TRD-P. PROIECTAREA TRANSMISIILOR CU ROŢI DINŢATE

TRD-P.1  REDUCTOARE DE TURAŢIE CU AXE FIXE

TRD-P.1.1  REDUCTOARE DE TURAŢIE CILINDRICE

 

 

            CUPRINS

TRD-P.1.1.1   DATE DE PROIECTARE

TRD-P.1.1.2   ALEGEREA MATERIALELOR, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI TEHNOLOGIILOR

TRD-P.1.1.3   ALEGEREA PARAMETRILOR FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

TRD-P.1.1.4   PREDIMENSIONAREA ANGRENAJULUI ŞI ARBORILOR

                         TRD-P.1.1.4.1 PREDIMENSIONAREA ANGRENAJULUI

                              TRD-P.1.2.4.2 PREDIMENSIONAREA ARBORILOR

TRD-P.1.1.5   VERIFICAREA (DIMENSIONAREA) ANGRENAJULUI                    

TRD-P.1.1.6   PROIECTAREA DE ANSAMBLU

                              TRD-P.1.1.6.1 PROIECTAREA FORMELOR ROŢILOR

                              TRD-P.1.1.6.2 PRECONFIGURAREA ARBORILOR ŞI ALEGEREA RULMENŢILOR ŞI MONTAJELOR ACESTORA

                              TRD-P.1.1.6.3  ÎNTOCMIREA DESENULUI DE ANSAMBLU. SECŢIUNEA PTRINCIPALĂ

TRD-P.1.1.7   CALCULUL ARBORILOR

                             TRD-P.1.1.7.1 SCHEMELE DE CALCUL ALE ARBORILOR

                             TRD-P.1.1.7.2 VERIFICAREA (DIMENSIONAREA) ARBORILOR

TRD-P.1.1.8   CALCULUL RULMENŢILOR

TRD-P.1.1.9   CALCULUL ASAMBLĂRILOR ARBORE-BUTUC

TRD-P.1.1.10 PROIECTAREA CARCASELOR

TRD-P.1.1.11 PROIECTAREA SUBSISTEMELOR DE UNGERE ŞI ETANŞARE

                        TRD-P.1.1.11.1 Proiectarea subsistemului de ungere

                        TRD-P.1.1.11.2 Proiectarea subsistemului de etanşare

TRD-P.1.1.12 DESEN DE ANSAMBLU FINAL. ELABORARE DOCUMENTAŢIE TEHNICĂ

TRD-P.1.1.13 PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ DE DETALIU. DESENE DE EXECUŢIE

 

TRD-P.1.1.1 DATE DE PROIECTARE

 

Parcurgerea metodologiei de mai jos, conform STAS 1163, pentru cazuri concrete se va face cu memorarea temporară a valorilor principalilor parametri de proiectare în lista TCR-L.1

 

Tab. TRD-P.1.1.1.1 Definirea problemei generale de proiectare a unui reductor cilindric într-o treaptă

a.       Turaţia la intrare,  ni [rot/min].

b.       Puterea la intrare, Pi [kW] şi din fer. AEV-C.1 rezultă valoarea momentului de torsiune la intare,      [Nmm]  sau momentul de torsiune la intrare , Mti [Nmm] şi din fer. AEV-C.2 rezultă valoarea puterii transmisă,    ,  [kW]. 

c.        Raportul de transmitere total, iR.

d.       Tipul angrenajului: cu dantură dreaptă sau înclinată.

e.        Durata de funcţionare, Lh.

f.         Tipul reductorului raportat la planele orizontal şi vertical: cu axele în plan orizontal (H, fig. TRD-P.1.1.1.1,a ); cu axele în plan vertical cu intrare pe sus (VS, fig. TRD-P.1.1.1.1,b); cu axele în plan vertical cu intrare pe jos (VS, fig. TRD-P.1.1.1.1,c).

g.       Condiţii de funcţionare: tipul maşinii (utilajului) în care se integrează, tipul încărcării exterioare (constantă, alternativă, cu şocuri etc.), tipul motorului de acţionare, nivel de vibraţii şi zgomot, caracteristicile mediului în care funcţioneză).

h.       Condiţii constructive: cu ieşire pe o parte, cu ieşire pe ambele părţi, cu arborele de ieşire plin, cu arborele de ieşire tubular.

i.         Condiţii ecologice (utilizarea de materiale şi tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecţia vieţii); volum minim; greutate minimă

Obs. Reductoarele cilindrice cu o treaptă au raportul de transmitere i = 2…6

 

 

 

 

 

 a

 b

 c

 Fig.  TRD-P.1.1.1.1 Scheme  cinematice ale reductoarelor cilindrice cu o treaptă:  a – orizontal;  b – vertical cu intrare pe sus; b – vertical cu intrare pe jos  

 

 

TRD-P.1.1.2 ALEGEREA MATERIALELOR, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI TEHNOLOGIILOR

  

Materiale pentru roţile dinţate

        Principalele materiale folosite în construcţia roţilor dinţate sunt: oţelurile, fontele, unele aliaje neferoase şi materialele plastice.

