Proiectarea arborilor

Proiectarea arborilor

1. Date de proiectare

- momentele de torsiune pe fiecare arbore

Mt1 [Nmm]

Mt2 [Nmm]

turatia arborilor

n1= [rot/min]

n2= [rot/min]

- modul de rezemare

- cu rulmenti

2.Fortele care actioneaza pe arbore:

Arborii sunt solicitati la torsiune si incovoiere, ca urmare a fortelor introduse de angrenaje si elementele flexibile.

- fortele tangentiale:

Ft1

Ft2

- forte axiale

Fa1

Fa2

- fortele radiale

Fr1

Fr2

3 Fortele din arborele I datorate intinderii curelei

Fig.1. Incarcarea arborelui I, de catre transmisia prin curele

Calculul tensiunilor din curea:

Unde:

=coeficient de frecare, μ=0,30

Rezultanta:

4 Stabilirea distantei dintre reazeme si a pozitiei fortelor fata de reazeme

Stabilirea distantei dintre reazeme si a pozitiei fortelor fata de reazeme, pentru arborele 1, se face conform schemei:

Fig.6 Arborele de intrare dintr-un reductor cilindric coaxial.

Fig.7 Arborele de iesire dintr-un reductor cilindric cu o treapta

Stabilirea distantei dintre reazeme si a pozitiei fortelor fata de reazeme, pentru arborele 2, este aceeasi ca pentru arborele 1, unde se face un calcul al lungimilor l1, l2, l3, l , conform tabelului urmator:

Unde:

- B - latimea rotii de curea

- w - valoarea latimii corpului reductorului in zona de montare a rulmentilor, astfel:

- x - distanta dintre doua roti vecine pe acelasi arbore, sau dintre roata si carcasa, astfel: x=10 15 mm.

5 Stabilirea planelor in care actioneaza fortele

In capitolul precedent s-au calculat fortele ce apar in angrenaj cilindric cu dantura inclinata(Fig.2), fortele tangentiale, radiale precum si cele axiale, dar si fortele date de transmisia prin curele, luandu-se in considerare ca reductorul este dispus in plan orizontal, arborii, se incarca astfel.

   

Fig.2.Fortele din angrenajul cilindric cu dantura inclinata

Arborele:1 (de intrare)

Fig. 3 Fortele din arborele de intrare

Arborele 2(de iesire)

Fig. 4 Fortele din arborele de intrare

Predimensionarea arborilor () se obtine din conditia ca arborele sa reziste la torsiune (), admitand valori reduse ale tensiunilor admisibile

Capetele de arbori() ce fac legatura intre diferitele parti ale transmisiei mecanice sau intre transmisie si motorul electric de actionare respective masina de lucru sunt standardizate (Anexa 1 - 250 - F ). Calculul diametrelor capete arborilor, 1(intrare), 2(iesire) se face dupa cum urmeaza:

Fig. 5 Capete de arbori, serie lunga, serie scurta

Dupa ce se stabileste lungimea arborelui I, II, se inlocuiesc reazemele cu reactiuni, astfel, in plan vertical , in punctele A, B si C, D pentru arborele I, si arborele II, se va inlocui cu si se ridica diagramele de momente in plan , si in plan orizontal , in punctele A, B si C, D pentru arborele I, si II se va inlocui cu si se va ridica diagramele de momente incovoietoare in plan , conform fig 2, si 3, se obtine diagramele de moment in plan vertical pentru fiecare arbore, si in plan orizontal

Se ridica diagrama de moment rezultant pentru fiecare arbore in fiecare sectiune:

Se calculeaza diagrama de moment echivalent pe baza relatiilor urmatoare:

Unde:

, sunt dati in tabelul urmator

Tensiuni admisibile pentru predimensionarea arborilor

Diametrul arborelui la mijloc, unde se monteaza roata dintata se determina din conditia ca arborele sa reziste la incovoiere si se calculeaza cu relatia:

Obs:

daca roata se va monta pe arbore cu o pana, diametrul arborelui se va mari cu 4%, iar pentru doua pene, arborele se va majora cu 7-10% (Crudu I., pag. 59 - 4.36).

Ca marime rulmentul se alege in functie de diametrul fusului () pe care se monteaza, diametrul se alege constructiv in functie de diametrul capatului de arbore(), astfel:

Desi rulmentii folositi la rezemarea unui arbore dintr-o transmisie mecanica, nu sunt solicitati de sarcini egale - reactiunile nu sunt de regula egale, se recomanda alegerea aceluiasi tip de rulment in cele doua reazeme din considerente de interschimbabilitate.

Restul calculelor se prezinta alaturat in cele doua pagini format EXCEL.

6. Proiectarea formei arborilor

Forma constructiva a arborilor trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

- realizarea rolului functional al arborelui, ceea ce inseamna realizarea unei rotiri centrate a pieselor montate pe el.

- marirea rezistentei la oboseala.

- daca arborele are mai multe pene acestea se va dispune dupa aceeasi generatoare.

Prezenta canalelor de pana slabeste rezistenta arborelui de aceea, diametrele se maresc cu 35% pentru un singur canal de pana, si cu 10% pentru doua canale de pana dispuse diametral.