1. Proiectarea unui angrenaj melcat cilindric1.1. Determinarea elementelor dimensionale principale ale angrenajului melcat cilindricn urma calculului de dimensionare al angrenajului, se determin numrul de dini (nceputuri) ai melcului , i respctiv ai roii melcate , distana dintre axe , modulul axial al melcului . Coeficientul diametral al melcului q i dinstana de referin ntre axe .A. Stabilirea numrului de dini (nceputuri) ai melcului i a roii melcate Numrul de nceputuri ale melcului trebuie astfel ales nct pentru realizarea raportului de transmitere necesar, numrul de dini ai roii melcate s fie cumprins ntre valorile 27...80 dini. Valoarea minim este determinat de scderea accentuat a randamentului, iar cea maxim rezult din considerente de gabarit i de majorare a distanei dintre reazemele melcului, ceea ce provoac deformaii sensibile ale acestuia i conduce la o angrenare defectuoas.n scopul uurrii alegerii numrului de dini (nceputuri) ai melcului se recomand folosirea tabelului de mai jos:Raportul de transmitere8...1616...31,531,5...80

Numrul de dini (nceputuri) ai melcului421

Randamentul aproximativ al angrenajului melcat0,95...0,900,90...0,800,80...0,70

Raportul de transmisie necesar angrenajului nostru este . Datorit acestui raport pentru care alegem ca numrul de dini (nceputuri) ai melcului s fie Odat adoptat numrul de nceputuri ale melcului, se determin numrul de dini ai roii melcate conjugate:

B. Distana dintre axe - Distana minim dintre axe se determin din condiia ca dantura roii melcate s reziste la oboseal la presiune hertzian de contact (pitting). Va trebui calculat astfel o distan dintre axe din condiia de pitting.

unde: numrul de dini ai roii melcate. q coeficientul diametral al melcului. Valoarea coeficientului diametral al melcului se estimeaz iniial la o valoare ntreag cuprins ntre 9...12. factorul global al presiunii hertziene de contact (70000 MPa). factorul de utilizare. Se alege valoarea 1 datorit funcionrii line a angrenajului. momentul de torsiune pe arborele roii melcate (1700 Nmm). presiunea hertzian limit la oboseal (120 MPa). u raportul numrului de dini.Valoarea distanei dintre axe este standardizat conform STAS 6055-82. Astfel se alege valoarea standardizat C. Modulul axial - Modulul axial se determin din considerente geometrice:

unde reprezint modulul axial orientativ al angrenajului melcat.n construcia angrenajelor melcate, modulul danturii este standardizat prin STAS 822-82. Atfel se alege modulul standardizat D. Coeficientul diametral - qCoeficientul diametral al melcului se stabilete n funcie de modulul axial standardizat, , al danturii melcului, conform STAS 6845-82. Atfel se alege coeficientul diametral q = 12.E. Distana de referin dintre axe - Distana de referin dintre axe (distana dintre axe n cazul n care angrenajul ar fi nedeplasat) este dat de relaia:

ntre distana dintre axe standardizat i distana dintre axele de referin trebuie s existe relaia: (ndeplinete condiia)1.2. Calculul geometric al angrenajului melcat cilindricElementele geometrice ale angrenajului melcat cilindric trebuiesc calculate cu o precizie suficient de mare (cel puin 4 zecimale).A. Elementele melcului cilindric de referinDantura roii melcate, datorit suprafeei toroidale pe care sunt dispui dinii, nu poate fi definit de o cremalier de referin. De aceea, n cazul angrenajului melcat cilindric, dantura roii melcate se definete cu ajutorul melcului cilindric conjugat ei, adic melcul cilindric de referin. Elementele melcului cilindric de referin sunt standardizate prin STAS 6845-82.

n funcie de tehnologia de execuie a danturii melcului i, deci, de forma profilului dintelui exist mai multe tipuri de melci de referin standardizai prin STAS 6845-82. Astfel am ales urmtorul tip de melc de referin: melc de tip ZA (melcul arhimedic) ce se genereaz prin strunjire cu un cuit cu profilul golului dintre dini.

n afara profilului dintelui, elementele care definesc melcul de referin sunt independente de tipul melcului, fiind general valabile. Acestea sunt: Unghiul de pant al elicei de referin -

Unghiul de presiune de referin se adopt conform STAS 6845-82, deci prin urmare pentru tipul de melc ZA (melcul arhimedic) .ntre unghiurile de presiune axial i normal de referin exist relaia:

Coeficientul nlimii capului de referin - . Coeficientul jocului de referin radial . Coeficientul nlimii piciorului de referin - .

