LICEUL TEHNOLOGIC „CONSTANTIN BRÂNCUȘI„ DEJ PROIECT PENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE A COMPETENTELOR PROFESIONALE ȘI OBȚINEREA CERTIFICATULUI DE CALIFICARE PROFESIONALĂ NIVEL 3 SPECIALIZAREA: TEHNICIAN MECANIC PENTRU INTREȚINERE ȘI REPARAȚII TEMA: Organizarea activităților de reparare a angrenajelor cu roți dintațe cilindrice
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
LICEUL TEHNOLOGIC „CONSTANTIN BRÂNCUȘI„ DEJ
PROIECT
PENTRU EXAMENUL DE CERTIFICARE A COMPETENTELOR
PROFESIONALE ȘI OBȚINEREA CERTIFICATULUI DE CALIFICARE
PROFESIONALĂ
NIVEL 3
SPECIALIZAREA:
TEHNICIAN MECANIC PENTRU INTREȚINERE ȘI REPARAȚII
TEMA:
Organizarea activităților de reparare a angrenajelor cu roți dintațe cilindrice
Absolvent: Îndrumător:
ILIEȘ ALIN Prof. HORVAT MARIA
ARGUMENT
Transmisiile mecanice realizeaza legatura intre masina motoare si masina de lucru,
diferentiindu-se structural prin tipul elementelor componente, cinematic prin modul de realizare a
rapoartelor de transmitere si marimea acestora, si dinamic prin capacitatea de incarcare in functie de
dimensiunea ansamblului.
Prezenta monografie prezinta principalele transmisii mecanice utilizate in transmisiile de putere:
transmisii prin angrenare, transmisii prin lant, transmisii prin curele si transmisii prin parghii.
In redactarea lucrarii am incercat sa urmaresc modelul clasic, utilizat frecvent in lucrarile de
specialitate, care model a fost imbunatatit prin completarea unor subcapitole cu elemente noi,
inspirate din literature de specialitate, monografii, articole , prospecte si chiar cu elemente originale,
contributii ale autorilor. Toate acestea vor fi evidentiate in prezentarea capitolelor.
In principiu, capitolele au o structura comuna, in sensul ca, initial, sunt prezentate elemente cu
caracter de generalitate: caracterizari, clasificari, domenii de folosire, forme si cauze ale
deteriorarilor elementelor componente, materiale, tratamente termice si tehnologia de executie a
acestora; se continua cu elemente geometrice, cinematica transmisiei, elemente de calcul de
rezistenta si in final, se prezinta solutii constructive.
In aceasta lucrare “ TRANSMISII CU ROTI DINTATE” dupa parcurgerea etapelor clasice:
caracterizare, domenii de folosire, clasificare , forma, materiale utilizate in constructia acestora.
Lucrarea prezinta atat aspecte teoretice pentru intelegerea fenomenelor ce apar in procesul
transmiterii cat si metodici de proiectare folosite in calculul transmisiilor, dar si a elementelor
componente.
2. Generalitati despre transmisiile mecanice
2.1 Definitia transmisiilor
Transmisia mecanica este un ansamblu cinematic de elemente care au ca scop transmiterea
miscarii de rotatie cu sau fara transformarea acesteia, insotita de transmiterea energiei mecanice,
deci a fortelor si a momentelor.
Transmisiile mecanice transmit miscarea, momentul de torsiune, deci puterea de la arborele
motor, care este arborele conducator, la cel condus.
2.2 Clasificarea transmisiilor mecanice
Transmisiile mecanice pot fi: 1.DIRECTE
2.INDIRECTE
1.Directe – caracterizate prin distanta mica intre axa geometrica a arborelui conducator si cea a
arborelui condus(elementele intre care se transmite miscarea sunt apropiate).
Transmisiile directe pot fi:
a) cu roti de frictiune (a)
b) cu came (b)
c) cu roti dintate (c)
d) cu surub-piulita. (d)
Figura 1
2. Indirecte – sunt caracterizate prin distanta mai mare intre axele elementelor care transmit
miscarea si sunt transmisii cu:
a) curele (a)
b) lanturi (b)
c) parghii. (c)
Figura 2
3. TRANSMISIILE CU ROTI DINTATE
In constructia de masini, cele mai utilizate transmisii mecanice sunt mecanismele cu roti dintate
numite angrenaje.