Pentru construcţia roţilor dinţate ale reductoarelor se utilizează, cu precădere, oţelurile,  în general, la alegerea tipului trebuie să se aibă în vedere următoarele aspecte:

 - tipul angrenajului şi destinaţia acestuia;

 - condiţiile de exploatare (mărimea şi tipul încărcării, mărimea  vitezelor periferice, durata de funcţionare şi condiţiile de mediu);

 - tehnologia de execuţie agreată;

 - restricţiile impuse prin gabarit, durabilitate şi preţ de fabricaţie.

         În funcţie de modul de solicitare se recomandă următoarele materiale:

 - pentru angrenaje puternic solicitate şi viteze periferice v∈ (3...12) m/s: oţeluri aliate de cementare (21MoMnCr12; 15MoMnCr12; 13Cr08; 21TiMnCr12; 18MoCr10), cementate în adâncime min.1,5 mm şi călite la (58...62) HRC pe suprafaţă şi (30...40) HRC în miez;

 - pentru angrenaje mediu solicitate şi viteze periferice v ∈ (4…..8) m/s: oţeluri carbon de calitate (OLC 35; OLC 45; OLC 60) şi oţeluri aliate (35CrMnSi13; 40Cr10; 41MoCr11) îmbunătăţite. Pentru viteze v∈ (8...12) m/s: oţeluri carbon de calitate şi aliate (OLC 35; OLC 45; 40Cr10; 41MoCr11)

îmbunătăţite la 30...35 HRC şi călite superficial la 50...55 HRC.

 - pentru angrenaje slab solicitate şi viteze periferice v∈ (6...12) m/s: oţeluri carbon de cementare (OLC 10; OLC 15) cementate pe o adâncime de (0,6...1) mm şi călite la (50...60) HRC pe suprafaţă. Pentru v < 6 m/s: oţeluri carbon de calitate (OLC 35; OLC 45; OLC 60) şi oţeluri aliate (40Cr10; 35 Mn16; 27MnSi12; 31CrMnSi10; 35CrMnSi13) îmbunătăţite la (20...25) HRC.

 - pentru angrenaje foarte slab solicitate, indiferent de viteză: oţeluri carbon obişnuite netratate (OL42; OL50; OL60; OL70), oţeluri turnate (OT45;

OT50), fontă turnată (Fgn600; Fgn700), textolit.   

        Practic, în funcţie de valoarea încărcării, momentul de torsiune la intrare, se recomnadă:

-         Mti < 30000...40000 Nmm se va adopta pentru roţile angrenajelor oţel de îmbunătăţare;

-         Mti > 30000...40000 Nmm se va adopta pentru roţile angrenajelor oţel de cementare.

Materiale pentru carcase

        Carcasele, datorită faptului că criteriul de rigiditate mărită este dominant, se execută în special din fontă (Fc 150, Fc 200, Fc 250) sau oţel turnat (OT45, OT55). Când se impune greutate redusă carcasele se pot executa din aluminiu turnat. În cazul producţiei de unicate sau de serie mică carcasele se pot executa în construcţie sudată din materiale cu proprietăţi de sudare (OL37, OL42, OL44).

 

TRD-P.1.1.3 CALCULUL PARAMETRILOR FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

 

 

 

 Fig. TRD-P.1.1.1.2  Schema structurală generală a reductorului cilindric într-o treaptă

Elemente şi subansamble constructive

Angrenaje:

treapta I – angrenaj cilindric cu dantură înclinată cu raportul de transmitere iI : 1I – pinion cilindric, 2I – roată cilindrică.

Arbori: A1 – arborele de intrare, A2 – arborele de ieşire.

Lagăre: ,  - lagărele A şi B ale arborelui de intrare A1; , - lagărele A şi B al arborelui de ieşire A2.