B. Coeficientul frontal al deplasrii de profil a danturii roii melcateDin considerent tehnologic, deplasarea de profil se realizeaz numai pentru dantura roii melcate, pentru c aceasta se execut cu scul melc modul.Coeficientul frontal al deplasrii de profil al roii melcate este:

Conform normelor ISO, se recomand

C. Elementele geometrice ale angrenajului melc roat melcat Diametrul de referin al melcului -

Diametrul de referin al roii melcate - (n plan median)

Diametrul de divizare (de rostogolire) al melcului -

Diametrul de divizare (de rostogolire) al roii melcate -

Diametrele de picior i ( n plan median)

Diametrele de cap i ( n plan median)

nlimea capului de referin (la melc) -

nlimea piciorului de referin (la melc) -

nlimea dintelui la melc i roat - h

Pasul axial al melcului -

Pasul elicei melcului -

Diametrul exterior a roii melcate -

Raza de curbur a suprafeei de vrf a roii melcate -

Limea coroanei roii melcate -

Se alege Unghiul coroanei roii melcate -

Se alege . Lungimea melcului - Lungimea minim a melcului se determin n funcie de deplasarea specific a danturii roii melcate i de numrul de nceputuri ale melcului. Astfel se folosete formula de mai jos:

Unghiul de pant al elicei de divizare -

Unghiul de nclinare al dinilor roii melcate pe cercul de divizare -

Numrul de dini ai roii echivalente roii melcate -

Gradul de acoperire n plan frontal -

1.3. Calculul vitezei de alunecare dintre flancurile danturii i a roii melcateViteza de alunecare dintre flancuri este necesar a fi calculat pentru alegerea coeficientului de frecare de alunecare mediu dintre flancurile dinilor roii melcate i spirele melcului.

1.4. Calculul forelor din angrenajul melcat cilindricForele nominale din angrenajul melcat cilindric se determin n mod special, funcie de momentul de torsiune de pe arborele roii melcate . Fora normal pe dinte produce o for de frecare ntre flancurile dinilor care nu mai poate fi neglijat. Influena ei se ia n calculul forelor din angrenaj.Rezultanta obinut din compunerea forei normale i a forei de frecare se descompune ntr-o for tangenial , o for radial i o for axial . Forele se consider c au punctul de aplicaie pe cilindrul de divizare al melcului, respectiv pe cercul de divizare convenional al roii melcate.

Forele tangeniale i

Forele radiale i

Forele axiale i

Fora normal pe dinte i

1.5. Proiectarea arborilor i a organelor de rezamareA. Predimensionarea arborilor i alegerea capetelor de arboriArborii sunt solicitai la torsiune (prin intermediul lor se transmit momente de torsiune de la o roat la alta sau de la o roat la o semicupl de cuplaj) i ncovoiere, ca urmare a forelor introduse de angrenaje i de transmisiile prin element intermediar.n faza de predimensionare momentele de ncovoiere nu pot fi determinate, ntruct nu se cunoate poziia forelor fa de reazeme i nici valorile acestora. ntr-o astfel de situaie, predimensionarea arborilor se face la torsiune, , ca urmare a faptului c arborele este solicitat i la ncovoiere.

