti.
b. Roti dintate conice având dintii cu înaltime constanta si la care vârfurile conurilor caracteristice nu mai corespund. Conurile
vor avea generatoare paralele . Solutia este caracteristica danturilor paloide si eloide.
c. Roti dintate conice având dinti cu înaltime descrescatoare, la care vârfurile conurilor caracteristice nu mai coincid, dar care
realizeaza joc de grosime constanta. Se recomanda pentru danturi conice drepte, înclinate sau curbe de tip Gleason.
48. Forte la roti dintate cu dinti drepti
Stabilirea valorilor şi a modului de variere a forţelor reale care solicită transmisiile prin roţi dinţate, ca de altfel orice
organ de maşină, constituie o problemă de maximă responsabilitate, influenţând hotărâtor rezultatele obţinute. Momentul de
torsiune, din care se determină apoi toate forţele din angrenaje, nu rămâne constant, ci variază atât ca valoare medie, cât ş i ca
amplitudine de oscilaţie. În angrenaje apar, ca tipuri importante, următoarele forţe: forţa nominală; forţa dinamică exterioară;
forţa dinamică interioară; forţa de frecare.
Forţa nominală.
Dacă se consideră forţa nominală nF aplicată în punctul P , polul angrenării, se obţine prin descompunere forţa
tangenţială la cercul de rostogolire şi forţa radială la cercul de rostogolire dată de relaţiile:
1w
11wt
d
Mt2F
w1wt1wr tgFF
La cercul de divizare, forţele sunt:
1
11t
d
Mt2F
tgFF 1t1r
cos
FF 1t
n
Se cunosc relaţiile:
cos
cos
11
11
rr
rr
b
wwb
de unde: w
1wcos
cosrr
1
cos
cosF
cosd
cosMt2F w
1t
1
w11wt
cos
sinFtg
cos
cosFF w
1tww
1t1wr
Forţa dinamică exterioară. Coeficientul KA
Forţa dinamică exterioară apare în plus peste forţa nominală a danturii şi este provocată de fenomene din exteriorul angrenajului şi anume de caracteristicile de funcţionare neuniformă ale maşinilor motoare şi de lucru, de forţele de inerţie care apar la porniri, opriri, modificări de turaţie.
Forţa dinamică exterioară se ia în consideraţie în calculul de rezistenţă al angrenajului prin factorul dinamic exterior
numit şi factor de utilizare AK .
Factorul AK are valori în domeniul 1 2,5, valori mai exacte fiind recomandate în STAS 12268
Sarcina dinamică internă. Coeficientul KV
Sarcina dinamică internă se consideră în calculul angrenajului prin factorul dinamic între VK definit de relaţiile:
n
din
n
dinnV
Mt
Mt1
Mt
MtMtK
sau:
tn
dint
tn
dinttn
VF
F1
F
FFK
Repartiţia neuniformă a sarcinii pe lăţimea danturii. Coeficientul Kβ
O repartiţie teoretic absolut uniformă a sarcinii pe lăţimea danturii se poate considera numai în cazul execuţiei cu o precizie
ideală şi a unor dinţi, arbori şi reazeme absolut rigide. În acest caz, conform fig. 5.4, se obţine forţa tangenţială medie pe
unitatea de lăţime a danturii
b
FW t
m
În realitate se obţine o repartiţie neuniformă a sarcinii pe lăţimea danturii. Raportul dintre sarcina specifică maximă pe
unitatea de lăţime maxW de la distribuţia neuniformă şi sarcina specifică medie de la distribuţia uniformă, se defineşte drept
factor de repartiţie longitudinale a sarcinii:
1WW1WWK mmmax
Întrucât acest coeficient are valori diferite pentru solicitarea la piciorul dintelui, respectiv solicitarea de contact se va defini un
factor de repartiţie longitudinală a sarcinii pentru solicitarea piciorului dintelui FK şi altul pentru solicitarea de contact HK .
