Dumb Ravan

Mod Coala т

№ doc. Semnat Data

Coala

Ministerul Educaţiei al Republicii Moldova

Universitatea de Stat „Alecu Russo” din Bălţi

Facultatea Ştiinţe Reale, Economice şi ale Mediului

Catedra Ştiinţe Fizice şi Inginereşti

Proiect de curs

la disciplina „Mecanisme şi organe de maşini”

Tema: „Proiectarea mecanismului de acţionare a maşinii de spălat

sticle, ce constă din: motor electric, transmisie prin curea;

reductor melcat cu amplasarea melcului deasupra roţii melcate,

ambreaj elastic”

A elaborat studentul gr. IMTA32Z

Dumbravan

A verificat

Bălţi, 2014

1

Mod Coala т


Coala

Varianlul - X.

2

Mod Coala т


Coala

Introducere

Reductorul se numeşte mecanismul ce constă din transmisii (angrenaje) dinţate

sau melcate, compus dintr-un agregat separat şi care serveşte pentru transmiterea

momentului de rotaţie de la arborele motorului la arborele maşinii de lucru. Schema

cinematică a mecanismului de acţionare, în afară de reductor, poate să conţină

angrenaje dinţate deschise, transmisii prin lanţ sau curea.

Destinaţia reductorului constă în micşorarea vitezei unghiulare şi, respectiv,

marirea momentului de rotaţie a arborelui condus faţă de cel conducător.

Reductorul constă din corpul (turnat din fontă sau sudat din oţel), în care sînt

plasate elementele transmisiei – roţi dinţate, arbori, rulmenţi etc. În unele cazuri în

corpul reductorului pot fi instalate dispozitive pentru ungere a angrenajului şi

rulmenţilor sau dispozitive de răcire.

Reductoare melcate sînt utilizate pentru transmiterea mişcării între arbori axele

cărora sînt încruţişate

3

Mod Coala т


Coala

1. Alegerea motorului electric şi calculul cinematic al mecanismului de

acţionare

1.1 Alegerea motorului electric

Determinăm puterea necesară a organului de lucru

Pol=F t∗ϑol

F t−¿ forţa periferică a organului de lucru F t=1,9 kN ;

ϑ ol−¿ viteza lanţului de tracţiune; ϑ ol−0,7 m /s

Pol=F t∗ϑol=1,9∗0,7=1,33 [KW ]

Determinăm randamentul orientativ al mecanismului de acţionare:

ηmec=ηamb∗ηang. melc∗ηrulm3 +ηtr .lan.

După tab. 1.1 [1], pag.5 alegem randamentul fiecăruia.

ηamb – 0,98 – randamentul în ambreaj;

ηang. melc – 0,8 – randamenul angrenajului melcat;

ηrulm – 0,99 – randametul rulmenţilor;

ηtd . – 0,95 – randamentul transmisiei prin curea.

ηmec=ηtd .∗ηang .melc∗ηamb∗¿ηrulm3 =0,95∗0,8∗0,98∗0,993=0,72¿

Determinăm puterea necesară pe arborele motorului electric

Pmenec=

Pol

ηma

=1,330,72

=1,85[kW ]

Deoarece puterea necesară a motorului electric este 1,85 kw, alegem motorul puterea 2,2 kw.

Determinăm puterea nominală a motorului electric anexa 2, tab. S3 pag. 152 [2]

4

Mod Coala т


Coala

Varianta Modelul

Caracteristica tehnicăPuterea

nominală Pnom [kW ]

Turaţia asincronă

nme[min¿¿−1]¿

Turaţia nominală

nnom[min¿¿−1]¿

1 4AM90L2Y33,0

3000 28402 4AM100S4Y3 1500 1435

1.2. Determinăm şi distribuim raportul total de transmitere al mecanismului de acţionare

Determinăm turaţia arborelui organului de lucru. nol ,[min−1]

nol=60 ∙ 103∙ ϑ ol

π ∙ D

ϑ ol−¿ viteza organului de lucru; ϑ ol=0,7[m / s]

D−¿ diametrul tamburului D=220[mm]

nol=60 ∙ 103∙ ϑ ol

π ∙ D=60 ∙103 ∙0,7

3,14 ∙ 220=60,8 [min−1]

În conformitate cu tabelul 2.2 [1] stabilim limitele rapoartelor de transmitere al transmisiilor din cadrul mecanismului de acţionare.

Raportul de transmitere al transmisiei melcate, ired=10 …35

Raportul de transmitere al transmisiei prin curea, td=2 …4

Determinăm limitele raportului de transmitere:

imamin=ired

min ∙itdmin=10 ∙2=20

imamax=ired

max∙ itdmax=35 ∙ 4=140

Determinăm limitele turaţiei motorului electric

nmemin=nol ∙ ima

min=60,8∙ 20=1216[min−1]

nmemax=nol ∙ ima

max=60,8 ∙ 140=8512[min−1]

Determinăm rapoartele de transmitere ale mecanismului de acţionare pentru variantele de motoare electrice care se includ în limitele calculate anterior. ima1

; ima2;

5

Mod Coala т


Coala

ima1=

nnom1

nol

=284060,8

=46,7

ima2=

nnom3

nol

=143560,8

=23,6

Determinăm rapoartele de transmitere ale treptelor mecanismului de acţionare;

ima=itd ∙ ired

itd−¿ raportul de transmitere a transmisiei prin curea

ired−¿ raportul de transmitere a reductorului melcat; ired−20 tab.2.1 pag 12 [2].

itd1=

ima1

ired

=46,720

=2,33

itd2=

ima2

ired

=23,620

=1,18

Alegem motorul electric asincron 4AM802Y3, puterea nominală de 2,2 kw şi cu frecvenţa de 3000 rot/min

