Îndrumar pentru lucrĂri de laborator o.m. l21-28

Organe de maşini – Îndrumar pentru lucrări de laborator

LUCRAREA DE LABORATOR NR. 21

STUDIUL VARIATORULUI FRONTAL

1. Scopul lucrării

Lucrarea de laborator are ca scop studierea unui variator frontal, prin identificarea mişcărilor elementelor componente şi analiza cinematică.

2. Noţiuni teoretice

Transmisile prin fricţiune sunt transmisi mecanice la care mişcarea de rotaţie şi momentul de torsiune se transmit, de la elementul conducator la cel condus, prin intermediul forţelor de frecare, ca urmare a apăsării reciproce a elementelor în contact.

Raportul de transmitere poate fi constant (elementul condus are o turaţie constanta, în ipoteza alunecariilor zero) sau variabil – variatoare (turaţia elementului condus este variabilă între anumite limite).

Avantajele transmisiilor prin fricţiune sunt: funcţionează la un nivel redus de zgomot şi vibraţii; asigură protecţia transmisiei în cazul unor suprasarcini; au posibilitatea reglării continue a turaţiei de ieşire; sunt simple şi relativ ieftine. Dezavantajele acestor transmisii constau în: nu asigură un raport de transmitere riguros constant ( cauzat de alunecările elementelor în contact şi a erorilor de execuţie a acestora); randamentul unora dintre variatoare este mai redus, comparativ cu transmisiile prin angrenaje; patinarea produce uzuri neuniforme a elementelor în contact; durabilitate relativ scăzută; necesită forţe mari de apăsare, care încarcă arborii şi lagărele, determinând mărirea gabaritului transmisiei [30].

Folosirea transmisiilor prin fricţiune se recomanda în următoarele cazuri: la transmisii cu rol cinematic, puţin încărcate; la transmisii încărcate cu sarcini mici, care funcţionează la viteze foarte mari sau la care se impune un nivel scăzut de zgomot şi vibraţii; la transmisii încărcate cu sarcini mici-medii, care necesită reglarea continuă a turaţiei la ieşire, impusă de procesul tehnologic, dar care nu necesită un

rapor de transmitere riguros constant. Acestea se întâlnesc: în industria constructoare de maşini; în industria extractivă, uşoară şi alimentară; în transporturi; în agricultură.

3. Prezentarea dispozituvului

151

Dispozitivul ( fig. 1) este practic un variator frontal (mono); elementul conducător este executat sub forma unei role cilindrice (poz.1) cu rază constanta R1;

corpul de rostogolire condus are forma unui disc (poz. 2), a cărui rază de rostogolire R2x este variabilă.

Fig. 1

Modificarea turaţiei la ieşire (modificarea raportului de transmitere) se obţine prin deplasarea rolei (poz. 1), în lungul arborelui conducător, cu ajutorul mecanismului şurub-piuliţă (poz. 3); arcul elicoidal cilindric de compresiune (poz. 4) dezvoltă forţa necesară de apăsare Rapoartele de transmitere se determina cu relaţiile:

(1)

Gama de reglare a turaţiei se obţine prin

(2)

Forţa normala de interacţiune între elementele în contact se determină impunând condiţia ca momentul de torsiune să se transmită numai prin frecare

152

(3)

în care: c este coeficientul de siguranţă la alunecare (cu valori c=1,15...1,25); - momentul de torsiune la elementul conducător, în ; z- numărul

fluxurilor de transmitere a sarcinii; µ- coeficientul de frecare corespunzător materialelor elementelor în contact; - raza căii de rulare, la mijlocul liniei de

contact; pentru variatorul frontal (mono) şi z =1 de unde

( )

Razele de curbură în zona de contact şi curbura redusă pentu variatorul frontal (mono) se obţin cu relaţiile (fig. 2):

(4)

Fig. 2 În funcţionarea variatorului frontal (mono) sunt inevitabile alunecările geometrice între rolă şi disc; acestea (alunecările) se pot exprima prin relaţia (fig. 3)

(5)

unde prin înlocuire se obţine

( )

în care: b este lăţimea rolei cilindrice (poz. 1- fig. 1); - raza de rostogolire

a discului (poz. 2- fig. 1); şi

fiind vitezele punctelor extreme de contact dintre rolă şi disc; - viteza

rolei, egală cu viteza a punctului median de contact, punct în care alunecarea este nulă.

153

Din relaţia (5’) se poate trage concluzia că reducerea alunecării geometrice se poate obţine prin folosirea unor role cu lăţimi foarte mici sau sub formă de discuri cu profil semicircular, la care contactul teoretic este punctiform.

Fig. 3

4. Modul de desfăşurare al lucrării

Penru efectuarea lucrării de laborator se vor identifica toate elementele componente ale dispozitivului. În continuare se vor stabili dimensiune roţii conducătoare şi dimensiunile

roţii conduse Cu aceste date se determină

rapoartele de transmitere (relaţia (1)) şi gama de reglare a turaţiei G (relatia (2)). Prin determinarea elementelor geometrice ale arcului elicoidal de compresiune, se poate calcula forţa normală de apăsare, prin folosirea relaţiei

(6)

unde: G este modulul de elasticitate transversal al materialului sârmei; d- diametrul sârmei; n- numărul de spire active; - diametrul de înfăşurare; δ- săgeata.

154

Cunoscând forţa , coeficientul de frecare µ, pe raza şi coeficientul de

siguranţă la alunecare c se poate calcula momentul de torsiune , folosind relaţia

(7)

Cu ajutorul relaţiei (5’), folosind valorile maxime şi minime pentru , se calculează variaţia alunecărilor geometrice între rolă şi disc.

Pentru a compara şi , teoretice cu şi , reale, se va roti

roata conducătoare 1 cu unghiul (3600, 7200, 10800), pentru , respectiv

, citindu-se de fiecare dată unghiurile de rotaţie ale roţii conduse şi

(se folosesc un ac indicator şi un cadran gradat); se vor calcula

(8)

şi se vor compara cu , respectiv .

Prin deplasarea elementului conducător, raza a punctului de contact dintre rolă şi disc variază ceea ce are drept consecinţă modificarea raportului de transmitere dintre cele două elemente; în acest sens, se va trasa ( prin puncte) un grafic asemănător celui prezentat în figura 4.

