Subansamblul Arborelui unui Motor Electric

Figura TP.1

Se consideră transmisia mecanică din figura 1, compusă din:

-motorul electric (maşina motoare) de antrenare a transmisiei, ME;

-transmisia reductoare prin curele trapezoidale înguste, TCT;

-cuplajele C1 şi C2;

-reductorul de turaţie într-o treaptă (cu un angrenaj cilindric), R1T;

-maşina de lucru (antrenată de transmisie), ML.

Arborii transmisiei sunt notaţi cu cifre romane de la I la V. Arborele II, pe care este montată roata de curea condusă, este rezemat de o pereche de lagăre cu alunecare. Arborii III şi IV, pe care sunt montate roţile dinţate cilindrice ale reductorului, sunt rezemaţi pe câte o pereche de lagăre cu rostogolire (rulmenţi).

Figura TP.2

Să se calculeze transmisia prin curele trapezoidale şi să se aleagă cuplajul C2, iar pe baza schemei din figura 2, să se proiecteze principalele elemente componente ale subansamblului arborelui I al motorului electric (arborele propriu-zis; rulmenţii; asamblările cu pană paralelă dintre arbore şi rotor, respectiv roata de curea conducătoare), cunoscând:

-numărul de ordine din apelul grupei, k = 25;

-coeficientul de suprasarcină (de serviciu), CS =1,2;

-puterea arborelui maşinii de lucru, PML = PV = 48 kW;

-turaţia arborelui maşinii de lucru, nML = nV = 936 rot/min;

-raportul de transmitere pentru curelele trapezoidale, iTCT = 1,12;

-raportul de transmitere pentru reductor, iR = 2,8;

-lungimea rotorului, l = 380 mm;

-greutatea rotorului, G = 800 N;

-forţa electromagnetică, de interacţiune dintre rotor şi stator, Fm = 1600 N;

-forţa maximă pe rotor, F = G + Fm = 800 + 1600 = 2400 N;

-distanţa dintre reazemele 1 şi 5, a + b = 2l = 2380 = 760 mm;

-poziţia rotorului (secţiunea 3) faţă de reazemul 1, a = (0,5  0,6)(a + b) = (0,5  0,6)760 = = 380  468 mm  400 mm; deci b = (a + b) – a = 760 - 400 = 360 mm;

-distanţa de la reazemul 5 la punctul de aplicaţie al forţei Q de pretensionare a transmisiei prin curele (secţiunea 7), c = (0,2  0,3) (a + b) = (0,2  0,3)760 = 152  228 mm  160 mm.

Forţa Q de tensionare a transmisiei prin curele trapezoidale înguste se determină în finalul calculului acestei transmisii. Se va considera ca în figura 2 situaţia cea mai dezavantajoasă pentru solicitarea arborelui şi anume aceea în care forţele Q şi F sunt coplanare dar au sensuri opuse. Deşi transmisia prin curele nu introduce pe arbore şi forţă axială, cu scop didactic, pentru calculul rulmenţilor se va considera conform figurii 2 şi Fa = (0,1  0,2)Q.

Proiectul va cuprinde:

-cuprinsul;

-fişa de lucru;

-tema de proiect;

-memoriul tehnic justificativ, care va conţine:

-bilanţul energetic şi cinematic al transmisiei mecanice;

-calculul transmisiei prin curele trapezoidale înguste;

-dimensionarea arborelui I al motorului electric:

-alegerea materialului arborelui şi a caracteristicilor corespunzătoare;

-calculul reacţiunilor radiale din reazeme;

-trasarea diagramelor de momente (de încovoiere, de torsiune, respectiv de încovoiere echivalent);

-dimensionarea arborelui la solicitare compusă statică în şapte secţiuni;

-stabilirea diametrelor finale ale diferitelor tronsoane ale arborelui.

-alegerea şi verificarea rulmenţilor;

-alegerea şi verificarea penelor paralele;

-verificarea arborelui la oboseală (solicitări variabile) în două secţiuni, la deformaţii şi respectiv vibraţii flexionale (de încovoiere);

-alegerea cuplajului C2 (cu flanşe, elastic cu bolţuri, dinţat).

-bibliografie;

-partea grafică, formată din:

-o schiţă la scara 1:1 a arborelui de egală rezistenţă (obţinută pe baza dimensionării la solicitare compusă statică în cele şapte secţiuni), "îmbrăcată" de tronsoanele cilindrice (eventual tronconice) finale;

-desenul de subansamblu al arborelui la scara 1:1;

-desenul de execuţie al arborelui la scară standardizată (1:1; 1:2; 1:5).

Data: 23.02.2012

1. CALCUL ENERGETIC ŞI CINEMATIC

AL TRANSMISIEI MECANICE

Calculul energetic constă în determinarea puterilor tuturor arborilor transmisiei pe baza randamentelor cuplelor de frecare componente.

Prin calculul cinematic se stabilesc turaţiile tuturor arborilor transmisiei pe baza rapoartelor de transmitere caracteristice diferitelor mecanisme componente.

Bilanţul energetic şi cinematic al transmisiei permite:

-stabilirea caracteristicilor funcţionale ale motorului electric necesar pentru acţionare (puterea maximă ce poate fi debitată şi respectiv turaţia de mers în gol);

-calculul momentelor de torsiune ale tuturor arborilor transmisiei.

1.1. Calculul puterilor

Randamentele cuplelor de frecare utilizate în transmisia mecanică dată prin temă în figura TP.1 pot fi estimate din anexa 1, tabelul A1.1. Astfel:

-pentru transmisia prin curele, hTCT » 0,94 ...0,97 ® 0,955;

-pentru o pereche de rulmenţi, hpr » 0,99 ...0,995 ® 0,9925;

-pentru o pereche de lagăre cu alunecare, hpLA » 0,98 ...0,99 ® 0,985;

-pentru angrenajul cilindric, ha » 0,97 ...0,99 ® 0,98.

Cu aceste valori estimate, randamentul total al transmisiei este:

0,9858 (1.1)

Rezultă puterea pe care trebuie să o aibă în funcţionare arborele I al motorului electric:

52,863 kW (1.2)

Puterea de calcul a arborelui I al motorului electric depinde de coeficientul de suprasarcină al transmisiei (impus prin tema de proiect), care ţine cont de caracteristica de funcţionare a maşinii motoare şi a maşinii de lucru:

63,435 kW (1.3)

Puterea maximă pe care o poate debita motorul electric trebuie să fie mai mare sau egală cu puterea de calcul şi se alege din anexa 2, tabelul A2.1:

63,435 kW ® 63 kW (1.4)

Ţinând cont şi de schema cinematică a transmisiei rezultă următoarele puteri ale arborilor:

-pentru arborele I:

63 kW (1.5)

-pentru arborele II:

59,262 kW (1.6)

-pentru arborele III:

58,812 kW (1.7)

-pentru arborele IV:

57,208 kW (1.8)

-pentru arborele V:

57,208 kW (1.9).