Transmisia prin curea itd−2,33

Reductor melcat ired−20

Mecanismul de acţionare ima−46,7

Calculăm frecvenţa de rotaţie

nnom=2840[min−1]

n1=nnom

itd

=28402,33

=1218,9[min−1]

n2=n1

ired

=1218,920

=60,9[min−1]

nol=n2=60,9 [min−1]

Calculăm viteza unghiulară

ωnom=π nnom

30=3,14∗2840

30=297,25[s−1]

6

Mod Coala т


Coala

ω1=π n1

30=3,14∗1218,9

30=127,6[ s−1]

ω2=π n2

30=3,14∗60,9

30=6,4 [s−1]

ωol=ω2=6,4 [s−1]

Calculăm puterea

Pme ≥ Pmenec=3,0 ≥ 1,84[ KW ]

Calculăm puterea pe fiecare arboreP1=Pm. e∗ηtd∗ηrul=3,0∗0,95∗0,99=2,82 kW

P2=P1∗ηred .∗ηrul=2,82∗0,8∗0,99=2,23kW

Pol=P2∗ηc .∗ηrul=2,23∗0,98∗0,99=2,16 kW

Calculăm momentele de torsiune pentru fiecare arbore în parte

T nom=Pme

ωnom

=3,0∗103

297,25=10,1N∗m

T 1=P1

ω1

=2,82∗103

127,6=22,1 N∗m

T 2=P2

ω2

=2,23∗103

6,4=384,4 N∗m

T ol=Pol

ωol

=2,16∗103

6,4=337,5 N∗m

2. Alegerea materialului pentru melc şi roată melcată

Alegem material pentru melc oţel 40X cu călirea pînă la duritatea 55HRC şi

şlefuire.

Pentru coroana dinţată a roţii, alegem bronza БрА9Ж3Л.

Adoptăm viteza prealabilă de alunecare în angrenaj ϑ s7 m/ s.

Pentru o perioadă de funcţionare mai mare tensiunea admisibilă de contact [σ H]

= 155 MPa [1] tab. 4.9 pag. 68.

Tensiunea admisibilă de încovoiere pentru un regim nereversibil [σ OF].

[σ OF ]=kFL [σ O ]F΄

N /mm2

7

Mod Coala т


Coala

[σ OF ]=kFL [σ O ]F΄ =0,58∗98=56,84 MPa

3. Calculul reductorului

Numărul de spire a melcului z, îl stabilim în dependenţă de raportul de

transmisie:

În cazul nostru cînd ired=20, stabilim z1 = 2 vezi pag. 12 [2].

Numărul de dinţi al roţii melcate:

z2=z1∗ired=2∗20=40

Stabilim z2 = 40

În acest caz:

ired=z2

z1

=402

=20

Calculăm abaterea de ∆ ired .

∆ ired20−20

20∗100 %=0 %<4 %

Determinăm coieficientul diametral al melcului din condiţia de rigiditate:

q=(0,212 ÷ 0,25 ) z2=(0,212÷ 0,25 ) 40=(8,48 ÷ 10 )

Adcceptăm q=10

Stabilim preventiv coieficientul de sarcină.

K=1,2

Determinăm distanţa dintre axe după formula 4.19 [2] pag. 369.

aw=( z2

q+1)∗ 3√( 170

z2

q[σ H ])

2

T 2 K=¿( 4010

+1)∗3√( 1704010

∗155 )2

384,4∗103∗1,2=163 mm

Acceptăm aw=160 , mm

Calculăm modulul:

8

Mod Coala т


Coala

m=(1,5 ÷ 1,7 )aw

z2

=(1,5 ÷ 1,7 ) 16040

=(6 ÷ 6,8 )mm

Stabilim după GosT 2144-76 tab 4.2 [1] m = 6,3 mm; q = 10 Determinăm distanţa dintre axe după valorile standarde.

aw=m(q+z2)

2=

6,3(10+40)2

=157,5 mm

Acceptăm distanţa dintre axe aw=157,5 ,mm.

Dimensiunile de bază a melcului

Diametrul de divizare a melcului:

d1=q∗m=10∗6,30=63 mm

Diametrul vîrfurilor spirelor melcului:

da1=d1+2m=63+2∗6,30=75,6mm

Diametrul golurilor spirelor melcului:

d f 1=d1−2,4 m=63−2,4∗6,30=47,9 mm

Lungimea părţii tăiate a melcului frezat [1] pag. 57 form. 4.7:

b1≥(11+0,06¿ z2)m+25=(11+0,06∗40)∗6,30+25=109,42mm

Stabilim b1=110mm

Unghiul de divizare a ridicării spirei γ [1] tab. 4.3 pag. 57

γ = 11º19'

Dimensiunea de bază a coroanei dinţate a roţii melcate:

Diametrul de divizare roţii melcate:

d2=z2∗m=40∗6,30=252 mm

Diametrul vîrfurilor dinţilor roţii melcate:

da2=d2+2m=252+2∗6,30=264,6 mm

Diametrul adînciturilor dinţilor:

d f 2=d2−2,4 m=252−2,4∗6,30=236,9mm

Diametrul maximal al roţii melcate:

da M 2=da2

+ 6 mz1+2

=264,6+6∗6,302+2

=274 mm

Lăţimea coroanei dinţate [1] pag.58 form. 4.12:

9

Mod Coala т


Coala

b2≤ 0,75 da1=0,75∗75,6=56,7mm

Admitem b2=56 mm

Determinăm viteza periferică a melcului:

ϑ1=π d1 n1

60=3,14∗63∗2840

60=9,4 m /s

Determinăm viteza de alunecare:

