TRD-T. CONSTRUCŢIA ŞI MODELAREA TRANSMISIILOR CU ROŢI DINŢATE

            CUPRINS

               TRD-T.1 DEFINIŢII

                     TRD-T.2 STRUCTURA CONSTRUCTIVĂ

               TRD-T.3 DOMENII DE UTILIZARE, AVANTAJE ŞI DEZAVANTAJE

               TRD-T.4 CLASIFICARE

               TRD-T.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII  

                               TRD-T.5.1 Materiale şi tratamente termice  

                               TRD-T.5.2 Tehnologii de prelucrare

               TRD-T.6 FORME ŞI CAUZE DE SCOATERE DIN UZ SAU DE COMPORTARE NECORESPUNZĂTORE

               TRD-T.7 PARAMETRI FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

               TRD-T.8 MODELE STRUCTURALE FUNCŢIONALE ŞI CONSTRUCTIVE

                                       TRD-T.8.1  REDUCTOARE DE TURAŢIE

 

 

TRD-T.1 DEFINIRE

 

Transmisia mecanică cu roţi dinţate  este subsistemul care are funcţia de a transmite şi transformă energia mecanică (de rotaţie sau de translaţie) de la un sistem de antrenare (motor) la  maşina (sistemul) antrenat (rezistent) prin angrenaje (v. AEV-T.1).  

 

Maşina este sistemul tehnic ale cărui părţi componente au mişcări determinate în scopul producerii de lucru mecanic util (maşină de lucru) sau al transformării unei forme de energie în altă formă de energie (maşină de forţă, motoare); maşinile de lucru pot fi: maşini tehnologice (maşini unelte, maşini textile etc.), maşini de transport (macara, automobil etc.).

 

Maşinile motoare sunt maşini de forţă  care transformă  care transformă o formă de energie alta decât mecanică (termică, electrică, hidraulică, pneumatică) în energie mecanică; motoarele electrice transformă energia electrică în energie mecanică, motoarele termice transformă energia termică în energie mecanică.

 

Sistemul  antrenat (rezistent) este  partea care trebuie să realizeze sarcina propusă şi poate fi: utilaj tehnologic, maşină de lucru, maşină de transport etc.

 

Reductoare de turaţie de uz general sunt transmisii cu roţi dinţate care au scopul reducerii turaţiei  concomitent cu mărirea (amplificarea) momentului de torsiune; se folosesc ca unităţi independente în diverse transmisii permiţând, utilizarea de motoare de acţionare de turaţii mari şi gabarite reduse pentru procese/sisteme de lucru antrenate cu viteze reduse; se realizează într-o gamă largă de tipodimensiuni în întreprinderi specializate cu eficienţă economică ridicată.

 

Cutiile de viteze sunt transmisii mecanice cu roţi dinţate cu raport de transmitere variabil discret.

 

 

TRD-T.2 STRUCTURA CONSTRUCTIVĂ

 

a

b

c

Fig. TRD-T.2.1  Structura constructivă generală a transmisiilor cu roţi dinţate: a – reductor de turaţie [Crudu, 1981]; b – cutie de viteze [http://cutiideviteza.ro]; c  – reductor central şi diferenţial[http://cutiideviteza.ro]

 

 

TRD-T.3 DOMENII DE UTILIZARE, AVANTAJE ŞI DEZAVANTAJE

 

Necesitatea utilizării transmisiilor [Dobre, 2005]:

-         deseori vitezele necesare funcţionării maşinilor antrenate (de lucru, de transport) sunt diferite de cele nominale ale motoarelor;

-         sarcinile la maşini antrenate sunt superioare celor de la arborele motoarelor;

-         viteza maşininilor sau vehiculelor trebuie să fie variabilă (reglabilă), inversabilă şi chiar cu opriri;

-         necesitatea antrenării cu un motor a mai multor maşini (sisteme) antrenate cu viteze diferite;

-         transformarea mişcării de rotaţie a motoarelor de antrenare în mişcări de translaţie ale maşinilor (sistemelor) antrenate;

-         imposibilitatea legării directe între arborele motorului şi cel al maşinii antrenate.

 

Domenii principale de utilizare: cutii de viteze, reductoare de turaţie, multiplicatoare de turaţie, transmisii diferenţiale, transportoare, ascensoare, utilaje tehnologice, instalaţii petroliere etc.