Cauzele repartiţiei neuniforme a sarcinii pe lăţimea danturii sunt multiple, ca de exemplu: erorile de execuţie ale danturilor şi în
special abaterea direcţiei dintelui, abaterile de la paralelism şi coplaneitatea axelor, încovoierea sub sarcină a arborilor,
răsucirea danturii sub influenţa momentului de torsiune. Factorul de distribuţie longitudinală a sarcinii K este cel mai dificil de
evoluat dintre toţi factorii de corecţie a încărcării nominale a dintelui, iar valorile mari ale acestui factor modifică substanţial
sarcina de calcul a angrenajului.
Repartitia frontală a sarcinii. Coeficientul Kα
Până acum s-a considerat că la vârful dintelui acţionează întreaga forţă nF , deci 1 . Cum însă, la majoritatea
angrenajele cu dinţi drepţi, la vârful dintelui există angrenare dublă (A punct de intrare în angrenare , A-B angrenare dublă, cu
două perechi de dinţi cu contact, B-D angrenare singular, DE angrenare dublă), înseamnă că pe un dinte acţionează
aproximativ 0.5 nF , obţinându-se pe flancul dintelui diagrama de repartiţii din figura urmatoare
Această diagramă de repartiţie a sarcinii între perechile de dinţi în timpul angrenării duble este influenţată şi de abateri,
mai ales de abaterea pasului de angrenare de bază, modificându-se astfel valoarea cotei părţi din nF ce acţionează pe o
pereche de dinţi de la valoarea a 0.5 nF la valoarea:
nnF FKF
unde K se defineşte drept coeficient de repartiţie frontală
Forţa de frecare. Randamentul angrenării.
În procesul angrenării există o pierdere datorită frecării de alunecare a flancurilor şi o altă datorită frecării de rostogol ire a acestora; în majoritatea cazurilor pierderile în angrenare se consideră numai prin frecarea de alunecarePuterea pierdută prin alunecarea flancurilor se calculeaza cu relatia:
21naff PxFvFP
unde s-a considerat punctul P drept centru instantaneu de rotaţie.
Coeficientul de frecare are valorile 10,0...08,0 pentru angrenaje normale ca execuţie, 07,0...04,0 pentru
angrenaje durificate, rectificate şi unse cu ulei aditivat, 16,0...12,0 pentru angrenaje neprecise fără carcasă.
49. Calculul de rezistenta al angrenajelor conice
Datorita complexitatii fenomenelor care au loc in timpul procesului de angrenare, calculul de rezistenta a devenit o
problema de maxima importanta in proiectarea angrenajelor.
Calculul de rezistenta se face pe conul frontal median, , angrenajul conic inlocuind-se cu un angrenaj cilindric
echivalent :
Tensiunea de incovoiere la piciorul dintelui pentru angrenajul conic cu dinti drepti este data de relatia :
( )
Pentru angrenajul conic cu dinti inclinati sau curbi se foloseste relatia :
( ) ;
Factorul de forma , se determina pentru forma profilului de dinte al angrenajului cilindric echivalent cu dinti drepti
cu relatia :
(
) ;
50. Metodica de proiect a angrenajului conic
Angrenajele conice (adică angrenajele concurente conice) sunt realizate din două roţi dinţate conice şi servesc la
transmiterea momentelor de torsiune şi puterii mecanice între doi arbori cu axele concurente în plan .
Elementele geometrice specifice roţilor dinţate conice sunt:
- conurile de rostogolire OPA şi OPB , cu vârful în O şi generatoarea comună OP, corespunzătoare cilindrilor de
rostogolire de la roţile cilindrice. Tangenta comună este axă instantanee de rotaţie. Cele două conuri rulează fără alunecare
unul pe celălalt;
- unghiul format între axele de rotaţie a celor două conuri;
- cercurile de rostogolire, luate în mod convenţional, ca cele două baze mari ale trunchiurilor de con detaşate pentru
roţi;
- conurile suplimentare , AO P1 şi BO P2 , care au axele comune cu conurile de rostogolire, vârfurile îndreptate în
sens invers iar generatoarele perpendiculare pe generatoarele conurilor de rostogolire .