Fig. 4

5. Modul de elaborare al referatului lucrării de laborator

155

Referatul lucrării de laborator trebuie să cuprindă: - titlul lucrării; - scopul lucrăii; - schema dipozitivului ( fig. 1), cu indicarea elementelor componente; - calculul rapoartelor de transmitere şi a gamei de reglare a turaţiei G;

- calculul forţei normale de apăsare ;

- calculul momentului de torsiune ;

- calculul rapoartelor de transmitere şi ;

- graficul de variaţie pentru raportul de transmitere ( fig. 4).

156



STUDIUL VARIATORULUI CU ROŢI DE FRICŢIUNE CONICE

1. Scopul lucrării

Lucrarea de laborator are ca scop studierea unui variator cu roţi conice, prin identificarea mişcărilor elementelor componente şi analiza cinematică.


Transmisia mecanică este un asamblu cinematic de elemente construit în scopul transmiterii mişcării, cu sau fără transformarea acesteia.

Transmiterea mişcării se face cu un raport de transmitere i, definit de relaţia

, (1)

în care sunt viteza unghiulară, turaţia, respectiv viteza periferică ale

elementului conducător, iar - viteza unghiulară, turaţia, respectiv viteza periferică ale elementului condus.

Transmisiile cu roţi de fricţiune (fig. 1) sunt caracterizate prin simplitatea constructivă, dar au un randament relativ scăzut şi imposibilitatea menţinerii constante a raportului de transmitere.

De asemenea, aceste transmisii au dimensiuni reduse, funcţionează fără şocuri, cu zgomot redus şi au posibilitatea de a patina în cazul suprasolicitărilor.

Roata conducătoare (fig. 1) este montată pe lagăre deplasabile şi apăsată asupra roţii conduse cu o forţă .

În zona de contact dintre roţile se dezvoltă forţa de frecare care asigură transmisia mişcării între doi arbori a căror axe de rotaţie sunt paralele sau se intersectează în plan.

Notând cu momentul de torsiune transmis şi cu diametrul exterior al

roţii, se obţine relaţia forţei de frecare (egală cu forţa utilă ) [30]

157

(2)

sau

(3)

în care este coeficientul de frecare ( ), iar - forţa de apăsare.

Fig. 1

Notând cu coeficientul de siguranţă împotriva alunecării, se

obţine relaţia dintre forţa de apăsare şi forţa utilă

. (4)

Se observă că forţa de apăsare este de aproximativ 10 ori mai mare

comparativ cu forţa utilă . De aceea arborii şi lagărele transmisiei sunt puternic solicitaţi. Acest fapt limitează domeniul de utilizare al transmisiilor cu roţi de fricţiune la puteri de până 20 kW.

Deoarece este inevitabilă alunecarea elastică dintre roţi, raportul de transmitere , trebuie corectat cu un coeficient de compresare

. (5)

Roţile cu fricţiune sunt folosite în construcţia variatoarelor continue de turaţie (fig. 2 – variator de turaţie cu roţi conice şi contact interior; fig. 3 – variator de turaţie cu roţi tronconice şi rolă intermediară).

158

Fig. 2 Fig.3

3. Prezentarea dispozitivului

Dispozitivul (fig. 4) este compus din arborii conducător 1 şi condus 2, pe care se montează prin penele paralele 8, roţile conice 6 şi 7. Pe cei doi arbori 1 şi 2 se fixează câte un ac indicator care arată pe câte un cadran gradat, unghiurile de rotaţie corespunzătoare , respectiv . Arborele conducător 1 este prevăzut şi cu un arc elicoidal 9 care are rolul de a pretensiona roata intermediară 3, prevăzută cu un bandaj de cauciuc şi montată pe piuliţa 5. La rândul ei piuliţa 5 se montează pe şurubul 4, fixat prin două lagăre de alunecare. Cu ajutorul şurubului 4 se obţine modificarea continuă a raportului de transmitere prin deplasarea roţii intermediare 3 (simultan cu piuliţa 5) de-a lungul generatoarelor celor două roţi conice 6 şi 7.

Pentru a preveni deplasarea arbitrară a piuliţei 5 în lungul zonei filetate a şurubului 4, se prevede un lagăr de rostogolire, montat între roata 3 şi piuliţa 5. Suplimentar (pentru siguranţă), se pot monta pe şurubul 4, două contrapiuliţe, în stânga şi în dreapta piuliţei 5. Arcul elicoidal 10 menţine roata conică 6 în contact cu roata intermediară 3.

159

Fig. 4


Pentru studiul variatorului cu roţi de fricţiune conice, se aduce roata intermediară 3 (cu bandajul de cauciuc) în dreptul diametrului (fig. 5- s-au păstrat notaţiile din fig. 4), prin rotirea şurubului 4.

160

Fig. 5

În această poziţie se măsoară diametrele . Se deplasează apoi

roata 3 până în dreptul diametrului , poziţie în care se măsoară diametrele

(măsurătorile se fac cu un şubler).

Cunoscând diametrele se poate stabili valoarea raportului de trasmitere teoretic

. (6)

Prin rotirea arborelui conducător 1 şi prin citirea indicaţiilor acelor montate pe

cei doi arbori se poate stabili raportul . Folosind acest raport şi relaţia (5), se poate

determina coeficientul de compresare cu relaţia

. (7)

Domeniul de variaţie al vitezelor unghiulare G sau turaţiilor la arborele condus (gama de reglare) se exprimă, pentru , prin relaţia

(8)

În funcţie de razele extreme ale roţilor 6 şi 7 (fig. 4), coeficientul G se poate exprima prin relaţia

161

. (9)

Dacă cele două roţi conice au aceeaşi lăţime, înseamnă că şi

, de unde coeficientul G se exprimă cu relaţia

. (10)

Pentru a compara coeficientul G obţinut teoretic cu cel real se va roti cu

roata conducătoare 6 pentru fiecare din cele două poziţii extreme ale roţii

intermediare 3. De fiecare dată se vor citi unghiurile de rotaţie ale

roţii conduse 7, de unde se obţine coeficientul real , cu relaţia

. (11)

Arcul 9 se montează comprimat dezvoltând forţa elastică Q. Această forţă elastică produce o forţă normală de apăsare pe bandajul rolei 3, având expresia

, (12)

unde α este unghiul de înclinare al generatoarelor conurilor 1 şi 2 (fig. 5)

. (13)

Forţa utilă (forţa motoare tangenţială) este mai mică, cel mult egală cu

forţa de frecare

, (14)

unde este coeficientul de frecare ( ).


