I. Proiectarea organelor de maşini din mase plastice I.1. Proiectarea angrenajelor din plastic pe baza analizei tensiunilor.pag.1 1.1. Tensiunea de încovoiere pe dinte.pag.1 1.2. Factorul (coieficientul) de siguranţă.pag.2 1.3. Tensiunile de contact.pag.3 I.2. Proiectarea roţilor din mase plastice.pag.4 2.1. Raza de racordare la baza dintelui.pag.4 2.1.1. Modificari ale varfului dintelui.pag.4 2.1.2. Eliminarea subtăierii.pag.4 2.1.3. Echilibrarea grosimii dintelui (prin deplasare) .pag.4 2.2. Proiectarea roţii dinţate în ansamblu.pag.6 2.2.1. Roata.pag.7 2.2.2. Ansamble de roţi.pag.9 2.2.3. Consolidarea elementelor.pag.9 I.3. Testarea angrenajelor din materiale plastice.pag.10 3.1. Mecanisme de distrugere a roţilor din mase plastice.pag.10 3.1.1. Uzura adezivă sau “normală”.pag.10 3.1.2. Pitting-ul.pag.11 3.1.3. Curgerea plastică.pag.11 3.1.4. Ruperea dinţilor.pag.12 3.1.5. Oboseala termică.pag.12 I.4. Materiale plastice pentru roţi dinţate.pag.13 I.5. Lubrifianţi solizi.pag.13 I.6. Materiale de ranforsare.pag.14 I.7. Perechea de roţi.pag.15 7.1. Uzura plastic pe plastic.pag.15 7.2. Roţi pentru temperaturi ridicate.pag.15 II. Materiale plastice pentru roţi dinţate II.1. Mase plastice.pag.16 II.2. Plastice pentru roţi dinţate.pag.20 2.1. Generalităţi.pag.20 2.2 Acetalii.pag.22 2.2.1. Acetali homopolimeri.pag.22 2.2.2. Copolimerii acetali.pag. 23 2.3. Polimerii acrilici.pag.24 2.4. Polimerii alchidici.pag.25 2.5. Polimerii alilici.pag.26 2.6. Polimerii amino.pag.27 III. Aplicaţii ale roţilor din masă plastică III.1. Caracteristici.pag.30 1.1. Avantajele angrenajelor din maeriale plastice.pag.30 1.2. Dezavantajele angrenajelor din materiale plastice.pag.31 III.2. Aplicatii.pag.31 IV. Aspecte tribologice ale roţilor din masă plastică IV.1. Precizia dimensională a angrenajelor din plastice turnate în matriţe.pag.36 1.1. Exemple de matriţare prin injecţie pentru un angrenaj mic.pag.36 1.2. Exemplu de matriţare prin injecţie a unei roţi de mărime medie.pag.37 1.2.1. Exemplu de roată matriţată sub presiune.pag.40 IV.2. Experimente pentru evidenţierea performanţei şi eficienţei transmisiilor de putere (randamentul).pag.42 IV.3. Rezistenţa mecanică şi durabilitatea.pag.50 3.1. Performanţa sub sarcină.pag.50 3.2. Căldura ca rezultat al puterii transmise.pag.51 IV.4. Uzura.pag.57 V. Testarea roţilor din mase plastice V.1. Sistemul tribologic.pag.63 1.1. Funcţia unui tribosistem.pag.64 1.2. Interacţiuni între elementele structurale.pag.64 1.3. Tribosisteme închise şi tribosisteme deschise.pag.66 V.2. Metode pentru încercări tribologice.pag.66 2.1. Obiectivele încercărilor de uzură.pag.66 2.2. Clasificarea metodelor de încercare.pag.67 2.3. Lanţul de încercări tribologic.pag.67 2.4. Sisteme de încercare.pag.68 V.3. Modelarea şi simularea fenomenelor şi proceselor tribologice….pag.69 3.1. Cerinţe principale în tribomodelare.pag.69 3.1.1. Exemplu: modelarea angrenajelor prin tribomodele rolă/rolă.pag.72 V.4. Maşini şi instalaţii utilizate.pag.74 4.1. Consideraţii privind metodologia de cercetare a frecării-ungerii-uzurii în tribosisteme de rostogolire şi rostogolire cu alunecare.pag.74 4.1.1. Tribomodelul cu contact liniar.pag.75 4.2. Instalaţia de încercări.pag.76 4.2.1. Descrierea constructiv-funcţională a standului de încercări.pag.76 4.2.2. Instalaţii şi dispozitive auxiliare.pag.77 4.2.3. Echipamentul de preluare şi prelucrare a datelor.pag.83 4.2.4. Dispozitive şi accesorii de preluare şi prelucrare a datelor experimentale.pag.84 4.2.5. Variatorul de frecvenţă ACS 200 .pag.84
