CAPITOLUL II

TRANSMISII PRIN LANŢURI

1 DEFINIŢIE

Lanţurile sunt elemente cinematice flexibile constituite din din zale articulate între ele.

Funcţionarea transmisiei se bazează pe angrenarea lanţului cu roţi de transmisie prevăzute cu o dantură specială.

Lanţurile se utilizează la acţionarea palanelor,pentru cutii de viteze,la maşini rutiere,la maşini agricole. Lanţul este format dintr-un şir de elemente asemănătoare (fig.1; inele, zale, verigi, plăci) articulate între ele şi care sunt solicitate numai la tracţiune.

Fig.1. Transmisia prin lanţ .

1.1.Rolul funcţional şi tipuri constructive ale lanţurilor

Sunt utilizate pentru: ridicare (suspendă, ridică şi coboară sarcini), tracţiune (deplasează pe orizontală greutăţi la maşinile de transport) sau antrenare (transmit energia mecanică de la un arbore la altul). Exemple de utilizare: la troliile instalaţiilor de foraj.,la antrenarea arborilor din cutiile de viteză la maşinile agricole etc

Tipuri constructive (fig. 2)

Lanturile pot fi: cu zale , cu eclise articulate; cu bolturi; cu bucse şi role; cu carlige şi combi

naţii ale variantelor anterioare .

Fig. 2. Tipuri constructive de lanţuri

1.2. Materiale folosite la construcţia lanţurilor

La alegerea materialelor pentru elementele de lanţ se va ţine seama de sarcina maximă la care sunt supusă în timp exploatării. Astfel:

- eclisele se execută din platbandă laminată la rece din OL32, OL34, OL37, OLC45, OLC50,

precum si din oteluri aliate ca 21MoMC12;

- axele şi bucsele se execută de obicei din următoarele oţeluri: OLC16, OLC20, 30CN35 etc.Elementele lanţului se vor supune tratamentelor termice care urmăresc creşterea duritătii şi a uzură..

1 . 3 . .Definirea transmisiei prin lanţ

Transmisiile prin lanţ sunt cele care transmit mişcarea de rotaţie de la o roată conducătoare la una condusă, prin angrenarea acestora cu zalele din care este constituit lanţul.

Transmisia prin lanţ serveşte la transmiterea mişcării între două sau mai multe roţi de lanţ prin contactul dintre dinţii roţilor de lanţ şi rolele (bucşele, bolţurile) zalelor lanţului. Prin angrenare între lanţ, ca element flexibil înfăşurat fără sfârşit peste roţile de lanţ şi dinţii acestor roţi nu se produce alunecarea.

Transmisia prin lanţ se utilizează în cazurile în care distanţa dintre arbori este prea mică pentru a putea fi utilizată transmisia prin curele sau prea mare pentru a putea utiliza angrenajele. Este indicată transmisia prin lanţ atunci când se cere transmiterea unor momente de torsiune mari cu menţinerea raportului de transmitere constant. Se pot evidenţia următoarele avantaje ale transmisiilor prin lanţ : încărcare redusă pe arbori, randament relativ ridicat ( Η = 0,86... 0,98), gabarit redus, funcţionează şi în condiţii grele de exploatare (praf, coroziune), permit transmiterea unor puteri relativ mari. Printre dezavantajele transmisiilor cu lanţ se enumeră următoarele : este o transmisie rigidă, produce vibraţii şi zgomot, necesită montaj precis al arborilor şi roţilor, necesită o întreţinere mai pretenţioasă decât transmisiile prin curele, au viteze relativ mici (F<22 m/s).

Domeniul de puteri pentru care se poate utiliza transmisia prin lanţuri atinge limita superioară 4 000 kW, la viteza unghiulară până la 500 rad/s şi distanţe axiale până la 8 m.

