TEMĂ DE PROIECT

Să se proiecteze o transmisie longitudinală pentru autocamionul VOLVO FH 440

Fişa tehnică Volvo FH 440Alezaj x cursa: 131mm × 158 mmCilindree: 12800 cc Numarul de cilindri : 6 cilindri dispusi in linie; Raport de comprimare: 17,8:1 ;Putere maxima: 309 kW la 1900 rpm ;Cuplu maxim: 2100 Nm/ 1000-1400rpm ;

1.Memoriu tehnic1

Transmisia automobilului are rolul de a transmite momentul motorului la roţile motoare, modificându-i, în acelaşi timp, şi valoarea în funcţie de mărimea rezistenţelor la înaintare. Ea este cuprinsă din: ambreiaj, cutia de viteze, transmisia longitudinală, transmisia principală (angrenajul în unghi), diferenţial, arbori planetari şi transmisia finală.

Transmisa cardanică are rolul de a transmite un moment, fără amplificare, între diferite organe ale automobilului, a căror poziţie relativă este, în general, variabilă. Transmisiile cardanice se compun dintr-un ansamblu de organe (articulaţii, arbori, cuplaje de compensare, amortizoare, suporturi intermediare etc.), care constituie o unitate funcţională independentă.

Arborii longitudinali sunt organe ale transmisiei longitudinale care fac legătura între două articulaţii cardanice, având rolul de a transmite la distanţă momentul motor.

Fig.1.1.Transmisie cardanica cu articulatie rigida cu viteza unghiulara variabila1- furca glisanta; 2- cap canelat; 3- teava arborelui cardanic; 4- furca; 5- flansa; 6- crucea cardanului;7- rulment; 8- inel de siguranta; 9- garniture; 10- furca; 11- piulia; 12- garniture; 13- inel despicat; 14- gresor; 15- furca

Transmisia cardanica se compune din: -articulatiile cardanice -arborele cardanic -sprijinirile intermediare.

Articulaţiile cardanice sunt mecanismele de legatura dintre doi arbori care se rotesc, axele acestora facand un anumit unghi intre ele.

Fig. 1.2 Articulaţie cardanică sincronă cu bile:

1- arbore planetar; 2- arbore condus;3, 4- furci; 5- locaş sferic; 6- bile de acţionare; 7- bilă centrală; 8, 9- ştifturi; 10- orificiu;

2

Din punct de vedere constructiv, articulaţiile cardanice se clasifica in: -articulaţii cardanice rigide -articulaţii cardanice elastice După viteza unghiulară care se obţine la arborele condus, articulaţiile cardanice clasifică in:

-articulaţii cardanice cu viteză unghiulară variabilă -articulaţii cardanice cu viteză unghiulară constantă

Arborele cardanic este confecţionat dintr-un tub de oţel care la capătul dinspre cutia de viteze are presat si sudat un cap canelat iar la capătul celălalt are sudată furca articulaţiei cardanice de la arborele transmisiei principale.

Fig 1.31. 1. Flanşa cardanică 2. 2. Cruce cardanică3. 3. Furcă cardanică 4. 4. Tub cardanic central5. 5. Tub cardanic6. 6. Tub cu mufă alunecătoare7. 7. Butuc alunecător

1.1 Rol, construcţie, clasificare

Transmisa cardanică are rolul de a transmite un moment, fără multiplicare, între diferite organe ale automobilului, a căror poziţie relativă este, în general, variabilă. Transmisiile cardanice se compun dintr-un ansamblu de organe (articulaţii, arbori, cuplaje de compensare, amortizoare, suporturi intermediare etc.), care constituie o unitate funcţională independentă.

