Universitatea din PiteştiFacultatea de Mecanică şi TehnologieDepartamentul de Fabricaţie şi Management IndustrialProgramul de studii: Tehnologia Constructoare de Mașini

PROIECT DE ANLA DISCIPLINA

ORGANE DE MAṢINI

CUPRINS PROIECT ORGANE DE MASINI

1. Studiul soluţiilor similare: 1.1 Generalităţi asupra sistemului de antrenat (funcționare, amplasare, sistem acționare); 1.2 Studiu asupra motoarelor electrice asincrone trifazate (componență, firme, prețuri); 1.3 Studiu asupra transmisilor prin curele (schemă, componență, firme, prețuri); 1.4 Studiu asupra reductoarelor cu roţi dinţate (schemă, componență, firme, prețuri);

1

1.5 Concluzii asupra sistemelor de acţionare (posibilităţi de combinare ale diferitelor tipuri de transmisie).

2. Alegerea soluţiei pentru proiectare: 2.1 Stabilirea schemei mecanice a sistemului de acţionare; 2.2 Alegerea motorului electric; 2.3 Determinarea parametrilor principali la nivelul arborilor.

3. Proiectarea transmisiei prin curele: 3.1 Alegerea tipului de curea și a poziţiiei de funcţionare a curelei; 3.2 Calculul transmisiei prin curele; 3.3 Calculul forţelor din transmisia prin curele; 3.4 Proiectarea roţilor de curea și a modului de pretensionare a curelei.

4. Proiectarea angrenajelor: 4.1. Angrenajul Z1-Z2; 4.1.1. Alegerea materialului, a tratamentului termic şi a tehnologiei de executare; 4.1.2. Determinarea elementelor dimensionale principale ale angrenajelor (aw, mn, z1, z2, ad); 4.1.3. Calculul geometric al angrenajului real şi echivalent; 4.1.4. Verificarea funcţionării angrenajului (subtăierea dinţilor, continuitatea angrenării, interferenţa dinţilor, jocul la cap, grosimea dinţilor pe cercul de cap, cota peste N dinţi); 4.1.5. Calculul de verificare la rezistenţă a dinţilor (presiune de contact, încovoiere); 4.1.6. Alegerea toleranţelor; 4.1.7. Alegerea lubrifiantului şi a sistemului de ungere; 4.1.8. Forma constructivă a roţilor dinţate.

5. Calculul arborilor: 5.1. Alegerea materialului şi a caracteristicilor mecanice ale acestuia, t.t. sau termochimic; 5.2. Forţele care acţionează pe arbori; 5.3. Predimensionarea arborelui; 5.4. Stabilirea distanţei dintre reazeme şi a poziţiei forţelor faţă de reazeme; 5.5. Calculul arborilor la încovoiere şi torsiune; 5.6. Proiectarea formei arborelui; 5.7.Verificarea arborilor (la oboseală, deformaţii flexionale, deformaţii torsionale, vibraţii); 5.8. Stabilirea ajustajelor pentru organele de maşini montate pe arbore; 5.9. Definitivarea formei constructive a arborelui.

6. Alegerea şi verificarea asamblărilor organelor maşini pe arbori (se vor alege din STAS elementele de asamblare şi se vor verifica la solicitări).

7. Alegerea şi verificarea rulmenţilor: 7.1. Alegerea sistemului de montaj; 7.2. Alegerea tipului de rulment şi a caracteristicilor din STAS; 7.3. Verificarea rulmentului la capacitatea dinamică de încărcare sau la durabilitate;

2

7.4. Alegerea soluţiilor de fixare axială; 7.5. Alegerea ajustajului de montaj; 7.6. Alegerea lubrifiantului şi a sistemului de ungere; 7.7. Alegerea sistemului de etanşare şi a etanşărilor.

8. Alegerea şi verificarea cuplajului.

9. Construcţia carcasei şi alegerea elementelor standardizate (şuruburi, piuliţe, şaibe, ştifturi, inel şurub de ridicare, dop de aerisire, nivel ulei, manşete, inele etanşare etc.).

MATERIAL GRAFIC: a. Asamblul general al sistemului de acţionare; b. Desene de execuţie pentru 2 organe de mașini din componența transmisiei.

Titular Curs, Îndrumător Proiect,Conf.dr.ing. Ion Ion ș.l.dr.ing. Constantin Onescu

ENUNŢUL TEMEI DE PROIECT

Să se proiecteze o transmisie mecanică pentru antrenarea unei prese mecanice, formată din următoarele elemente:

- motor electric asincron trifazat;- transmisie prin curea lată;- reductor conic de turaţie cu o treaptă.

Datele de intrare sunt următoarele:

3

- puterea la mașina de lucru PML = 2,3 [KW];- turaţia la mașina de lucru nML = 250 [rot/min];- numărul de ore de funcţionare Lh = 13000 [h].

