…autori… Organe de Mașini. Lucrări de laborator. Universitatea Transilvania din Braşov

Lucrarea LD.OM II.02

REDUCTOARE DE TURAȚIE

CUPRINS

A. DESCRIEREA TEMATICII

B. BAZE TEORETICE

C. SCHEME STRUCTURALE ȘI SOLUȚII CONSTRUCTIVE

A. DESCRIEREA TEMATICII

A.1 Aspecte generale

Antrenarea utilajelor/instalațiilor se realizează în majoritatea cazurilor cu motoare electric care, deseori, nu pot fi cuplate direct la instalația antrenată din următoarele cauze posibile: gabaritul motorului prea mare, nepotrivirea parametrilor de ieșire ai motorului cu parametrii de intrare ai instalației; neadecvarea pozițională a motorului cu instalația antrenată etc. Pentru evitarea acestor neajunsuri se poate introduce între motor și instalația antrenată o transmisie mecanică de tip reductor de turație. De ce de turație ? Deoarece, motoarele electrice cu turații mari au gabarite și greutăți reduse (cele cu turații mici au gabarite și greutăți mărite) și, de obicei, instalațiile antrenate au viteze (turații) de lucru reduse, se preferă reductoare de turație (https://www.youtube.com/watch?v=GjGJAfjZQvg).

La adresa,

https://rrv.unitbv.ro/RConCil/Anexe/Anexa.1.1.1%20Descrierea%20produselor%20de%20tip%20reductor%20de%20turatie.htm se prezintă o clasificare a reductoarelor de turație cu roți dințate

A.2 Scopul lucrării

Determinarea caracteristicilor funcționale (geometrice și cinetostatice).

Identificarea și studiul construcției și tehnologiei de asamblare.

Identificarea elementelor și subansamblelor componente

B. BAZE TEORETICE

B.1 Descriere funcțional-constructivă

Reductoarele de turație cu roți dințate sunt mecanisme cu roți dințate, care transmit puterea (mișcarea de rotație și momentul de torsiune) de la un arbore de intrare la unul de ieșire prin intermediul angrenajelor (cilindrice, conice, melcate).

Din punct de vedere constructiv, un reductor de turaţie se constitue ca un ansamblu compus din subansamble şi elemente (piese). Subansamblele sunt structuri independente, care se evidenţiază ca un grup compact de componente (piese), compuse, în configuraţie minimală, din cel puţin două piese sau din alte subansamble şi elemente (piese), în interacţiune permanentă, asamblate ţinându-se cont, cu precădere, de tehnologiile de montaj, de întreţinere şi de exploatare

B.2 Parametri cinetostatici

Transmisii cu reductor de turație (fig. a – schema bloc)

a

Semnificaţii notaţii: ME - motorul electric; RT - reductor de turație; IA – instalația antrenată.

Obs. Legarea ME și IA la RT se realizează prin cuplaje mecanice care au rolul de a transmite puterea fără a modifica parametrii acesteia.

Parametrii de intrare/ieșire (fig. b – reductor conico-cilindric cu evidențierea parametrilor de intrare/ieșire)

b

Semnificaţii notaţii: P_i [kW] - puterea de intrare; M_ti [Nmm] - momentul de torsiune (cuplul) de intrare; ω_i [rad/s] - viteza unghiulară de intrare; n_i [rot/min] turația de intrare; d_Ai – diametrul arborelui de intrare; P_e [kW] - puterea de ieșire; M_te [Nmm] - momentul de torsiune (cuplul) de ieșire; ω_e [rad/s] - viteza unghiulară de ieșire; n_e [rot/min] turația de ieșire; d_Ae – diametrul arborelui de ieșire.

Relații de calcul

- Vitezele unghiulare

Pornind de la cazul general,

ω = 2π υ = 2π = π ,

în care, ω reprezintă viteza unghiulară, υ [rot/s] – frecvența de rotație, n [rot/min] – turația, rezultă vitezele unghiulare de intrare și de ieșire în [rad/s],

ω_i = π ; ω_e = π .

- Raportul de transmitere

i_R = ; i_R = .

- Puterea de ieșire

P_e = η_R P_i,

unde, η_R reprezintă randamentul reductorului, P_i - puterea de intrare.

- Momentele de torsiune

Pornind de la cazul general,

M_t = = ,

în care, M_t reprezintă momentul de torsiune în [Nm]; P– puterea în [W]; ω – viteza unghiulară în [rad/s]; n – turația în [rot/min], rezultă momentele de torsiune de intrare și de ieșire în [Nmm],

M_ti = 10⁶ ; M_te = 10⁶ .