Capetele de arbori ce fac legtura ntre diferite pri ale transmisiei mecanice sau ntre transmisie i motorul de acionare, respectiv maina de lucru, sunt standardizate, conform STAS 8724/3-74.Alegerea lor se va face n funcie de momentul de torsiune de calcul, capabil sa-l transmit arborele. Pentru alegerea capetelor de arbori, trebuie analizat schema cinematic a transmisiei. Odat ales diametrul captului de arbore, se stabilesc toleranele, clasa de precizie a diametrului acestuia, precum i lungimea captului de arbore. n ceea ce privete lungimea captului de arbore, aceasta poate fi aleas serie scurt sau serie lung.Astfel se alege diametrul capului de arbore i .B. Alegerea rulmenilor, stabilirea preliminar a formei constructive a arborilorAvantajele lagrelor cu rostogolire fac ca acestea s fie frecvent utilizate n construcia reductoarelor de turaie i, n general, n construcia de maini.Ca mrime rulmentul se alge n funcie de diametrul fusului i de condiiile funcionale pe care se monteaz. Diametrul fusului se alege constructiv n funcie de diametrul capatului de arbore i trebuie s fie divizibil la cinci, cu valoarea exprimat n mm.

Se alge rulment radial axial cu bile pe un rnd clasa I de utilizare.

ISO/R 15 STAS 7416-68Soluia de montaj al rulmenilor pe arbori trebuie s permit preluarea sarcinilor radiale i axiale, precum i reglajul poziiei lor fa de carcas.Rulmenii radiali cu bile, ce preiau sarcini radiale i axiale, se pot monta n sistemul rulment conductor (ambele inele ale rulmentului se fixeaz axial) i rulment condus (se fixeaz axial att pe partea stng, ct i pe partea dreapt, fie inelul interior fie inelul exterior al rulmentului). n aceast variant se realizeaz o ncrcare mai uniform a celor doi rulmeni, rezultnd totodat o durabilitate apropiat ca valoare pentru acetia. Soluia constructiv este mai complicat. Se recomand aceast soluie n special la arborii lungi. Pentru arbori scuri, chiar dac exist i sarcini axiale, soluia cel mai frecvent utilizat este cea cu rulmeni flotani. Salt de diametru i raza de racordare

h=4mm; R=2,5mmMontaj roat, respectiv rulment

R=1,5mm; c=2mm.

Stabilirea distanei dintre reazemePentru determinarea reaciunilor i pentru construirea diagramei de momente este necesar cunoaterea distanei dintre reazeme, precum i poziia roilor dinate, a roilor de curea, de lan, a cuplajelor fa de reazeme.n cazul reductoarelor cilindrice ntro-o treapt distana dintrea reazeme se recomand la valori de:

unde: limea butucului roii dinate care poate fi egal cu limea danturii roii dinate pentru roi late.X=8...15mm luftul dintre butucul roilor dinate i peretele interior al carcasei reductorului. diametrul arborelui n seciune de montaj a roii.B limea rulmentului radial

n cazul reductorului melcat, pentru arborele melcului se recomand lgruirea cu ajutorul rulmenilor radiali axiali. Acetia trebuiesc montai n X i ct mai apropiai de melc. Deasemenea diametrul exterior al melcului D trebuie s fie mai mare dect diametrul de cap al danturii melcului.

Se adopt un rulment cu diametrul exterior D=30 mm.

C. Construcia arborilor

Se recomand ca .Razele de racordare sunt standardizate prin STAS 75-80 i se aleg n funcie de dimensiunile de montaj ale rulmenilor.

1.6. Alegerea i verificarea asamblrilor arbore butucAsamblarea roilor dinate a roilor de curea i de lan pe arborii transmisiei mecanice, se realizeaz de regul prin intermediul penelor paralele, al canelurilor sau al strngerii proprii (asamblri presate). Se pot folosi, de asemenea, pentru capete de arbori asamblarea pe con, la care, pentru siguran, se utilizeaz pan disc. Geometria penelor i canelurilor este standardizat i se alege n funcie de diametrul arborelui din seciunea de montaj i de limea butucului roii dinate, de curea sau de lan ce se monteaz pe arborele respectiv. Cele mai utilizate elemente de asamblare arbore butuc, n transmisiile mecanice, sunt penele paralele. Odat alese penele paralele n funcie de diametrul arborelui i de limea butucului , respectiv lungimea captului de arbore , se face verificarea acestora. Verificarea penelor paralele const n determinarea tensiunilor efective de strivire i de forfecare i cimpararea acestora cu eforturile admisibile i .