Capitolul 1: Studiul soluţiilor similare

1.1 Generalităţi asupra sistemului de antrenat (funcționare, amplasare, sistem acționare)

Mașina creaţie tehnică a omului, este realizată dintr-un ansamblu de elemente mecanice componente (organe), înlănţuite cinematic, cu mișcări strict determinate. Nicio mașina nu poate fi realizată fără cunoștinţe temeinice despre organele sale componente. Organele de mașini sunt piese, având rol funcţional utilitar, care intră în compunerea organică-structurală a oricăror mașini, agregate, mecanisme sau dispozitive. Având rol funcţional

4

bine determinat, fiecare organ de mașina poate fi analizat, proiectat și executat separat, considerându-l însă dependent ca solicitare și uzare cu celelalte organe care se asambleaza. Datorită gamei largi de posibilităţi tehnologice și productivităţii ridicate, presele mecanice constituie în prezent cea mai importantă grupă de mașini pentru prelucrarea metalelor prin presare la rece. Presele mecanice cu excentric (sau manivelă) pot fi utilizate practic, pentru executarea majoritătţii operaţiilor de presare la rece, însă se recomandă în special pentru operaţii de ștanţare. Presele mecanice cu simplă acţiune au un singur element executor numit culisor sau berbec, de care se prinde partea mobilă a ștanţei sau matriţei. Structura cinematică a preselor mecanice cu excentric este relativ simplă. In fig.1.1 este prezentată schema cinematică a unei prese cu excentric cu simplă acţiune, având arborele principal dispus perpendicular pe fatţa frontalaă a presei, iar in fig.1.2 se prezintă schema cinematică a unei prese mecanice cu excentric având arborele principal dispus paralel cu faţa frontală a presei.

Fig.1.1 Presă cu excentric 5-300 tf C cu cuplă mecanic Fig.1.2 Presă mecanice cu excentric IMS

Motorul electric 1, transmite mișcarea cu ajutorul curelelor trapezoidale 2, la volantul 3, de la care este preluată prin cuplajul 4, de către arborele principal 5. Prin rotirea arborelui principal 5 prevăzut cu un excentric, este pusă in mișcare biela 7, care antrenează berbecul 9 al presei. În zona excentrică a arborelui principal se află o bucșa excentrică 6, ce se prinde  pe arborele principal printr-un cuplaj cu gheare.

5

Fig.1.3 Presă cu arborele principal                Fig.1. 4 Presă cu arborele principal perpendicular pe faţa frontală                                        paralel cu faţa frontală

La berbecul 9, mișcarea se transmite prin intermediul bielei 7 și a șurubului 8, care are rolul și de a regla poziţia berbecului în raport cu masa presei. Pe arborele principal se mai află ţși frâna 10, care are rolul de a opri berbecul în punctul mort superior. Pentru a putea analiza modul în care functioneaza si trebuie utilizate presele cu manivela se considera schema  mecanismului bielă-manivela, care stă la baza construcţiei acestei prese. Rezultă ca la coborârea berbecului presei, forţa are valoarea minimă pentru = 90, după care, pentru 90 forţa crește, tinzând teoretic spre infinit la = 0. Întrucât forţa tangenţială Ft la manivelă este constantă, la acest tip de presă există riscul suprasolicitării la unghiuri mici ale manivelei, la o reglare sau exploatare neraţională. Pentru această se consideră ca forţa nominală a presei Fn, are acea valoare care corespunde unui unghi al manivelei = 30. Această valoare nu va trebui să fie depașită niciodată în exploatare. Pentru a putea exploata corect presa este necesar să se verifice dacă diagrama de variaţie a forţei de deformare se înscrie în spaţiul forţei disponibile a presei. Rezultă faptul că, presa cu manivelă este utilizată raţional pentru operaţii de tăiere și îndoire cu calibrare, la care maximul forţei de presare apare pentru  30. La operaţiile de ambutisare, la care sunt necesare curse lungi ale berbecului presei, deformarea va începe la unghiuri mari ale manivelei (= 7080), pentru care forta disponibila a presei este mult mai mică decât cea nominală. În acest caz, ţinem cont că Fn=Ft/2 (deoarece Fn se atinge la =30).

1.2 Studiu asupra motoarelor electrice asincrone trifazate (componență, firme, prețuri)

Motorul de inducție trifazat (sau motorul asincron trifazat) este cel mai folosit motor electric în acționările electrice de puteri medii și mari. Statorul motorului de inducție este format din armătura feromagnetică statorică pe care este plasată înfășurarea trifazată statorică necesară producerii câmpului magnetic învârtitor. Rotorul este format din armătura feromagnetică rotorică în care este plasată înfășurarea rotorică. După tipul înfășurării rotorice, rotoarele pot fi de tipul:

