ANGRENAJE

1. ANGRENAJE

2. Noţiuni generale Angrenajele sunt mecanisme formate din două sau mai multe roţi dinţate, una antrenându-le pe celelalte prin acţiunea dinţilor aflaţi succesiv în contact. Roţile dinţate sunt organe de maşini care au la periferia lor dinţi dispuşi în mod regulat pe suprafeţe teoretice, numite suprafeţe de revoluţie. Procesul continuu de contact între dinţii roţilor conjugate ale unui angrenaj, în vederea asigurării mişcării neîntrerupte a celor două roţi dinţate, se numeşte angrenare. Avantaje: - capacitatea de realizare a unui raport de transmitere constant, - posibilitatea de obţinere a unei game foarte largi de rapoarte de transmitere cu viteze şi puteri diferite (de la 0,0001 kW la 10000 kW), - siguranţă în exploatare, - randament ridicat, - gabarit relativ redus - durată de funcţionare îndelungată. Dezavantaje: - necesită precizie ridicată de execuţie; - fac zgomot în timpul funcţionării, mai ales la viteze mari; - construcţia şi controlul roţilor necesită utilaje, scule şi instrumente speciale; - nu se poate realiza orice raport de transmitere.

3. Clasificarea angrenajelor Se face după mai multe criterii, şi anume: a) după poziţia relativă a axelor geometrice ale celor două roţi: - angrenaje cu axe paralele (angrenaje cilindrice, fig.4.1); - angrenaje cu axe concurente (angrenaje conice, fig.4.2); - angrenaje cu axe încrucişate (angrenaje hipoide, melcate, fig.4.3).

4. b) după forma dinţilor roţilor dinţate: - dinţi drepţi (fig.4.1a, (fig.4.2a); - dinţi înclinaţi (fig.4.1b); - dinţi în V (fig.4.1c), în W, în Z; - dinţi curbi (fig.4.2b). c) după poziţia relativă a suprafeţelor de rostogolire: - angrenare exterioară (fig.4.1a, b, c); - angrenare interioară (fig.4.1d). d) după profilul dinţilor: - în evolventă; - în cicloidă; - în arc de cerc (dantură Novicov) e) după modul de mişcare a axelor geometrice: - angrenaje cu axe fixe; - angrenaje cu axe mobile: planetare sau diferenţiale. Materiale: oţelurile, fontele cenuşii, materialele neferoase (alama, bronzul etc.) şi anumite materiale nemetalice (textolit, bachelita, poliamida, lignofol şi alte sortimente de mase plastice

5. Evolventa şi proprietăţile ei Evolventa este curba descrisă de punctul fix M, situat pe dreapta n, care se rostogoleşte fără alunecare peste cercul de rază rb, numit cerc de bază Proprietăţile evolventei sunt: 1. normala la evolventă (n) este tangentă la cercul de bază; 2. centrul de curbură al evolventei în orice punct al ei se găseşte pe cercul de bază (pentru M şi K); 3. dreapta t, perpendiculară pe n în M, înfăşoară evolventa; 4. când rb→∞, evolventa degenerează într-o dreaptă care este perpendiculară pe n, deci tocmai t. Cea de a treia proprietate a evolventei face ca prelucrarea ei să se execute cu scule simple, cu profil delimitat de suprafeţe plane, care în procesul execuţiei se menţin tangente la profilul evolventic pe care-l generează.

6. Geometria angrenajelor evolventice.

7. Cremaliera de referinţă Dintele cremalierei de înălţime h este delimitat de dreapta de cap şi dreapta de picior şi este împărţit prin linia de referinţă în două părţi: capul de referinţă de înălţime hc şi piciorul de referinţă de înălţime hf. c- jocul de referinţă la piciorul dintelui;  = 20 °- unghi de presiune de referinţă; p – pas al cremalierei de referinţă, definit ca distanţa între două profiluri omoloage consecutive măsurată pe linia de referinţă sau pe orice paralelă la aceasta.