 

Tab. TRD-T.3.1 Avantajele şi dezavantajele transmisiilor cu roţi dinţate [Moldovean, 2001]

Avantaje*

Dezavantaje*

-         asigură raport de transmitere constant;

-         au durabilitate şi siguranţă mare în funcţionare;

-         au capacitate mare de transmitere a momentului de torsiune;

-         au randamentul ridicat;

-         necesită întreţinere uşoară în exploatare

-         necesită precizie ridicată de execuţie şi montaj;

-         tarnsmit şocurile şi vibraţiile;

-         zgomote şi vibraţii în exploatare

 

* Raportate la alte tipuri de transmisii (prin elemente flexibile, prin fricţiune etc.)

 

 

TRD-T.4 CLASIFICARE

 

Tab. TRD-T.4.1 Clasificarea transmisiilor mecanice

Criteriul

Tipul

Exemple

Natura elementelor active

Cu corpuri rigide

Transmisii cu roţi dinţate; transmisii cu roţi de fricţiune;  

Cu corpuri flexibile

Transmisii prin curele 

Modul de transmitere a puterii

Prin formă (angrenare)

Transmisii cu roţi dinţate; Transmisii prin curele dinţate(sincrone); Transmisii prin lanţ; 

Prin frecare

Transmisii cu roţi de fricţiune;   Transmisii prin curele trapezoidale

Constanţa raportului de transmitere

Cu raport de transmitere constant

Transmisii reductoare (i > 1); transmisii multiplicatoare (i < 1);

Cu raport de transmitere variabil

Cutii de viteze (schimbarea vitezei în trepte); variatoare prin fricţiune (schimbarea vitezei continuu)

 

Tab. TRD-T.4.2 Clasificarea transmisiilor mecanice cu roţi dinţate

Criteriul

Tipul

Exemple

Poziţia planului care conţine axele roţilor angrenajelor

În plan orizontal

 Fig. TRD-T.2.1,a,e,f,g,h; fig. TRD-T.4.2,b,d,e

În plan vertical

 Fig. TRD-T.4.2,i,j,k,l

În plan înclinat

În mai multe plane

Modificarea vitezei

Reductoare

 Fig. TRD-T.2.1; fig. TRD-T.4.2

Multiplicatoare

Tipul angrenajelor componente (v . AEV-T.4)

Cilindrice

Fig. TRD-T.2.1,a,b,e...l; fig. TRD-T.4.2,a,d,e,f

Conice

Fig. TRD-T.2.1,m,n,s,u; fig. TRD-T.4.2,b

Hiperboloidale: elicoidale, melcate, hipoide

 Fig. TRD-T.2.1,d,o,p; fig. TRD-T.4.2,c,g

Combinate

 Fig. TRD-T.2.1,c,d,m,n,p,s,u; fig. TRD-T.4.2,b

Numărul angrenajelor înseriate

Cu o treaptă

 Fig. TRD-T.2.1,c,d,m,n,p,s,u; fig. TRD-T.4.2,b

Cu două trepte

 Fig. TRD-T.2.1,e...p; fig. TRD-T.4.2,a,b,d,e

Cu mai multe trepte

Fig. TRD-T.2.1,r,s

Poziţia axelor roţilor în timpul funcţionării

Cu axe fixe

Fig. TRD-T.2.1,a...s; fig. TRD-T.4.2,a...e,g

Cu axe mobile (planetare)

 Fig. TRD-T.2.1,z,u; fig. TRD-T.4.2,f

Numărul de ieşiri

Cu o ieşire

Fig. TRD-T.2.1,a,b

Cu o două sau mai multe ieşiri

Fig. TRD-T.2.1,c

 

 

Tab. TRD-T.4.3 Clasificarea reductoarlor de turaţie de uz general (v. fer. TRD-S.1)

Criteriul

Tipul

Schema

Numărul angrenajelor înseriate

Cu o treaptă

Fig. TRD-T.4.1,a,b,c,d,u; fig. TRD-T.4.2,a,c,f

Cu două trepte

Fig. TRD-T.4.1,e…p; fig. TRD-T.4.2,b,d,e

Cu trei trepte

Fig. TRD-T.4.1,r,s

Tipul angrenajelor componente

Cilindrice

Fig. TRD-T.4.1,a,b,e…l,r,t; fig. TRD-T.4.2,a,d,e,f

Conice

Fig. TRD-T.4.1,c,m,s,u; fig. TRD-T.4.2,b

Melcate

Fig. TRD-T.4.1,d,o,p; fig. TRD-T.4.2,c

Conico-cilindrice

Fig. TRD-T.4.1,m,n,s; fig. TRD-T.4.2,b

Cilindo-melcate

Fig. TRD-T.4.1,p

Melcato-cilindrice

Fig. TRD-T.4.1,o

Poziţia planului care conţine axele arborilor

Orizontal

Fig. TRD-T.4.1,a,e,f,g,h; fig. TRD-T.4.2,a,b,d,e

Vertical

Fig. TRD-T.4.1,b,c,i,j,k,l;