ϑ s=ϑ 1

cosγ= 9,4

cos 11°19 ΄=9,6 m /s

Pentru această viteză [σ H]¿138 MPa. tab. 4.9 [1] pag. 68

La viteza de 9,4 m/s, coeficientul de frecare va fi:

f ΄=0,02∗1,5=0,03 ; (tab. 4.4 [1])

Unghiul de frecare va fi:

ρ'=1 ° 2΄ (tab. 4.4 [1])

Precizăm randamentul reductorului:

η=(0,95÷ 0,96)∗tgγ

tg(γ+ρ΄)

Randamentul reductorului

η=(0,95 ÷ 0,96)∗tgγ

tg ( γ+ρ΄ )=

(0,95 ÷ 0,96)∗tg11°19 ΄tg (11° 19 ΄+1 °20 ΄)

≈ 0,855

După tab. 4.7 [1], alegem treapta a 8 de precizie.

Kϑ=1,2

În acest caz coieficientul de neuniformitate de distribuţie a sarcinii:

K=K β∗Kϑ

K β=1+( z2

θ )3

∗(1−x) [1] pag. 64 form. 4.26

x−0,3 [1] pag.65

θ=86 [1] tab. 4.6 pag. 64

K β=1+( z2

θ )3

∗(1−x )=1+( 4086 )

3

∗(1−0,3 )=0,77

10

Mod Coala т


Coala

Coieficientul de sarcină:

K=K β∗Kϑ=0,77∗1,2=0,92

Controlăm tensiunea de contact:

σ H=170z2

q

∗√ T2 K ( z2

q+1)

3

aw3 =

1704010

∗√ 384,4∗103∗0,92( 4010

+1)3

1603 =¿¿

130=MPa<[σ H ]=138 MPa.

Verificarea rezistenţei dinţilor roţii melcate la încovoiere

Numărul echivalent de dinţi:

zϑ=z2

cos3 γ= 40

(cos 11°19 ΄)3=41

Coieficientul formei dintelui după tab 4.5 [1], pag.63.

Y F=2,27

Tensiunea de încovoiere:

σ F=1,2 T 2 K Y F

z2 b2 m2 =1,2∗384,4∗103∗0,92∗2,2740∗56∗6,302 =10,8MPa<[σOF ]=56,8 MPa

4. Calculăm forţele în angrenaj

Forţa tangenţială

Forţa tangenţială a melcului este egală cu forţa axială a roţii melcate

F t1=Fa2

=2T 1

d1

=2∗22,1∗103

63=701,6 N

Forţa tangenţială a roţii melcate este egală cu forţa axială a roţii melcate

F t2=Fa1

=2T 2

d2

=2∗384,4∗103

252=3050,8 N

11

Mod Coala т


Coala

Forţa radială

F r1=F r2

=F t2∗tgα=3050,8∗tg20 °=1110,4

12

Mod Coala т


Coala

5. Calculul transmisiei prin curea trapezoidală

Alegem din fig. 5.2 pag. 46 [1] secţiunea curelei de tipul A

Stabilim diametrul minim a roţii de curea tab. 5.1 şi tab 5.2 pag. 46 [1]

D1=125 [mm ]

Calculăm diametrul roţii de curea conduse D2

D2=D1 ∙itd (1−ε )

Unde, itd raportul de transmisie prin curea (transmisie deschisa)

ε−¿ coieficient de alunecare elastică ε=0,01−0,02 pag. 47 [1]

D2=D1 ∙itd (1−ε )=125 ∙ 2,33 (1−0,02 )=286 [mm]

Adoptăm D2 după standart tab. S1, anexa 2, pag 280 [1];

D2=280 mm

2.4 Determinăm raportul de transmitere real ireal şi verificarea abaterii ∆ itd faţă de

raportul de transmitere ales iniţial itd.

ireal=D2

D1(1−ε )= 280

125(1−0,02)=2,28

∆ itd=|ireal−itd|

itd

∙ 100 %=|2,33−2,28|

2,33∙100=1,35 %

2.5 Determinăm valorile orientative ale distanţei dintre axe a¿, [mm].

2 ( D1+D2 )≥ a¿≥ 0,55 ( D 1+D 2)+h

h – este înălţimean transversală a curelei tab. 5.3 pag. 48 [1]

h = 7 mm

2 ( D1+D2 )≥ a¿≥ 0,55 ( D 1+D 2)+h=2 (125+280 )≥ a¿≥ 0,55 (100+260 )+7=810 ≥ a¿≥ 222[mm]

13

Mod Coala т


Coala

a¿−700 [mm]

2.6 Determinăm lungimea curelei l, [mm]

l=2 a+π2

( D2+D1 )+( D2+D1 )2

4 a=¿2∙ 700+

3,142

(280+125 )+(280−125 )2

4 ∙700=2044 [mm]

Adoptăm lungimea curelei după standart tab. 5,3 pag. 49, [1]

l=2000 [mm]

2.7 Precizăm distanţa dintre axe conform lungimii standart a, [mm]

a=18 {2 l−π ( D2+ D1 )+√ [2l−π ( D2+D1 ) ]2−8(D2−D1)

2}=¿ 18

{2 ∙2000−3,14 ∙ (280+125 )+√ [2 ∙2000−3,14 ∙ (280+125 ) ]2−8 (280−125)2}=678 [mm ]

Determinăm unghiul de înfăşurare a roţii de curea conducătoare α 1[° ].

α 1=180 °−57 ° ∙D2−D1

a=180 °−57 ° ∙

280−125678

=167 [° ]

Determinăm viteza curelei ϑ , [m / s]

ϑ=π D1 nnom

60 ∙ 103 =3,14 ∙ 125 ∙284060∙ 103 =18,6 [m /s ]

Determinarea puterii admisibile care poate fi transmisă cu o singură curea.