I. PROIECAREA ORGANELOR DE MAŞINI DIN MASE PLASTICE Angrenajele din mase plastice s-au poziţionat ca alternative serioase pentru cele metalice într-o varietate mare de aplicaţii. Utilizarea lor a fost extinsă de la puuteri mici, transmisii de precizie la transmisii cu putere mai mare. Ca să împingă limitele acceptabile de aplicabilitate a angrenajelor din plastic, proictanţii au trebuit să afle mai multe despre comportarea maselor plastice şi cum să profite de caracteristicile lor unice. Angrenajele din plastic asigură un numar de avantaje faţă de cele metalice. Sunt mai uşoare, au inerţie mai mică şi funcţionează mai silenţios. Deseori nu necesită lubrefiere şi pot conţine lubrefianţi solizi ca PTFE sau silicon. Deseori sunt mai iaftine şi li se pot adăuga alte trăsături necesare în ansamblu şi sunt rezistente în multe medii corozive. Primele aplicaţii ale termoplasticelor ca angrenaje au fost angrenaje din nylon şi acetal pentru sarcini şi viteze mici. Cum avantajele termoplasticelor au devenit evidente, au devenit disponibile materiale cu performanţe mai bune, proiectanţii utilizînd masele plastice în aplicaţii mai severe. Utilizarea ranforsarii şi lubrefianţilor solizi în aceste materiale le-au extins gama de aplicaţii. Utilizarea materialelor termoplastice este limitată (incomodată) de lipsa sarcinii limită şi a datelor despre uzură. Datele pentru materiale metalice au fost adunate şi confirmate pentru numeroase aplicaţii şi sunt înţelese de proiectanţi. Intrarea termoplasticelor ca materiale pentru roţi dinţate nu a dat suficient timp pentru acumularea datelor iar interpolarea este riscantă, fară o informaţie bazată. Există cîteva recomandări pentru estimarea fezabilităţii în producerea angrenajelor din masă plastică. Majoritatea metodelor de calcul derivă din cele pentru materiale metalice şi nu iau în considerare comportarea particulară a termoplasticelor. I.1. Proiectarea angrenajelor din plastic pe baza analizei tensiunilor Realizarea şi testarea prototipului este costisitoare şi se recomandă o metodă de calcul care să concentreze soluţiile. 1.1. Tensiunea de încovoiere pe dinte Tensiunea de încovoiere pe dintele standard, încărcat la vârf poate fi calculată cu ecuaţia lui Lewis. (I.1) Sb – tensiunea de încovoiere F – forţa tangenţială pe cercul de rostogolire Pd – pasul pe cercul de rostogolire f – lăţimea danturii y – factorul Lewis pentru angrenaje din plastic, la încărcarea pe vîrf Testele au arătat că încărcarea cea mai severă apare la încărcarea tangenţială pe cercul de rostogolire şi cînd numărul de perechi de dinţi în angrenare este aproape 1. O altă abordare, dacă se cunoaşte puterea care trebuie transmisă, este (I.2) HP – puterea (în cai putere) D – diametrul de rostogolire w – turaţia rot/min O altă variantă a ecuaţiei lui Lewis include viteza pe cercul de rostogolire şi un factor de serviciu. (I.3) y – factorul de formă la vârful dintelui V – viteza pe cercul de rostogolire (fpm) CS – factor de servicviu Factori tipici de serviciu care descriu calitatea momentului de tensiune la intrare şi de durata de lucru a angrenajului sunt. Tabelul I.1 Tipul sarcinii 24 h/zi 8.10 h/zi Intermitent 3 h/zi Ocazional 0,5 h/zi Stabil 1,25 1,00 0,80 0,50 