Înclinat

Poziţile axelor de intrare/ieşire

Coaxial (arborele de intrare şi de ieşire au aceeaşi axă)

Fig. TRD-T.4.1,f,j,e; fig. TRD-T.4.2,e

Cu intrare orizontală (arborele de intrare are axa în plan orizontal)

Fig. TRD-T.4.1,a,b,c…m,o,p,r,s; fig. TRD-T.4.2,a,b,d,e,f

Cu intrare verticală  (arborele de intrare are axa în plan vertical)

Fig. TRD-T.4.1,n;

Cu ieşire orizontală (arborele de ieşire are axa în plan orizontal)

Fig. TRD-T.4.1,a…s; fig. TRD-T.4.2,a…f

Cu ieşire verticală (arborele de ieşire are axa în plan vertical)

Fig. TRD-T.4.1,c;

Poziţia axelor roţilor în timpul funcţionării

Cu axe fixe

Fig. TRD-T.4.1,a…s; fig. TRD-T.4.2,a…e

Cu axe mobile (planetare)

Fig. TRD-T.4.1,t,u; fig. TRD-T.4.2,f

Transmiterea momentului de torsiune în paralel

Bifurcat în treapta I - a

Fig. TRD-T.4.1,g,k

Bifurcat în treapta a II - a

Fig. TRD-T.4.1,h,l

Bifurcat în treapta I -a şi a II - a

Existenţa motorului de antrenare

Reductor fără motor

Fig. TRD-T.4.2,a…e

Motoreductor

Fig. TRD-T.4.2,f

Tipul arborelui de ieşire

Cu un cap

Fig. TRD-T.4.2,a…e

Cu două capete

 

Plin

Fig. TRD-T.4.2,b,d,e

Tubular

Fig. TRD-T.4.2,a,c

 

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

k

l

m

n

o

p

r

s

t

u

Fig. TRD-T.4.1  Reductoare de turaţie cu roţi dinţate (scheme funcţionale): a – cilindric orizontal; b – cilindric vertical; c  – conic vertical; d  – melcat cu intrare pe jos; e  – cilindric cu două trepte orizontal; f  – cilindric cu două trepte orizontal coaxial; g  – cilindric cu două trepte orizontal bifurcat în treapta I - a; h  – cilindric cu două trepte orizontal bifurcat în treapta a II - a;  i  – cilindric cu două trepte vertical c intrare pe sus; j  – cilindric cu două trepte vertical coaxial cu intrare pe sus; k  – cilindric cu două trepte vertical bifurcat în treapta I – a cu intrare pe sus; l  – cilindric cu două trepte vertical bifurcat în treapta a II – a cu intrare pe sus; m  – conico-cilindric (cu două trepte) orizontal; n  – conico-cilindric (cu două trepte) orizontal cu intrare verticală; o  – conico-melcat (cu două trepte); p  – melcato-cilindric (cu două trepte); r  – cilindric cu trei trepte orizontal; s  – conico-cilindric cu trei trepte orizontal;  t – cilindric planetar; u – conic diferenţial

 

 

 

a

b

c

 

d

e

f

 

[http://www.neptun-gears.ro]

http://www.componenteindustriale.ro/ro

 

http://www.gearsystem.net/

g

Fig. TRD-T.4.2  Reductoare de turaţie cu roţi dinţate (vederi generale): a – cilindric cu arborele ieşire tubular; b – conic orizontal; c – motoreductor melcat cu arborele ieşire tubular; d – cilindric orizontal în două trepte; e – cilindric coaxial orizontal în două trepte; f – cilindric planetar [http://www.reductoare-rossi.ro];  g – melcate;

 

TRD-T.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII

 

TRD-T.5.1 Materiale şi tratamente termice

 

TRD-T.5.2 Tehnologii de prelucrare şi asamblare

 

TRD-T.6 FORME ŞI CAUZE DE SCOATERE DIN UZ SAU DE COMPORTARE NECORESPUNZĂTORE

 

Tab. TRD-T.6.1 Forme şi cauze de scoatere din uz sau de comportare necorespunzătoare a transmisiilor cu roţi dinşate [Jula, 1989; Moldovean, 2001; Danape, 2012]

Tipul cedării

Forme

Apariţie

Cauze

Manifestare

Evitare

Scoaterea din uz a angrenajelor

Ruperea la suprasarcini

La roţile din oţeluri cu duritate mărită

Suprasarcini şi şocuri care apar în condiţii  de  funcţionare neobişnuite

Ruperea la baza dintelui, la roţile cu dantură dreaptă; ruperea colţului dintelui la roţile cu dantură înclinată

Limitarea momentului transmis prin introducerea de cuplaje de siguranţă.