[ P ] t , [ KW ]

[ P ] t= [P0 ] ∙ Cp ∙ Cα ∙C l ∙C z

Unde, [ P0 ]=2,58 kW−¿ puterea admisibilă care poate fi transmisă cu o singură

curea tab. 5.5 pag. 50 [1].

C p;Cα ;C l ;C z — coieficienţi de corecţie, tab. 5.6 pag. 52 [1]

C p−1

Cα−0,95

C l−1

14

Mod Coala т


Coala

C z−0,95

[ Pt ]=[ P0 ] ∙ C p∙ Cα ∙ Cl ∙C z=2,58 ∙1,0 ∙ 0,95 ∙1 ∙0,95=2,32 [KW ]

Determinăm numărul de curele z;

z=Pnom

[ P ]t= 3,0

2,32=1,29

Alegem, numărul de curele z = 2

Determinarea forţei de întindere preliminară F0, [N ]

F0=850 ∙Pnom ∙C l

z ∙ϑ ∙ Cα ∙C p

= 850 ∙ 3,0∙11 ∙18,6 ∙ 0,95 ∙ 1,0

=144,3 ,[N ]

Determinăm forţa radială de solicitare a arborelui, generată de transmisia prin

curea F td , [N ]

F td=2 F0 ∙ z ∙ sinα 1

2=2∙144,3 ∙2 ∙ sin

1672

=573,5 [N ]

Calculăm lăţimea roţilor de curea.

Br . c=( z−1 ) p+2 f ,[mm]

p=15−¿ distanţa dintre axele canelurilor tab. 10.1 pag.132 [1]

f =10−¿ distanţa dintre axa ultimei caneluri şi marginea roţii de curea

Br . c=( z−1 ) p+2 f =(2−1 )15+2∗10=35[mm]

6. Calculul prealabil al arborilor

Arborele conducător

Diametrul la ieşire al arborelui conducător, calculat la

[ τ ]k=20 MPa

d ieş ≥3√ T 1

0,2 [ τ ]k≥

3√ 22,1∗103

0,2∗25≥16,4 mm

Acceptăm d1 ieş=20 , mm

15

Mod Coala т


Coala

Diametrul arborelui sub rulmenţi:

drul=25 mm

Pentru ieşirea instrumentului de strunjit este recomandat ca porţiunile care sunt

alăturate melcului să aibă un diametru mai mic ca df . De aceea pentru aceste porţiuni

adoptăm diametre de d = 40 mm.

Diametrul de divizare a melcului:

d1=63 mm

Diametrul vîrfurilor spirelor melcului:

da1=75,6 mm

Diametrul golurilor spirelor melcului:

d f 1=47,9mm

Lungimea părţii prelucrate

b1=110mm

Distanţa între sprijinele melcului l1≈ daM2=274mm;

Arborele condus

Diametrul capătului de ieşire:

d ieş2≥

3√ T 2

0,2[τ k ]=3√ 384,4∗103

0,2∗25=¿43,5 mm¿

Stabilim d ieş2=45 mm; [2] pag 151

Diametrul sub rulmenţi:

drul 2=50mm

Diametrul sub roată:

droat=55 mm

Diametrul butucului roţii melcate:

dbut2=(1,6 ÷ 1,8)droată=(1,6 ÷ 1,8)∗55=88÷ 99 mm

Acceptăm dbut2=94 mm .

16

Mod Coala т


Coala

Lungimea butucului roţii:

lbut2=(1,2÷ 1,8)droat=(1,2 ÷1,8)∗55=66 ÷ 99 mm

Adoptăm lbut2=90 mm.

Dimensiunile roţii de curea

lbut .r .c .= (1,2÷ 1,6 ) d ieş2=(1,2 ÷1,6 )20=24 ÷ 32

Adoptăm lbut .r .c .=32mm

7. Determinăm dimensiunile constructive ale corpului reductorului

Calculăm grosimea pereţilor corpului şi a capacului:

δ=0,04 aw+2=0,04∗157,7+2=8,3 mm

Admitem δ=9 mm

δ 1=0,032 aw+2=0,032∗157,5+2=7,04mm

Admitem δ 1=9 mm

Calculăm grosimea flanşelor inferioare a corpului şi a capacului.

b=b1=1,5 δ=1,5∗9=13,5 mm

Calculăm grosimea flanşelor de jos a corpului.

p=(2,25÷ 2,75)δ=(2,25÷2,75)∗9=(20,25 ÷ 24,75)mm

Admitem p=23 mm

Calculăm diametrele buloanelor folosite la asamblarea reductorului.

Calculăm diametrul buloanelor folosite la fundament

d1=( 0,03÷ 0,036 ) aw+12=(0,03 ÷ 0,036 )∗157,5+12= (16,7÷ 17,67 )

Admitem buloane cu filetul M 1=18 mm

Calculăm diametrul buloanelor de lîngă rulmenţi.

d2= (0,7 ÷0,75 ) d1=(0,7 ÷ 0,75 )∗18=(12,6÷ 13,5 )


Calculăm diametrul buloanelor folosite la fixarea capacului de corpul

reductorului.

d3= (0,5÷ 0,6 ) d1=(0,5 ÷ 0,6 )∗18=(9 ÷ 10,8 )


17

Mod Coala т


Coala

8. Prima etapă de companare

Trasăm două axe – axele arborilor paralel cu partea mai scurtă a coalei la distanţa

aw = 157,5 mm.

Desenăm în două proiecţii melcul şi roata melctă. Trasăm peretele interior al

carcasei, stabilind jocul între perete şi roata melcată şi între perete şi butucul roţii

melcate de aproximativ 15 mm.