Clasificarea lanţurilor articulate este dată în STAS 2577-67 şi cuprinde următoarele tipuri: lanţuri de transmisie (lanţuri cu eclise şi bolţuri, lanţuri Flyer, lanţuri cu bucşe, lanţuri cu role, lanţuri cu bolţuri şi role, lanţuri cu eclise dinţate, lanţuri pentru variatoare tip PIV etc.) şi lanţuri de transport (lanţuri cu bucşe, cu role, cu racleţi, cu furcă, lanţuri cardanice, lanţuri cu cârlige, lanţuri cu plăci articulate etc.). Lanţul cu eclise si bolţuri (tip Galle) este normalizat în STA8 4075-53 şi STĂS 4076-53.

Lanţul Galle constă din zale formate din plăcuţe (eclise), articulate între ele cu bolţuri. Capetele bolţurilor sunt închise prin nituire. în zalele exterioare eclisele sunt strânse pe bolţuri, iar la cele interioare eclisele sunt articulate. Lanţul cu eclise şi bolţuri se foloseşte mai mult ca lanţ de tracţiune, iar ca lanţ de transmisie este recomandat numai la viteze mici, deoarece prezintă o uzură pronunţată în articulaţii, ca urmare a suprafeţelor mici de contact şi respectiv a încărcărilor mari .

În figura 3 este prezentată construcţia lanţului Galle.

Fig. 3. Lanţul tip Galle.

Lanţul cu eclise, bolţuri şi bucşe (fig. 4), prezintă o rezistenţă la uzură mai mare, o durabilitate mai mare, putând fi utilizat până la viteze de 3 m/s şi sarcini mari (STAS 3006-52).

Fig. 4. Lanţul articulat cu eclise, bolţuri, bucşe.

Lanţurile articulate cu eclise, bolţuri, bucşe şi role STAS 5174-66 (fig.5), prezintă o durabilitate mult sporită, deoarece angrenajul lanţului cu dintele roţii de lanţ se realizează prin rostogolirea rolei. La acest tip de lanţ zaua exterioară constă din două eclise presate pe bolţuri iar zaua interioară este formată din două eclise presate pe bucşe.

Fig.5. Lanţul articulat cu eclise, bolţuri, bucşe şi role.

Bucşele sunt montate cu joc pe bolţuri. Pe bucşe sunt montate cu joc rolele. Capetele lanţurilor se îmbină cu ajutorul unor zale speciale de legătură.

In cazul unui număr par de zale (inclusiv zaua de legătură) capetele lanţurilor se îmbină direct cu o za formată din furcă şi o eclisă demontabilă , menţinută pe bolţuri cu ajutorul unor cuie spintecate (fig.6), sau cu ajutorul unei cleme.

Fig. 6. Îmbinarea capetelor lanţului

În cazul unui număr impar de zale (inclusiv zaua de legătură) capetele lanţului se îmbină cu o za de legătură de construcţie specială (figura 7).

Fig.7. Za de legătură a capetelor de lanţ.

În cazul unor sarcini mari se folosesc lanţurile cu mai multe rânduri de zale (fig .8) executate din aceleaşi elemente ca şi cele cu un singur rând, însă cu bolţurile de lungime mai mare. Numărul de rânduri poate 2 sau 3.

Fig. 8. Construcţia lanţului articulat triplu.

Lanţurile dinţate sunt formate din eclise dinţate aşezate una lângă alta, articulate prin bolţuri transversale (fig..9). în timpul funcţionarii,eclisele dinţate angrenează cu dinţii roţii de lanţ, ceea ce pretinde o precizie ridicată de execuţie. Se pot utiliza la viteze foarte mare, fiind silenţioase.

Fig.9. Lanţul dinţat—geometrie.

Pentru a reduce uzura în articulaţii se utilizează o articulaţie tip cântar (fig. 10).

Fig.10. Lanţ dinţat—construcţie.