La construcţiile de automobile, transmisiile cardanice se folosesc ca transmisii de forţă, pentru a transmite momentul motor între diferite ansambluri ale transmisiei şi ca transmisii de comandă (la sistemul de direcţie etc.). în cazul când se folosesc ca transmisii de forţă, transmit momentul motor astfel: de la ambreiaj la cutia de viteze, atunci când cutia de viteze este aşezată pe cadrul automobilului, separat de motor; de

3

la cutia de viteze la reductorul-distribuitor, când acestea sunt montate separat pe cadrul automobilului; de la cutia de viteze sau reductorul-distribuitor la transmisia principală; de la diferenţial la roţi în cazul automobilelor cu suspensie independentă a roţilor motoare; de la diferenţial la roţile de direcţie si motoare.

1.1.1. Clasificarea transmisiilor cardanice:

a. După destinaţie, pot fi: -transmisii de forţă şi transmisii de comandă.

b. În funcţie de legea de transmitere a mişcării, pot fi: -transmisii asincrone si transmisii sincrone. c. Din punctul de vedere constructiv, transmisiile cardanice pot fi: -rigide sau elastice, - cu lungima arborilor variabila sau constantă; - cu configuraţie plana sau spaţiala , - cu poziţia relativa a arborilor invariabila sau variabila; - bicardanice , - tricardanice, - tetracardanice

1.1.2 Condiţiile principale impuse transmisiilor cardanice sunt următoarele: - sa asigure sincronismul mişcării transmise;

- să realizeze compensările axiale şi unghiulare necesare; - să realizeze amortizarea vibraţiilor; să atenueze solicitările dinamice; - sa asigure unghiurile necesare intre axele arborilor; - să aibă o durabilitate mare şi un randament cât mai ridicat; - construcţia să fie simplă si economică; - montarea şi demontarea, să fie uşoare; întreţinerea să fie simplă; - ansamblul transmisiei să fie echilibrat dinamic; - tehnologia de execuţie să fie simplă.

1.1.3 Elementele componente ale transmisiei longitudinale

Transmisia longitudinală mai este alcatuită din arborii transmisiei longitudinale care sunt montaţi prin caneluri prin intermediul cărora se realizează deplasarea axială. În acelaşi timp, axa geometrică a arborelui secundar care vine de la cutia de viteza este aşezat sub un anumit unghi în raport cu axa geometrică a arborelui conductor al transmisiei principale, unghi care variază în timpul deplasării automobilului, deoarece variază distanţa dintre cei doi arbori în funcţie de sarcina utilă, rigiditatea suspensiei şi denivelările drumului. De aceea, pentru a transmite momentul motor de la un arbore la altul, care au axele geometrice, dispuse sub un unghi variabil , se foloseşte transmisia longitudinală compusă din articulaţiile cardanice , arborele longitudinal şi cuplajul de compensare axială .

4

Fig. 1.4 Furcă cardanică

Fig. 1.5 Cruce cardanică Fig. 1.6 Articulaţie cardanică

1.1.4 Clasificarea transmisiilor longitudinale după mai multe criterii: * După legea de transmitere a mişcării, transmisiile longitudinale pot fi:

- asincrone - sincrone. La transmisiile asincrone, raportul de transmitere este o mărime periodică, având valoarea medie egală cu unu, iar la cele sincrone, raportul de transmitere este constant şi egal cu 1. *Din punct de vedere constructiv, transmisiile longitudinale pot fi:

- deschise- inchise.

Transmisiile longitudinale închise sunt dispuse într-un tub central.

5

* După numărul de articulaţii cardanice, se deosebesc transmisii: monocardanice, bicardanice, tricardanice etc.

1.1.5 Tipuri de transmisii longitudinale utilizate la automobile :

In cazul transmisiei longitudinale deschise,figura 1.6 sunt utilizate două, articulaţii cardanice montate la capătul arborelui longitudinal. Deoarece, în timpul deplasării automobilului, distanţa dintre cele două articulaţii cardanice este variabilă, transmisia longitudinală este prevăzută cu un cuplaj de compensare axială . In cazul automobilelor cu ampatament mare, pentru a mări rigiditatea arborelui longitudinal si pentru a-i micşora tendinţa de vibrare, transmisia longitudinală este prevăzută cu un arbore principal şi unul sau doi arbori intermediari care au un suport intermediar fixat pe cadrul automobilului.