Desenăm rulmenţii pe arborele melcului la distanţa l1 = daM2 = 274 mm. l2=150mm

l3=88 mm

1. Pentru arborele melcat – rulmenţii cu role conice din serie mijlocie tab.S5,

anexa 2

Nr./

orNr.

rulment

d,

mm

D,

mm

T,

mmB,

mm

C,

m

m

C,

kN

C0,

kNe Y

1 7305A 25 62 18,5 17 15 41,8 28 0,36 1,66

2. pentru arborele roţii melcate – rulmenţii cu role conice din serie mijlocie

tab.S5, anexa 2

Nr./

orNr.

rulment

d,

mm

D,

mm

T,

mmB,

mm

C,

m

m

C,

kN

C0,

kNe Y

2 7310A 50 110 29,5 27 23 117 90 0,31 1,94

18

Mod Coala т


Coala

9. Controlăm durabilitatea rulmenţilor

Arborele conducător

F t1=701,6 N; Fa1

=3050,8 , N; F r1=1110,4 , N; Farb=573,5 , N

l1=274 ,mm; l3=88 , mm

d1=63 ,mm

Determinăm reacţiile în reazem în plan XOZ

R x1=Rx2

=F t1

2=701,6

2=350,8 N

Determinăm reacţiile în reazem în plan YOZ

−F r1

l1

2−Fa1

d1

2+Ry2

l1−Farb (l1+l3 )

Ry2=

F r1

l1

2+Fa1

d1

2+Farb ( l1+l3 )

l1

=1110,4

2742

+3050,8632

+573,5 (274+88 )

274=1663,6 N

−R y1l1+F r1

l1

2−Fa1

d1

2−Farb l3=0

R y1=

−Fa1

d1

2−Farb l3+F

r1

l1

2

l1

=−3050,8

632

−573,5∗88+1110,4274

2274

=¿20,3 N

Controlăm:

Ry1−F r1

+R y2−Farb=20,3−1110,4+1663,6−573,5=0

19

Mod Coala т


Coala

Calculăm reacţiile sumare:

P1=Pr 1=√R x1

2 +R y1

2 =√350,82+20,32=351,4 N

P2=Pr 2=√ Rx2

2 +Ry2

2 =√350,82+1663,62=1700,2 N

Calculăm componentele axiale ale reacţiilor radiale a rulmenţilor radiali de

sprijin:

e=0,36

S1=0,83 e∗P r1=0,83∗0,36∗351,4=105 N

S2=0,83 e∗Pr2=0,83∗0,36∗1700,2=508 N

Pa1=Fa ≥ S2−S1

Pa1=S1=105N

Pa2=S1+Fa1

=105+3050,8=3155,8 N

Vom calcula rulmenul din stînga sub nr. 1.

Pa1

Pr1

= 105351,4

=0,29<e

Calculăm sarcina echivalentă

Pe1=Pr1

∗V∗K v¿ KT

După tab. 9.19 [2] pag. 214

V=1 K v=1,3 K T=1,05

Pe1=Pr1

∗V∗K v¿ KT=351,4∗1∗1,3∗1,05=479,7 N

Vom controla rulmenul din dreapta sub nr. 2.

Pa2

Pr2

=3155,81700,2

=1,85>e


Pe2=[(XP¿¿ r2∗V )+(Y Pa2

)] K v ¿ KT ¿

După tab. 9.18, 9.19, 9.20 [2] pag. 214

20

Mod Coala т


Coala

V=1 K v=1,3 K T=1,05 X=0,4 Y =1,66

Pe2=[(XP¿¿ r2∗V )+(Y Pa2

)] K v ¿ KT=¿[ (0,4∗1700,2∗1 )+(1,66∗3155,8)]∗1,25∗1,0=7,8 KN ¿

Calculăm durabilitatea în mil. de rotaţii. (2 rulmenţi)

L=( CPe2

)3

=( 41,8∗27,8 )

3

=1231,2mil . rot

Calculăm durabilitea în ore:

Lh=L∗106

60∗n=1231,2∗106

60∗1218,9=16835 ore

Pentru determinarea duratei de funcţionare necesare Lh, [ore], este nevoie de durata de funcţionare L, [ani] a mecanismului de acţionare, prezentă în sarcina tehnică.

Lh=L ∙365 ∙24 ∙ K z ∙ Kh ,[ore]K z−¿ coieficientul zilelor de lucru. K z−0,6 [1], pag.81Kh−¿ coieficientul zilelor de lucru într-un schimb. Kh−0,33 [2], pag.81

Lh=L ∙365 ∙24 ∙ K z ∙ Kh=7∗365∗24∗0,6∗0,33=12141,36[ore]

Deoarece, pentru un rulment instalat, durabilitatea este mică, vom instala doi rulmenţi pe capetele arborelui. Calculăm momentele:

M y1=

Rx1∗l1

2=350,8∗274

2=48,1 N∗m

M y2=Farb∗l3=573,5∗88=50,5 N∗m

M x1=

Ry1∗l1

2=20,3∗274

2=2,8 N∗m

M x2=

Ry2∗l1

2=1663,6∗274

2=228 N∗m

M x3=Farb∗l3=573,5∗88=50,5 N∗m

21

Mod Coala т


Coala

22

Mod Coala т


Coala

Arborele condus

F t2=3050,8 N; Fa2

=701,6 , N; F r1=1110,4 , N;

d1=252 , mm;

l2=150mm

Vom precăuta forţele din planul ZOX.

R z3=R z4

=F t2

2=3050,8

2=1525,4 N

Vom precăuta forţele din planul YOZ.

