Transmisii prin curele

Transmisii prin curele

Transmisii prin curele trapezoidale

3.1.1Generalitati

Transmisia prin curele realizeaza transferal energetic intre doi sau mai multi arbori,datorita frecarii dintre un element intermediar flexibil,cureaua,montat pretensionat si rotile de curea fixate pe arbori.

Fata de alte transmisii prezinta o serie de avantaje,cum ar fi:posibilitatea transmiterii miscarii de rotatie la distante mari;constituie un element de siguranta (la suprasarcini cureaua poate patina); se realizeaza la un pret de cost redus; nu impun conditii tehnice deosebite pentru montaj si intretinere etc.Ca dezavantaje amintim:gabarit mare;capacitate de transmitere redusa;durabilitate limitata, functionare insotita de alunecare elastica ceea ce face ca raportul de transmitere sa nu fi constant etc.

Dupa pozitia axelor in spatiu transmisiile prin curele pot fi cu axe paralele (cu ramuri deschise sau cu ramuri inchise), respectiv cu axe neparalele(cu ramuri incrucisate,in unghi cu rola de ghidare).

Frecventa maxima de utilizare o intruneste transmisia cu axe paralele cu ramuri deschise.Celelalte variante nu valorifica eficient capacitatea de tractiune a curelei.

3.1.2 Tipuri de curele si materiale utilizate

Cureaua conditioneaza capacitatea de transfer energetic, frecventa si natura interventiilor, gabaritul de transmisie etc.

Dupa forma sectiunii transversale a curelei se intalnesc curele late, trapezoidale, rotunde si dintate.

Dintre acestea, profilul trapezoidal este cel mai raspandit, 1, format din straturi de insertie tesuta, snururi sau cabluri din fire artificiale, incorporat in cauciuc vulcanizat, 2 si protejat la exterior 323u2016d de un strat de tesatura cauciucata rezistenta la uzura,3 (fig3.1a)

Parametri geometrici ai unei curele trapezoidale sunt prezentati in figura 3.1b si anume:

l - latimea primitiva (de referinta);

h - inaltimea profilului;

b - distanta de la fibra neutra la baza mare a trapezului;

- unghiul dintre flancurile active.

In functie de valorile raportului l/h curelele trapezoidale se impart in:

Curele trapezoidale clasice cu l/h = 1,3...1,4 si simbolizate prin Y,,Z,A,B,C,D,E (STAS 1164-91);

Curele trapezoidale inguste cu l/h = 1...1,1 si simbolizate prin SPZ, SPA, SPB, 16*5, SPC (STAS 7192-83).Acestea au capacitatea de tractiune majorata cu (30%...40%) fata de curelele trapezoidale clasice de acelasi tip dimensional si structura de rezistenta.

Curele trapezoidale late cu l/h = 3,125 si simbolizate prin W16, W20, W28, W31,5, W40, W50, W63, W80, W100 (STAS 7503/1-85).Sunt utilizate preferential pentru variatoare de turatie.

In tabelul 3.1 se prezinta, conform standardului, dimensiunile sectiunii curelelor trapezoidale inguste.

Tipul curelei se alege in functie de puterea transmisa si de viteza unghiulara a rotii conducatoare, din monograma prezentata in figura 3.2.

Viteza unghiulara se calculeaza cu relatia:

(3.1)

Tipul curelei SPA l=11[mm]; h=10[mm]; b=2.8[mm]

Observatie:

Pentru profilurile de curele situate pe monograma in apropiere de dreptele oblice se recomanda calculul atat pentru tipurile de deasupra cat si pentru cele dedesubt, alegandu-se tipul pentru care numarul de curele este mai mic.

Materialele folosite pentru confectionarea curelelor trebuie sa fie rezistente la solicitari variabile si la uzura, sa aiba un coeficient de frecare mare si flexibilitate, de asemenea mare; materialul utilizat sa faca parte din categoria celor nedeficitare si ieftine.In sensul celor aratate mai sus, curelele trapezoidale se executa din cauciuc, panaza cauciucata, snururi cablate (grupa S) sau retea cord (grupa R).

Principalele proprietati ale curelelor trapezoidale sunt prezentate in tabelul 3.2.

3.13 Geometria si cinematica transmisiilor prin curele

3.1.3.1 Elemente geometrice

In cele ce urmeaza se vor analiza transmisiile cu axe paralele si ramuri deschise.

Diametrul primitiv al rotii conducatoare

Valoarea acestu diametru se alege constructiv , in functie de tipul curelei, din tabelul 3.3 si respectand limitele date in monograma din figura 3.2.Daca nu exista restrictii constructive se alege cat mai mic, in limitele prescrise de STAS 1162-84.

Adopt =100[mm]

Observatie: valorile inscrise cu ++ sunt de preferat.

Diametrul primitiv al rotii conduse

Se determina initial diametrul primitiv preliminar , cu relatia:

unde =1.2 [mm] reprezinta raportul de transmitere al transmisiei prin curele.

Diametrul primitiv calculat, daca nu exista restrictii constructive, se standardizeaza la valorea cea mai apropiata (tabelul 3.3).

Adopt .

Unghiul preliminar dintre ramurile curelei,

Se calculeaza valoarea preliminara a unghiului , dintre ramurile curelei folosind relatia:

unde reprezinta distanta preliminara intre axele rotilor pentru curele.

Lungimea preliminara a curelei

Din figura 3.3 rezulta:

(3.4)

unde se introduce in radiani.

Lungimea preliminara a curelei calculata, , se rotunjeste la valoarea standardizata cea mai apropiata (tabelul 3.4).