9. Deplasarea de profil In funcţie de poziţia liniei de referinţă se pot obţine roţi dinţate deplasate negativ (fig.4.10b) sau roţi dinţate deplasate pozitiv (fig.4.10c). Deplasarea de profil se exprimă prin coeficientul de deplasare specifică x

10. La deplasarea negativă dintele se îngroaşă la vârf şi se subţiază la bază. La corijarea pozitivă dintele se subţiază la vârf şi se îngroaşă la bază. Deplasările specifice trebuie deci limitate superior pentru a nu se ascuţi dinţii la vârf şi inferior pentru a nu se subţia prea mult dinţii la bază. Apropiind prea mult cremaliera generatoare de centrul roţii se poate întâmpla să apară fenomenul de subtăiere a dintelui, la baza lui apărând a doua ramură a evolventei (fig.4.13b). Prin deplasarea de profil se pot realiza, cu acelaşi profil de referinţă standardizat, danturi cu caracteristici geometrice şi de rezistenţă diferite. Hotărâtor este valoarea coeficientului deplasării de profil x. Modificarea valorilor coeficientului de deplasare duce la schimbarea formei dintelui. Rezultă că toţi parametri unei roţi dinţate pot fi calculaţi în funcţie de: - modulul m,care arată mărimea danturii; - numerele de dinţi care arată mărimea roţii; - coeficientul de deplasare specifică x, care arată forma dinţilor.

11. Continuitatea angrenării. Gradul de acoperire

12. Fenomenul de interferenţă. Numărul minim de dinţi Fenomenul de interferenţă constă în tendinţa pătrunderii vârfurilor dinţilor unei roţi în profilul evolventic din zona piciorului dintelui celeilalte roţi Pentru evitarea interferenţei şi a subtăierii, cremaliera trebuie astfel aşezată, încât generatoarea de cap a acesteia să treacă mai jos de punctul K sau la limită prin acest punct (fig.4.14). Mărimea interferenţei la angrenare sau a subtăierii la prelucrare depinde de numărul de dinţi ai roţii. Pentru a evita aceste fenomene, este necesar ca numărul de dinţi să fie cel puţin egal cu numărul admis de dinţi zmin

13. Cauzele distrugerii angrenajelor a) Ruperea datorită încovoierii dintelui. Se produce în urma încovoierii repetate a dintelui de către forţele ce apar la contactul dintre profiluri şi care acţionează pulsator conducând la formarea unor fisuri de oboseală în zona de racordare a dintelui şi fiind urmată de ruperea prin oboseală. Ruperea prin oboseală este cauza principală a scoaterii din uz a roţilor dinţate din materiale dure (HB > 3500 MPa) şi a angrenajelor din mase plastice. b) Uzura prin ciupitură (pittingul) Aceasta este cauza principală de distrugere a flancurilor dinţilor angrenajelor executate din materiale cu durităţi mici şi mijlocii (HB < 3500 MPa). Astfel, după un timp de funcţionare (N >104 cicluri) se observă apariţia pe suprafaţa flancurilor dinţilor a unei serii de ciupituri (fig.4.15). Cu creşterea numărului de cicluri de solicitare, creşte atât numărul cât şi mărimea ciupiturilor şi în final se distruge suprafaţa activă a flancurilor.

14. Calculul angrenajelor cilindrice paralele cu dinţi drepţi Forte in angrenaj Forţa tangenţială Forţa radială Forţa normală

15. Calculul de rezistenţă la încovoiere - verificare

16. Forţele şi momentul de calcul se amplifică cu un factor de corecţie al încărcării . Dimensionare

17. Calculul de rezistenţă la presiune de contact Hertz

19. Dimensionare

20. Dimensionarea unui angrenaj de roţi dinţate cilindrice cu dinţi drepţi presupune parcurgerea urmatoarelor etape: • Stabilirea elementelor de calcul: puterea transmisă, turatia, raportul de transmisie si durata de functionare • Se aleg: materialul rotii, tratamentul termic, precizia de executie, numarul de dinti al pinionului si coeficientul de latime al rotii • Se calculeaza distanta minima dintre axe si se standardizeaza • Se calculeaza modulul corespunzator cu relatiile de mai jos si se standardizeaza valoarea cea mai mare: si - Cu modulul standardizat se recalculează distanţa dintre axe, obţinându-se

21. Angrenaje cilindrice paralele cu dinţi înclinaţi β – unghiul de înclinare al dinţilor (β = 60…100 pentru reductoare mari; β = 100…200 pentru reductoare obişnuite).

22. Forte in angrenajul cu dinti inclinati forţa tangenţială: forţa radială forţa axială forţa normală rezultantă Calculul agrenajelor cu dinti inclinati se face pornind de la aceleasi relatii ca la dintii drepti, cu cateva modificari specifice. Se vor studia din cursul scris.

23. Angrenaje cu roţi dinţate conice

24. Bibliografie • Palade V., Diaconu N. - Organe de masini, Galati University Press, 2009