Pentru a determina raportul de transmitere se va presupune că, în rotaţia în jurul axei sale conul 1 are viteza
unghiulară 1 iar conul 2 are o mişcare complexă, compusă dintr-o mişcare relativă faţă de conul 1 cu viteza unghiulară 21 (
tangenta comună fiind axă instantanee de rotaţie) şi una de transport împreună cu conul 1. Compunând vitezele unghiulare faţă
de punctul fix O se obţine :
2 21 1
Din triunghiul vitezelor se obţine:
1 1 2 2 12
1
2
2
1
sin sinsin
sin i
Din triunghiurile OMP şi ONP se scrie:
sin ; sin 11
22
r
OP
r
OP
w w
de unde
sin
sin
2
1
2
1
r
r
w
w
deci relaţia (2.40) devine :
ir
r
z
z
w
w12
1
2
2
1
2
1
2
1
sin
sin
Întrucât 1 2 , deci 2 1 , rezultă că
sin sin sin cos cos sin
sin sin cos
2 1 1 1
1 1
ctg
şi raportul de transmitere capătă expresia :
i
ctgctg12
1 1
11
sin sin cos
sinsin cos
Dacă i12 şi sunt cunoscuţi , se determină unghiurile 1 2, după cum urmează :
tgi
tgi
i
1
12
212
121
sin
cos;
sin
cos
Dacă angrenajul conic este ortogonal (cazul cel mai frecvent întâlnit în tehnică), 90o , iar relaţiile devin :
tan ; tan 112
2 12
1
ii
Dantura roţilor conice poate fi dreaptă , înclinată sau curbă. Prin trecerea la dinţi conici înclinaţi sau curbi se realizează
faţă de dantura conică dreaptă , avantajele cunoscute de la trecerea de la dantura cilindrică dreaptă la cea înclinată.
Productivitatea de execuţie şi portanţa danturii conice înclinate sunt mai reduse faţă de dantura conică curbă , din care cauză
dantura conică înclinată se utilizează foarte rar.
51. Angrenaje cu axe incrucisate. Generalitati
Sunt utilizate pentru transmiterea miscarii intre arbori cu axele incrucisate in spatiu. Aceste angrenaje sunt formate din
doua roti dintate care au dantura dispusa pe suprafetele generatoare a doi hiperpoloizi de rotatie, tangenti intre ei dupa
generatoarea comuna.
Angrenajele cu axe încrucişate reprezintă, de fapt, angrenajele cu cel mai mare grad de
generalitate. Prin particularizarea acestora, deci impunând anumite condiţii geometrice, se obţin
angrenajele uzual folosite, cilindrice cu axe paralele, melcate şi conice cu axe concurente sau cu axe
încrucişate – hipoide.
Angrenajele cu axe încrucişate se caracterizează prin faptul că axele roţilor cilindrice cu dinţi
înclinaţi, plasate în două plane paralele, formează un unghi S definit prin relaţia S = b1 + b2, unde b1 şi b2 sunt unghiurile de
înclinare ale dinţilor 1, respectiv 2.
În situaţia în care b1 = -b2, deci cele două roţi dinţate au unghiurile de înclinare ale dinţilor
egale în modul, dar opuse ca direcţie (una înclinată dreapta, cealalată stânga), deci S = b1 + b2 = 0,
se obţin angrenajele cilindrice cu dantură înclinată cu axe paralele.
Atunci când unghiul de înclinare b1 al dinţilor unei roţi cu dantură înclinată are o valoare
mare şi S = b1 + b2 = 900, se obţine angrenajul melcat .
52. Angrenajul hipoid
Angrenajul hipoid – este un angrenaj format din doua roti dintate conice, incrucisate in spatiu, cu dantura curba
durificata superficial.
Cel mai utilizat este angrenajul hipoid dezaxat pozitiv, deoarece este mai robust, avand un diametru mediu mai mare si
un unghi mai mare fata de cel negativ, are o capacitate portanta mai mare si se utilizeaza in locul angrenajului melcat.