R y3∙l2+F r2

∙l2

2−Fa2

∙d2

2=0

Ry3=

Fa2∙d2

2−F r2

∙l2

2l2

=701,6 ∙

2522

−1110,4 ∙150

2150

=34,1 N

−R y4∙ l2+F r2

∙l2

2+Fa2

∙d2

2=0

Ry4=

F r2∙l2

2+Fa2

∙d2

2l2

=1110,4 ∙

1502

+701,6 ∙252

2150

=1144,5 N

23

Mod Coala т


Coala

Controlăm: Ry3+F r2

−R y4=0

Pentru control:34,1+1110,4−1144,5=0

Calculăm reacţiile sumare:

P3=Pr 3=√ R z3

2 +R y3

2 =√1525,42+34,12=1525,8 N

P4=Pr4=√R z 4

2 +R y4

2 =√1525,42+1144,52=1907 N

Calculăm componentele axiale ale reacţiilor rulmenţilor radiali de sprijin, e=0,31

:

S3=0,83 e∗Pr3=0,83∗0,31∗1525,8=392,6 N

S4=0,83 e∗Pr 4=0,83∗0,31∗1907=490,7 N

S3 ¿S4

Pa3=Fa<S4−S3

Pa3=S3=392,6 N

Pa4=S3+Fa2

=392,6+701,6=1094,2 N

Vom controla rulmenul din stînga sub nr. 3.

Pa3

Pr3

= 392,61525,8

=0,257<e


Pe3=Pr3

∗V∗K v¿ KT

După tab. 9.19 [1] pag. 214

V=1 ; K v=1,3 ;K T=1,05 ; X=0,45 ;Y=1,94[3] tab S 5,6 pag. 154

Pe3=[(XP¿¿ r3∗V )+(Y Pa3

)] K v ¿ KT=¿¿

24

Mod Coala т


Coala

Vom controla rulmenul din dreapta sub nr. 4.

Pa4

Pr 4

=1094,21907

=0,57


Pe4=[(XP¿¿ r 4∗V )+(Y Pa4

)] K v¿ KT ¿

După tab. 9.18, 9.19, 9.20 [1 ] pag. 214

V=1 ; K v=1 ,3 ; KT=1,05 ; X=0,45;Y =1,94 [3] tab S 5,6 pag .154

Pe4=[(XP¿¿ r 4∗V )+(Y Pa4

)] K v¿ KT=¿[ (0,45∗1907∗1 )+(1,94∗1094)]∗1,3∗1,05=3,7 KN ¿

Calculăm durabilitatea în mil. de rotaţii.

L=( CPe4

)3

=( 1173,7 )

3

=31619 mil . rot

Calculăm durabilittea în ore:

Lh=L∗106

60∗n=31619∗106

60∗60,9=8,6∗106 ore

Calculăm momentele:

M y1=M y2

=R z3

∗l2

2=1525,4∗150

2=114 N∗m

M z 1=

R y3∗l2

2=34,1∗150

2=2,5 N∗m

M z 2=

R y4∗l2

2=1144,5∗150

2=85,8 N∗m

25

Mod Coala т


Coala

26

Mod Coala т


Coala

10. Etapa a doua de companare

Etapa a doua de companare are ca scop oformare pieselor – arborele cu melc,

roata melcată, corpul, rulmenţii, capacele pentru rulmenţi etc.

În partea de sus a reductorului construim un dop de vintilare, deasemenea

construim pereţii carcasei şi capacului reductorului. Construim flanşele interioare ale

carcasei şi ale corpului carcasei.

Pentru transportarea reductorului prevedem în partea de sus a capacului carcasei

doua cange.

Construim capacele rulmenţilor, cele străpunse le construim cu inele de etanşare

din pîslă. Construim penele pe arborele melc şi arborele condus.

Lungimea arborelui l1 ieş=40 mm ;d ie ş1=20 mm

Dimensiunile penei de sub roata de curea:

b × h× l=6× 6 ×30 ; t1=3,5; t 2=2,8 ;

Arborele condus;

Diametrul sub roata melcată droată2=55mm

Dimensiunile penei de sub roata melcată vor fi:

b × h× l=16 ×10 × 80 ; t1=6 ; t 2=4,3 ;

Lungimea arborelui lieş 2=110mm;d ie ş2=45mm

Dimensiunile penei de sub ambreaj vor fi:

b × h× l=14 × 9 ×100 ; t1=5,5; t 2=3,8 ;

27

Mod Coala т


Coala

11. Controlul rezistenţei îmbinărilor prin pene

1) Arborele conducător (arborele melcului): îmbinare, roaţii de curea cu arborele conducător:

σ str=2T 1

d ( h−t 1 )∗( l−b )= 2∗22,1∗103

20 (6−3,5 )∗(30−6 )=36,8 MPa<[ σstr ]=50 MPa

2) Arborele condus: îmbinare, roaţii melcate cu arborele condus:

σ str=2T 2

d ( h−t 1 )∗( l−b )= 2∗384,4∗103

55 (10−6 )∗(80−16 )=54,6 MPa

îmbinare,ambreaj cu arborele condus:

σ str=2T 2

d ( h−t 1 )∗( l−b )= 2∗384,4∗103

45 (9−5,5 )∗(100−14 )=56,7 MPa

12. Calculul precizat al arborilor

Controlăm săgeata de încovoiere a arborelui melcat (calculul la reyistență)

Jпр=π d f 1

4

64 (0,375+0,625da1

d f 1)=3,14∗47,94

64 (0,375+0,62575,647,9 )=35,1∗104 ,mm4

Calculăm săgeata de încovoiere

f =l1

3√ Ft 1

2 + Fr 1

2

48 E Jпр

= 2743√701,62+1110,42

48∗2,1∗105∗35,1∗104 =0,0076 , mm

Săgeata de încovoiere admisibilă este:

[ f ]=(0,005 ÷ 0,01 )m= (0,005÷ 0,01 )6,3=(0,035 ÷ 0,063 ) mm

28

Mod Coala т


Coala

Arborele condus

Materialul arborelui oțel 40X, cu diametrul semifabricatului pînă la 120 mm, cu

σ B=930 MPa

Limita de rezistență cînd tensiunia este simetrică

σ−1=0,43∗σ B=0,43∗930=399,9 MPa

Limita de rezistență a tensiunilor tangențiale

τ−1=0,58∗σ−1=0,58∗399,9=231,9 MPa

Secțiunea A-A. Diametrul arborelui în această secțiune este de 55 mm.