Uşoare şocuri 1,50 1,25 1,00 0,80 Medii 1,75 1,50 1,25 1,00 Severe 2,00 1,75 1,50 1,25 Pentru oricare din eciaţii se poate introduce tensiunea admisibilă Sab şi se poate obţine geometria roţilor. Acesată tensiune se determină din teste pe material, pe o roată cu forma standard a dinţilor. O tensiune admisibilă are deja încorporat un factor (coieficient) de siguranţă. Pentru orice material tensiunea admisibilă este dependentă de mulţi factori incluzînd: - numărul de cicluri de solicitare – N, - mediul de lucru, - viteza pe cercul de rostogolire, - roata pereche, - lubrefierea. 1.2. Factorul (coieficientul) de siguranţă Cum tensiunea admisibilă este egală cu valoarea rezistenţei (la solicitarea respectivă) divizată printr-un coieficient de siguranţă (Sab=S/n), la roţi dinţate trebuie facută o discuţie. Siguranţa se referă la capacitatea elementului de maşină să-şi îndeplinească funcţia pentru durata de viaţă fără să cadă. Trebuie definite funcţia, durata de viaţă şi căderea elementului pentru o aplicaţie înainte ca să fie selectat factorul de siguranţă. Coieficienţii de siguranţă pot fi definiţi în multe feluri, totuşi ei sunt legaţi de ceea ce este permis sau admisibil faţă de procesul de distrugere. Un coieficient de siguranţă poate fi aplicat în teri moduri de bază. Întregul coieficient se aplică proprietăţii materialului cum ar fi rezistenţa sau se aplică sarcinii, sau se pot folosi coieficienţi separaţi pentru sarcină şi proprietatea de material. Ultimul caz este cel mai folosit pentru că fiecare sarcină poate fi investigată şi apoi să se aplice coeficentul de siguranţă pentru a determina sarcina maximă admisă. Fiecare sarcină maximă este apoi fofosită pentru a analiza tensiunea astfel încât să nu se depaşească valoarea admisă. Limita admisibilă se determină prin aplicarea unui coieficient de siguranţă la rezistenţa specifică a materialului. Coeficentul de siguranţă a sarcinii poate fi determinat într-o manieră trdiţională. Dar coeficentul de siguranţă pentru materialele plastice este dificil de determinat, deoarece rezistenţa unui plastic nu este constantă, ci o distribuţie statistică sub anumite condiţii de solicitare. În consecinţă inginerii trebuie să înţeleagă condiţiile de ieşire din uz, de exemplu, temperatura, viteza de modificare a tensiunilor şi durata de încărcare. Cunoştinţe despre prelucrare sunt necesare pentru a înţelege limitele de sudare (gripare), efectele anizotropice, tensiunile reziduale şi variantele de procesare. Cunoştinţele despre material sunt cele mai importante deoarece cu cât sunt mai bine înţelese comportările în condiţiile ieşirii din uz cu atât va fi mai bine stabilit coeficentul de siguranţă (într-un interval mai mic) rezultînd o geometrie optimă. Se recomandă un coieficient de siguranţă de minim 2 chiar şi cînd aplicaţia a fost atent analizată. Dacă nu sunt accesibile date prestabilite ale tensiunilor şi de obicei aşa se întîmplă pentru plastice, atunci proiectantul trebuie să fie foarte atent şi să ia în considerare factorii discutaţi mai sus. Chiar dacă există sau nu experianţă, este esenţială prelucrarea unui prototip şi testarea angrenajului în condiţii similare celor de lucru. Două materiale care au tensiuni (limită) prestabilite sunt nylonul 6/6 şi acetalul. Ele au fost larg utilizate pentru roţi dinţate şi majoritatea furnizorilor au avut timp să genereze aceste valori.