Angrenajul este un mecanism format dintr-o pereche de elemente profilate sau danturate numite
roti dintate.
3.1 Rol functional
Rolul functional al unui angrenaj este de a realiza un raport de transmitere constant (i=
constant), viteze si puteri diferite, siguranta in exploatare, randament ridicat, gabarit relativ redus si
durata de functionare indelungata.
Un angrenaj este format dintr-o pereche de roti dintate, dintre care una este conducatoare iar
cealalta este condusa.
Figura 3
In functie de pozitia arborilor , angrenajele pot fi:
a) cu axele paralele (a )
b) cu axele concurente in plan ( b )
c) cu axele concurente in spatiu ( c ).
Figura 4
Dantura rotilor dintate poate fi: dreapta, inclinata, in V, in W, cu axa curba.
Figura 5
Forma suprafetelor de referinta a danturii poate fi cilindrica sau conica.
Elementele constructive ale unei roti dintate sunt: butucul, coroana care poarta dantura si discul
sau spitele.
3.2 Elemente care definesc dintii unei roti dintate
Elemente care definesc dintii unei roti dintate sunt urmatoarele:
1. Capul dintelui – este partea dintelui situate la exteriorul cercului situate la exteriorul cercului
de divizare(cercul de divizare este folosit ca baza pentru masurarea parametrilor geometrici ai
danturii);
2. Inaltimea capului - (a) este distanta pe raza, intre cercul de divizare si cercul exterior;
3. Piciorul dintelui – este partea dintelui situat intre corpul rotii si cercul de divizare
4. Inaltimea piciorului – (b) este distant pe raza, intre cercul de divizare si cercul interior;
5. Inaltimea sau adancimea golului – h = a + b , este distanta masurata pe raza intre cercul
exterior si cercul interior;
6. Grosimea dintelui - Sd este distanta dintre doua flancuri alaturate, masurata pe cercul de
divizare (primitive);
7. Largimea golului – Sg este distanta masurata pe cercul de divizare (primitive) intre flancurile
a doi dinti alaturati;
Figura 6
Intre grosimea dintelui, latimea golului si pas (pasul p este distanta dintre doi dinti consecutivi)
exista relatia:
Sd + Sg = p
Lungimea dintelui “l” este distanta dintre suprafetele care limiteaza corpul dintelui.
3.3 Elementele geometrice ale rotilor dintate
Elementele geometrice ale angrenajelor sunt:
1. Cercul exterior , notat prin diametrul De , este cercul care margineste dintii in exterior ;
2. Cercul interior , notat prin diametrul Di , este cercul care margineste fundul golurilor
dintre dintii unei roti;
3. Cercul de divizare ( Dd) (primitive) este un cerc conventional pe care se face impartirea in
dinti a rotii ( modulul, pasul);
4. Distanta dintre axele arborilor (A);
5. Pasul sau pasul circular p , este distanta dintre flancurile de aceleasi sens a doi dinti
alaturati ai rotii, masurata pe cercul de divizare ( primitiv), unde z este
numarul de dinti ai rotii dintate;
6. Modulul sau pasul diametral m, este lungimea ce revine pe diametrul cercului de divizare
pentru un dinte al rotii.
Numeric, modulul este egal cu raportul dintre diametrul de divizare si numarul de dinti .
Se masoara in milimetri (mm) si este legat de pas prin relatia:
In functie de modulul si numarul de dinti ai rotilor dintate se pot determina urmatoarele
elemente:
Diametrul exterior : De = m(z+2) [mm]
Diametrul interior: Di = m(z-2,5) [mm]
Distanta dintre axe: [mm]
Aceasta relatie se aplica numai angrenajelor cu roti dintate cilindrice cu dinti drepti, cu
semnul (+) pentru angrenare exterioara si cu semnul (-) pentru angrenare interioara.
Distanta dintre axe este realizata conform (STAS 915/3-81) si poate fi : 400, 500, 630, 1000,
1200, 1600, 2000, 2500 [mm].