Subansamble: SC – subasamblul carcasă;  - subansamblul arborelui de intrare;  - subansamblul arborelui  de ieşire

Tipul angrenajului

Treapta I: angrenaj cilindric cu dantură dreaptă sau înclinată

Turaţiile, puterile şi momentele de torsiune ale arborilor

Arborele A1:  n1 = ni [rot/min]; P1 = Pi [kW],  Mt1 = Mti  [Nmm];

Arborele A2:  n2 = n1/iI [rot/min]; P2 = P1 ηI [kW];  Mt2 = Mt1 iI ηI  [Nmm] 

 

TRD-P.1.1.4 PREDIMENSIONAREA ANGRENAJULUI ŞI ARBORILOR

 

Tab. AEV-P.1.1.4.1  Definirea problemei de proiectare a angrenajului  cilindric

 

 

Fig. TRD-P.1.1.4.1 Schemă  funcţională a angrenajului cilindric

Date iniţiale

a.       Turaţia la intrare (pinion),  n1 = n2 [rot/min].

b.         Momentul de torsiune la intrare (pinion), Mt1 (T1) = Mt2  [Nmm]

c.        Raportul de angrenare, u = iII .

d.       Durata de funcţionare, Lh [ore].

e.        Numărul de angrenaje identice în paralel, χ = 1.

f.         Tipul danturii danturii: înclinată.

g.       Parametri geometrici impuşi (opţional): standardizarea distanţei dintre axe;

h.       Condiţii de funcţionare: tipul transmisiei în care se integrează, tipul maşinii motoare, tipul instalaţiei antrenate, temperatura de lucru, caracteristicile mediului în care funcționează).

i.          Condiţii ecologice (utilizarea de materiale şi tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecţia vieţii)

 

 

        Predimensionarea angrenajelor cilindrice se va face prin parcurgerea algoritmului din cap.  AEV-P.1  (subcap.: AEV-P.1.1, AEV-P.1.2 şi  AEV-P.1.3).  Aplicaţii practice de predimensionare:  cap. AEV-A.1.1 (subcap.: AEV-A.1.1.1, AEV-A.1.1.2 şi  AEV-A.2.1.3), pentru un angrenaj cilindric cu distanţa dintre axe neimpusă şi cap. AEV-A.1.2 (subcap.: AEV-P.1.2.1, AEV-P.1.2.2 şi  AEV-P.1.2.3) pentru un angrenaj cilindric cu distanţa dintre axe neimpusă (numai când se impune din condiţii de gabarit).

 

Tab. TRD-P.1.1.4.2  Schema cinematică. Formele pinionului şi roţii cilindrice

 

 

 

Date despre materilal:

-       marca;

-       caracteristici mecanice, rezistenţele la rupere şi la curgere σr [MPa], σ02 [MPa];

-       tratamentul termic şi durităţile;

Date despre angrenaj:

  -      tipul danturii;

  -      unghiul de înclinare a danturii  β [o];

  -  numerele de dinţi z1, z2;

  -  factorii deplasărilor xn1, xn2;

  -       modulul normal mn [mm];

-       diametrele cercurilor de rostogolire exterioare dw1  [mm], dw2 [mm];

-       lăţimea danturii b [mm]

Date despre formele roţilor:

-       pinionul;

-       roata; 

Date despre arbori:

- diametrul arborelui pinionului din predimensionare,

     [mm];

 

-       diametrul arborelui roţii din predimensionare

  [mm]

a

b

Fig. TRD-P.1.1.4.2 Schemă  cinematică a angrenajului cilindric

 

Fig.  TRD-P.1.1.4.3 Formele roţilor dinţate cilindrice: a – pinionul, corp comun cu arborele intermediar;  b – roata  

  

  

TRD-P.1.1.5 VERIFICAREA (DIMENSIONAREA) ANGRENAJULUI

 

        Verificarea angrenajului cilindric predimensionat mai sus şi, eventual, dimensionarea acestuia (în cazul în care calculul de verificare nu este îndeplinit)  se va face prin continarea parcurgerii algoritmului din cap. AEV-P.1, subcap. AEV-P.1.4 şi  AEV-P.1.6. Ca urmare a parcurgerii subcap. AEV-P.1.4 pentru proiectare se vor reţine:

-         elementele geometrice de proiectare constructivă şi tehnologică, (fig. TRD-A.1.2.5.2.1);

-         viteza periferică în polul angrenării;

-         treapta de precizie asociată procedeului de prelucrare;

-         rugozităţile flancurilor active şi suprafeţelor de racordare;

-         tipul lubrifiantului şi vâscozitatea;

-         durităţile flancurilor şi miezului dinţilor roţilor, tensiunile maxime de contact şi de încovoiere, factorii de siguranţă la cele două solicitări (contact şi încovoiere);

-         forţele din angrenaj (fig. TRD-A.1.2.5.1.2).