Fig. 1.7 Cardan cu doua articulaţii

Soluţia cu tub central de mai jos utilizează o singură articulaţie cardanică. Transmiterea forţelor şi a momentelor de la roţile motoare la cadrul automobilului se face prin intermediul tubului central (trompei cardanice) , în interiorul căruia se află arborele longitudinal .

Fig. 1.8 Cardan cu tub central

6

1.2 Construcţia transmisiei longitudinale

1.2.1.Construcţia arborilor longitudinali

Arborii longitudinali fac legătura între două articulaţii cardanice sau între articulaţia cardanică şi unul din ansamblul transmisiei automobilului, având rolul de a transmite la distanţă momentul de torsiune. Arborii longitudinali sunt formaţi din partea centrală (arborele propriu-zis) de secţiune circulară şi piese de legătură cu articulaţiile cardanice sau ansamblul transmisiei.

Fig. 1.9 Transmisie longitudinală

Partea centrală a arborelui longitudinal poate fi tubulară sau plină. Arborii tubulari sunt cei mai utilizaţi, deoarece, în comparaţie cu arborii cu secţiune plină, au o rigiditate mai mare pentru aceeaşi greutate, permiţând mărirea turaţiei de funcţionare. Forma constructivă a arborelui longitudinal depinde de lungimea dintre articulaţiile cardanice, de regimul de încărcare şi de locul de dispunere în cadrul transmisiei.

În figura de mai sus este reprezentată construcţia arborelui longitudinal executat dintr-un tub de oţel, având la capătul dinspre cutia de viteze, montat prin presare şi consolidat prin sudură, pe care culisează furca articulaţiei cardanice , la capătul dinspre puntea motoare este montată furca articulaţiei cardanice .Montarea furcii pe arbore, prin intermediul canelurilor, este necesară pentru a permite variaţia distanţei dintre axele crucilor cardanice datorită variaţiei săgeţii suspensiei. Această îmbinare poartă denumirea de cuplaj de compensare axială. Pentru micşorarea frecării dintre caneluri şi a uzurii lor, acestea sunt unse prin intermediul ungătorului , montat în butucul furcii. Pentru ca unsoarea să nu iasă din regiunea de ungere, precum şi pentru a nu pătrunde murdărie, butucul furcii este prevăzut la capăt cu garnitura de etanşare.

La alte tipuri constructive, când arborii cardanici lucrează în medii cu impurităţi, cuplajul de compensare axială, în afară de inelul de etanşare , este protejat de un manşon gofrat din cauciuc .

În unele cazuri, pentru etanşare, se utilizează un tub telescopic suplimen tar, fixat pe arbore printr-un inel de cauciuc . Etanşarea suplimentară se obţine prin inelul montat la celălalt capăt al tubului metalic. Formarea pernelor de aer în timpul deplasărilor relative se evită printr-un orificiu.

7

1.2.2.Construcţia articulaţiilor cardanice

Articulaţiile cardanice sunt mecanisme care servesc la transmiterea mişcării de rotaţie între doi arbori concurenţi, cu unghiuri între axe, în general, variabile şi al căror raport de transmitere este egal cu unu. Din punct de vedere constructiv şi al principiului de funcţionare, articulaţiile cardanice pot fi:

- asincrone - sincrone.

La rândul lor, articulaţiile cardanice asincrone se împart în: -articulatii cardanice rigide-articulaţii cardanice elastice.

Articulaţiile cardanice sincrone pot fi:- articulaţii cardanice duble (obţinute prin dublarea celor asincrone) - articulaţii cardanice cu viteze unghiulare egale (homocinetice). La transmisiile longitudinale ale automobilelor se folosesc articulaţii cardanice

asincrone rigide şi elastice. Articulaţiile cardanice homocinetice se folosesc, în special, la roţile de direcţie ale automobilelor cu punte de direcţie şi motoare.