Referatul lucrării de laborator trebuie să cuprindă:- titlul lucrării;- scopul lucrării;- elementele unei transmisii cu roţi de fricţiune (fig. 1);- schema dispozitivului (fig. 4), cu indicarea părţilor componente;- datele necesare calculului coeficientului de compresare ;- datele necesare calculului coeficientului G; - calculul forţei utile pentru ;- concluziile rezultate din interpretarea datelor experimentale.

162



163

STUDIUL VARIATORULUI TOROIDAL

1. Scopul lucrării

Lucrarea de laborator are ca scop studiere unui variator toroidal, prin identificarea mişcărilor elementelor componente şi analiza cinematică.

2.Noţiuni teoretice

Transmisiile sunt mecanisme care au rolul de a transmite mişcarea şi sarcinile de la un element la altul al unei maşini sau de la o maşină la alta. Transmisiile mecanice sunt părţi componente ale sistemelor mecanice mobile care realizează adaptarea caracteristicii exterioare (mecanice) a maşinii motoare la cea a maşinii de lucru. Aceasta implică satisfacerea simultană a două proprietaţii fundamentale: transformarea cinematică; transferul de energie între arborele motor şi arborele condus. Transfoarmarea cinematică are ca rezultat schimbarea parametriilor mişcării (viteze, acceleraţii) şi uneori chiar a naturii acesteia. Măsura unei transformări cinematice este dată de raportul de transmitere

În funcţie de i se deosebesc: reductoarele de turaţie (i>1); multiplicatoare (amplificatoare) de turaţie (i<1). Cutiile de viteze sunt transmisii care permit ( prin modificarea legăturilor dintre elementele componente) obţinerea mai multor valori distincte pentru raportul de transmitere. Variatorarele sunt transmisii la care este variabil [30]

(1)

Gama de reglare a turaţiei se obţine prin

(2)

Variatoarele toroidale prezintă avantajul reducerii la minin a alunecării; ca dezavantaj se poate aminti precizia ridicată de execuţie şi montaj, care poate fi redusă prin utilizarea rolelor din textolid.


Dispozitivul are ca element principal un variator toroidal (duo- fig. 1); acesta (variatorul) este compus din discurile 1 şi 2 ( cu suprafeţe toroidale) şi rolele intermediare conice 3, care transmit (prin frecare) sarcina de la discul conducător 1 la cel condus 2.

164

Pentru modificarea turaţiei la ieşire se schimbă poziţia rolelor intermediare 3 (sunt dispuse echidistant între cele două discuri); prin modificarea poziţiei rolelor (poz. 3) se obţine o variere simultană a razelor de rostogolire

Fig. 1

În figura 2 este prezentată soluţia constructivă a unui variator toroidal; în poziţia de repaus elementele 1, 2 şi 3 sunt în contact prin acţiunea unor arcuri de compresiune; în timpul funcţionării (variatorului) forţa care menţine în contact elementele 1, 2 şi 3 este obţinută cu ajutorul unui cuplaj special cu bile. Rapoartele de transmitere (instantaneu şi limită) se determină cu relaţiile:

(3)

Pentru cazul în care rolele intermediare sunt înclinate spre dreapta faţă de verticală, razele de rostogolire sunt date de relaţiile:

(4)

unde R este raza de curbură a zonelor de contact ale discursurilor 1 şi 2. Dacă rolele sunt înclinate spre stânga, se obţin următoarele relaţii pentru razele de rostogolire:

(5)

Valorile limită ale raportului de transmitere şi depind de valorile

limită ale unghiului de înclinare a axelor rolelor intermediare , iar raportul instantaneu se obţine prin

(6)

165

Fig. 2

Variatorul poate funcţiona ca reductor sau amplificator de turaţie, iar gama de reglare (a turaţiei) se exprimă prin relaţia

(7)

unde se consideră că rotirea axei de rotaţie a rolelor (în jurul punctului 0),

este simetrică ( respectiv ).

Un cuplaj special cu bile dezvoltă forţa de apăsare între discuri şi role; forţa depinde de sarcina transmisă şi se determină din condiţia de echilibru a discului toroidal (fig. 3)

(8)

unde z este numărul rolelor ( z = 2 sau 3); –forţa normală dintre discuri

(9)

în care este forţa tangenţială maximă.

Curbura redusă se determină cu relaţia

(10)

unde, pentru poziţia extremă ( ), rezultă

(11)

în care tensiunea maximă de contact apare când rolele ocupă o poziţie extremă. Din punct de vedere constructiv, trebuie menţionat că axele rolelor sunt fixate într-o ramă specială, care asigură dispunerea simetrică a acestora (rolelor)faţă de axa discurilor, asigurându-se, în acest fel, o încărcare uniformă a lor.

166

Fig. 3

4. Modul de desfaşurare al lucrarii

Pentru efectuarea lucrarii de laborator se vor identifica toate elementele componente ale dispozitivului. Se vor calcula valorile limită ale rapotului de transmitere şi (relaţia (6)) în funcţie de valorile extreme ale unghiului α de înclinare a axelor rolelor intermediare ( şi ). Prin folosirea relaţiei (7) se va calcula gama de reglare a turaţiei. Apăsarea necesară între discuri şi role este obţinută printr-un cuplaj special cu bile; datele constructive ale acestui cupalj cuprind şi momentul de torsiune la elementul conducator ; în funcţie de , pentru c= 1,15...1,25 se poate

determina foarţa normală dintre discuri şi role (relaţia (9)); cu ajutorul relaţiei (8),

folosind forţa se poate calcula apăsarea Q între discuri şi role. Cu relaţia (10) se determină curbura redusă, iar pentru poziţia extremă când

rezultă (relaţia(11)).