 

a

 

b

Fig. TRD-P.1.2.5.2.1 Elemente geometrice ale angrenajului cilindric şi roţilor acestua pentru proiectare: a – date de intrare;  b – rezultate

  

Fig. TRD-P.1.2.5.2.2  Date de intrare şi rezultate pentru calculul forţelor din angrenajul cilindric

 

În final, se va face verificarea angrenajului conic cu pachetul MDESIGN (v. subcap. AEV-A.1.1.6, pentru angrenaje cilindrice cu distanţa dintre axe neimpusă).

 

TRD-P.1.1.6 PROIECTAREA DE ANSAMBLU

 

        Proiectarea de ansamblu, în general, presupune activităţi succesive de concepţie şi/sau adoptare soluţii constructive, de calcul (predimensionare, dimensionare şi/verificare) şi de reprezentare grafică în desenul de ansamblu. Astfel, desenul de ansamblu (de obicei, realizat la scară) în evoluţie spre forma finală sintetizează grafic toate rezulzatele anterioare şi devine sursă de date pentru etapele viitoare.

        Pentru modelarea grafică în mediul CATIA, parcurgând etapele de mai jos, se vor urmări documentele suport postate la adresa Documentaţie pentru modelare grafică în CATIA (se va parcurge etapele indicate în fişierul Algoritmul de modelare reductor.docx).         

     

TRD-P.1.1.6.1 PROIECTAREA FORMELOR ROŢILOR

 

Aspecte generale privind proiectarea formelor roţilor dinţate cilindrice şi conice sunt prezentate în cap. AEV-P.1 (sucap. AEV-P.1.3.2, tab. AEV-P.1.3.2.2) şi sucap. AEV-P.1.5) şi, respectiv, AEV-P.2  (sucap. AEV-P.2.3.2 tab. AEV-P.2.3.2.2 şi sucap. AEV-P.2.5).

 

TRD-P.1.1.6.2 PRECONFIGURAREA ARBORILOR ŞI ALEGEREA RULMENŢILOR ŞI MONTAJELOR ACESTORA

          

        Deoarece în cazul reductoarelor de uz general dimensiunile capetelor arborilor de intrare şi de ieşire (fig. TRD-P.1.2.6.2.1,a,c) trebuie să asigure interschimbabilitatea elementelor (roţi de curea, roţi dinţate etc.) şi subansamblelor (cuplaje) care se montează pe acestea se impune considerarea paramatrilor acestora (diametrul şi lungimea) conform STAS8724/2 (v. fer. ARD-P.5)       

        Arborii reductoarelor de turaţie  au, în general, diametre mari şi lungimi între reazeme mici (raportul l/d < 10) şi deci, deoarece au rigiditate flexională (la încovoiere) mărită au şi deformaţii elastice (rotiri) în reazeme (lagăre) reduse. Ca urmare, de obicei, se folosesc rulmenţi radiali cu bile şi/sau a celor cu role (conice sau cilindrice).

Deşi încărcările (forţele radiale şi axiale) din lagăre sunt diferite, frecvent, din considerente de tehnologicitate se adoptă pentru lagărele arborilor rulmenţi identici care conduc la alezaje identice în carcasă mai uşor de executat decât dacă s-ar fi considert cu diametre diferite. 

 

 

 

 

 

 

 

 a

 b

 

 

 

 

 c

 d

 Fig.  TRD-P.1.2.6.2.1 Preconfigurarea formrlor arborilor: a – de intrare cu rulmenţi radial-axiali cu role conice;  b – de ieşre cu rulmenţi radial-axiali cu role conice; c – de intrare cu rulmenţi radial-axiali cu bile; d – de ieşire cu rulmenţi radial-axiali cu bile

  

        Pentru lagărele arborilor pe care sunt montate roţi cu dantură cilindrică caz în care, teoretic, apar forţe axiale reduse se pot adopta lagăre cu rulmenţi radiali cu bile (fer. RUL-P.1.1) (fig. TRD-P.1.2.6.2.1,c,d) sau cu role cilindrice. În cazul în care dantura este înclinată cu valori mărite ale unghiului β se pot adopta şi rulmenţi radial-axiali cu bile (fer. RUL-P.1.2)  sau chiar cu role conice (fer. RUL-P.1.3).  Aceşti rulmenţi preiau forţele axiale mari respectiv foarte mari în ambele sensuri fiind montaţi câte unul în fiecare lagăr (fig. TRD-P.1.2.6.2.1,c,d pentru rulmenţi radiali axiali cu cu bile; fig. TRD-P.1.2.6.2.1,a, b, pentru rulmenţi radiali axiali cu role conice).  În ambele situaţii cei doi rulmenţi radial-axiali formează montaj în X (v. cap. RUL-T, tab. RUL-T.4.10).