Tensiunile în această secţiune apar datorită canalului de pană care se află pe

arborele condus pentru fixarea roţii melcate.

k σ=1,9

k τ=1,9

Factorii de mărime sunt prezentați în tab. 8.8[1], pag. 165

ε σ=0,85

ε τ=0,73

Coieficienţii sunt prezentați în tab. 8.8[1], pag. 165

ψσ=0,2

ψ τ=0,1

Momentul de răsucire T 2=384,4∗103 N∗mm

Momentul de încovoiere pe planul orizontal:

M ΄=R y3l2=34,1∗150=5,1∗103 , N∗mm

Momentul de încovoiere pe planul vertical:

M ΄΄=R z3l2+ Fa2

d2

2=1525,4∗150+ 701,6∗252

2=317,2∗103 , N∗mm

Calculăm momentul sumar al secţiunii A-A.

M A−A=√ M ΄2+ M΄ ΄2=√ (5,1∗103)2+( 317,2∗103 )2=317,25∗103 , N∗mm

Calculăm momentul de rezistenţă la răsucire

29

Mod Coala т


Coala

W kHETTO=

π d3

16−

b t 1 ( d−t 1)2

2 d=

3,14¿553

16−

16∗6,0 (55−6,0 )2

2∗55=¿30,55∗103 , mm3

Calculăm momentul de rezistenţă la încovoiere

W HETTO=π d3

32−

b t1 (d−t 1 )2

2d=

3,14 ¿553

32−

16∗6,0 (55−6,0 )2

2∗55=¿14,2∗103 ,mm3

Calculăm amplituda medie a tensiunilor tangenţiale

τ v=τ m=T 2

2W kHETTO

= 384,4∗103

2∗30,55∗103 =6,29 MPa

Calculăm amplituda normală tensiunilor de încovoiere

σ v=M A−A

W HETTO

=317,25∗103

14,2∗103 =22,34 MPa

Tensiunea medie σ m=0 MPa

Calculăm coieficientul de rezervă după tensiunile normale

sσ=σ−1

kσ

ε σ

σ v+ψ σ σm

= 399,91,9

0,85∗22,34

=8,0

Calculăm coieficientul de rezervă după tensiunile tangenţiale

sτ=τ−1

k τ

ετ

τv+ψ τ τm

= 231,91,9

0,73∗6,29+0,1∗6,29

=13,64

Calculăm coieficientul de rezervă a rezistenţei rezultant pentru secţiunea A-A

s=sσ sτ

√sσ2+sτ

2= 8,0∗13,64

√8,02+13,642=6,9

Secțiunea B-B. diametrul arborelui în această secțiune este de 50 mm.

Tensiunile în această secţiune, apar datorită ajustării rulmentului prin stringere

tab.8.7 [1]

kσ

ε σ

=4,5

kτ

ετ

=0,6∗k σ

εσ

+0,4=0,6∗4,5+0,4=3,1


ψσ=0,2

30

Mod Coala т


Coala

ψ τ=0,1

Momentul de răsucire T 2=384,4∗103 N∗mm


M B−B=R y4+ Fa2

∙d2

2=1144,5+ 701,6∗252

2=89,5 N∗m

Calculăm momentul axial de rezistenţă

W =π d3

32=3,14 ¿503

32=12,2∗103 , mm3

Calculăm amplituda normală a tensiunilor

σ v=σ max=M B−B

W=89,5∗103

12,2∗103 =7,33 MPa

Tensiunea medie σ m=0 MPa

Calculăm momentul polar

W p=2W =2∗12,2∗103=24,4∗103 , mm3


τ v=τ m=τmax

2=

T2

2 W p

= 384,4∗103

2∗24,4∗103 =7,87 MPa


sσ=σ−1

kσ

ε σ

σ v+ψ σ σm

= 399,94,5∗7,33

=12,12


sτ=τ−1

k τ

ετ

τv+ψ τ τm

= 231,93,1∗7,87+0,1∗7,87

=9,2

Calculăm coieficientul de rezervă a rezistenţei rezultant pentru secţiunea B-B

s=sσ sτ

√sσ2+sτ

2= 12,12∗9,2

√12,122+9,22=7,32

Secțiunea C-C. Tensiunile în această secţiune, apar datorită căderii de

diametru de la D=50 ,mm;la d=45 , mm;