6

- rotor în colivie de veveriță (în scurtcircuit) - înfășurarea rotorică este realizată din bare de aluminiu sau -mai rar- cupru scurtcircuitate la capete de două inele transversale. - rotor bobinat - capetele înfășurării trifazate plasate în rotor sunt conectate prin interiorul axului la 3 inele. Accesul la inele dinspre cutia cu borne se face prin intermediul a 3 perii. Prin intermediul inducției electromagnetice câmpul magnetic învârtitor va induce în înfășurarea rotorică o tensiune. Această tensiune creează un curent electric prin înfășurare și asupra acestei înfășurări acționează o forță electromagnetică ce pune rotorul în mișcare în sensul câmpului magnetic învârtitor. Motorul se numește asincron pentru că turația rotorului este întotdeauna mai mică decât turația câmpului magnetic învârtitor, denumită și turație de sincronism. Dacă turația rotorului ar fi egală cu turația de sincronism atunci nu ar mai avea loc fenomenul de inducție electromagnetică, nu s-ar mai induce curenți în rotor și motorul nu ar mai dezvolta cuplu. Turația motorului se calculează în funcție alunecarea rotorului față de turația de sincronism, care este cunoscută, fiind determinată de sistemul trifazat de curenți. Se observă că alunecarea este aproape nulă la mers în gol (când turația motorului este aproape egală cu turația câmpului magnetic învârtitor) și este egală cu 1 la pornire, sau când rotorul este blocat. Cu cât alunecarea este mai mare cu atât curenții induși în rotor sunt mai intenși. Curentul absorbit la pornirea prin conectare directă a unui motor de inducție de putere medie sau mare poate avea o valoare comparabilă cu curentul de avarie al sistemelor de protecție, în acest caz sistemul de protecție deconectează motorul de la rețea. Limitarea curentului de pornire al motorului se face prin creșterea rezistenței înfășurării rotorice sau prin diminuarea tensiunii aplicate motorului. Creșterea rezitenței rotorului se face prin montarea unui reostat la bornele rotorului (doar pentru motoarele cu rotor bobinat). Reducerea tensiunii aplicate se face folosind un autotransformator, folosind un variator de tensiune alternativă (pornirea lină) sau conectând inițial înfășurarea statorică în conexiune stea (pornirea stea-triunghi - se folosește doar pentru motoarele destinate să funcționeze în conexiune triunghi) sau prin înserierea de rezistoare la înfășurarea statorică. La reducerea tensiunii de alimentare trebuie avut în vedere că cuplul motorului este proporțional cu pătratul tensiunii, deci pentru valori prea mici ale tensiunii de alimentare mașina nu poate porni. Turația mașinii de inducție se modifică prin modificarea alunecării sale sau prin modificarea turației câmpului magnetic învârtitor. Alunecarea se poate modifica din tensiunea de alimentare și din rezistența înfășurării rotorice astfel: se crește rezistența rotorică (prin folosirea unui reostat la bornele rotorice - doar la motoarele cu rotor bobinat) și se variază tensiunea de alimentare (folosind autotransformatoare, variatoare de tensiune alternativă, cicloconvertoare) sau se menține tensiunea de alimentare și se variază rezistența din rotor (printr-un reostat variabil). Odată cu creșterea rezistenței rotorice cresc și pierderile din rotor și implicit scade randamentul motorului. O metodă interesantă de reglare a turației sunt cascadele de recuperare a puterii de alunecare. La bornele rotorice este conectat un redresor, iar la bornele acestuia este conectat un motor de curent continuu aflat pe același ax cu motorul de inducție (cascadă Krämmer cu recuperare puterii de alunecare pe cale mecanică). Tensiunea indusă în rotor este astfel redresată și aplicată motorului de curent continuu astfel încât cuplul dezvoltat de motorul de curent continuu se însumează cuplului dezvoltat de motorul de inducție. Reglarea turației motorului de inducție se face prin reglarea curentului prin înfășurarea de excitație. În locul motorului de curent continuu se poate folosi un invertor cu tiristoare și un transformator de adaptare (cascadă Krämmer cu recuperare puterii de alunecare pe cale electrică). Tensiunea