In perioada transmiterii miscarii, dintii rotii conducatoare patrund succesiv in golurile dintre
dintii rotii pereche conjugate si realizeaza o presiune de contact antrenandu-l prin
angrenare.Angrenarea se produce in planuri frontale, iar miscarea se transmite printr-o forta de
apasare intre dinti.
Mecanismele cu angrenaje se folosesc pentru a transmite miscari de la viteze foarte
reduse(cum ar fi mecanismele ceasornice), pana la viteze de 150 m/s. De asemenea, puterea prin
angrenare este de la 0.0001 kW la 10000 Kw.
Buna functionare a angrenajelor depinde de urmatorii factori:
- precizia prelucrarii danturii
- rigiditatea
- precizia prelucrarii arborilor, a lagarelor si a carcaselor.
3.4 Materiale utilizate si solicitarile rotilor dintate
3.4.1 Materiale utilizate
Alegerea materialului se face tinand seama de sarcinile ce se transmit prin dantura, durata totala
de functionare a angrenajului, viteza si precizia sa, caracteristicile de rezistenta ale materialelor si
alte conditii ce se impun anumitor angrenaje. Cum ar fi conductivitatea termica, electrica, magnetica,
rezistenta la temperatura si la coroziune.
Materialele care satisfac cerintele necesare unei bune functionari a rotilor dintate sunt: otelurile,
fontele cenusii, alama, bronzul si anumite materiale nemetalice ( textolit, poliamida, bachelita, alte
materiale plastice). Materialele plastice sunt sensibile la umiditate si au functionare limitata la
temperaturi care nu depasesc 1000C. Rezultate bune s-au obtinut prin folosirea cuplului otel –
material plastic, otel – bronz.
Pe scara larga se utilizeaza otelurile de imbunatatire (OLC 45 – S235J2G3 – SREN10025,
40Cr10, 41MoCr11), care au duritatea superficiala a flancurilor mai mica de 330 HB si permit
prelucrarea usoara si precisa a dintilor dupa aplicarea tratamentului termic.
Tehnica moderna a creat posibilitatea aplicarii unor tratamente termice dupa finisarea danturii
rotilor dintate, astfel incat deformarea si arsurile datorate tratamentului, dispar.
Dintre oteluri se utilizeaza:
- oteluri carbon de calitate pentru cementare (OLC15) ,
-oteluri aliate (21MoMnCr12, 18MoCrNi12),
-otel carbon turnat in piese (OT 50, OT60).
Din categoria fontelor se folosesc:
- fonte maleabile
- fonte cu grafit nodular( Fgn70-2-GG70-SRISO 1083)
- fonte antifrictiune.
Dintre materialele metalice neferoase, cele mai utilizate sunt bronzurile care se prelucreaza
usor si mai antimagnetice.
3.4.2 Solicitarile rotilor dintate
Rotile dintate cu functionare continua sunt supuse la solicitari variabile, turatii ridicate, forte intense
si temperaturile mediului in regim de functionare. In procesul angrenarii, pe fasia de contact dintre
dintii conjugati se produc presiuni specifice de contact elastic la suprafata flancurilor active si o stare
de eforturi unitare la baza dintelui.
Dintii rotii dintate sunt solicitati la incovoiere , iar arborele rotii atat la incovoiere cat si la
torsiune.
Forta radiala solicita dintele la compresiune si arborele la incovoiere.
Forta de frecare influenteaza rezistenta la oboseala a angrenajelor.
Solicitarea dinamica exterioara este provocata de fortele de inertie la pornire, oprire si in
regim de lucru.
Solicitarea dinamica interioara este generata de erorile de executie a danturii, care se refera la
profilul flancurilor, pasul danturii si la directia dintilor. Astfel, valoarea raportului de transmitere
devine variabila, in procesul angrenarii apar socuri si vibratii care determina zgomot si o reparatie
neuniforma a sarcinii pe intreaga lungime a dintilor.
3.5 Domeniul de utilizare si rolul functional
Domeniul de utilizare al angrenajelor este foarte larg:
- roti etalon pentru controlul rotilor dintate;
- roti pentru mecanismele de divizare pentru reductoare;
- diferite ansambluri cu roti dintate pentru avioane, masini de ridicat;
- mecanismul planetar diferential;
- cutii de viteze ale automobilelor, ale masinilor-unelte;
- ansamblul de roti dintate pentru turbine, ce lucreaza la viteze foarte mari;
- mecanismul de avans al masinilor-unelte.