în care, puterile de intrare și de ieșire, P_i și P_e, sunt în [kW].

Precizări

- În cazul în care se dau M_ti, M_te [Nmm] se determină puterile cu relațiile, P_i = 10^-6 ; P_e = 10^-6 în [kW].

- Reductorul de turație este un mecanism cu roți dințate care servește la micșorarea turației de intrare de i_R ori și implicit la mărirea corespunzătoare (de i_Rη_R ori) a momentului de torsiune de intrare.

- Având în vedere că reductorul de turație (RT) este un subsistem independent între motorul electric (ME) și instalația antrenată (IA) la intrarea în RT momentul de torsiune (M_ti) și viteza unghiulară (ω_i) au același sens (puterea de antrenare este motoare, fig. b), a la ieșire momentul de torsiune (M_te) și viteza unghiulară (ω_e) au sensuri opuse (puterea la nivelul IA este rezistentă, fig. b).

- Consecință a faptului că M_te = i_Rη_RM_ti, considerând că materialele arborilor de intrare și de ieșire au cvasiaceleași rezistențe la torsiune, diametrul arborelui de ieșire, d_Ae, este mai mare decât cel al arborelui de intrare, d_Ai (fig. b).

C. SCHEME STRUCTURALE ȘI SOLUȚII CONSTRUCTIVE

C.1 Reductoare de turație cilindrice

Reductor de turație cilindric cu o treaptă

Schema structurală

a

Semnificaţii notaţii: I – angrenaj cilindric, 1^II – pinion cilindric, 2^II – roată cilindrică, A₁   – arbore de intrare, A₂   – arbore de ieșire,  – lagărul A al arborelui de intrare A₁,  – lagărul B al arborelui de intrare A₁,  – lagărul A al arborelui de ieșire A₂, – lagărul B al arborelui de ieșire A₂,  – subansamblul arborelui de intrare,  – subansamblul arborelui de ieşire, S_C –  subansamblu carcasă.

Soluții constructive

Secțiunea principală

Subansamblul arbore de intrare

Subansamblul arbore de ieșire

Subansamble capace de intrare și de ieșire

Reductor de turație cilindric cu două trepte

Schema structurală

Semnificaţii notaţii: I, II – angrenaje cilindrice, 1^I  – pinion conic, 2^I  – roată cilindrică, 1^II – pinion cilindric, 2^II – roată cilindrică, A₁   – arbore de intrare, A₂   – arbore intermediar, A₃   – arbore de ieșire,  – lagărul A al arborelui de intrare A₁,  – lagărul B al arborelui de intrare A₁,  – lagărul A al arborelui intermediar A₂, – lagărul B al arborelui intermediar A₂, – lagărul A al arborelui de ieșire A₃,    – lagărul B al arborelui de ieșire A₃,  – subansamblul arborelui de intrare,  – subansamblul arborelui intermediar,  – subansamblul arborelui de ieşire, S_C –  subansamblu carcasă.

Soluții constructive

Secțiunea principală

(https://www.youtube.com/watch?v=jkQOBspfEyo; https://www.youtube.com/watch?v=b66_rPsUD1w)

Reductor de turație cilindric cu două trepte coaxial

Schema structurală

Semnificaţii notaţii: I, II – angrenaje cilindrice, 1^I  – pinion conic, 2^I  – roată cilindrică, 1^II – pinion cilindric, 2^II – roată cilindrică, A₁   – arbore de intrare, A₂   – arbore intermediar, A₃   – arbore de ieșire,  – lagărul A al arborelui de intrare A₁,  – lagărul B al arborelui de intrare A₁,  – lagărul A al arborelui intermediar A₂, – lagărul B al arborelui intermediar A₂, – lagărul A al arborelui de ieșire A₃,    – lagărul B al arborelui de ieșire A₃,  – subansamblul arborelui de intrare,  – subansamblul arborelui intermediar,  – subansamblul arborelui de ieşire, S_C –  subansamblu carcasă.

Obs. Axa aborelui de intrare (A₁) este identică cu axa arborelui de ieșire (A₃).

Soluție constructivă

Secțiunea principală

C2. Reductoare de turație conico-cilindrice

Schema structurală

Semnificaţii notaţii: I   – angrenaj conic ortogonal; II – angrenaj cilindric, 1^I  – pinion conic, 2^I  – roată conică, 1^II – pinion cilindric, 2^II – roată cilindrică, A₁   – arbore de intrare, A₂   – arbore intermediar, A₃   – arbore de ieșire,  – lagărul A al arborelui de intrare A₁,  – lagărul B al arborelui de intrare A₁,  – lagărul A al arborelui intermediar A₂, – lagărul B al arborelui intermediar A₂, – lagărul A al arborelui de ieșire A₃,    – lagărul B al arborelui de ieșire A₃,  – subansamblul arborelui de intrare,  – subansamblul arborelui intermediar,  – subansamblul arborelui de ieşire, S_C –  subansamblu carcasă.