7

indusă în rotor este astfel redresată și prin intermediul invertorului și a transformatorului este reintrodusă în rețea. Reglarea vitezei se face din unghiul de aprindere al tiristoarelor. Turația câmpului magnetic învârtitor se poate modifica din frecvența tensiunii de alimentare și din numărul de perechi de poli ai mașinii. Numărul de perechi de poli se modifică folosind o înfășurare specială (înfășurarea Dahlander) și unul sau mai multe contactoare. Frecvența de alimentare se modifică folosind invertoare. Pentru frecvențe mai mici decât frecvența nominală a motorului (50 Hz pentru Europa, 60 Hz pentru America de Nord) odată cu modificarea frecvenței se modifică și tensiunea de alimentare păstrând raportul U/f constant. Pentru frecvențe mai mari decât frecvența nominală la creșterea frecvenței tensiunea de alimentare rămâne constantă și reglarea vitezei se face cu slăbire de câmp (ca la motorul de curent continuu. Sensul de rotație al motorului de inducție se inversează schimbând sensul de rotație al câmpului învârtitor. Aceasta se realizează schimbând două faze între ele. Motorul de inducție cu rotorul în colivie este mai ieftin și mai fiabil decât motorul de inducție cu rotorul bobinat pentru că periile acestuia se uzează și necesită întreținere. De asemenea, motorul de inducție cu rotorul in colivie nu are colector și toate dezavantajele care vin cu acesta: zgomot, scântei, poluare electromagnetică, fiabilitate redusă și implicit întreținere costisitoare. Motoarele de curent continuu au fost folosite de-a lungul timpului în acționările electrice de viteză variabilă, deoarece turația motorului se poate modifica foarte ușor modificând tensiunea de alimentare însă, odată cu dezvoltarea electronicii de putere și în special cu dezvoltarea surselor de tensiune cu frecvență variabilă, tendința este de înlocuire a motoarelor de curent continuu cu motoare de inducție cu rotor în colivie. Sunt cazuri in care alimentarea cu energie electrică de la reţeaua monofazată de 220V nu face faţă consumului sau este undeva la limită in ceea ce priveşte puterea absorbită din reţea. Limitarea puterii absorbite este impusă de secţiunea conductorului cu care proprietarul a fost conectat de distribuitorul de energie de la reţeaua stradală la contor şi de secţiunea cablului de legătură dintre contor şi barele fază şi nul.Avantajele motorului electric trifazat Pe de altă parte, dacă mai multe gospodării mari consumatoare sunt racordate pe aceeaşi reţea monofazată, se creează un dezechilibru intre faze ca incărcare, ceea ce poate produce perturbaţii in reţeaua de distribuţie. Soluţia pentru a evita o astfel de problemă este relativ simplă. Se va solicita furnizorului de energie electrică instalarea unei reţele trifazate de 380V. E drept, costurile de instalare sunt mai mari pentru tensiunea trifazată, insă acestea sunt compensate de faptul că energia trifazată costă mai puţin, deci investiţia se amortizează in timp şi avantajele folosirii tensiunii trifazate sunt multiple. Avantajul major constă in posibilitatea folosirii aparaturii trifazate, care este mult mai fiabilă. Motoarele trifazate, mult mai robuste, se folosesc indeosebi la pompe, deci pentru o grădină bine udată sunt indispensabil. Curentul trifazat pentru gospodăriile mai... incropite este ideal. Pentru udarea corespunzătoare a unei sere (fie că aceasta este de flori sau de legume) nu se poate concepe o pompă monofazată, total ineficientă in condiţiile noastre climaterice. O gospodărie intinsă pe mai mult de 2.000 de metri pătraţi, in afară de rondul de flori din faţa casei, de sfoara de vie sau bolta din faţa casei, de cerinţele membrilor familiei, de cei căţiva pomi fructiferi, mai are şi anexe pentru animale ce trebuie intreţinute. Or, toate acestea presupun un consum foarte mare de apă şi la o presiune destul de ridicată, ceea ce nu se poate obţine decăt cu o pompă trifazată.Dezavantajele motorului electric trifazat

8

Costurile instalarii tensiunii trifazice sunt mai mari decat cele pentru instalarea tensiunii monofazice.

Motoarele electrice trifazate au mase si dimensiuni mult mai mari decât cele monofazate.

Fig.2.1 Secţiunea motorului electric trifazat

Firme care distribuie motoare electrice trifazate:- Korloy Company Srl., Localitate: Targu-mures- Electrocuplaje Srl., Localitatea: Bucureşti- IDM Dinamic Srl., Localitatea: Buzău- Ecoserv Grup Srl., Localitatea: BucureştiPreţurile motoarelor electrice trifazate Preţurile motoarelor electrice trifazate variază în functie de tensiune, frecventa, protectie praf si umiditate si clasa de izolatie.

Motoarele electrice trifazate pot avea preturi scazute de aproximativ 300 lei, acestea crescând până la sume mari de peste 4.000 lei.

1.3 Studiu asupra transmisilor prin curele (schemă, componență, firme, prețuri) Transmisiile prin curele sunt transmisii mecanice, care realizează transmiterea mişcării de rotaţie şi a sarcinii, de la o roată motoare la una sau mai multe roţi conduse, prin intermediul unui element flexibil, fără sfârşit, numit curea.

9

Transmiterea mişcării se poate realiza cu alunecare (la transmisiile prin curele late sau trapezoidale) sau fără alunecare (la transmisiile prin curele dinţate). Transmiterea sarcinii se realizează prin intermediul frecării care ia naştere între suprafeţele în contact ale curelei şi roţilor de curea (în cazul transmisiilor cu alunecare) sau prin contactul direct dintre dinţii curelei şi cei ai roţii (în cazul transmisiilor fără alunecare). O transmisie prin curele se compune din roţile de curea – roata conducătoare şi roata condusă – elementul de legătură (cureaua trapezoidala), sistemul de întindere şi apărători de protecţie. Forţa necesară de apăsare a curelei pe roţile de curea se realizează la montaj, prin întinderea (deformarea elastică) curelei.