        Montajele cu rulmenţi trebuie să realizeze fixarea radială şi axială în ambele sensuri fără a induce forţe suplimentare în rulmenţi, să permită dilataţiile termice în cazul variaţiilor mari de temperatură şi să permită reglarea cu uşurinţă a jocurilor din rulmenţi şi a angrenajelor.

        Recomandare de alegere a dimensiunii de montaj a rulmenţilor (d, diametrul alezajului): dR1,2 > dA1,2 + (8...12) mm, pentru arborii de intrare şi de ieşire (tronsoanele de sub rulmenţi sunt solicitate la torsiune şi momentele de încovoiere pot fi mărite).

        Recomandare de alegere seriei de dimensiuni  a rulmenţilor (B, lăţimea şi D, diametrul exterior): din considerente de optimizare a proiectării se vor alege rulmenţi din seria mijlocie de dimensiuni.

       

a

b

c

d

Fig.  TRD-P.1.1.6.2.2 Tipurile rulmenţilor folosiţi frecvent pentru lagărele reductoarelor conilindrice: a – radial-axial cu bile;  b – radial-axial cu role conice; c – radial cu bile; c – radial cu role cilindrice

 

TRD-P.1.1.6.3 ÎNTOCMIREA DESENULUI DE ANSAMBLU

 

        În fig. TRD-P.1.1.6.3.1  se prezintă o variantă constructivă a reductoarelor cilindrice (secţiunea principală) în care se evidenţiază componentele principale: arborele de intrare (A1) solidar cu pinionul ciclindric (1I), arborele de ieşire (A2),  roata cilindrică (2I), rulmenţii lagărelor arborelui de intrare (R1), rulmenţii lagărelor arborelui de ieşire  (R3). Valorile cotelor marcate cu roşu se pot adopta conform recomandărilor şi din tab. TRD-P.1.1.6.3.1.  Alte soluţii constructive cu poziţii ale axelor arborilor în plane diferite sunt prezentate în  TRD-S.1.2 (reductoare cilindrice orizontale), TRD-S.1.3 (reductoare cilindrice verticale cu intrare pe jos), TRD-S.1.4 (reductoare cilindrice verticale cu intrare pe sus).

 

Fig. TRD-P.1.1.6.3.1 Desen de ansamblu – secţunea principală (reductor orizontal)

 

 Tab. TRD-P.1.2.6.3.1 Recomandări privind valorile parametrilor constructivi din desenul de ansamblu - secţiunea principală

Parametrul

Denumire

Valoarea

recomandată

Observaţii

g3

Grosimea peretelui flanşei paharului/capacului

5…8 mm

Se adoptă din considerente tehnologice; valori mici pentru forţe axiale reduse; valori mari pentru forţe axiale mărite

g2

Lăţimea flanşei capacului

12…17 mm

Se adoptă în funcţie de dimensiunea filetului şurubului de fixare; pentru şuruburi de M6 se adoptă valori inferioare; pentru şuruburi de M8 se adoptă valori superioare

g4

Grosimea peretelui carcasei

6…9 mm

Se determină în funcţie de procedeul tehnologic de obţinere a carcasei; valoarea recomandată este pentru carcasele din oţel turnate

g5

Grosimea ramelor de rigidizare din zona lagărelor

20…30 mm

Se determină din considerente al gabaritului impus de dimensiunile piuliţei sau capului şurubului precum şi de acces a cheii de strângere a acestora

g6

Înălţimea proeminenţei de aşezare a capacului

2…4 mm

Se adoptă din considerente tehnologice privind prelucararea prin aşchiere a suprafeţelor de aşezare a flanşelor capacelor

y1

Distanţa umărului arborelui de intrare faţă de capac

6…10 mm

Se adoptă din considerente de asigurare a montajului elementelor (roţi de curea, semicuplaje) pe arbore fără ca acestea să intre în coliziune cu capetele şuruburilor de fixare a capacelor  

x5

Distanţa de la roata cilindică la carcasă

8…12 mm

Se adoptă din considerente gabaritului redus dar şi de ungere corespunzătoare a angrenajului cilindric

y2

Distanţa de la roţi la carcasă

8…12 mm

Se adoptă din considerente gabaritului redus dar şi de ungere corespunzătoare a angrenajelor

y3

Distanţa de aliniere a rulmenţilor faţă de interiorul carcasei

4…6 mm

Se adoptă din considerente de ungere corespunzătoare a rumenţilor

 