Referatul lucrării de laborator trebuie să cuprindă: -titlul lucrării; -scopul lucrării; -schema dispozitivului (fig. 1), cu indicarea elementelor componente; -calculul valorilor limită ale raportului de transmitere şi ; -calculul gamei de reglare a turaţiei G; -calculul forţelor normală şi de apăsare Q.


167


STUDIUL TRANSMISIILOR PRIN CURELE TRAPEZOIDALE

1. Scopul lucrării

Lucrarea de laborator are ca scop studierea transmisiilor prin curele trapezoidale, prin identificarea elementelor componente şi stabilirea experimentală a coeficientului de alunecare.


Transmiterea mişcării de la un arbore conducător la un arbore condus pe baza frecării dintre un element intermediar flexibil numit curea şi roţile de curea montate pe cei doi arbori, reprezintă o transmisie prin curele (fig. 1) [5].

Fig. 1

Transmisiile prin curele trapezoidale pot transmite puteri de până la 1200 kW,

cu o viteză periferică care poate ajunge la 40 , cu un raport de transmitere .

168

Numărul curelelor (trapezoidale) folosite într-o transmisie poate ajunge până la 8…12 (montate în paralel).

Curelele trapezoidale au în secţiune forma unui trapez isoscel. Ele au elemente de rezistenţă înglobate într-o masă de cauciuc şi sunt învelite cu un strat de protecţie din pânză cauciucată. După tipul elementelor de rezistenţă, curelele trapezoidale se împart în două grupe: S (fig. 2, a – curea cu şnur cablat) şi R (fig. 2, b – curea cu reţea de cord).

Fig. 2

Cureaua trapezoidală se montează cu o tensiune iniţială (fig. 3). Aceasta produce reacţiunile perpendiculare pe pereţii laterali ai canalului roţii de curea şi

forţele de frecare .

Fig. 3

Relaţia echilibrului de forţe (fig. 3) se poate scrie sub forma

169

. (1)

Forţa periferică (forţa utilă) se stabileşte cu relaţia

(2)

sau prin folosirea relaţiei (1), se obţine

, (3)

în care

, (4)

unde este coeficientul de frecare ( ), iar este unghiul profilului

roţii de curea ( ) .


Schema constructivă a dispozitivului (fig. 4) are în componenţă arborii conducător 1 şi condus 2. Aceştia se rotesc în câte două lagăre de alunecare fixate pe pereţii verticali, sudaţi la rândul lor pe o placă de bază.

Pe fiecare arbore se fixează, printr-un sistem elastic modular compus dintr-o bucşă elastică filetată 5, o şaibă 6 şi o piuliţă de strângere 7, o roată de curea conducătoare 3, respectiv o roată de curea condusă 4.

Elementul intermediar flexibil, care leagă cele două roţi de curea 3 şi 4, este o curea trapezoidală 9, ghidată de pereţii laterali ai canalelor profilate executate în cele două roţi.

Pentru a stabili numărul de rotaţii efectuate de cei doi arbori conducător 1 şi condus 2, se montează pe capetele lor, câte un ac indicator.

Antrenarea în mişcarea de rotaţie a arborelui 1 se face cu ajutorul manivelui 8.

170

Fig. 4

Pentru a roti arborele conducător 1 cu ajutorul unui motor electric, se demontează manivela 8 şi în locul ei se montează un cuplaj.

Numărul de rotaţii ale arborelui condus 2 se poate stabili cu ajutorul unui cablu flexibil montat cu un capăt în arbore şi cu celălalt capăt într-un aparat tip contor (înregistrează numărul de rotaţii, în condiţiile în care a fost etalonat).


Raportul de transmitere teoretic se exprimă prin

, (5)

unde reprezintă numărul de rotaţii ale arborelui conducător, respectiv condus.

171

Pentru determinarea raportului de transmitere efectiv între arborii 1 şi 2, se va

roti arborele conducător 1, cu un unghi şi corespunzător se citeşte unghiul

de rotaţie al arborelui condus , de unde

. (6)

Raportul de transmitere teoretic se poate exprima şi prin relaţia

, (7)

unde (fig. 5) sunt diametrele primitive ale celor două roţi de curea

3, respectiv 4 şi se obţin cu relaţiile:

; (8)

, ( )

în care (fig. 5) reprezintă diametrele exterioare ale celor două roţi de curea, iar poziţionează centrul de greutate al secţiunii curelei (fig. 2)

. (9)

Pentru determinarea coeficientului de alunecare, se demontează manivela 8 de pe arborele conducător 1 şi se montează un cuplaj şi un motor electric. După ce motorul a ajuns la turaţia nominală este lăsat să funcţioneze timp de 5 minute.

Cunoscând turaţia motorului (n =3000 ) se poate stabili numărul de rotaţii ale

arborelui conducător ( ).

Cu ajutorul aparatului tip contor se stabileşte numărul de rotaţii pentru arborelui condus 2, astfel că raportul de transmitere efectiv se exprimă prin relaţia

. ( )

Relaţia dintre raportul de transmitere teoretic i şi cel efectiv , este

, (10)

unde reprezintă coeficientul de alunecare al transmisiei prin curele trapezoidale ( ).

172


Referatul lucrării de laborator trebuie să cuprindă:- titlul lucrării;- scopul lucrării;- schema unei transmisii prin curele (fig. 1);- schema dispozitivului (fig. 4), cu indicarea părţilor componente;- calculul raportului de transmitere efectiv (prin folosirea relaţia (6));- calculul raportului de transmitere teoretic (prin folosirea relaţia (7));- calculul coeficientului de alunecare ;- concluziile rezultate din efectuarea lucrării.

173



STUDIUL UNEI TRANSMISII PRIN CUREA DINŢATĂ

1. Scopul lucrării

Scopul lucrării este acela de a studia o transmisie prin curea dinţată, identificând mişcările elemetelor componente, măsurând parametrii geometrici şi făcând analiza cinematică.


Transmisiile prin curele realizează transferul de putere de la un arbore conducător la arborele condus cu ajutorul unor roţi care intră în contact cu un element intermediar flexibil numit curea, roţile fiind montate pe cei doi arbori.

Transmisiile prin curele se clasifică în funcţie de forma secţiunii transversale a curelei în: transmisii prin curele late, transmisii prin curele trapezoidale, transmisii prin curele dinţate şi transmisii prin curele rotunde.

Curelele se execută într-o gamă variată de materiale dintre care cele mai utilizate sunt: materialele textile cauciucate, pielea, materialele textile, oţelul sub formă de benzi, materialele plastice etc.

Transmisiile prin curele sunt folosite în construcţia de maşini-unelte, maşini agricole, autovehicule etc.

Avantajele utilizării acestor transmisii sunt: posibilitatea transmiterii mişcării de rotaţie şi a puterii la distanţe mari, funcţionare silenţioasă, amortizarea şocurilor, protecţie la suprasarcini, posibilitatea funcţionării la turaţii mari.

Elementele geometrice ale unei roţi pentru curele dinţate (fig. 1), sunt [24]: - diametrul exterior ;

- diametrul primitiv ;

- înălţimea h ;

- pasul danturii ;- lăţimea minimă a roţii de curea ;- lăţimea curelei .

174

Fig. 1


Dispozitivul (fig. 2) are în componenţă roţile pentru curele conducătoare 1 şi condusă 2, montate pe arborii conducător 4 şi condus 5.

Cel mai important element al dispozitivului este cureaua dinţată 3 executată din cauciuc, având lăţimea mai mică decât lăţimea roţilor cu care vine în contact.

Fig. 2

175

Pe cei doi arbori 4 şi 5 se montează ace indicatoare care se deplasează în dreptul unor cadrane gradate.

Arborele conducător 4 poate fi acţionat cu ajutorul unei manivele sau prin montarea unui cuplaj cu un motor electric.

Pentru a stabili numărul de rotaţii al arborelui condus se montează în capătul acestuia un cablu flexibil care transmite mişcarea unui aparat tip contor.


Schema transmisiei prin curea dinţată este prezentată în figura 3.

Fig. 3

Prin acţionarea manuală a dispozitivului (fig. 2) se pot identifica mişcările elementelor componente. Cele două roţi 1 şi 2 execută mişcări de rotaţie în jurul axelor paralele, iar cureaua dinţată care este legată de cele două roţi prin cuple de clasa a 5-a, are o mişcare de roto-translaţie.

Stabilind diametrele primitive ale celor două roţi dinţate, se poate calcula raportul de transmitere teoretic

. (1)

Pentru determinarea raportului de transmitere efectiv (real) se va roti arborele

conducător cu un unghi şi se va citi unghiul de rotaţie al arborelui

condus 5, de unde

. (2)

În continuare se va demonta manivela pe de arborele conducător 4 şi se va monta un cuplaj împreună cu un motor electric. După ce motorul a ajuns la turaţia nominală este lăsat să funcţioneze timp de 5 minute. Cunoscând turaţia motorului

electric (n=3000 ) se poate stabili numărul de rotaţii ale arborelui conducător

. Cu ajutorul aparatului tip contor se stabileşte numărul de rotaţii pentru

arborelui condus 5, astfel că raportul de transmitere efectiv se exprima prin relaţia

. ( )

176

Comparând raportul de transmitere teoretic cu cel efectiv (real) se poate constata că au valori egale. În acest caz, al transmisiei prin curea dinţată, coeficientul de alunecare are valoarea unu ( ).

Pentru stabilirea principalilor parametrii geometrici ai roţilor pentru curele dinţate, se va îndepărta cureaua dinţată. Se vor număra dinţii , se vor măsura

diametrele exterioare şi pasul .Cu aceste date se vor calcula:- diametrele cercurilor primitive:

; (3)

- înălţimea

. (4)

Notând cu distanţa dintre centrele de rotaţie ale celor două roţi, se poate stabili lungimea curelei dinţate, cu relaţia

, (5)

unde trebuie să fie multiplu de .


Referatul lucrării de laborator trebuie să cuprindă:- titlul lucrării;- scopul lucrării;- schema dispozitivului (fig. 2), cu indicarea elementelor componente;- calculul raportului de transmitere teoretic (prin folosirea relaţia (1));- calculul raportului de transmitere efectiv (prin folosirea relaţiilor (2) şi ( ));- principalii parametrii geometrici ai roţilor pentru curele;- calculul lungimii curelei dinţate;- concluziile rezultate din efectuarea lucrării.

177



STUDIUL TRANSMISIILOR PRIN LANŢURI

1. Scopul lucrării

Lucrarea de laborator are drept scop prezentarea unei transmisii prin lanţ, măsurarea parametrilor geometrici şi efectuarea analizei cinematice a transmisiei.


Transmisia prin lanţ (fig. 1 - roata conducătoare 1; roata condusă 2; lanţul 3) este o transmisie indirectă, prin intermediul lanţului, între doi sau mai mulţi arbori paraleli în mişcare de rotaţie.

Fig. 1

Avantajele transmisiilor prin lanţuri, comparativ cu alte tipuri de transmisii sunt: posibilitatea de a transmite momente de torsiune mari (comparativ cu cele prin curele); permit transmiterea mişcării la distanţe mari (şi reglabile) între axe (comparativ cu angrenajele); funcţionează fără alunecare, cu randamente mari, în condiţii grele (la temperaturi de până la ).

Dezavantajele sunt legate de înfăşurarea poligonală a lanţului pe roţile de lanţ, fapt care produce efecte dinamice, viteze variabile, şocuri, vibraţii şi zgomot [5].

178

Transmisiile prin lanţuri se folosesc în construcţia maşinilor agricole şi de transport (motociclete, la acţionarea mecanismului de distribuţie al motoarelor cu ardere internă).

Cele mai utilizate tipuri de lanţuri sunt: lanţurile cu bolţuri (fig. 2; 1 – eclisă exterioară; 2 – eclisă interioară; 3 - bolţ), lanţurile cu bucşe (fig. 3; 1 – eclisă exterioară; 2 – eclisă interioară; 3 – bolţ; 4 - bucşă) şi lanţurile cu role (fig. 4; 1 – eclisă exterioară; 2 – eclisă interioară; 3 – bolţ; 4 – bucşă; 5 - rolă).