Comparativ cu celelalte transmisii mecanice, transmisiile prin curele cu alunecare prezintă o serie de avantaje: se montează şi se întreţin uşor; funcţionează fără zgomot; amortizează

şocurile şi vibraţiile; necesită precizie de execuţie şi montaj relativ reduse; costurile de fabricaţie sunt reduse; transmit sarcina la distanţe relativ mari între arbori; permit antrenarea simultană a

mai multor arbori; funcţionează la viteze mari; asigură protecţia împotriva suprasarcinilor. Clasificarea curelelor se face în funcţie de forma secţiunii curelei, iar clasificarea transmisiilor prin curele se face în funcţie de poziţia relativă a axelor arborilor, a numărului de arbori antrenaţi (conduşi) şi a raportului de transmitere realizat. După forma secţiunii, curelele pot fi: late (netede – fig. 3.2, a, politriunghiulare – fig. 3.2, b, dinţate – fig. 3.2, c), trapezoidale (fig. 3.2, d), rotunde (fig. 3.2, e).

Transmisiile prin curele late pot transmite puteri până la P = 2000 kW, la viteze periferice v ≤ 12 m/s şi rapoarte de transmitere i ≤ 6 (maxim 10). Utilizarea curelelor moderne, de tip compound, a dus la ridicarea performanţelor acestora, domeniul lor de utilizare fiind: P≤ 5000 kW; v ≤ 100 m/s; i ≤ 10 (maxim 20). Transmisiile prin curele late politriunghiulare (Poly-V) transmit puteri P ≤ 2500 kW, la viteze periferice v ≤ 50 m/s. Transmisiile prin curele late dinţate pot transmite puteri până la P = 400 kW, la viteze periferice v ≤ 80 m/s şi rapoarte de transmitere i ≤ 8 (maxim 10).

10

Transmisiile prin curele trapezoidale pot transmite puteri până la P = 1200 kW, la viteze periferice v ≤ 50m/s, atunci când distanţa dintre axe A < 3 m, iar raportul de transmitere maxim i ≤ 8 (maxim 10). Pentru aceste curele, în tabelul 3.1 sunt prezentate, în funcţie de diverşi parametri (economici, funcţionali etc.), câteva performanţe ale transmisiilor echipate cu aceste curele.

Tabel 3.1 Performanţe ale transmisiilor prin curele

Parametrul Curelelate

Curele politriunghiulare

Curele dinţate

Curele trapezoidale Curele rotundeClasice Inguste

Indicele costului instalării

1,1 1,2 1,4 1,4 1,0 ND*)

Întreţinere Da Da Nu Da Da DaRaport

putere/volum (kW/cm3 )

0,8 1,7 1,9 0,7 1,8 ND*)

Frecvenţa maximă a îndoirilor

200 100 200 40 80 40

Încărcarea arborilor*)

(2…3)Fu (2…2,5) Fu Fu (2…2,5) Fu

(2…2,5) Fu

(2…3) Fu

Randament %

97…98 97 98 95 96 95

Raportul Fu/F0 *)

0,3…0,4 0,4…0,5 1 0,5…0,6 0,5…0,6 0,4

*) ND – nu sunt date; Fu – forţa utilă; F0 – forţa de pretensionare

Clasificarea transmisiilor prin curele, în funcţie de criteriile mai înainte prezentate, este dată în tabelul 3.2.

Tabel 3.2 Clasificarea transmisiilor prin curele

Criteriul de

clasificare

Tipul transmisiei

Cu axe paralele

11

Poziţia relativă a

axelor arborilor

Cu ramuri deschise Cu ramuri încrucişate

Cu axe încrucişate

Fără role de ghidare Cu role de ghidare

Tabelul 3.2(continuare)

Criteriul de

clasificareTipul transmisiei

Cu un arbore condus (v. figurile de mai sus)

Cu mai mulţi arbori antrenaţi (conduşi)

12

Numărul arborilor conduşi

Raportul de

transmitere

Cu raport de transmitere constant (v. figurile de mai sus)

Cu raport de transmitere variabilÎn trepte (cutie de viteze) Continuu (variator – v. cap. 4)

Avantajele transmisiilor prin curele Comparativ cu celelalte transmisii mecanice, transmisiile prin curele cu alunecare prezintă o serie de avantaje: se montează şi se întreţin uşor; funcţionează fără zgomot; amortizează şocurile şi vibraţiile; necesită precizie de execuţie şi montaj relativ reduse; costurile de fabricaţie sunt reduse; transmit sarcina la distanţe relativ mari între arbori; permit antrenarea simultană a mai multor arbori; funcţionează la viteze mari; asigură protecţia împotriva suprasarcinilor.Dezavantajele transmisiilor prin curele

13

Dintre dezavantajele acestor transmisii se pot menţiona: capacitate de încărcare limitată; dimensiuni de gabarit mari, comparativ cu transmisiile prin roţi dinţate; forţe de pretensionare mari, care solicită arborii şi reazemele; raport de transmitere variabil, ca urmare a alunecării curelei pe roţi; sensibilitate mărită la căldură şi umiditate; durabilitate limitată; necesitatea utilizării unor dispozitive de întindere a curelei.