Angrenajul hipoid reprezinta tipul de transmisie diferentiala care foloseste o roata dintata conica, spiralata, aflata sub
centrul angrenajului inelar de pe arborele de actionare.
Dacă se acceptă premiza că angrenajul conic se obţine dintr-un angrenaj cilindric cu axe
paralele, la care axele se întâlnesc la infinit, atunci când punctul de intersecţie al axelor roţilor se
plasează la o distanţă finită dintr-un angrenaj cilindric cu axe încrucişate se obţine un angrenaj conic cu axe încrucişate,
cunoscut sub denumirea de angrenaj hipoid.
53. Angrenajul melcat. Generalitati
Angrenajele melcate sunt angrenaje formate dintr-un surub melc si o roata melcata care se folosesc pentru tranmsiterea miscarii intre doi arbori incrucisati si spatiu.De regula proiectiile axelor celor doi arbori sunt perpendiculare.
Surubul melc este un surub cu filet trapezoidal, numit surub fara sfarsit.
Roata melcata este o roata cu dinti inclinati sub acelasi unghi cu spira filetului.Miscarea se transmite de la surubul melc la roata melcata sub un raport de transmitere i 1.
In cazuri speciale este posibila si transmiterea miscarii de la roata melcata la surubul melc.In aceste cazuri surubul melc trebuie sa aiba mai multe inceputuri, pasul foarte mare, iar aportul de transmitere i trebuie sa fie foarte mare (i>>1) si anume mult mai mare ca la o treapta cu roti dintate cilindrice.
Dupa forma melcului si geometria sa se disting mai multe tipuri de angrenaje melcate,cele mai folosite fiind:angrenaje melcate cilindrice si angrenaje melcate globoidale.
In conformitate cu STAS 6845-75 angrenajele melcate cilindrice pot fi cu:
- melc arhimedic (ZA);
- melc tip ZN1 cu profil rectiliniu in sectiune normala pe dinte;
- melc tip ZN2 cu profil rectiliniu in sectiune normala pe gol;
- melc evolventic (ZE);
- melc tip ZK1-generat cu o scula dublu conica;
- melc tip ZK2-generat cu o freza dublu conica cu modulul cuprins intre 1 si 25mm.
Melcii arhimedici au in sectiunea frontala profilul dupa o spirala arhimedica.Melcii evolventici au profilul in sectiune frontala dupa o evolventa.
Domeniul de utilizare al angrenajelor melc-roata melcata este foarte larg datorita capacitatii lor de a realize rapoarte de transmitere foarte amri(i>15).De regula i=1 100 dar se pot construi si angrenaje melcate cu i=500 1000.
Angrenajele cu surub melc si roata melcata sunt angrenaje compacte, caracterizandu-se prin dimensiuni restranse de gabarit.
Dintre dezavantajele acestor angrenaje mentionam: randamentul scazut al transmisiei ( ),limitarea puterii transmise la P<2000kw, si a vitezei periferice a surubului melc la v <2 0m/s, precum si existenta unor dificultati tehnologice de executie ale elementelor comparente ale angrenajului.
54. Angrenajul cu melc cilindric
Angrenajele cu melc cilindric se caracterizeaza prin aceea ca la exterior dintii rotii melcate nu au forma cilindrica , ci
forma unui arc de cerc care se infasoara partial pe melc.
Datorita faptului ca roata dintata este de forma cilindrica nu putem utiliza ……………..de referinta fiind necesar definirea
cilindrului de referinta.
Cilindrul de referinta este cilindrul cu diametrul de referinta diferit de zero. Celelalte cilindre sunt cilindrul de fund si cilindrul de
cap.
Daca dantura este neplasata atunci cilindrul de referinta coincide cu cilindrul de divizare.
Angrenajul melcat are trei tipuri de uzura:
- modul axial – mx
- modul normal – mn
- modul frontal – mt.