 TRD-P.1.1.7 CALCULUL ARBORILOR

 

TRD-P.1.1.7.1 SCHEMELE DE CALCUL ALE ARBORILOR

 

Schemele de calcul ale arborilor reductorului cilindric sunt prezentate în tab. TRD-P.1.1.7.1.1.

   

  Tab. TRD-P.1.1.7.1.1 Schema de calcul a arborelui de ieşire/intrare

 

Fig. TRD-P.1.1.7.3 Schema de încărcare a arborelui de ieşire

Formele şi dimensiunile tronsoanelor

Tronsoanele cilindrice cu secţiune plină:  1 (cap de arbore STAS), 2 (suprafaţa de etanşare, fer. ETN-P.2, 3 (tronson montare rulment adoptat), 4 (tronson de trecere), 5 (tronson montare roată dinţată cilindrică), 6 (tronson cu umăr de fixare axială a roţii), 7 (tronson cu umăr de fixare axială a rulmentului) , 8 (tronson montare rulment adoptat); dimensiunile tronsoanelor (diametrul şi lungimea) se vor prelua din desenul de ansamblu

Formele şi dimensiunile concentratorilor de racordare

Racordare simplă (fer. ARD-P.7.1): 1-2, 2-3, 3-4, 4-5, 6-7

Racordare de rectificare (fer. ARD-P.7.3 şi fer. ARD-P.7.2): 5-6; 7-8  

Formele şi dimensiunile concentratorilor de suprafaţă

Canal de pană (fer. APP-P.1.1), pe tronsoanele 1 şi 5

Tipurile şi poziţiile reazemelor

Reazemul A: reazem simplu (deplasările radiale în direcţiile Y şi Z nule); poziţionare în punctul determinat de intersecţia normalelor la căile de rulare cu axa arborelui (fer. ARD-P.3), cota B corespunde rulmentului ales (fig. TRD-P.1.2.6.2.2)

Reazemul B: articulaţie spaţială (deplasările radiale în direcţiile Y, Z şi axială X, nule); poziţionare în punctul determinat de intersecţia normalelor la căile de rulare cu axa arborelui (fer. ARD-P.3), cota B corespunde rulmentului ales (fig. TRD-P.1.2.6.2.2)

Valorile şi poziţiile forţelor şi momentelor la nivelul axei arborelui

Forţa transversală în direcţie Z,    ; se poziţionează axial la mijlocul danturii (fer. ARD-P.1)

Forţa transversală în direcţie Y,  ; se poziţionează axial la mijlocul danturii (fer. ARD-P.1)

Forţa axială în direcţia X: ; se poziţionează axial la mijlocul danturii (fer. ARD-P.1)

Momentul de torsiune, ; se va verifica dacă valoarea obţinută este egală cu valoarea momentului de torsiune de la nivelul arborelui de ieşire (A3) determinat în subcap. TRD-P.1.2.3

Momentul de încovoiere,  

 

TRD-P.1.1.7.2  VERIFICAREA (DIMENSIONAREA) ARBORILOR

 

Verificarea modelelor de mai sus se va  face cu pachetul MDESIGN conform exemplelor:  subcap. ARD-A.1.6, pentru arborele de intrare al unui reductor cilindric într-o treaptă; subcap. ARD-A.2.6, pentru arborele intermediar al unui reductor cilindric în două trepte. 

Pentru evidenţierea forţelor şi planelor în care acţionează forţele şi momentele pecum şi a unor parametri geometrici, în fer. TRD-P.1 se prezintă, ca exemple, schemele de încărcare a arborelui intermediar al reductoarelor conico-cilindrice HH, HV, VH şi VV.

 

TRD-P.1.1.8  CALCULUL RULMENŢILOR

 

Pornind de la faptul că la proiectarea arborilor s-au adoptat tipurile lagărelor şi rulmenţii acestora, în cadrul aceastei etape, se impune verificarea rulmenţilor adoptaţi prin parcurgerea algoritmului de proiectare din cap. RUL.P.1 şi/sau a aplicaţiei RUL.A.1.  Pentru elaborarea schemei de încărcare a rulmenţilor se vor utiliza valorile forţelor din reazeme obţinute la calculul arborilor.

În cazul în care verificarea după capacitatea dinamică cu luarea în considerare a duratei de funcţionare şi turaţiei arborelui nu se îndeplineşte se impune readoptarea rulmentului in primă fază, considerând seria de dimeniuni imediat superioară, şi, dacă nici în acest caz nu verifică, se va adopta un rulment cu portanţă mărită (de ex. dacă, iniţial a fost adoptat rulment radial cu bile şi nu se îndeplineşte condiţia de verificare se va adopta un rulment radial-axial cu bile, cu aceaşi dimensiune a alezajului interior, care are capacitatea dinamică de catalog mai mare).

                         

TRD-P.1.1.9 CALCULUL ASAMBLĂRILOR ARBORE-BUTUC

 

Asamblările arbore-butuc cu pene paralele adoptate în cadrul etapei de configurare a roţilor şi arborilor se vor verifica prin parcurgerea algoritmului de proiectare AAB-P.1.1 şi a aplicaţiei AAB-A.1.1.

 

TRD-P.1.1.10 PROIECTAREA CARCASELOR

 

Carcasele reductoarelor de turaţie au rolul, pe de-o parte,  de a asigura poziţia relativă a lagărelor arborilor şi, deci, de a prelua forţele care apar în angrenajele din interior şi, pe de altă parte, de a asigura un mediu de ungere cu o baie de ulei în carcasa inferioară.

De obicei, reductoarele de turaţie din considerente privind  posibilitatea de asamblare a elementelor din interior (roţi dinţate, rulmenţi, arbori etc.) au carcasa este un subansamblu (fig. TRD-P.1.2.11.1) compus din unul sau mai multe componente cu forme şi dimensiuni care asigură tehnologicitate şi  productiviate mărite.

 

 
 

          

Fig. TRD-P.1.1.10.1 Structura constructivă a subansamblului carcasă al unui reductor cilindric cu o treaptă

 

Recomandări pentru proiectarea caracselor reductoarelor:

a.     Reductoarele orizontale (cu toate axele arborilor în plan orizontal), de obicei, au subansamblu carcasă format din carcasă inferioară şi carcasa superioară, planul de separaţie dintre acestea, fiind determinat de axele arborilor; baza de aşezare a carcasei inferioarela fundaţie este paralelă cu planul de separaţie, de asemenea, în plan orizontal.

b.     Reductoarele verticale au subansamblul carcasă format din mai multe părţi, carcasă inferioară, carcasă superioară şi una sau mai multe carcase intermediare; planele de separaţie dintre acestea conţin o axă sau mai multe axe ale arborilor pe care se sprijină roţile angrenajelor sunt paralele cu  planul bazei,orizontal.

c.      Carcasele pentru asigurarea unei rigidităţi mărite în zona lagărelor dar şi pentru a permite asamblarea în subansamblu carcasă au rame îngroşate şi nervuri de rigidizare; în zonele paralele cu axele alezajelor pentru rulmenţi ramele caracselor sunt mult mai subţiri. Alezajele pentru rulmenţii fiecărui arbore  sunt identice, şi din considerente de tehnologicitate mărită privind realizarea concentricităţii se prelucrează din aceaşi trecere a sculelor de prelucrare.

d.     Carcasele inferioare sunt prevăzute cu tălpi de fixare la fundaţie cu bosaje şi alezaje pentru sistemul de urmărire a nivelului uleiului şi pentru buşonul de golire; suprafaţă inferioară se execută cu o înclinare (2o …3o) spre gaura buşonului de golire.

e.      Carcasele superioare sunt prevăzute cu un locaş de vizitare, de obicei, pătrat sau dreptunghiular, cu urechi de ridicare sau găuri în care se montează inele de ridicare pentru a transporta reductorul cu utilaje specifice; în plus, unele variante constructive sunt prevăzute, la partea superioară, cu găuri filetate în care se montează buşoane de aerisire.