Unele dintre dezavantajele transmisiilor cu alunecare sunt anulate de transmisiile prin curele dinţate. Astfel: mişcarea se transmite sincron, vitezele unghiulare ale roţilor fiind constante şi ridicate; randamentul mecanic este mai ridicat; pretensionare mai mică la montaj, deci o solicitare redusă a arborilor şi lagărelor.

Principalele dezavantaje ale transmisiilor prin curele dinţate sunt legate atât de tehnologia de execuţie, mai pretenţioasă, atât a roţilor de curea dinţate cât şi a curelelor, cât şi de costurile montajului.Firme care furnizeaza transmisii prin curele- SC Ikosar SRL, Localitatea Neamţ- Ventadix Serv SRL, Localitatea Prahova- SC Treshold SRL, Localitatea ArgeşPreţurile transmisiilor prin curele

Preţurile transmisiilor prin curele variază în funcţie de dispozitivele pe care sunt folosite curelele. Spre exemplu cureaua folosita pentru antrenarea motorului unui buldoexcavator costa aproximativ 800 lei, cureaua folosita pentru altenator poate costa 50 lei. Pe de alta parte preturile mai pot varia in functie de marca produsului pentru care sunt fabricate aceste curele.

1.4 Studiu asupra reductoarelor cu roţi dinţate (schemă, componență, firme, prețuri)

Reductoarele cu roti dintate prezinta urmatoarele avantaje:- raport de transmitere constant;- posibilitati de realizare a unor transmisii cu incarcari de la cativa newtoni la incarcari foarte mari;

14

- gabarit redus;- randament ridicat;- intretinere simpla si ieftina. Ca dezavantaje se mentioneaza:- cost relativ ridicat;- executie si montaj de precizie;- producerea de zgomot, socuri si vibratii.a) Dupã forma suprafetei de rostogolire:- roti dintate cilindrice (caz particular:cremaliere);- roti dintate conice (caz particular: roti - plane);- roti dintate hiperboloidale;- melci si roti melcate;- roti dintate eliptice;- roti dintate spirale.b) Dupã forma si directia flancului dintilor:- roti dintate cu danturã dreaptã;- roti dintate cu danturã simplu înclinatã;- roti dintate cu danturã multiplu înclinatã - roti dintate cu danturã curbã.c) Dupã pozitia danturii fatã de corpul rotii:- roti dintate cu danturã exterioarã;- roti dintate cu danturã interioarã.d)Dupã forma profilului dintelui:- roti cu danturã evolventicã;- roti cu danturã cicloidalã;- roti cu alte profile ale dintilor (danturã cu profil în arc de cerc, danturã cu bolturi).

Reductoare cu roti dintate conice Reductoarele conice se folosesc in cazul transmiterii puterii intre arbori cu axe concurente pentru rapoarte de transmitere i = 1.6 si numai atunci cand constructia masinii impune utilizarea lor. Cum de obicei o roata dintata conica este in consola, conditiile de lucru sunt mult inrautatite. La reductoarele de putere mare, pentru inlaturarea acestui dezavantaj, se pot utiliza angrenaje pseudoconice sau hipoide la care ambele roti pot fi montate intre reazeme. Randamentul acestor reductoare este 0,98.0,99.

15

roti dintate cilindrice roti dintate conice roti dintate hiperboloidale

La reductoarele cu mai multe trepte, cand se impune utilizarea unui angrenaj conic, acesta se foloseste totdeauna la prima treapta deoarece are capacitatea portanta mai mica. In figurile de mai jos sunt date trei variante de reductoare in doua trepte, la care prima treapta este conica. Aceste reductoare sunt utilizate pentru rapoarte de transmitere i = 4.40, cu un randament de 0,97.0,98.

Rotile conice cu dinti drepti se folosesc la viteze periferice reduse (v < 2.3 m/s), cand unele abateri ale pasului sau profilului nu produc incarcari dinamice mari si zgomot. Rotile conice cu dinti drepti sunt foarte sensibile la defecte de montaj si deformatii sub sarcina, in schimb produc cea mai redusa incarcare axiala dintre toate tipurile de roti conice.

Rotile conice cu dinti inclinati pot lucra la viteze periferice de pana la 12 m/s. Ele se folosesc indeosebi la angrenaje cu roti mari, cand nu se pot executa roti cu dinti curbi.

Rotile dintate conice cu dinti curbi se recomanda a se utiliza la viteze de la 3 m/s pana la 35.40 m/s. Pentru viteze periferice mai mari, dintii se slefuiesc.