1. Adams R.D. - Computer Aided Design of Adhesively Bonded Systems, Composite Materials, Design and Analysis, Bristol, 1992 2. Arnell R. D., Davies P. B., Halling J., Whomes T. W., Tribology - MacMillan Education Ltd., London, 1991 3. Blau P. J. - Design and validation of laboratory-scale simulations for selecting tribomaterials and surface treatments, Proc. of First World Tribology Congress, London, 1997 4. Crudu I. - Organe de maşini. Asamblări demontabile şi nedemontabile, Universitatea “Dunărea de Jos” din Galaţi, 1992 5. Diaconu N. teza, 1998 - Stand for studying the lubricants behaviour of hight temperature and controlled environment, The Annals of Dunărea de Jos University of Galaţi, Fascicle VIII, Tribology, Galaţi. 6. Demian T., Curiţa I., Kostrakievici S., Pascu A., Udrea C. - Elemente constructive de mecanică fină. Aplicaţii, Editura Didactică şi Pedagogică Bucureşti, 1980 7. Demian T., Tudor D., Curiţa I., Niţu C. - Bazele proiectării aparatelor de mecanică fină, vol. I şi II, Editura Tehnică, 1984 8. Deuchtmann A. D., Michels W. J., Wilson C. E. - Machine-Design - Theory and Practice, Macmillan Publishing Co. Inc., London, 1977 9. Diaconu N., Crudu I., Gheorghieş C., 2000 - “Studiulv degradării capacităţii de ungere a unor unsori utilizate în diverse medii de lucru”, Sesiunea de comunicări ştiinţifice “Realizări şi perspective în Metalurgie şi Stiinţa materialelor”, Universitatea “Dunărea de Jos” din Galaţi, 13-14 October, Ed. Stiinţifică F.M.R. 10. Tomescu L. - Contribuţii la studiul tribostratului compozitelor cu matrice de politerafluoretilenă, pe tribomodele de alunecare, teză de doctorat, Universitatea „Dunărea de Jos” Galaţi, 2000. 11. Férent B., Vautrin A., - Computer Aided Torsion Test, Composite Materials. Design and Analysis, Bristol, 1992 12. Horun S., Paunica T., Stere O. M., Şerban S. - Memorator de materiale plastice, Editura Tehnică, Bucureşti, 1988 13. Janssens H., Van Gemert D. - Design of Composite-Metal Joints, Composite Materials. Design and Analysis, Bristol, 1992 14. Jinescu V. V. – Proprietăţile fizice şi termomecanica materialelor plastice, vol I şi II, Editura Tehnică, Bucureşti, 1979 15. Mocanu D. R., Canta T., Caracostea A., Crudu I., şi alţii - Incercarea materialelor, vol. II, Editura Tehnică, Bucureşti, 1982 16. Diaconu N., 2002 - “Studiul influenţei mediului de lucru asupra comportării unor unsori şi al proceselor din stratul superficial la tribosisteme de rostogolire şi rostogolire cu alunecare”, PhD Thesis, Galaţi. 17. Peillet M. – Introduction aux plans d’expériences par la méthode Taguchi, ISBN/-2-7081-1442-5, Paris 18. Rîpă M., Deleanu L. - Elemente de tribologie, Ed . Fundaţiei universitare “Dunărea de Jos”, Galaţi, 2004 19. Stefănescu I., Tomescu L., Ciortan S. - Materiale în construcţia de maşini, vol. I şi II, Universitatea “Dunărea de Jos” Galaţi, 1994, 1997 20. Tomescu L., Crudu I. - Proiectarea şi validarea testelor de tribologie, Sesiunea de Comunicări Ştiinţifice Realizări şi Perspective în Metalurgie şi Stiinţa Materialelor, Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi, 2000. 21. Taguchi G., E. Lsayed A., Hsiang T. – Quality engineering in production system, Mc Draw-Hill International, 1989 22. Tomescu (Deleanu) L - Cercetări experimentale privind comportarea tribologică a compozitelor cu matrice de politetrafluoretilenă, beneficiar CEPROINV S.A. Focşani, contract 324, 2003 23. Vasile C., Călugăru E. - M., Stoleriu A., Şabilovschi M., Mihai E. - Comportarea termică a polimerilor, Editura Academiei, Bucureşti, 1980 24. Guide to Engineered Materials, Advanced Materials & Processes, 1988 25. Machine Design, colecţia pe 1990-2000, Universitatea “Dunărea de Jos” din Galaţi 26. Catalog Diamant Metallplastic GmbH, Germania, 2000 27. Catalog Ciba-Geigy, User's Guide to Adhesive, 2001 28. Catalog Casco Nobel Industrial Adhesives, 1992 29. B.Bhushan - Principles and Applications of Tribology, Ed. John Wileg & Sons, NY 30. Tomescu L., Rîpă M., Vasilescu E., Georgescu C. - Surface Profiles of Composites with PTFE Matrix, 2001, Madrid, Spania 31. Rîpă M., Crudu I., 1999 - Studies of Rolling-Sliding Tribosystems – Methodology and Preliminary Tests, The Annals of “Dunărea de Jos”University of Galaţi, Fascicle VIII, Tribology 32. Tomescu L. - Organe de maşini, Editura Evrika, 2000 33. Vasiliu Oprea C., Constantinescu A., Bârsănescu P. - Ruperea polimerilor. Teorie şi aplicaţii,
Plătește în siguranță cu cardul și beneficiezi de garanția 200% din partea Diploma.ro.
Simplu și rapid în doar 2 pași: completezi datele tale și plătești.