Fig. 2 Fig. 3

Fig. 4

Materialele folosite la executarea lanţurilor şi a roţilor de lanţ sunt:- oţeluri carbon de calitate (OLC45, OLC50) şi oţeluri aliate (40Cr10,

35CrNi15), pentru eclise (după tratamentul termic au o duritate de 275…360HB);

179

- oţeluri de cementare (OLC15, OLC 20, 13CrNi35), pentru bolţuri, bucşe şi role (după tratamentul termic au o duritate de până la 60 HRC);

- oţeluri de cementare (OLC15, 13CrNi35) cu duritatea după tratamentul termic de 48..58 HRC şi oţeluri cu conţinut mediu de carbon (OLC45, 40Cr10, 36MnSi12) care după călirea superficială prin C.I.F.(curenţi de înaltă frecvenţă) au duritatea de 42..52 HRC, pentru roţile de lanţ.


Dispozitivul (fig. 5) este compus din roţile de lanţ 1 (roată conducătoare) şi 2

(roată condusă).

Fig. 5

Lanţul cu role şi zale scurte 3 (fig. 6; poziţiile au aceleaşi semnificaţii ca în fig. 4) transmite mişcarea de la arborele conducător 4 la arborele condus 5 prin intermediul roţilor de lanţ 1 şi 2, care sunt fixate pe cei doi arbori.

Arborii 4 şi 5 (fig. 5), se reazemă pe câte două lagăre de alunecare montate în carcasa dispozitivului.

Dispozitivul este pus în funcţiune prin acţionarea manuală a manivelei 6 montată pe arborele conducător 4 (fig. 5).

Atât pe arborele conducător 4 cât şi pe arborele condus 5 (fig. 5), se fixează ace indicatoare care se rotesc în faţa unor cadrane gradate.

Pentru a vedea funcţionarea în condiţii apropiate de cele reale, a mai multor tipuri de transmisii, se poate folosi un dipozitiv dotat cu un motor electric (n=750rot/min), o transmisie prin curele trapezoidale, un reductor cu roţi dinţate, o transmisie prin lanţ şi un cotor.

180

Fig. 6


Parametrul geometric hotărâtor al oricărui tip de lanţ este pasul p (fig. 6) care influenţează proporţiile dimensionale ale transmisiei. Pasul este standardizat şi se măsoară în milimetri sau inci.

Pasul se poate alege (la proiectare) sau se poate măsura cu şublerul. Ţinând seama de relaţia (fig. 7)

, (1)

în care este distanţa dintre două bolţuri vecine, iar - diametrul nominal al rolei lanţului (fig. 6).

Fig. 7

181

Diametrele cercurilor de divizare (cercurile după care, teoretic, se dispun axele de simetrie ale rolelor) se determină cu relaţiile:

, (2)

unde sunt numerele de dinţi ale roţilor de lanţ 1 şi 2.Valorile obţinute cu relaţiile (2) se pot verifica prin măsurarea directă cu

şublerul folosind relaţiile:

, (3)

unde sunt diametrele interioare ale roţilor de lanţ 1 şi 2.Distanţele dintre centrele de rotaţie ale roţilor 1 şi 2 se determină cu relaţia

, (4)

unde reprezintă numărul de zale şi este folosit pentru stabilirea lungimii lanţului

. (5) Lungimea aproximativă a lanţului se poate obţine şi cu relaţia

. (6)

În practică relaţia (4) este folosită pentru a stabili momnetul în care trebuie executată operaţia de intindere a lanţului.

Analiza cinematică presupune stabilirea raportului de transmitere

. (7)

Valoarea raportului obţinută cu relaţia (7) trebuie comparată cu valoarea raportului de transmitere efectiv, a cărui relaţie este

, (8)

unde sunt unghiurile de rotaţie ale arborelui conducător 4, respectiv arborelui condus 5.


Referatul lucrării de laborator trebuie să cuprindă:- titlul lucrării;- scopul lucrării;

182

- schema unei transmisii prin lanţ (fig. 1);- schema dispozitivului (fig. 5), cu indicarea elemetelor componente;- calculul diametrelor de divizare (relaţiile (2)) şi compararea cu valorile obţinute cu relaţiile (3);- calculul distanţei dintre centrele de rotaţie (relaţia (4)) şi compararea cu distanţa reală obţinută prin măsurarea directă;- compararea rapoartelor de transmitere (teoretic; relaţia (7)) şi efectiv (relaţia (8));- concluziile rezultate din efectuarea lucrării.

183



STUDIUL REDUCTOARELOR DE TURAŢIE

1. Scopul lucrării

Lucrarea de laborator prezintă construcţia reductoarelor de turaţie cu roţi dinţate. De asemenea se vor determina unele caracteristici cinematico – geoemtrice ale reductoarelor.


Roata dinţată are următoarele elemente geometrice importante (fig. 1) [5]:- cercul de cap ;

- cercul de picior ;

- cercul de bază ;- cercul de divizare ; - un număr de dinţi , dispuşi echiunghiular;

- pasul unghiular ;

- pasul pe diametrul de divizare ;

- pasul diametral (modulul) .

184

Fig. 1

Osiile şi arborii sunt organe de maşini care au rolul de a susţine alte organe de maşini aflate în mişcare de rotaţie. După rolul funcţional osiile se definesc ca organe de susţinere fără a transmite momente de torsiune, fiind solicitate în principal la încovoiere, iar arborii sunt organe care se rotesc în jurul axei lor geometrice şi transmit momente de torsiune, fiind solicitaţi în principal la torsiune şi încovoiere.

Osia de egală rezistenţă (fig. 2) are forma unui paraboloid de revoluţie. Sub acţiunea unei forţe se vor dezvolta în oricare secţiune perpendiculară pe axa de simetrie tensiuni de valori egale.

185

Fig. 2

Lagărele cu alunecare (fig. 3) sunt organe de maşini care asigură sprijinirea şi rotirea arborilor sau osiilor. În aceste lagăre apare o frecare de alunecare între suprafeţele active fus – cuzinet, separate sau nu de un strat de lubrifiant.

Fig. 3

Rulmenţii (fig. 4; 1 – inel exterior; 2 – colivie; 3 – corpuri de rostogolire; 4 – inel interior) sunt organe de maşini care sprijină alte organe de maşini aflate în mişcare de rotaţie, iar frecarea de alunecare este înlocuită de frecarea de rostogolire.