2.MONTAREA TRANSMISIILOR PRIN LANŢ

2.1. Roţile de lanţ utilizate în construcţia de maşini

2.2. Roţile pentru lanţuri cu bucşe şi role

La transmisiile prin lanţ se folosesc roţi cu dinţi prelucraţi prin frezare şi roţi turnate cu dinţi neprelucraţi.

Roţile de lanţ au profilul determinat de tipul lanţului utilizat : lanţ cu eclise, bucşe şi role sau lanţ dinţat. Roţile de lanţ cu dinţi prelucraţi prin frezare au profilul standardizat în STA8 5006-66 si STAS 7500-66 eu o forma concavă, prelucrabil prin rulare. Pentru un număr de dinţi z = 9. .. 150 inclusiv, profilele limită ale danturii roţilor de lanţ destinate lanţurilor cu role şi zale scurte, sunt indicate în figura 11.

2.3.. Roţile pentru lanţuri dinţate

Profilul dinţilor la aceste roţi este mai simplu, flancurile sunt rectilinii. Necesită o precizie de execuţie mai ridicată. Dimensiunile roţilor de lanţ sunt indicate în figura 11.

Forma secţiunii longitudinale a dintelui depinde de lăţimea lanţului şi de locul ecliselor de ghidare. în figura 11, b, este reprezentată roata pentru eclise exterioare, iar în figura 11, c ,roata pentru eclise interioare de ghidare. Forma butucului şi a discului roţii este asemănător cu cea a roţilor dinţate.

Fig. 11. Construcţia roţilor pentru lanţuri articulate.

3. ASAMBLAREA TRANSMISIILOR PRIN LANŢ

Transmisiile prin lanţuri sunt utilizate pentru antrenarea arborilor situaţi la distanţe mici, între 0,5 - 5 m unul de altul, si care lucrează în condiţii grele.

Montarea transmisiilor prin lanţuri se desfăşoară în următoarele etape:

- montarea roţilor pe arbori;- fixarea lanţurilor;- îmbinarea lanţurilor.

Montarea roţilor pentru lanţuri se face asemănător montării roţilor de curea sau pentru cabluri, folosindu-se asamblări cu pene sau caneluri. Se verifică apoi bătaia radială şi cea frontală, care nu trebuie să depăşească 0,05-0,06 mm pentru fiecare 10 mm ai diametrului roţii.

Trebuie, de asemenea, verificat paralelismul axelor roţilor, dar şi deplasarea relativă a acestora.

După stabilirea lungimii lanţului se prind capetele folosindu-se metoda adecvată pentru fiecare caz în parte conform prescriptiilor tehnologice.

In fig. 12 este prezentat un dispozitiv pentru prinderea zalelor unui lant Gall.

Fig. 12 Dispozitiv pentru prinderea zalelor unui lant Gall

După montarea lanţului se verifică bătăile radiale şi axiale şi întinderea lanţului. Verificarea întinderii lanţului se face prin măsurarea săgeţii acestuia sub efectul greutăţii proprii (fig.13).

Fig. 13. Verificarea săgeţii lanţului

3.1.Calculul transmisiilor prin lanţ

Calculul la strivire

Principala cauză a ieşirii din funcţiune a transmisiilor prin lanţ este uzarea articulaţiilor. La o

uzare pronunţată a acestora, lungimea lanţului creşte, nu se mai realizează o angrenare corespunză-toare a lanţului cu dinţii roţilor de lanţ, ce măreşte zgomotul, funcţionarea devenind mai neuniformă şi rezultând sarcini dinamice foarte mari.

Pentru evitarea acestei forme de distrugere, la lanţurile cu bolţuri, bucşe sau role, se va efectua un calcul la strivire a zonelor în contact între care există mişcare relativă (bolţ-bucşă) şi se vor lua măsuri constructive şi de exploatare a transmisiei – introducerea unui sistem de întindere, respectiv realizarea unei ungeri corespunzătoare.