Articulaţiile cardanice asincrone rigide pot fi cu lagăre cu alunecare sau cu rulmenţi şi permit transmiterea mişcării de rotaţie datorită legăturii articulate a elementelor componente.

Fig. 1.10 Articulaţie asincronă rigidă

Transmisiile longitudinale ale automobilelor moderne sunt prevăzute cu articulaţii cardanice asincrone rigide de tip deschis, cu rulmenţi cu role-ace. Aceste articulaţii au o durată mare de funcţionare şi permit, la dimensiuni constructive reduse, transmiterea unor sarcini mari la turaţii ridicate.

Articulaţia cardanică asincronă rigidă de tip deschis se compune din furcile asamblate cu crucea ,prin intermediul rulmenţilor cu role-ace. Furca este prevăzută în majoritatea cazurilor cu o flanşă cu ajutorul căreia se asamblează, prin şuruburi, de flanşa arborelui secundar al cutiei de viteze sau de flanşa arborelui pinionului transmisiei principale. Furca este solidarizată la rotaţie cu arborele longitudinal fie prin sudură, fie printr-un butuc canelat care permite modificarea distanţei dintre cele două articulaţii cardanice ale arborelui (cuplaj de compensare axială). Crucea cardanică este prevăzută cu canale de ungere prin care lubrifiantul de la ungătorul ajunge la rulmenţi.

Alezajele mari din fusurile crucii servesc la mărirea elasticităţii acestora, uniformizând distribuţia eforturilor pe lungimea fusurilor, şi ca rezervor de lubrifiant. Rulmenţii cu role-ace sunt compuşi dintr-o carcasă, în care se găseşte un număr mare de role-ace, care

8

rulează direct pe fusul crucii. Carcasa rulmenţilor este fixată în braţele furcilor cu ajutorul capacelor, fixate cu şuruburi şi asigurate cu şaibe. Garnitura de etanşare nu permite scurgerea lubrifiantului din articulaţii cardanică si în acelaşi timp protejează rulmenţii contra pătrunderii murdăriei. Supapa de siguranţă menţine presiunea lubrifiantului la o anumită valoare, permiţând eliminarea surplusului e lubrifiant şi a bulelor de aer în timpul gresării.

La unele tipuri constructive de articulaţii cardanice, fixarea carcasei rulmenţilor în orificiile braţelor furcilor se face cu ajutorul unui inel de siguranţă dispus la unul din capetele carcasei. Articulaţiile cardanice asincrone elastice se montează, în general, între cutia de viteze şi reductorul-distribuitor când acestea sunt montate în cartere diferite, pentru compensarea sau eliminarea inexactităţilor montajului şi deplasările dintre acestea (datorită deformaţiei cadrului automobilului). Aceste articulaţii contribuie şi la micşorarea sarcinilor dinamice, la amortizarea vibraţiilor şi a oscilaţiilor de torsiune care apar în transmisia automobilului.

Fig. 1.11 Articulaţie cardanică asincronă elastică

Montarea articulaţiei în transmisia automobilului se face prin solidarizarea furci de arborele conducător şi montarea culisată a furcii pe arborele condus pentru compensarea abaterilor axiale. Discul elastic, de obicei, se execută dintr-o textură cauciucată, care rezistă la o temperatură cuprinsă între -45 şi +60°C.

1.3 Solutii constructive9

1.3.1 Soluţia constructivă aleasă este următoarea:

Fig. 1.12 Prezentarea soluţiei alease Arborele cardanic:1. arbore cardanic2. lagăr de sprijin3. articulaţie cardanică4. îmbinarea culisantă cu caneluri5. cruce cardanică6. rulment cu ace7. placă-suport

Rolul arborelui cardanic (1) este de a transmite cuplul de la transmisie la puntea spate. Lungimea arborelui cardanic poate varia, în funcţie de ampatamentul vehiculului.