186

Fig. 4

Reductoarele de turaţie sunt mecanisme cu roţi dinţaţe, montate în carcase închise, utilizate pentru reducerea turaţiei, concomitent cu amplificarea momentului de torsiune transmis. Avantajele folosirii acestor reductoare sunt: durabilitate, siguranţa în funcţionare, asigurarea unui raport de transmitere constant, randament bun, întreţinere relativ simplă. Dezavantajele sunt legate de: execuţia în toleranţe strânse, montajul precis al pieselor componente, funcţionarea cu şocuri şi vibraţii.

Clasificarea reductoarelor de turaţie cu roţi dinţate de face după următoarele criterii:

- după numărul treptelor de reducere a turaţiei, se întâlnesc reductoare cu o treaptă, două trepte, trei trepte sau mai multe trepte;

- după tipul angrenajelor se deosebesc reductoare cilindrice, conice, melcate şi combinate;

- după poziţia planului care conţine axele arborilor pot fi reductoare cu axele în plan orizontal, vertical, înclinat şi reductoare cu axele în mai multe plane.


Dispozitivul este un reductor cilindric orizontal cu două trepte a cărui schemă structurală este prezentată în figura 5.

Fig. 5

187

Reductorul (fig. 6) are în componenţă roţi dinţate, arbori, lagăre, carcasa, capacele şi elementele auxiliare (şuruburi, piuliţe, şaibe, garnituri, indicator de nivel etc.) [8].

Roţile dinţate se execută din materiale metalice feroase (oţeluri şi fonte) şi neferoase (bronzuri, alame, aliaje de aluminiu), materiale plastice (textolit, poliamide, poliacetali), materiale sinterizate. Dantura roţilor dinţate se poate obţine prin rulare sau mai rar, prin copiere.

Roţile dinţate cu diametre mici (pinioanele) fac corp comun cu arborii (în cazul dimensiunilor mici) sau sunt separate (în cazul dimensiunilor mari).

Roţile dinţate cu diametre mari se execută separat (de arbore), în construcţie masivă sau sub formă de butuc – disc – coroană (se întâlnesc des în cazul roţilor melcate).

Asamblarea roţilor dinţate cu arborii se face prin pene paralele sau caneluri. Oţelul este materialul cel mai des utilizat pentru executarea roţilor dinţate. În

acest caz flancurile dinţilor au o duritate ridicată pentru a rezista la solicitarea de contact, iar miezul (interiorul dintelui) este mai moale pentru a prelua eventualele şocuri produse în timpul funcţionării angrenajului.

Arborii se execută din oţeluri carbon (OL42, OL50, OL60), oţeluri carbon de calitate pentru tratament termic (OLC35, OLC 45, OLC 50, OLC60), oţeluri aliate (42MoCr11, 40CrNi12, 51VMnCr11). În cazul arborilor de dimensiuni mari, având forme complexe, se foloseşte fonta cu grafit nodular sau fonta maleabilă.

Arborii reductoarelor se execută în trepte în vederea montării roţilor dinţate şi rulmenţilor. Se recomandă proiectarea treptelor, astfel încât arborele să se apropie de forma osiei de egală rezistenţă.

Lagărele folosite în construcţia reductoarelor cu roţi dinţate, sunt în cele mai multe cazuri lagăre de rostogolire, în care tipul şi dimensiunile rulmenţilor se aleg în funcţie de tipul şi mărimea forţelor care îi solicită. La rândul lor, forţele depind de tipul angrenajului şi mărimea sarcinii transmise.

Carcasele reductoarelor se execută de obicei din fontă cenuşie, dar se pot executa şi din oţel (în construcţie sudată).

Carcasa reprezintă suportul în care se montează lagărele, care la rândul lor, susţin arborii. În cele mai multe cazuri carcasa este alcătuită din două părţi (carcasa superioară şi carcasa inferioară) care se îmbină printr-un plan de separaţie. În carcasa inferioară există ulei care asigură lubrifierea angrenajelor şi a lagărelor.

Rulmenţii se montează în alezaje executate în bosajele carcasei. Capacele rulmenţilor se montează cu ajutorul şuruburilor sau prezoanelor, având rolul de a asigura etanşarea (dacă axa alezajului se află în planul de separaţie, capacul are şi rolul de a mări rigiditatea carcasei).

188

Fig. 6, a

189

Fig. 6, b

190

Pentru fixarea reductorului, carcasa inferioară este prevăzută cu tălpi de sprijin în care se execută găuri de trecere pentru şuruburile montate în fundaţie. Pentru eliminarea uleiului, fundul carcasei inferioare este înclinat spre un orificiul de scurgere (în timpul funcţionării reductorului, orificiul se închide cu un şurub prevăzut cu garnitură de etanşare). Pentru verificarea nivelului uleiului se pot folosi diverse sisteme de control, dar în cele mai multe cazuri se apelează la o tijă (jojă) montată într-un orificiu executat în carcasa inferioară.

Carcasa superioară este prevăzută cu o fereastră de vizitare prin care se poate observa nivelul uleiului (la reductoare mai puţin pretenţioase) şi starea suprafeţelor funcţionale ale dinţilor roţilor dinţate. De asemenea carcasa superioară este prevăzută cu un orificiu pentru buşonul de aerisire şi urechi de ridicare (sau găuri pentru montarea inelelor de ridicare).

În vederea obţinerii unor asamblări filetate corecte, suprafeţele de aşezare ale piuliţelor sau capetelor şuruburilor, se lamează (se foloseşte un lamator care se centrează cu ajutorul unui cep în gaura nefiletată).

Capacele reductoarelor sunt prevăzute cu "umeri" de centrare în alezajele carcaselor. Pentru arborii intermediari capacele sunt "oarbe" (înfundate), iar pentru zona de intrare a arborelui conducător şi zona de ieşire a ultimului arbore condus se folosesc capace cu gaură de trecere şi locaş pentru montarea sistemelor de etanşare. Capacele mai au rolul de a fixa axial subansamblul arbore – roţi dinţate, rol care poate fi îndeplinit şi de inelele elastice de rezemare excentrice, piuliţele canelate sau bucşele distanţiere.