Datorita uzurii inevitabile a dintilor, mai ales cand rotile conice lucreaza deschis sau intr-o baie de ulei ce nu se poate etansa suficient, sunt preferate rotile conice cu dinti drepti, caci la rotile cu dinti inclinati sau curbi, in urma uzurii flancului, se modifica repartitia sarcinii de-a lungul liniei de contact.Preţuri roţi dinţate Preturile rotilor dintate sunt foarte scazute si variaza in functie de dimensiunile si materialul din care sunt produse.Firme distribuitoare de roti dintate- Stepanescu Prodtim SRL, Localitatea: Arad- A.r.d. Angrenaje Roti Dintate Srl, Localitatea: Cluj Napoca.

Reductor cu roti dintate cilindrice cu o treaptaa - vedere generala; b - schema

16

Reductor cu roti dintate cilindrice cu dinti inclinati in doua treptea - vedere generala; b - schema

Reductor cu roti dintate cilindrice cu dinti in V in doua treptea - vedere generala; b - schema

Reductor cu roti dintate cilindrice cu dinti in V, in doua trepte cu trepte divizatea - vedere generala; b - schema cu prima treapta divizata; c - schema cu treapta a doua

divizata

Reductor planetara - vedere generala; b - schema

1.5 Concluzii asupra sistemelor de acţionare (posibilităţi de combinare ale diferitelor tipuri de transmisie)

17

Fig. 5.1

1 – cea mai rapida protectie de supra sarcina hidraulica, ajustabila de la 60-100 % din procentajul piesei2 – suruburile de ajustare nu sunt expuse3 – tubul de ulei care unge santul pinionului si rulmentii4 – frecventa variabila AC5 – arborele cotit se potriveste perfect cu roata dintata6 – ambreiaj umed AIDA7 – roata volanta8 – roata principala si pinionul principal calite9 – frana electrica pentru motor cu dispozitiv de reglare

Sistemul de acţionare al unui robot cuprinde totalitatea surselor energetice ale robotului precum şi elementele de control direct ale acestora. În acest sens, prin sistem de acţionare se va înţelege ansamblul motoarelor şi convertoarelor prin care se obţine energia mecanică necesară deplasării robotului precum şi dispozitivele suplimentare ce controlează acest transfer energetic. Un astfel de sistem va cuprinde :a) o sursă primară de energie;b) un sistem de conversie al energiei primare în energie mecanică; c) un sistem pentru transmisia energiei mecanice la articulaţia corespunzătoare; d) un control al parametrilor caracteristici ale acestor sisteme.

Structura generală a unui sistem de acţionare este prezentată în figura 5.1. Sistemele uzuale de acţionare folosesc trei surse primare de energie : electrică , pneumatică sau hidraulică. Procentual, cel mai mare număr de sisteme de roboţi industriali moderni utilizează acţionarea

18

hidraulică datorită unor caracteristici deosebite pe care aceste echipamente le oferă în ceea ce priveşte raportul dintre forţa exercitată la dispozitivul motor şi greutatea acestuia. O arie largă o au deasemenea acţionarile electrice, utilizate îndeosebi datorită facilităţilor de control pe care le pot asigura. Acţionarea pneumatică ocupă o pondere redusă în această direcţie , ea fiind de obicei utilizată în sistemele de comandă ale dispozitivelor auxililiare. Sisteme de acţionare electrică

Deşi mai puţin utilizată decât acţionarea hidraulică, acţionarea electrică ocupă o arie suficient de întinsă la roboţii industriali datorită următoarelor avantaje principale : a) sursa de energie electrică primară este uşor de găsit; b) sistemele de control sunt precise, sigure şi relativ uşor de cuplat la o conducere numerică la nivel înalt; c) se poate asigura o funcţionare autonomă prin alimentarea cu baterii; d) nu se impun probleme specifice de poluare. Motoare de curent continuu. Acţionarea cu motoare de curent continuu are avantajul important că momentul creat este practic independent de poziţia şi viteza motorului, depinzând numai de câmpul înfăşurărilor şi curentul din armături. Dacă înfăşurările de câmp sunt înlocuite cu un magnet permanent atunci momentul dezvoltat este proporţional cu valoarea curentului din armături şi deci cu tensiunea aplicată. Motor pas cu pas

Motoarele pas cu pas sunt sisteme sincrone care realizează o corelaţie directă între mărimea comandată şi poziţia obţinută. Aceste motoare asigură conversia directă a semnalului de intrare, dat sub formă numerică, într-o mişcare de poziţionare unghiulară prin cumulări incrementale. Această proprietate determină o utilizare largă a motoarelor pas cu pas în toate sistemele de poziţionare în bucla deschisă. Conversia intrinsecă a comenzii în poziţie asigură scheme de control simle, eficiente atât sub aspect tehnic, cât şi economic.Sisteme de acţionare hidraulică

Aceste dispozitive se bazează pe principiul conversiei energiei unui fluid incompresibil în energie mecanică. Lichidul utilizat este un ulei mineral ce acţionează la presiuni de până la 100 atm., sursa de presiune hidraulică fiind încorporată în sistemul de acţionare propriu al robotului sau aparţinând unui sistem centralizat.Sisteme de acţionare pneumatică

Caracteristica principală a acestor dispozitive este dată de utilizarea aerului ca fluid compresibil al sistemului de acţionare. Funcţiile de operare ale sistemelor pneumatice sunt similare cu cele hidraulice, particularităţile tehnologice şi constructive specifice lor fiind datorate schimbării fluidului, cu specificul şi proprietăţiile sale. Din factorii care argumentează în favoarea utilizării sistemelor pneumatice, se pot reţine: - simplitatea echipamentului de acţionare; - robusteţea dispozitivelor utilizate;- nepoluarea mediului de lucru;- sisteme de control simple; - raportul putere/greutate relativ ridicat.