Soluții constructive

Angrenajele reductorului conico-cilindric

Angrenajul conic al reductorului conico-cilindric

I  – angrenaj conic ortogonal cu dantură curbă compus din: 1^I  – pinion conic corp comun cu arborele de intrare, 2^I  – roată conică.

Angrenajul cilindric al reductorului conico-cilindric

II – angrenaj cilindric cu dantură înclinată compus din: 1^II – pinion cilindric corp comun cu arborele intermediar, 2^II – roată cilindrică.

Arborele de intrare, al reductorului conico-cilindric

Arborele intermediar, al reductorului conico-cilindric

Arborele de ieșire, al reductorului conico-cilindric

Subansamblul arbore de intrare

Semnificaţii notaţii:    – lagărul (rulmentul) A al arborelui de intrare A₁,  – lagărul (rulmentul) B al arborelui de intrare A_1.

Structura asamblării filetate cu piuliță pentru rulmenți și cu șaibă de asigurare (siguranță) pentru fixarea axială a rulmentului:

Subansamblul arbore intermediar

Semnificaţii notaţii: – lagărul (rulmentul) A al arborelu intermediar A₂,  – lagărul (rulmentul) B al arborelui intermediar A_2.

Subansamblul arbore de ieșire

Semnificaţii notaţii:  – lagărul (rumentul) A al arborelui de ieșire A₃,  – lagărul (rulmentul) B al arborelui de ieșire A₃.

Ansamblu parțial al reductorului de turație conico-cilindric

Subansamble capace de intrare (stânga) și de ieșire (dreapta)

Garnitura manșetă de rotație (simeringul) asigură etanşarea (separarea) mediului interior cu atmosferă de ungere (cu ulei) de mediul exterior cu praf şi/sau alte impurităţi în condiţiile mişcării de rotaţie. Simeringul cu buză de etanșare se montează cu buza de etanșare spre interior (buza de praf spre exterior) asigurând, cu precădere, etanşarea de la interior spre exterior.   

Ansamblu reductor de turație conico-cilindric orizontal (HH)

Ansamblu reductor de turație conico-cilindric orizontal-vertical (HV)

Ansamblu reductor de turație conico-cilindric orizontal-vertical (VH)

Ansamblu reductor de turație conico-cilindric vertical-vertical (VV)

Elemente componente

Dopul de golire permite golirea uleiului din caracsa inferioară (se asamblează cu filet și se utilizează garnitură plată de etanșare din Cu sau Al).

Ştifturile cilindrice (2 bucăți) asigură menţinerea aceleiaşi poziţii relative dintre carcasele inferioară şi superioară la prelucrarea alezajelor rulmenţilor şi la montările repetate.  

Capacul de vizitare permite în urma demontării vizualizarea elementelor din interior în vederea detectării unor defecte sau a cauzelor unor funcţionări necorespunzătoare. 

Vizorul transparent permite urmărirea la montaj şi în exploatare a nivelului uleiului.

Buşonul de aerisire asigură egalizarea presiunii atmosferice din exterior cu presiunea atmosferei de ungere din interior care în timpul funcţionării poate creşte din cauza creşterii temperaturii uleiului şi dacă nu ar exista posibilitatea de aerisire ar forţa garniturile de etanşare.

Inelul de ridicare permite transportul reductorului la montaj, la instalare şi pentru reparaţii.

Etanșările fixe în zonele capacelor se realizează cu garnituri din carton presat (prelucrate la montaj) sau din materiale moi (Aluminiu sau Alamă).

C2. Reductoare de turație melcate

Schema structurală

Semnificaţii notaţii: I – angrenaj melcat cilindric, 1^I  – melc, 2^I  – roată melcată, A₁   – arbore de intrare corp comun cu melcul, A₂   – arbore de ieșire,  – lagărul A al arborelui de intrare A₁,  – lagărul B al arborelui de intrare A₁,  – lagărul A al arborelui de ieșire, – lagărul B al arborelui de ieșire,  – subansamblul arborelui de intrare,  – subansamblul arborelui de ieșire, S_C –  subansamblu carcasă.

Soluții constructive

Ansamblu reductor melcat

Angrenaj melcat

(https://www.youtube.com/watch?v=S3XAemCeZr0; https://www.youtube.com/watch?v=EQ7U3ADSEY8)