De menionat c lungimea penei l se adopt din STAS 1004-82, astfel nct .1.7. Elemente privind construcia melcului cilindric i a roii melcateDorma constructiv a melcului i a roii melcate este impus de dimensiuni, de tehnologia de fabricaie, de materialul din care se confecioneaz i de condiiile de funcionare. Melcul poate fi executat dintr-o bucat cu arborele su (n cele mai frecvente cazuri) sau separat de arbore (montat pe arbore, prin intermediul unei pene paralele).Prima variant constructiv confer un gabarit redus reductorului, dar reprezint dezavantajul c arborele se confecioneaz din acelai material cu melcul. Dac melcul este confecionat din material care se preteaz durificrii flancurilor spirei, se va obine un angrenaj cu gabarit minim. n cazul n care melcul este separat de arbore, materialul este utilizat mai raional, dar se constat o majorare a gabaritului roii melcate, n consecin, i a reductorului.Roata melcat se execut n aceleai soluii constructive ca i roile dinate cilindrice i, anume, independent de arbore. La majoritatea roilor melcate, pentru a economisi bronzul care este un material deficitar, coroana melcat se execut separat de restul corpului roii, care este din font.Reductoarele cu angrenaj melcat se fabric, n principal, n dou variante constructive i anume: Cu melcul sub roata melcat Cu melcul deasupra roii melcate

Planul de separaie al celor dou carcase se alege n aa fel nct s fie posibil montarea roii melcate i a arborelui de ieire al reductorului. n majoritatea cazurilor, separarea carcaselor se face prin planul orizontal, care trece prin axa de rotaie a roii melcate. La reductoarele melcate se recomand nervurarea carcaselor pentru asigurarea unei limite termice de ncrcare superioare. Nervurarea trebuie orientat pe direcia de circulaie a aerului: Dac reductorul are montat ventilator pe arborele melcului, carcasa n care se monteaz melcul va avea nervuri orizontale, iar cealalt nervuri verticale. Dac reductorul nu este prevzut cu ventilator, carcasele vor fi prevzute cu nervuri verticale.Ca urmare a forelor mari care apar n angrenajul melcat, trebuiesc adoptate soluii corespunztoare, de lgruire a arborelui melcului i a roii melcate n carcas. Lgruirea melcului trebuie astfel aleas nct distana dintre reazeme sa fie ct mai mic, pentru a asigura o rigiditate mare melcului i, deci, o angrenare corespunztoare. Distana dintre lagre este totui limitat de lungimea melcului, precum i de grosimea carcasei n zona alezajelor practicate n carcas i de gabaritul roii melcate. Alezajele practicate n carcas pentru rulmenii melcului, trebuiesc s aib diametre suficient de mari care s permit montarea axial a grupului melc lagre cu rulmeni, deoarece planul de separaie al carcaselor trece prin axa arborelui roii melcate. n aceste condiii, nu exist alt mod de montaj al grupului melc lagre cu rulmeni.

n cazul reductorului melcat, pentru arborele mecului se recomand lgruirea ci ajutorul rulmenilor radiali axiali. Acetia trebuiesc montai n X i ct mai apropiai de melc. De asemenea, diametrul exterior al rulmentului D trebuie s fie mai mare dect diametrul de cap al danturii melcului , pentru a se putea monta axial n carcas arborele melcului. Pe arborele roii melcate se pot monta rulmeni radiali, respectiv rulmeni radiali axiali. Roata melcat este montat ntotdeauna simetric fa de reazeme. La montaj se are n vedere din considerent funcional ca planul de simetrie al roii melcate s cuprind axa de rotaie a melcului. Din acest considerent, arborele roii melcate se execut fr umr lateral.