Mărirea preciziei de execuţie a roţilor dinţate şi/sau a rigidităţilor arborilor

Ruperea la oboseală

La roţile din oţeluri cu duritatea mai mare de 45 HRC sau din fonte

Depăşirea rezistenţei la oboseală a materialului la solicitarea de încovoiere variabilă în timp

Iniţial, microfisuri în zona de racordare întinsă, care se dezvoltă provocând ruperea dinţilor

Limitarea prin calcul a tensiunilor maxime de încovoiere de la baza dintelui la valori admisibile de oboseală.

Realizarea unor raze mari de racordare.

Mărirea secţiunii dintelui la bază prin creşterea modulului şi/sau prin deplasări pozitive de profil

Deformarea plastică

La roţile din oţeluri cu duritate redusă

Încărcări cu suprasarcini şi şocuri

Depăşirea rezistenţei la curgere a materialului

Limitarea momentului transmis prin introducerea de cuplaje de siguranţă

Scoaterea din uz a rulmenţilor

Griparea

Rulmenţii puternic încărcaţi care funcţionează la temperaturi ridicate şi ungere insuficientă

Scăderea locală a rezistenţei de contact a materialului

Microsuduri locale între căile de rulare şi corpurile de rostogolire şi/sau colivie şi corpurile de rostogolire; pierderea preciziei de rotire, zgomot mare, creşterea rezistenţei la rotire până la blocare

Creşterea eficacităţii sistemului de ungere

Distrugerea coliviei

Rulmenţii care funcţionează la turaţii ridicate încărcaţi cu sarcini combinate şi/sau montaţi necorespunzător

Forţe centrifuge mărite, autovibraţii

Uzarea coliviilor în zonele de contact cu corpurile de rostogolire; scăderea secţiunilor, fisurarea şi ruperea coliviei 

Montare şi exploatare corespunzătoare

Comportare necorespunzătoare (cu neuniformităţi, vibraţii şi zgomote)  datorită angrenajelor

Deteriorarea flancurilor prin oboseala de contact (piting, ciupire)

Cu precădere, la roţile din oţeluri cu duritate superficială redusă (sub 45 HRC)

Oboseala materialului straturilor superficiale ale flancurilor active determinate de tensiunile de contact variabile în timp

Microfisuri iniţiale pe suprafaţa flancurilor active care se măresc consecinţă a acţiunii presiunii hidrostatice a uleiului generată în timpul contactelor dinţilor urmate de desprinderea de mici particule de material rezultând mici ciupituri, fenomenul de pitting (v. fer.  AEV-T.4)

Dezvoltarea în timp a ciupiturilor şi în consecinţă funcţionarea necorespunzătoare cu vibraţii şi zgomote

Limitarea prin calcul a tensiunilor maxime de contact (la oboseală) ale flancurilor active la tensiuni admisibile.

Tratamente termice şi termochimice care conduc la mărirea rezistenţei superficiale de contact.

Deplasări pozitive de profil pentru mărirea razelor profilelor.

Mărirea rugozităţilor flancurilor active Utilizarea de lubrifianţi aditivaţi.

Deteriorarea flancurilor prin gripare

La roţile angrenajelor puternic încărcate cu viteze mari şi cu ungeri necorespunzătoare

Alunecări mărite între flancuri; rugozităţi mari ale flancurilor

Zgârieturi orientate de-a lungul flancului generate de formarea şi ruperea unor microsuduri datorate sarcinilor locale mari şi a temperaturilor ridicate

Îmbunătăţirea condiţiilor de ungere (lubrifianţi aditivaţi); mărirea preciziei de execuţie şi montaj; micşorarea rugozităţii flancurilor

Deteriorarea flancurilor prin uzare abrazivă

La roţile angrenajelor deschise (neprotejate) şi cu ungeri necorespunzătoare

Alunecări mărite între flancuri; rugozităţi mari ale flancurilor

Îndepărtarea unor particule fine de material de pe flancul dintelui ca urmare a unor particule abrazive existente în zona de contact

Ungere, etanşări şi protejări adecvate

Deteriorarea flancurilor prin exfoliere

La roţile din oţeluri tratate termic sau termochimic superficial (călire, cementare, nitrurare)

Oboseala materialului straturilor superficiale ale flancurilor active

Apariţia de microfisuri la graniţa dintre stratul durificat şi cel de bază

Tehnologii de tratament termic sau termochimic adecvate

Deteriorarea flancurilor prin curgere plastică

La roţile din oţeluri cu duritate redusă

Încărcări cu suprasarcini, alunecări mari şi ungere redusă

Apariţia de adâncituri pe flancurile dinţilor roţii conducătoare şi adâncituri pe flancurile dinţilor roţii conduse ca urmare a tensiunilor tangenţiale mari cauzate de forţele de frecare care îşi schimbă sensul în polul angrenării

Reducerea sarcinilor de contact şi mărirea durităţii flancurilor

 

Comportare necorespunzătoare (cu neuniformităţi, vibraţii şi zgomote)  datorită angrenajelor

 

Deteriorarea suprafeţelor căilor de rulare şi/sau ale corpurilor de rostogolire prin oboseala de contact (piting, ciupire)

Cu precădere, la rulmenţii rotitori cu turaţia n > 10 rot/min bine lubrifiaţi şi etanşaţi

Oboseala materialelor straturilor superficiale ale căilor de rulare şi/sau corpurilor de rostogolire determinate de tensiunile de contact variabile în timp

Microfisuri iniţiale pe suprafețele flancurilor active care se măresc consecinţă a acţiunii presiunii hidrostatice a uleiului generată în timpul contactelor dinţilor urmate de desprinderea de mici particule de material rezultând mici ciupituri, fenomenul de pitting; dezvoltarea în timp a ciupiturilor conduce, în consecinţă, la mărirea jocului şi funcţionarea necorespunzătoare cu vibraţii şi zgomote

Limitarea timpului de funcţionare prin calcul de durabilitate bazat pe capacitatea de încărcare  dinamică

Uzarea abrazivă a căilor de rulare şi/sau a corpurilor de rostogolire

Rulmenţii care lucrează în medii cu praf şi impurităţi abrazive şi etanşaţi necorespunzător

Depăşirea limitei de rupere a materialului

Zgârieturi pe suprafeţele active; mărirea jocului din rulment şi, deci, funcţionarea necorespunzătoare cu vibraţii şi zgomote

Creşterea eficacităţii sistemelor de etanşare şi ungere

 

TRD-T.7 PARMETRI FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

 

 Tab. TRD-T.7.1 Parametri de intrare-ieşire funcţionali şi constructivi principali

 

Fig. TRD-T.7.1  Schema parametrilor principali de intrare/ieşire intr-o transmisie mecanică

 

Semnificaţiile parametrilor:

ωi (ni) – vitezele unghiulară (turaţia) de intrare;

ωe1…n (ne1…n) – vitezele unghiulare (turaţiile) de ieşire;

i1…n – rapoartele de transmitere ale celor n fluxuri de angrenaje ale transmisiei cu roţi dinţate, i1…n = ωi /ωe1…n =  ni/ne1…n;

η1…n – randamentele corespunzătoare celor n fluxuri de angrenaje;

Mti – momentul de torsiune la intrare;

Mte1…n – momentele de torsiune de ieşire;  Mte1…n = (Mti/ i1…n) η1…n;

Pi – puterea la intrare;

Pe1…n  – puterile la ieşire, Pe1…n = (Pi/ i1…n) η1…n

 

 

Tab. TRD-T.7.2 Particularităţi funcţionale şi constructive şi caracteristici principale ale reductoarelor

Tipul reductorului

Particularităţi funcţionale şi constructive şi caracteristici principale

Soluţia constructivă

Reductore cilindrice într-o treaptă

La viteze şi momente de torsiune reduse se utilizează dantură dreaptă; raportul de transmitere maxim, imax = 8, la viteze şi momente de torsiune mari se utilizează dantură înclinată, imax = 10; la sarcini transmise foarte mari se preferă dantură în V

fer. TRD-S.1

Reductore conice într-o treaptă

Modifică direcţia de transmitere a sarcinii; raportul de transmitere maxim, imax = 5, pentru dantură dreaptă; imax = 6, pentru dantură curbă; viteza periferică maximă, vmax = 2…3 m/s, pentru dantură dreaptă; vmax = 35…40 m/s, pentru dantură curbă