Pentru efectuarea lucrării de laborator se vor parcurge următoarele etape:- studierea reductorului prezentat în figura 6, prin urmărirea construcţiei roţilor

dinţate şi a arborilor, tipul rulmenţilor şi a fixării axiale a subansamblelor arbori – roţi dinţate – rulmenţi, construcţia carcasei şi a accesoriilor;

- întocmirea schemei structurale (fig. 5), unde se vor nota arborii conducător cu I, intermediar cu II şi arborele de ieşire cu III, iar roţile conducătoare cu 1, intermediare cu 2, 3 şi roata condusă (finală) cu 4;

- stabilirea raportului de transmitere total

, (1)

în care:

, (2)

191

în care sunt rapoartele de transmitere ale celor două trepte, iar

- numerele de dinţi ale celor patru roţi dinţate;

- determinarea unghiului de înclinare al danturii roţilor dinţate care compun cea de-a doua treaptă, prin realizarea următoarelor operaţii:

· măsurarea distanţei dintre axe şi alegerea valorii standardizate cea mai apropiată (STAS 6055 - 80; 90; 100; 112; 125; 140; 160; 200mm); · considerând angrenajul nedeplasat ( ) şi cunoscând relaţia distanţei dintre axe

, (3)

se poate calcula modulul frontal

; (4)

· din STAS 822 se alege modul normal (prima valoare mai mică decât cea a modului frontal stabilit cu relaţia (4);.· calcularea unghiului de înclinare al danturii

. (5)


Referatul lucrării de laborator trebuie să cuprindă:- titlul lucrării;- scopul lucrării;- elementele geometrice principale ale unei roţi dinţate cilindrice cu dinţi

drepţi (fig. 1);- schema structurală a reductorului (fig. 5), cu notarea arborilor şi a roţilor

dinţate;- etapele desfăşurării lucrării, cu efectuarea calculelor;

192

- compararea unghiului real (de pe dantură) cu unghiul obţinut cu relaţia (5);- concluziile rezultate din efectuarea lucrării.

193



STUDIUL TRANSMISIILOR MECANICE COMBINATE

1. Scopul lucrării

Scopul lucrării este acela de a prezenta o transmisie mecanică combinată, care are în componenţă o transmisie prin curele trapezoidale, o transmisie prin roţi dinţate şi o transmisie prin lanţ.

În cadrul lucrării se vor determina puterea necesară a motorului de antrenare (cunoscând sarcina rezistentă la maşina de lucru) şi raportul total de transmitere dintre motor şi maşina de lucru.


Raportul de transmitere total, dintre rotorul motorului şi arborele de intrare în maşina de lucru, se notează cu şi se determină cu relaţia

, (1)

în care este turaţia motorului de antrenare, iar - turaţia arborelui de intrare în maşina de lucru.

Considerând maşina de lucru, un transportor cu bandă, turaţia arborelui de intrare (turaţia tobei de antrenare), se obţine cu relaţia

, (2)

în care este viteza periferică a tobei (viteza de deplasare a benzii), în ,

iar - diametrul tobei de antrenare, în mm.Pentru a pune în funcţiune o transmisie mecanică combinată, trebuie stabilită

puterea necesară a motorului, care se obţine cu relaţia

, (3)

unde: este forţa rezistentă la arborele de intrare în maşina de lucru (forţa la roata dinţată montată pe arbore; forţa la toba de antrenare- fig. 1 [29]; 1- ramură activă; 2 – ramură pasivă; 3 – toba de antrenare; 4 – toba de ghidare; - forţa de

194

întindere) în N; - viteza liniară a benzii, în ; - randamentul total al

transmisiei, de la motor la toba de antrenare.

Fig. 1

Forţa rezistentă se determină cu relaţia

, (4)

unde: este forta din ramura activă; - forţa în ramura pasivă; - forţa rezistentă generată de rigiditatea benzii la înfăşurarea pe toba de antrenare.

Forţa rezistentă se determină cu relaţia

, (5)

în care este un coeficient care ţine seama de rigiditatea benzii (de exemplu pentru benzile din pânză cauciucată, k = 0,1…0,02).


Dispozitivul (fig. 2) se compune din motorul electric 1 (B3-90SX1,5X800A), reductorul cu roţi dinţate 2, roata de curea conducătoare 3 (SR ISO 4183), roata de curea condusă 4 (SR ISO 4183), curea trapezoidală îngustă profil SPA 5 (DIN 7753T1), lanţul cu role şi zale scurte 6 (STAS 5174) şi transportorul cu bandă 7.

Randamentul total al transmisiei mecanice combinate se oţine cu relaţia, (6)

unde: este randamentul transmisiei prin curele trapezoidale (

); - randamentul reductorului cu roţi dinţate cilindrice (

); - randamentul transmisiei prin lanţ ( ).

195

Fig. 2


Pentru electuarea lucrării de laborator se vor parcurge următoarele etape:- se identifică cele trei tipuri de transmisii care intră în componenţa transmisiei

mecanice combinate;- se porneşte instalaţia şi se urmăreşte funcţionarea ei în ansamblu, dar şi

funcţionarea fiecărui tip de transmisie mecanică;- se determină randamentul total (relaţia (6)), ştiind că

- se calculează puterea necesară a motorului (relaţia (3)), ştiind că

şi ;

- se calculează turaţia arborelui tobei de antrenare (relaţia (2)), ştiind că diametrul ;

- se calculează raportul de transmitere total folosind relaţia

, (7)

unde: este raportul de transmitere al transmisiei prin curele trapezoidale (

); - raportul de transmitere al reductorului cu roţi dinţate ( ); -

raportul de transmitere al transmisiei prin lanţ ( );

- se caculează turaţia motorului de antrenare (se foloseşte relaţia (1));

- cunoscând puterea şi turaţia , se alege motorul electric (se verifică dacă motorul electric al dipozitivului corespunde cerinţelor).

196


Referatul lucrării de laborator trebuie să cuprindă:- titlul lucrării;- scopul lucrării;- schema dispozitivului (fig. 2), cu indicarea elementelor componente;- etapele desfăşurării lucrării, cu efectuarea calculelor;- concluziile rezultate din efectuarea lucrării.

197

Îndrumar pentru lucrĂri de laborator o.m. l21-28

Documents