Rol functional
Mecanismele cu roti cu frictiune nu pot asigura transmiterea uniforma a miscarii arborilor, deci
nu pot realiza o valoare constanta a raportului de transmitere “i” si nici transmiterea unor puteri
mari. Astfel de inconveniente nu apar in functionarea mecanismelor cu roti dintate numite
angrenaje.
Suprafelete cilindrice, reprezentate prin cercurile de rostogolire Dr1 , Dr2 se rostologesc intre ele,
fara alunecare, daca in afara si in interiorul acestor cercuri, la periferia lor, se executa niste dinti si
niste goluri asemanatoare. Astfel, alunecarea relativa a suprafetelor de contact- reprezentate prin
cercurile de rostogolire- este exclusiva, deoarece miscarea nu se mai transmite prin forta de frecare,
ci printr-o forta de apasare intre dinti. In perioada transmiterii miscarii, dintii rotii conducatoare
patrund succesiv in golurile dintre dintii rotii pereche si realizeaza o presiune de contact antrenandu-i
prin angrenare.
Raportul de transmitere “i” este constantul:
( 1 )
Formele constructive ale angrenajelor reale sunt variate. Transmiterea miscarii este insotita de
transmiterea unor momente de torsiune Mt.
Domeniul de utilizare a angrenajelor este vast. In constructia moderna de masini si ap arate,
transmisia cu roti dintate constituie mecanismul cel mai important si cel mai utilizat. Astfel,
constructia unui automobil , ca si aceea a unui strung, cuprinde zeci de roti dintate. In schemele
cinematice ale unor masini-unelte complexe se afla sute de roti dintate. Executate ingrijit si montate
corect, pot garanta siguranta in functionare la viteze si puteri reduse(in cazul aparatelor tip
ceasornic), la puteri de zeci de MW (masini grele) si la viteze periferice, ridicate pana la 100-150
m/s (masini rapide).
Gama dimensiunilor rotilor dintate este determinata de stadiul general al dezvoltarii constructiei
de masini. In present se pot executa roti dintate cu diametrele cuprinse intre fractiuni de milimetru
pana la diametre de strunjire De>10 m.
La turatii mari, angrenajele in functionare produc zgomote de intensitate proportionala cu turatia
“n” si invers proportionala cu precizia de executie si montaj. La angrenajele cu dinti inclinati, in V
sau curbi, zgomotul este mai redus.
Tipuri representative de roti dintate si angrenaje
Criteriul de
clasificare
Denumirea angrenajului
Pozitia in figura……..
Denumirea rotii
Pozitia axelor de rotatie
-cu axe paralele
-cu axe care se intersecteaza in plan
-cu axe incrucisate in spatiu
I, a, b, c, d
II, e
III f, g. h
-cilindrica
- conica
- elicoidala(f,h) si cu cremaliera (g).
Sensul de miscare al rotilor angrenate
-in sens opus sau diferit
-in acelasi sens
a, b, c, d, e, f, g, h
c
-cu dantura exterioara
-cu dantura in interiorCaracterul miscarii -fara transformarea miscarii
de rotatie
-cu transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie sau invers
a, b, c, d, e, f, h
g
-cu roata
-roata cremaliera
Orientarea axei longitudinale a dintilor fata de generatoarea suprafetei supuse danturarii
- corespunde denumirilor rotilor
a, c, e, g
b
d
f
-cu dinti drepti
-cu dinti inclinati(elicoidali)
-cu dinti inclinati in V sau W
-cu dinti curbiForma suprafetei de danturare
-corespunde denumirilor rotilor
a – d
e – f
h
-
-
-cilindrica
-conica
-melcata
-alte forme de revolutie
-necirculareDupa forma curbei flancurilor
- a - h -evolventa;cicloidala
-arc de cerc
a b c
d e f
3.7 Caracteristici mecanice
Caracteristici mecanice ale principalelor oteluri pentru angrenaje :
Grupa Marea TT HB (miez) HV10 (sup.) Rm (Mpa) Rro,2 (MPa)