55. Forte in angrenajul cu melc cilindric
Fortele care angreneaza in angrenajul melcat sunt : in sectiunea normala pe flancul dintelui surubului melc,
in punctual in care normala comuna la cele doua axe ale angrenajului intersecteaza cilindrul sau de divizare,
actioneaza forta normala .Datorita alunecarii dintre flancurile rotii melcate si flancurile surubului melc de-a
lungul dintilor, actioneaza forta de frecare pe .
Tinand seama de :
Si atunci avem:
Inlocuind si in obtinem:
unghiul normal de divizare al flancului;
unghiul elicei de inclinare a dintilor, pentru otel.
Forta axiala care solicita melcul este egala cu forta tangentiala la roata melcata, adica:
Schema fortelor care actioneaza in angrenajul melc-roata-melcata
Tinand seama de schema fortelor reprezentata in figura de mai sus putem scrie:
Si atunci rezulta ca este:
Forta radiala care solicita surubul melc este egala cu forta radiala care solicita roata melcata . =
Din schema fortelor deducem ca :
In concluzie fortele care solicita angrenajul melcat sunt:
1. Forta tangentiala Ft:
56. Materiale si moduri de determinare la angrenajele melcate
Datorita faptului ca avem alunecari si frecari mari se recomanda utilizarea cuplurilor de materiale, materiale antifrictiune.
Melcul – se executa din oteluri aliate de clementare, durificate superficial pana la o duritate de 56 – 62 HRC sau din
oteluri calite la 46 -50 HRC in toata masa. Dupa tratament melcului i se aplica operatia de rectificare.
Roata melcata – poate fi executata in doua variante : prin turnare din fonte sau …….
Rotile melcate de dimensiuni mari au corpuri din fonta mari, coloana dintata din bronz. Imbinarea coroanei se face fie cu
suruburi fie prin presare, fie prin turnarea bronzului pe corp si apoi se prelucreaza dantura.
Materiale de antifrictiune :
- la solicitari mari se recomanda bronz cu staniu ;
- la solicitari medii se recomanda bronz cu aluminiu ;
Cauze de deteriorare :
- apare fenomenul de deteriorare a flancurilor datorita aparitiei fenomenului de oboseala de contact sau datorita uzurii cu
posibilitatea aparitiei fenomenului de gripare.
57. Calculul de rezistenta la angrenajul melcat
1. Roata melcata este executat dintr-un material mai moale, calculul se face pentru roata melcata, pentru distributia
de forte, folosind relatia lui Hertz.
;
2. Solicitarea la incovoiere a dintelui rotii melcate :
3. Calcul de rezistenta la incovoiere al melcului :
;
;
√
;
58. Reductoare cu roti dintate
Sunt sisteme mecanice formate din unul sau mai multe angrenaje, inchise intr-o carcasa cu ajutorul carora se produce
o reducere de turatie la unul sau mai multi arbori.
;
Reductoarele cu roti dintate se pot clasifica astfel :
a) dupa tipul axelor de rotatie :
- cu axe fixe de rotatie – sunt foarte utilizate, transmit puteri mari
- cu axe mobile de rotatie – folosesc angrenajele planetare,
b) dupa tipul angrenajului
- angrenaje cu reductoare cilindrice
- angrenaje cu reductoare conice
- angrenaje cu reductoare melcate
- angrenaje cu reductoare mixte.
c) dupa numarul treptelor de reducere a vitezei
- reductoare cu o singura treapta de reducere
- reductoare cu doua sau mai multe trepte de reducere
Reducerea turatiei este in functie de numarul rotilor dintate.
Reductoarele cu roti dintate sunt standardizate plecand de la datele urmatoare:
- tipul reductorului
- puterea transmisa
- turatia rotii motoare
- raportul de transmitere total
Partile component ale unui redactor sunt:
- corpul carcasei (baia de ulei), care suprima arboreal;
- capacul reductorului
- garnitura de etansare, pentru a nu se pierde uleiul
Ungerea se face la viteze mici prin barbotare si la viteze mari se face sub presiune.