Prin calculul de rezistenţă la strivire a peliculei de lubrifiant se defineşte capacitatea portantă

a transmisiilor prin lanţ. Conform acestui criteriu, forţa admisibilă ce poate fi transmisă de lanţ se calculează cu relaţia:

în care: pa este presiunea admisibilă la strivire a peliculei de lubrifiant, stabilită experimental, pentru condiţii medii de exploatare - se alege în funcţie de pas şi de turaţia roţii mici; Al – proiecţia

suprafeţei de contact dintre bolţ şi bucşă (Al = a1d3, unde d3 este diametrul bolţului şi a1 – lungimea

bucşei); Ke – coeficient global de exploatare.

Calculul la rupere

În timpul funcţionării, se poate produce şi ruperea lanţului, datorită solicitărilor la care sunt

supuse elementele componente – eclisele şi bolţurile.

Astfel, pentru lanţurile cu bolţuri, bucşe sau role, conform fig.14, se pot evidenţia următoarele solicitări:

Fig.14 lanţurile cu bolţuri, bucşe sau role,

forfecarea bolţului în zona definită de eclisele interioare şi exterioare

τ f=F2 A f

cuA f=πd3

2

4

- încovoierea bolţului (în limita jocului dintre bolţ şi eclisa exterioară)

σ i=M i

W z

3.2. Formele şi cauzele deteriorării transmisiilor prin lanţ

Identificarea formelor de deteriorare a transmisiilor prin lanţ şi stabilirea cauzelor care le provoacă permit proiectanţilor să evite sau să limiteze efectele acestora şi astfel să fie respectate condiţiile unei funcţionări sigure, într-o perioadă de timp stabilită. Se vor evidenţia atât forme de deteriorare ce pot fi evitate prin calcule de rezistenţă cât şi prin măsuri tehnologice şi funcţionale (de întreţinere).

Uzarea articulaţiilor este principala formă de deteriorare a transmisiilor prin lanţ, cauza fiind apariţia, în timpul funcţionării, a unor presiuni pe suprafeţele în mişcare relativă (bolţuri-bucşe, bucşe-role). În urma uzării se produce o mărire a lungimii lanţului, ceea ce conduce la o angrenare incorectă a lanţului cu dinţii roţilor de lanţ. Pentru evitarea unor uzări pronunţate, între suprafeţele în contact trebuie să existe o peliculă de lubrifiant rezistentă, presiunea efectivă în peliculă fiind limitată la o valoare admisibilă. Calculul principal va fi la strivire a peliculei de lubrifiant din zona de contact.

Distrugerea suprafeţelor funcţionale prin apariţia de ciupituri (oboseala de contact), ca urmare a solicitării de contact, variabilă în timp, apare numai la transmisiile bine unse şi bine

etanşate, la care uzura abrazivă este neînsemnată. Se evită prin alegerea unor materiale cu durităţi superficiale mari.

Uzarea dinţilor roţilor de lanţ poate fi micşorată prin alegerea corespunzătoare a materialului şi tratamentului pentru acestea şi prin îmbunătăţirea condiţiilor de ungere

Ruperea ecliselor, în dreptul găurilor pentru bolţuri sau bucşe, în cazul lanţurilor clasice, sau în zona mediană a ecliselor dinţate, apare la lanţuri puternic solicitate şi care funcţionează la viteze mari. Se impune limitarea vitezei de funcţionare şi efectuarea unui calcul de rupere statică prin tracţiune. Prin acest calcul se ţine seama şi de existenţa altor solicitări ale elementelor constitutive ale lanţului - de exemplu, forfecarea bolţului în zona de capăt a bucşelor şi încovoierea acestuia, în limita jocului dintre bolţ şi bucşă.

Rotirea ecliselor faţă de bolţuri, respectiv faţă de bucşe, apare accidental, în cazul unei execuţii şi montaj necorespunzătore a elementelor lanţului.