31

Mod Coala т


Coala

Dd

=5045

=1,1 ,

rd=1,5

45=0,03 ,

k σ=2,0 tab.8.2 [1], pag, 163

k τ=1,35 tab.8.2 [1], pag, 163

Factorii de mărime sunt prezentați în tab. 8.8[1], pag. 165

ε σ=0,83

ε τ=0,72


ψσ=0,2

ψ τ=0,1


M C−C=M B−B=89,5∗103 , N∗mm

Calculăm momentul axial de rezistenţă

W =π d3

32=3,14 ¿453

32=8,9∗103 ,mm3

Calculăm amplituda normală a tensiunilor

σ v=σ max=M C−C

W=89,5∗103

8,9∗103 =10,05 MPa

Calculăm momentul polar

W p=2W =2∗8,9∗103=17,8∗103 , mm3


τ v=τ m=τmax

2=

T2

2 W p

= 384,4∗103

2∗17,8∗103 =10,8 MPa


sσ=σ−1

kσ

ε σ

σ v

= 399,92,0

0,83∗10,05

=16,5

32

Mod Coala т


Coala


sτ=τ−1

k τ

ετ

τv+ψ τ τm

= 231,91,350,72

∗9,2+0,1∗9,2=12,76

Calculăm coieficientul de rezervă a rezistenţei rezultant pentru secţiunea C-C

s=sσ sτ

√sσ2+sτ

2= 16,5∗12,76

√16,52+12,762=10,1

13. Ajustajele pieselor principale ale reductorului

Ajustajele stabilim în conformitate cu indicaţiile din tab. 10.13.[1]:

1) rulmenţi efectuăm cu abatere arborelui k6;

2) ajustajul diametrului exterior al rulmentului H7;

3) ajustajul roţii melcate la arbore H 7s6 ;

4) ajustajul roţii de lanţ la arbore H 7h 6 ;

5) ajustajul coroanei din bronză pe butucul din fontă al roţii melcate H 7r 6 ;

6) ajustajul inelelor de reţinere a uleiului pe arborele H 7n 6 .

14. Calculul termic al reductorului

Reductorul melcat are un coieficient de lucru util mic şi o eliminare de căldură,

deaceea trebuie de efectuat calculul termic.

Condiţia de funcţionare la o perioadă îndelungată de timp a reductorului este:

∆ t=t u−t a=Pnec∗(1−η)

k t∗A

unde,

t u−¿ temperatura uleiului;

t a−¿ temperatura mediului;

Pmelc−¿ puterea pe arborle melcat;

33

Mod Coala т


Coala

η−¿ randametul reductorului;

k t−¿ coieficient de transmitere a temperaturii;

A−¿ aria suprafeţei care se răceşte cu aer.

A=Acap+ Alg+ Alţ

Acap−¿ aria suprafeţei de sus;

Alat−¿ aria suprafeţei laterale;

A f .−¿aria suprafeţei din faţă.

Acap=2∗[ (lbutmelc+2 δ )∗(dam2

+2δ ) ]=2∗[ (0,090+0,016 )∗(0,274+0,016 )]=0,061 m2

Alat=2∗[ (dam2+da1

+2 δ )∗(dam2+2 δ )]=2∗[ (0,274+0,0756+0,016 )∗(0,274+0,016 ) ]=0,21 m2

A faţă .sp=2∗[ (dam2+da1

+2 δ )∗(lbutmelc+2δ )]=2∗[ (0,274+0,0756+0,016 )∗(0,090+0,016 ) ]=0,08 m2

A=Acap+ Alat+ A f .=0,061+0,21+0,08=0,351 m2

k t=17W

m2∗℃ [1] pag. 382

Pnec−1,84 kW=1840W

η=0,8

∆ t=t u−t a=Pnec∗(1−η)

k t∗A=

1840∗(1−0,8)17∗0,351

=62℃< [ ∆t ]=60℃

15. Alegerea tipului uleiuluiPentru ungerea angrenajului şi rulmenţilor folosim metoda separată: ungerea

angrenajului se efectuează prin scufundarea arborelui melcat în ulei; ungerea

rulmenţilor – cu ajutorul materialului plastic de tipul solidol sintetic C după GOST

4366-76 (tab. 9.14 [1]).

Din tab. 10.9.[1] stabilim viscozitatea uleiului: 15¿10−6 m2/s la σ H =200 MPa şi

v s≈9m /s .

Din tab. 10.10.[1] alegem uleiul industrial MC 22.

16. Asamblarea reductorului

34

Mod Coala т


Coala

Înainte de asamblării, reductorul se curăţă în partea interioará şi se acoperă cu o

vopsea rezistentă la acţiunea uleiului.

Asamblarea se efectuează în conformitate cu desenul de asamblare.

Asamblarea se începe în felul următor: pe arborele melcat se îmbracă, rulmenţii

care în prealabil au fost încălziţi în ulei la temperatura de 80 - 100 °C . Dupa care

arborele asamblat se instalează în corpul reductorului.

Pe arborele condus se fixează pana de sub roată, după care se presează roata

melcată, se instalează bucşa de distanţare apoi rulmenţii se încălzesc şi se presează pe

fusurile arborilor.

Arborele asamblat, se fixează pe corpul reductorului şi se plasează capacul

reductorului. Pentru centrarea capacului şi corpului se instalează ştifuri. Suprafaţa dintre

axe în prealabil este prelucrată cu vopsea.

După aceasta se fixează capacele cu ajutorul garniturilor metalice instalate sub

capacul rulmenţilor.

Reductorul asamblat este supus cercetărilor pe stand, după care, este instalat în

locul de destinaţie pentru care a fost elaborat.

35

Mod Coala т


Coala

Bibliografie

1. С.А.Чернавский, Н. Боков, и др. Курсовое проектирование деталей машин,

Москва, Машиностроение., 1988, с.409.

2. Dulghieru V., Ciupercă R., Dicuseară I., Mecanica aplicată: Îndrumar de proiectare,

Chişinău, Editura Tchnica-info, 2008, 296 p.

3. Курмаз, Л.В. А.Т. Скойбеда.. Детали машин.

Проектирование: Справочное учебно-методическое

пособие– 2-е изд., испр.: М.: Высш. шк., 2005. – 309 с.

36

Dumb Ravan

Documents

Transcript of Dumb Ravan