Reductore melcate într-o treaptă

Recomandate pentru puteri mici şi medii; raportul de transmitere maxim, imax = 80; randamentul η = 0,9…0,45 (valorile mici pentru rapoarte de transmitere mari); viteza periferică a melcului, vmax = 20 m/s

Reductoare cilindrice în două trepte

De regulă, reductoarele cilindrice cu două trepte sunt cu angrenaje cu dantură înclinată; raportul de transmitere maxim, imax = 50; reductoarele cilindrice obişnuite au arbori rigizi pentru montarea roţilor deoarece acestea sunt dispuse asimetric faţă de reazeme; reductoarele cilindrice bifurcate, folosite pentru sarcini mari şi foarte mari, asigură simetrizarea schemei de transmitere a sarcinii (treptele bifurcate se execută cu dantură înclinată în sens invers; reductoarele cilindrice coaxiale asigură încărcarea simetrică a arborilor şi reducerea gabaritului reductorului

Reductoare melcate în două trepte

Realizează rapoarte de transmitere foarte mari, imax = 2500; randamente scăzute; necesită precizii de prelucrare şi mantaj ridicate

Reductoare conico-cilindrice

Modifică direcţia de transmitere a sarcinii; realizează rapoarte de transmitere maxime, imax = 45; treapta conică se foloseşte totdeauna ca treaptă rapidă (cu viteza maximă)

Reductoare cilindro-melcate sau melcato-cilindrice

Realizează rapoarte de transmitere mari, imax = 250

Reductoare cilindrice în trei trepte

Rapoart de transmitere maxim, imax = 250; pentru uniformizarea încărcării elementelor se pot realiza în structuri bifurcate; în cazul în care se impune modificarea direcţiei de transmitere a mişcării se realizeză cu prima treaptă conică dar imax = 200

Reductoare planetare

Reductoare planetare cu o treaptă cu satelit şi coroană dinţată la interior fixă, imax = 10, randamentul η = 0,94…0,96; reductoare planetare cu două treapte cu satelit şi coroană dinţată la interior fixă, imax = 100, randamentul η = 0,90…0,95

 

Împărţirea raportului de transmitere pe treptele reductorului.

Criterii de optimizare a rapoartelor de transmitere pe trepte:

-         egalizarea portanţei angrenajelor la presiunea de contact sau de încovoiere pe toate treptele;

-         realizarea unui gabarit şi greutăţi minime a reductorului;

-         egalizarea pătrunderii în baia de ulei a roţilor dinţate mari.

 

TRD-T.8 MODELE STRUCTURALE FUNCŢIONALE ŞI CONSTRUCTIVE

 

TRD-T.8.1 REDUCTOARE DE TURAŢIE (v. fer. TRD-S.1)

  

TRD-T.8.1.1 Model structural-funcţional general al reductoarelor cu angrenaje

 

 

 Tab. TRD-T.8.1.1.1 Parametri de intrare-ieşire funcţionali şi constructivi principali

 

 

Fig. TRD-T.7.1  Schema parametrilor principali de intrare/ieşire intr-o transmisie mecanică

Semnificaţiile parametrilor:

H1H2V – sistem de coordonate spaţial ortogonal cu axele H1 şi H2 în plan orizontal şi V în plan vertical;

dV – distanţa dintre punctele de intrare şi de ieşire în plan vertical;

dH – distanţa dintre punctele de intrare şi de ieşire în plan orizontal cu componentele dH1  şi dH2 componentele după axele H1 şi, respectiv, H2 ();

θ – unghiul direcţiei punctelor de intrare şi de ieşire faţă de verticală (axa V);

φ – unghiul proiecţiei direcţiei punctelor de intrare şi de ieşire în plan orizontal faţă de axa H1;

Σ – unghiul dintre axele de intrare şi de ieşire;

ωi (ni) – viteza unghiulară (turaţia) de intrare;

ωe (ne) – viteza unghiulară (turaţia) de ieşire;

iR – raportul de transmitere total, iR = ωi / ωe =  ni/ne;

ηR – randamentul;

Mti – momentul de torsiune de intrare;

Mte – momentele de torsiune de ieşire,  Mte = (Mti/ iR) ηR;

Pi – puterea la intrare;

Pe  – puterea la ieşire, Pe = Pi ηR

 

 

TRD-T.8.1.2 Model structural-funcţional al reductoarelor conico-cilindrice

 

Reductoarele conice se folosesc pentru transmiterea puterii între arbori cu axe concurente pentru rapoarte de transmitere i = 1…6.

 

Reductoarele conico-cilindrice de uz general sunt cu două sau trei trepte şi cu angrenajul conic la intrare deoarece acesta are pinionul în consolă (condiţii de angrenare înrăutăţite) şi deci capacitatea portantă mai mică.

 

Tab. TRD-T.8.1.1 Schema structural- funcţională a reductoarelor conico-cilindrice

 

Fig. TRD-T.8.1.1  Schema structural-funcţională

Structura funcţională:

I – angrenaj conic ortogonal cu raportul de transmitere iI;

II – angrenaj cilindic cu raportul de transmitere iII .

Funcţia de transmitere a puterii:

.

Funcţia de transmitere a mişcării:

 ;  .

 

Funcţia de transmitere a momentului  de torsiune:

 .

Semnificaţiile parametrilor:  Pi  – puterea la arborele de intrare; Pe  – puterea la arborele de ieşire; Mti  – momentul de torsiune la arborele de intrare; Mte  – momentul de torsiune la arborele de ieşire;         ωi (ni) – viteza unghiulară (turaţia) arborelui de intrare; ωe (ne) – viteza unghiulară (turaţia) arborelui de ieşire;  randamentul transmisiei (reductorului conico-cilindric)

 

 

Tab. TRD-T.8.1.2 Schema structural- constructivă a reductoarelor conico-cilindrice

 

a

 

b                                      c                                         d

 

 

e

 

Fig. TRD-T.8.1.2  Schema structural-constructivă: a – de ansamblu; b – a subansamblului arborelui de intrare; c – a subansamblului arborelui intermediar; d – a subansamblului arborelui de ieşire; e – a subansamblului carcasei

 

Fig. TRD-T.8.1.3  Schema bloc structural-constructivă

 

Semnificaţiile parametrilor din fig. TRD-T.8.1.2 şi  TRD-T.8.1.3:

Angrenaje: I – angrenaj conic ortogonal cu dantură, înclinată sau curbă; II – angrenaj cilindic cu dantură înclinată.

Roţi dinţate: 1I – pinion conic, 2I – roată conică, 1II – pinion cilindric, 2II – roată cilindrică.

Arbori: A1 – arbore de intrare, A2 – arbore intermediar, A3 – arborele de ieşire.

Lagăre:  - lagărul A al arborelui A1,  - lagărul B al arborelui A1, -  lagărul A al arborelui A2, - lagărul B al arborelui A2, - lagărul A al arborelui A3, - lagărul B al arborelui A3.

Subansamble: SC – subasamblul carcasă;  - subansamblul arborelui de intrare format din pinionul conic (1I) fixat pe arborele de intrare (A1) care la rândul său este fixat pe două lagăre ( şi  ) ce se sprijină pe  subansamblul carcasă SC;  - subansamblul arborelui intermediar format din roata conică (2I) şi pinionul cilindric (1II) fixate pe arborele intermediar (A2) care la rândul său este fixat pe două lagăre ( şi  ) ce se sprijină pe  subansamblul carcasă SC; - subansamblul arborelui de ieşire format din roata cilindrică (2II) fixată pe arborele de ieşire (A3) care la rândul său este fixat pe două lagăre ( şi  ) ce se sprijină pe  subansamblul carcasă SC.

Montaje cu rulmenţi (sisteme de lăgăruire): - montajul cu rulmenţi al arborelui de intrare (A1); - montajul cu rulmenţi al arborelui intermediar (A2); - montajul cu rulmenţi al arborelui de ieşire (A3).

Obs. Montajele cu rulmenţi (sistemele de lăgăruire) fiind entităţi funcţionale independente nu sunt structuri constructive de asamblare distincte

 

 

TRD-T.8.1.2.1 Modelarea încărcărilor (forţelor şi momentelor) din reductoarele conico-cilindrice

 

 

Tab. TRD-T.8.1.2.1 Forţe în  reductoarele conico-cilindrice

 

Fig. TRD-T.8.1.4  Schema forţelor detaliată

 

Forţele din angrenajul conic, I:  

 - forţa tangenţială de acţiune a pinionului conic conducător, – forţa tangenţială de reacţiune a roţii conice condusă,  ();

- forţa radială de acţiune a pinionului conic conducător,  – forţa axială de reacţiune a roţii conice condusă ();

- forţa axială de acţiune a pinionului conic conducător,   – forţa radială de reacţiune a roţii conice condusă (

Forţele din angrenajul cilindric, II:

 - forţa tangenţială de acţiune a pinionului cilindric conducător,   – forţa tangenţială de reacţiune a roţii cilindrice condusă  ();

  - forţa radială de acţiune a pinionului cilindric conducător,   – forţa radială de reacţiune a roţii cilindrice condusă ();

 - forţa axială de acţiune a pinionului conic conducător,  – forţa axială de reacţiune a roţii cilindrice condusă ()

Fig. TRD-T.8.1.2.1  Schema forţelor simplificată

 Metodologia de vizualizare a forţelor:

-         reprezentare transmisie în două vederi ortogonale;

-         marcarea în cele două vederi a sensurilor de rotaţe ale roţilor;

-         marcarea forţelor tangenţiale;

-         marcarea forţelor radiale;

-         marcarea forţelor axiale.

 

Direcţiile şi sensurile forţelor din angrenaje:

Forţa tangenţială:  direcţie tangentă la cercurile  de rostogolire;  sensul opus vitezei (forţă rezistentă), pentru roata conducătoare, şi acelaşi sens cu viteza (forţă motoare), pentru roata condusă.

Forţa radială:   direcţie radială; sensul spre centrul roţii.

Forţa axială:   direcţie axială; sensul determinat de direcţia de înclinare a dintelui şi de sensul de rotaţie al roţii

 

 

 

 

Fig. TRD-T.8.1.2.2 Fluxuri de forţe în  reductoarele conico-cilindrice

Obs. Identificarea fluxurilor forţelor permite stabilirea judicioasă a schemelor de încărcare la proiectare.

 

TRD-T.8.1.3 Model structural-funcţional al transmisiilor planetare (reductoare/multiplicatoare)

 

Unitatea planetară (fig. TRD-T.8.1.3.1)  este un mecanism diferenţial cu următoatrele elemente: roţile centrală (cu dantură la exterior) 1 şi 2 (cu dantura la interior); sateliţii 3 şi braţul portsateliţi H.

 

 Tab. TRD-T.8.1.3.1 Situaţii de funcţionare a unităţii planetare

 

 

Fig. TRD-T.8.1.3.1 Schemă unitate planetară

Raportul de transmitere interior (al mecanismului cu axe fixe, cu braţul portsateliţi blocat),

Semnul - arată că roaţile centrale 1 şi 2 au sensuri de rotaţie opuse.

Condiţia de coaxialitate a roţilor centrale (1,2),

z2 - z1 = 2 zs.

Condiţia de montaj care impune ca dinţii sateliţilor să intre în golurile roţilor centrale, cu dantură la exterior respectiv interior, se sintetizează în relaţia,

z2 + z1 = ns S,

în care, ns este numărul de sateliţi şi N - un număr întreg.

 

 

 

Principala metodă de analiză a mecanismelor planetare este inversiunea mişcărilor care conduce la mecanisme cu axe fixe cu aceleaşi mişcări relative între elemente şi cu aceleaşi forţe şi momente statice. Deci, calculul organologic al transmisiilor planetare se reduce la calculul organologic al unităṭilor cu axe fixe.

 

Situaţii de funcţionare unităţii planetare: ca unitate monomobilă cu axă fixă când braţul portsateliţi fix (tab.  TRD-T.8.1.3.2, coloanele a şi b); ca unitate planetară  monomobilă cu axă mobilă (cu braţul portsateliţi rotitor) când una din roţile centrale este fixă (tab.  TRD-T.8.1.3.2, coloanele c, d, e şi f); ca unitate planetară bimobilă (diferenţială) când braţul portsateliţi şi roţile centrale sunt mobile.

 

Tab. TRD-T.8.1.3.2 Situaţii de funcţionare a unităţii planetare

 Varianta

              a

 b

 c

 d

  e

  f

 

 

 

 

 

Schema

 

 

 

 

 

 

 

 Rap.

de

transm.

 

 

 

 

 

 

 

În cazul neglijării frecărilor (randamente  unitare) parametrii cinetostatici (puterea, viteza unghiulară şi momentul de tosiune) de ieşire (indice e = 1,2,H) se determină în funcţie de parametrii cinetostatici de intrare (indice i = 1,2,H) cu relaţiile,

în care, este raportul de transmitere a mişcării (conform liniei de mai sus) de la elementul de intrare (conducător), i = 1,2 sau H, la elementul de ieşire (condus), e = 1,2 sau H,  cu elementul fixat (blocat),  f = 1,2 sau H.