f.       Asamblarea carcaselor reductoarelor se realizeză prin intermediul unor şuruburi sau prezoane montate cu joc care pentru rigidizare şi asigurarea etanşeităţii în zona planului de separaţie sunt asamblate cu prestrângere; pentru menţinerea aceleeaşi poziţii relative a perechilor de carcase asamblate se utilizeză câte două ştifturi de centrare, care în vederea asigurării unei precizii mărite de poziţionare sunt montate la distanţa maxim posibilă. Fluxul tehnologic de obţinere a subansamblului carcasă are următoarele etape: prelucrarea (frezare şi, eventual, rectificare)  suprafeţei de aşezare pe fundaţie a carcasei inferioare  şi a suprafeţelor de separţie cu respectarea condiţiilor de planeitate şi calitatea suprafeţei; prelucrarea găurilor de trecere şi filetate pentru şuruburile de fixare şi ştifturile de centare; asamblarea celor două carcase prin montarea ştifturilor de poziţionare şi strângerea şuruburilor de fixare; prelucrarea în stare asamblată a alezajelor pentru rulmenţi şi a suprafeţelor de aşezare a capacelor.

g.     Pentru evitarea solicitărilor suplimentare de încovoiere care ar putea să apară în tija şurubului (prezonului) este necesar asigurarea perpendicularităţii dintre suprafaţa de aşezare a capului şurubului sau piuliţei şi axa şurubului (prezonului) şi deci în acest scop aceste suprafeţe se vor prlucra prin aşchiere sub formă de lamaje sau bosaje.

 

TRD-P.1.1.11 PROIECTAREA SUBSISTEMELOR DE UNGERE ŞI ETANŞARE

 

TRD-P.1.1.11.1 Proiectarea subsistemului de ungere (subcap. ETB-4.3)

 

Tab. TRD-P.1.1.11.2 Ungerea prin barbotare (imersare)

 

 

Fig. TRD-P.1.1.11.2 Schema de ungere prin imersare (barbotare)

Recomandări practice:

a.        Pentru v ≤ 15 m/s se utilizează ungerea prin imersare (barbotare);  adâncimea de imersare a unei unei roţi în ulei  (1..2)m < h < (6…8)m (m este modulul danturii) sau, uzual, 10 mm ≤ h < 1/3 din raza roţii (fig. TRD-P.1.2.11.2). Distanţa de la roată la fundul băii de ulei  (3…4)δ ≤ H < (5…7)δ cu δ grosimea peretelui carcasei (uzual, δ = 7…8 mm). Roata conică trebuie să se afle în ulei pe toată înăţimea din secţiunea exterioară a dintelui.

b.        Pentru 15 < v ≤ 20 m/s se utilizează ungerea cu circulaţie forţată a  uleiului, prin pulverizarea uleiului direct pe dinţii roţilor în zona de angrenare.

c.         Pentru v > 20 m/s se utilizează ungerea prin pulverizare în zona plasată înainte de angrenare.

 

 

 

 

TRD-P.1.1.11.2 Proiectarea subsistemului de etanşare (subcap. ETB-4.4)

 

Etanşările fixe ale carcaselelor se asigură prin strângerea acestora fără ca între suprafeţele plane de separaţie (prelucrate cu mare precizie privind planeitatea şi rugozitatea) să se monteze garnituri de etanşare care ar modifica alezajele rulmenţilor prelucrate în subansamblul carcasă; uneori, în cazul dimensiunilor mari, se pot folosi paste de etanşare.

Etanşările fixe între capac şi carcasă se fac cu garnituri inelare din carton presat sau din material moale (Al sau Cu); în cazul lagărelor cu rulmenţi radial-axiali garnitura metalică are şi rolul de reglare a jocului din rulmenţi.

Etanşările mobile la nivelul arborilor de intrare se asigură prin intermediul garniturilor din pâslă, la viteze reduse, sau garnituri manşetă de rotaţie (fer. RUL-S.2)

 

TRD-P.1.1.12 DESEN DE ANSAMBLU FINAL. ELABORARE DOCUMENTAŢIE TEHNICĂ

 

Pentru definitivarea desenului de ansamblu şi elaborarea documentaţiei tehnice se va urmări: cap PRC-P.2.1.1, PRC-G.4 (reductor conico-cilindric orizontal), TRD-S.1.2 (reductoare cilindrice orizontale), TRD-S.1.3 (reductoare cilindrice verticale cu intrare pe jos), TRD-S.1.4 reductoare cilindrice verticale cu intrare pe sus).

 

TRD-P.1.1.13 PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ DE DETALIU. DESENE DE EXECUŢIE

 

Pentru elaborarea desenelor de execuţie se va urmări: cap PRC-P.2.1.2 şi exemplele din fer. PRC-G.5 (arbore de intrare cu pinion conic cu dantură dreaptă) şi PRC-G.8 (arbore intermediar cu pinion cu dantură cilindrică), PRC-G9 (arbore de intrare cu pinion cilindric) şi  PRC-G10 (roată dinţată cilindrică).