Cap.2 Alegerea soluţiei pentru proiectare

19

2.1 Stabilirea schemei mecanice a sistemului de acţionare

Fig. 2.1 Reductor cu roţi dinţate conice

Producǎtori:- Bonfiglioli;- ROSSI;- Varvel- Hydromec.

2.2 Alegerea motorului electric

20

2.2.1 Schema sistemului de acționare

O schemǎ a transmisiei mecanice ar putea fi urmǎtoarea:

ME= motor electricTC= transmisia prin curele

RK= reductor conicML=maşina de lucru

2.2.2. Determinarea puterii și turației motorului

Cunoscând din datele de proiectare parametrii mașinii de lucru:PML=2,3 KWn=250 rot/minse poate calcula puterea necesară motorului electric:

ƞTM=P MLPME

=¿PME=PMLƞTM

= 2,3

0,89=2,584 kw

ƞTM=ƞTCT * ƞAK * ƞ4LR = 0,95*0,96*0,9944=0,89¿1

unde:ȠAK= (0,95…0,97)→ randamentul angrenajului conic aleg ȠAK=0,96ȠLR=(0,99…0,995)→ randamentul lagărelor de rostogolire aleg ȠLR=0,994ȠTCT=(0,94…0,97)→ randamentul transmisiei prin curea trapezoidală

aleg ȠTCT=0,95

a)Calculul puterii necesare ținând cont de condițiile de funcționarePMEnec=ks*PME=1,4*2,584=3,6 kw

21

Puterea motorului electric conform STAS:PME=3 kwunde :ks=coeficientul de serviciuks=1…1,4 aleg ks=1,4b)Alegerea turațieiPME=3 KW→ nSTAS=2850 rot/miniTM=iTC*iRT

Raportul de transmitere al reductorului este standardizat în tabelul de mai jos pentrureductoare cilindrice si conice (STAS 6012):

Şirul ValoriI 1,00; 1,25; 1,60; 2,00; 2,50; 3,15 ;4,00; 5,00; 6,30; 8,00II 1,12; 1,40; 1,80; 2,24; 2,80; 3,55; 4,50; 5,60; 7,10; 9,00

Pentru reductoare melcate rapoartele de trasmitere pot fi: 7.5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 , 50 , 60. Se alege de mai sus raportul de transmitere al reductorului (fiind standardizat) apoi se calculează raportul transmisiei prin curele care nu trebuie sa depaseasca valoarea iTC =7. Daca obținem o valoarea mai mare ca 7 atunci se considera un motor cu turatia mai mica.

iTC=9,193,55

=2,58

unde:iTC=raportul de transmitere al cureleiiRT=raportul de transmisie al reductorului de turație Din STAS obţinem următoarele valori pentru puterea motorului şi turaţia acestuia.În funcţie de aceste caracteristici tehnice stabilim tipul motorului :

Tipul Motorului

2 Poli

Pn[kW]

n[min-

1]

ln(400V)

[A]

η[%]

cosϕMpMn

MmaxMn

lpln J

[kg m2]

m11AT[kg]

m2AT[kg]

(1)AT100L-2 3 2850 6.3 80 0.86 2.2 2.4 6.5 0.004242 21 25.4

2.3. Determinarea parametrilor principali la nivelul arborilor

22

Parametrii de intrare sunt:PME=3 kwn=2850 rot/min Ținând seama de pierderile de putere , implicit de randamentele cuplelor de frecare, calculăm puterile pe fiecare arbore al reductorului:PI=PME*ƞTCT*ƞ2

LR=3*0,95*0,9942=2,83 kwPII= PI*ƞAK*ƞ2

LR=2,83*0,96*0,9942=2,68 kw Tinând seama de raportul de transmitere al curelei, iTCT=2,58 calculăm turațiile pentru fiecare arbore:

nI=nME

iTC=

28502,58

=1104,65 rot /min

nII=n I

iRT=

28503,55

=802,81 rot /min

Cunoscând turația și puterea pe fiecare arbore, se pot determina momentele de torsiune folosind relațiile:

MtME=9,55*106 PME

nME=9,55*106 3

2850=10052,63 [N∙mm]

Mt1=9.55*106P I

n I = 9.55*106*

2.831104.65

=24466.12 [N∙ mm]

Mt2=9.55*106*P II

n II=9.55*106¿ 2.68

802.81=31880.5 [N∙ mm]

23