Dacă vehiculul are un ampatament mare, arborele cardanic cuprinde mai multe secţiuni şi este fixat de traversele vehiculului prin lagăre de sprijin (2). Arborele cardanic este prevăzut cu o articulaţie cardanic (3) pentru a se asigura un anumit grad de articulaţie între cutia de viteze şi puntea din spate, prevăzută cu suspensie.Dacă vehiculul este echipat cu două punţi spate motoare, acestea sunt conectate printr-un arbor cardanic scurt.

10

Fig. 1.13 Arbore cardanic VOLVO FH 440: 1-flanşă, 2-manşon, 3-arbore culisant, 4-lagăr principal, 5-articulaţie cardanică.

Componentele principale ale arborelui cardanic:-Articulaţia cardanicăArborele cardanic transmite cuplul motor prin una sau mai multe articulaţii cardanice.-Arborele culisant cu manşonCanelurile de la capetele arborelui cardanic se angrenează perfect în canelurile manşonului. Aceasta permite o modificare a lungimii între părţile antrenantă şi antrenată, fără a se deteriora rulmenţii de intrare şi de ieşire.-Lagărul de sprijinLagărul de sprijin susţine şi ghidează arborele cardanic.-Placa-suportPlaca-suport este flanşa care conectează arborele cardanic cu transmisia.

Fig. 1.14 Articulaţie cardanică: 1-capac, 2-capete cruce cardanică, 3-siguranţa interioară,4-rulment cu role-ace, 5-cruce cardanică, 6-furcă

11

Articulaţia cardanică Partea interioară în formă de cruce a unei articulaţii cardanice se numeşte cruce cardanică. Articulaţiile cardanice permit o mică variaţie a unghiului dintre axa arborelui de ieşire al cutiei de viteze şi axa arborelui cardanic şi a unghiului dintre axa arborelui cardanic şi axa arborelui primar al punţii spate. Capetele crucii cardanice se numesc bolţuri. Bolţurile sunt montate în rulmenţi cu ace, menţinute în poziţie de un capac. Capacul permite bolţurilor să se rotească liber. Siguranţa interioară se fixează în gaura din furcă şi blochează capacul.

Fig. 1.15 Arbore tubular

Capătul tubular şi capătul cu manşon Datorită mişcării punţii spate faţă de cutia de viteze/şasiu, distanţa dintre cutia de viteze şi puntea spate variază. Pentru a compensa această mişcare arborele cardanic este conectat prin caneluri la capătul tubular şi la capătul cu manşon. Canelurile capătului tubular se angrenează perfect în canelurile manşonului,existând o anumită frecare, permiţând variaţii ale lungimii totale ale arborelui cardanic

Lagărul de sprijinAutocamioanele cu un ampatament mai mare sunt echipate cu unul sau mai multe lagăre de sprijin pentru arborele cardanic. Partea principală a lagărului de sprijin este fabricată din cauciuc, pentru a proteja şasiul împotriva vibraţiilor din lanţul cinematic.

12

1.3.2 Alte variante constructive pentru transmisi longitudinale Transmisie longitudinală pentru Scania R420

Fig. 1.16 Transmisie longitudinală Scania R420

Fig. 1.17 Transmisie Scania R 420

13

Transmisie longitudinală Iveco Stralis 450

Fig. 1.18 Transmisie longitudinală Iveco Stralis 450

Fig. 1.19 Variante de articulaţii cardanice pentru Iveco Stralis

Transmisie longitudinală MAN TGA

Fig. 1.20 Variante de articulaţii cardanice pentru MAN TGA

14

Transmisie longitudinală Mercedes-Benz Actros 1843

Fig. 1.21 Variante de articulaţii cardanice pentru Mercedes-Benz Actros 1843

15