Adopt

Unghiurile de infasurare ale curelei pe roti si

3.1.3.2 Elemente cinematice

Daca cureaua ar fi inextensibilia, vitezele periferice ale rotilor ar fi egale intre ele si egale cu viteza unui punct oarecare de pe curea.Deoarece viteza unui punct de pe partea infasurata nu este constanta, rezulta ca are loc o alunecare locala elastica a curelei pe roti.

Coeficientul de alunecare elastica a curelei, , are expresia:

unde si reprezinta vitezele periferice ale unui punct de pe ramura conducatoare, respectiv condusa a curelei.

Raportul de transmitere este :

in care si reprezinta turatiile rotii conducatoare, respectiv conduse.

Daca in relatie se inlocuiesc si cu :

si se tine seama de relatie rezulta :

3.1.4 Forte si tensiuni in ramurile curelei

3.1.4.1 Forte in ramurile curelei

In stare de repaus cureaua se monteaza pe roti cu o intindere initiala, astfel ca in fiecare din cele doua ramuri ale curelei va apare o forta de pretensionare,.Aceasta forta va crea o apasare normala N intre curea si roata, care datorita frecarii dintre acestea asigura posiblitatea transmiterii unei forte periferice,

In timpul functionarii, frecarea dintre roata si curea modifica distributia de forte din ramurile curelei astfel ca in ramura motoare creste la , iar in ramura condusa scade la. Rezulta:

Pentru a determina valoarea fortelor din ramurile curelei se considera un element

infinitezimal de curea definit prin unghiul d de pe arcul de infasurare (fig.3.4).

Asupra acestuia actioneaza forta centrifuga elementara (d), forta normala elementara (dN), forta de frecare elementara () si momentul incovoietor datorat curburii curelei pe roata (M).

Din conditia de echilibru a fortelor pe directia orizontala rezulta:

Daca se pune conditia sa nu existe alunecare, se obtine:

Se accepta si se neglijeaza produsele a doi termeni infinitezimali.

Forta centrifuga elementara se poate exprima sub forma :

in care :dm - masa elementara a curelei;

Din relatiile de mai sus rezulta:

Prin rezolvarea ecuatiei (3.14) se obtine:

si

3.1.4.2Tensiunile din curele

Datorita neomogenitatii materialelor din care sunt executate curelele, cat si a comportamentului diferit al acestora la sarcini exterioare, calculul riguros al starilor de tensiune este foarte dificil.

Aceptand ipoteza simplificatoare a omogenitatii sectiunii curelei,

respectiv a starii de tensiune uniforma pe intreaga arie transversala se poate afirma ca in curea se dezvolta:

tensiuni de intindere, date de fortele si si care se determina cu relatia:

Se consider un element de curea definit prin

Lungirea specifica este:

Tensiunea de incovoiere rezulta:

in care h reprezinta inaltimea profilului curelei, iar E modulul de elasticitate al materialului din care este confectionata cureaua (v. tabelele 3.1 si 3.2).

Expresia tensiunii maxime din ramura activa a curelei in punctul de contact al curelei cu roata conducatoare devine:

in care:

unde rezistenta la rupere a materialului (v. tabelul 3.2);

=3...5 - coeficient de siguranta admisibil.

Distributia tensiunilor in lungul unei curelecare echipeaza o transmisie cu axe paralele si ramuri deschise este redata in figura 3.6.

3.1.5Calculul transmisiei prin curele trapezoidale

Coeficientul de lungime =0.85 adoptat din tabelul 3.6

Coeficientul de functionare =1.4 adoptat din tabelul 3.7

Coeficientul de infasurare =1 adoptat din tabelul 3.13

Numarul de curele preliminar

Densitatea de lungime a masei curelei

Fortele de intindere partiale din ramurile transmisiei

Forta cu care curelele solicita arborele condus

3.1.6 Roti pentru curele trapezoidale

Observatii:

=11 latimea de referinta;

=34 unghiul canalului;

- diametrul de referinta;

- diametrul exterior al rotii, calculat cu relatia:

unde si

3. Abaterile limita la dimensiunea sunt aplicabile pentru distanta dintre axele oricaror doua canale, consecutive sau neconsecutive, ale rotii de curea.

4. Abaterile limita la dimensiunea trebuie luate in considerare la aliniera rotilor de curea pe arborii transmisiei.

Acest cuplaj permite deplasari axiale pana la 5 mm, radiale pana al 1 mm si unghiulare pana la , amortizeaza socurile si vibratiile torsionale, schimba frecventa oscilatilor proprii ale arborilor evitand rezonanta.

Cuplajul elastic cu bolturi este standardizat, in STAS 5982-79, executandu-se in doua variante (tip N si tip B) si 22 de marimi. Cel mai utilizat este cuplajul tip N (fig.8.1).

Semicuplele se executa in urmatoarele variante:

a)     P - pregaurit: se utilizeaza in cazul in care marimea de cuplaj aleasa este corespunzatoare din punct de vedere al momentului nominal necesar, dar capetele de arbore pe care se monteaza cuplajul au diametrele mai mici decat diametrele nominale corespunzatoare marimii respective de cuplaj;

- cu alezaj cilindric, cu fixare frontala;

d)    - cu alezaj conic, cu fixare frontala.

Daca momentul de torsiune pe care trebuie sa-l transmita cuplajul este , datorita socurilor care apar la pornire, precum si a functionarii neuniforme, alegerea din standard a cuplajului (tabelul 8.2) se face luandu-se in considerare un moment nominal

la incovoiere , in sectiunea de incastrare in semicupla 1:

nu se verifica vreuna din relatiile de mai sus, acesta se poate majora pana la: