Cutia de Viteze la Un Tractor pe Roti cu Putere de 33 Kw
Cutia de viteze la un tractor pe roți cu putere de 33kW
Cuprins
Studiu documentar privind tractorul
Uzina Tractorul Brașov
Clasificarea tractoarelor
Părțile componente
3.1 Motorul
3.2 Ambreiajul
3.3 Cutia de viteze
3.3.1 Mecanismul reductor
3.3.2 Treapta de mers înapoi
3.3.3 Mecanismul de comanda
3.3.4 Dispozitivul de fixare a treptelor
3.3.5 Dispozitivul de zăvorire a treptelor
4. Transmisia centrală
5. Diferențialul
6. Transmisia finală
Tractorul U 445
Tractorul U 450
Determinarea rapoartelor totale de transmitere teoretice
Calculul raportului de transmitere maxim
Calculul raportului minim de transmitere
Calculul rației de etajare a rapoartelor de transmitere
Calculul vitezelor de deplasare
Calculul rapoartelor de transmitere ale cutiei de viteze
Calculul si proiectarea cutiei de viteze 5+1
Determinarea elementelor dimensionale principale ale angrenajelor cilindrice exterioare ale cutiei de viteze
Distanța dintre axe
Calculul modulului rotii dințate m
Calculul numărului de dinți ai roților dințate care formează angrenajul permanent cuplat al cutiei de viteze (transmisia intermediară)
Calculul geometric al angrenajelor cilindrice cu dinți drepți
Calculul forțelor din angrenajele cilindrice cu dinți drepți
calculul forțelor tangențiale din angrenare
calculul forțelor radiale din angrenaj
Construcția și calculul arborilor cutiei de viteze
Calculul arborilor cutiei de viteze
Alegerea rulmenților pentru arborele primar
Verificarea rulmenților
Montajul rulmenților radiali cu bile
Montajul rulmenților radiali-axiali cu bile sau role conice
Calculul arborelui intermediar
Calculul arborelui secundar
Reguli de întreținere si reglare a cutiilor de viteze de la tractoarele agricole
Măsuri de protecție și securitatea muncii la întreținerea și repararea tractoarelor
Bibliografie
Studiu documentar privind tractorul
Primele utilaje agricole au apărut la începutul anilor 1800 dar erau simple motoare cu aburi care acționau prin curele mașinăriile de treierat. Pe măsură ce tehnica a evoluat, motoarele cu aburi au fost modificate pentru tracțiune și arat cu pluguri cuplate direct sau trase prin cabluri. Însă fermierii aveau nevoie de ceva mai puternic, fiabil și ieftin de exploatat. Iar un astfel de utilaj a fost construit în 1892 de John Froelich un agricultor american considerat inventatorul tractorului. În fiecare an, recoltarea era anevoioasă din cauza mașinilor de treierat cu aburi care foloseau paie drept combustibil și nu de puține ori de la o simplă scânteie purtată de vânt izbucneau și incendii. Așa că în locul motorului cu aburi montează unul pe benzină de 16 cai putere, cu un cilindru și viteză constantă de 5-6 km/h. Iar o altă inovație a fost cutia de viteze care permitea și mersul înapoi. Cu doar 100 de litri de benzină pe zi și un singur om de ajutor a treierat peste 3 tone de grâu – o adevărată performanță pentru acele vremuri. Tractorul era totuși un vehicul pentru care nimeni nu solicitase brevet de invenție și implicit nu avea o denumire specifică. Până în 1903 atunci când doi ingineri din statul american Iowa perfecționează utilajul pe care îl botează TRACTOR de la termenul latin trahere care înseamnă a trage. Prin 1910, tractoarele devin mai mici și cu prețuri accesibile anticipând revoluția din domeniu pe care o pregătea industriașul Henry Ford. Inventatorul producției auto pe bandă a folosit sistemul și pentru asamblarea tractoarelor iar în 1917 modelul FORDSON cu 4 cilindri și 20 CP devenea primul tractor ușor produs în masă pe care fermierul mediu american și-l putea permite. Succesul imediat s-a datorat randamentului : calculele guvernului american au arătat că era mai ieftin să lucrezi cu modelul F decât să ari pământul cu 8 cai și 2 oameni. Iar un alt pas important pentru dezvoltarea acestor utilaje a fost înlocuirea pintenilor de la roțile metalice cu anvelope gonflabile pentru a permite circulația pe drumurile publice.
Uzina Tractorul Brașov (UTB)
A fost o companie brașoveană specializată în producția de tractoare. Înființată în 1925 ca fabrică de avioane (IAR Brașov), după venirea în 1946 a autorităților ruse la Brașov care au confiscat o mare parte din utilaje în contul despăgubirilor de război, producția a fost orientată spre fabricarea de tractoare. Primul model scos pe piață a fost IAR 22. În 1948 fabrica devine Uzina Tractorul Brașov și, cu începere din 1960, apar pe piață primele modele de concepție integral românească, alături de cele cu motor Fiat. În anul 1990, uzina avea 23.000 de angajați. După 1990, Tractorul a intrat într-un lent proces de privatizare, care aproape că i-a secătuit resursele. Nu de puține ori, angajații uzinei au ieșit în stradă pentru a-și exprima nemulțumirea față de tergiversările guvernanților. În anul 2002, compania a produs circa 4.000 de tractoare la o capacitate de producție de 32.000 de tractoare/an. În anul 2004 societatea a fost la un pas de privatizare, cumpărătorul fiind fabrica de tractoare Landini din Italia, dar din cauza neînțelegerilor cu autoritățile locale și din cauza alegerilor de atunci privatizarea nu a mai avut loc. Cu toate acestea, uzina și-a continuat producția, din 2004 trecând la fabricarea tractoarelor din gama „4”. În 2007 uzina a fost închisă, intrând în lichidare.
Uzina s-a mai numit I.A.R. Brașov, Întreprinderea Metalurgică de Stat
Număr de angajați
Completare la istoric
1925: înființarea I.A.R. (Industria Aeronautica Romana) ca societate mixta romano-franceza profilata pe producția de avioane
1930: I.A.R. începe sa producă si motoarele pentru avioane (inițial importate)
1938-1945: I.A.R. devine regie autonoma de avioane cu capital integral românesc. Pana in anul 1945 se produc 19 tipuri de avioane din care 6 de concepție proprie. Cea mai importantă realizare a uzinei a fost avionul IAR 80 cu varianta IAR 81
1946: are loc conversia în fabricația de tractoare. Este produs primul tractor romanesc IAR 22.
1947: I.A.R. se desființează iar uzina se transforma in Întreprinderea Metalurgica de Stat
1948: Întreprinderea Metalurgica de Stat devine Uzina Tractorul Brașov (UTB)
1960: proiectarea primului tractor din gama 65 CP (U 650) in concepție complet românească
1963: intrarea in fabricație de serie a tractorului U 650 (65 CP)
1963-1968: asimilarea in fabricație a licenței FIAT pentru motoarele de 45 CP
1968-1976: diversificarea familiilor U 445 Fiat si U 650
1977-1990: dezvoltarea din modelul Fiat a tractoarelor de 26 CP, 70 CP, 80 CP, 100 CP și a altora cu proiectare proprie, precum S-1300, S-1500, A-1800, A-1800A, A-360 și altele specializate.
1990: UTB devine societate pe acțiuni si se schimba proprietatea și destinul ce conducea spre desființare,
-A.V.A.S – 80,17774 %
– SIF Transilvania – 17,15226 %
– alți acționari – 2,67001 %
1990-2000: se stabilizează producția gamei complete de motoare 20-100 CP cu 2, 3, 4 și 6 cilindri
1999: desprinderea din S.C. Tractorul UTB S.A. a unor societății cu activități distincte de producția de tractoare
2002: finalizarea proiectării in vederea trecerii la producția de serie a tractoarelor din gama "4"
2002: certificarea europeana si americana privind emisiile poluante pentru motoarele de 48 CP, 52 CP si 68CP
2004: trecerea la producția de serie a tractoarelor din gama"4"
IAR 22 este primul model de tractor românesc, produs începând cu 1946 la uzina Tractorul din Brașov, sub conducerea lui Radu Emil Mărdărescu. Acesta a copiat modelul Hannomag, la propunerea directorului Ion Grosu. Greutatea utilajului era de 3,4 tone, fiind echipat cu motoare Diesel de 38 CP. Forța de tracțiune dezvoltată era de 1.225 kgf.
Încă de la început, uzina a primit o comandă de 5.000 de bucăți din partea statului. Primul tractor asamblat a ieșit din uzină pe data de 26 decembrie 1946, iar tractorul cu nr. 1000 a fost terminat la începutul lui 1949
.
IAR 23 a fost un tractor doar de tip agricol și a avut accesași motorizare ca și IAR 22. Prin dispozitivul pentru priza de forță, prevăzut cu ax de transmisie și șaiba de curea, poate pune in mișcare și alte mașini ca : mașini de treierat, vânturătoare, combine, gatere, etc.
UTB KD-35 (tractor cu șenile) echipat cu un motor diesel UTB D-35-M (4 cilindrii, 37CP), cutie de viteze cu 5+1 trepte de viteză. Acesta avea un dispozitiv de remorcare cu care putea remorca mașini agricole și era prevăzut cu ax de transmisie secundar pentru acționarea organelor active ale mașinilor agricole remorcate ca : secerători, mașini de cosit, mașini de legat, etc.
UTB U-2 / U-26 / U-27 / U-29 / U-45 echipat cu un motor diesel UTB D-35-M (4 cilindrii, 45CP), cutie de viteze cu 10+2 trepte de viteză
UTB S-80 / S-100 Tractoare folosite în special la lucrări de îmbunătățiri funciare
UTB U-340 echipat cu un motor diesel (3 cilindrii, 34 CP)
UTB U-400 echipat cu un motor diesel (3 cilindrii, 40 CP).
UTB U-445 echipat cu un motor diesel (3 cilindrii, 44 CP), o cutie de viteze cu 12+3 trepte de viteza, tracțiune 4X2 sau 4X4 în funcție de model. tracțiune 4X2 sau 4X4 în funcție de model.
UTB U-530 echipat cu un motor diesel (3 cilindrii, 53 CP), o cutie de viteze cu 12+3 trepte de viteza, tracțiune 4X2 sau 4X4 în funcție de model.
Tractorul U-650 a fost un tractor universal, pe roți pentru lucrările agricole și pentru transport. Este un tractor de putere mijlocie, echipat cu motor Diesel de 47,8 kW (65 CP) la 1800 rot/min., cu injecție directă și pornire electrică. Domeniul larg de utilizare a tractorului este asigurat de priza de putere independentă sau sincronă și de gama mare de viteze realizate prin cutia de viteze cu 5+1 trepte, dublate prin intermediul unui reductor.
Efortul depus de tractorist este minim, datorită servomecanismului hidraulic al direcției. Pentru acționarea mașinilor agricole tractorul este echipat cu instalație hidraulică cu mecanism monobloc, cu reglaj automat de forță și poziție. Construcția osiilor din fată și spate permite variația ecartamentului. Tractorul putea fi dotat cu punte fată motoare (variantele U 651 și U 650 DT Super).
Caracteristici tehnice ale tractorului U650:
Masa de exploatare (cu cabină) : 3620 kg;
Raza minimă de viraj (cu roata interioară virată): 3,40 m;
Tractorul putea lucra pe terenuri cu panta maximă de 12o (transversal direcției de mers);
Cotele de gabarit la tractorul U650:
ecartamentul roților din fată: 1320 … 1970 mm; Ecartamentul roților din spate: 1400 … 2050 mm; Distanta între puntea fata și puntea spate(ampatamentul): 2430 mm;
înălțimea tractorului fără cabină: 1900 mm
înălțimea tractorului cu cabină: 2630 mm;
lungimea tractorului: 4070 mm;
Clasificarea tractoarelor
Exista mai multe criterii de clasificare a tractoarelor, dintre care cele mai utilizate sunt: destinația, tipul motorului, tipul sistemului de rulare, tipul transmisiei, numărul roților motoare, tipul mecanismului de direcție.
După destinația lor: tractoare agricole, tractoare pentru industrie și tractoare de transport.
Tractoarele agricole, după domeniul de utilizare pot fi:
• Tractoare de utilizare generală – pot fi pe roți sau pe șenile și sunt folosite la executarea principalelor lucrări agricole: arat, semănat, grăpat, recoltat etc., precum și la unele lucrări de construcții.
• Tractoare specializate – sunt acele tractoare care, printr-o construcție specială, sunt adaptate diferitelor lucrări și pot fi: tractoare pomicole, tractoare viticole, tractoare legumicole, tractoare pentru ceai, tractoare pentru bumbac, tractoare pentru lucrări în pantă, tractoare pentru culturi cu port înalt etc.
• Tractoare autopropulsate – sunt tractoare pe roți la care motorul și transmisia sunt plasate în zona punții din spate. Spațiul dintre cele două punți, rămânând liber, poate fi utilizat pentru montarea i U 650 DT Super).
Caracteristici tehnice ale tractorului U650:
Masa de exploatare (cu cabină) : 3620 kg;
Raza minimă de viraj (cu roata interioară virată): 3,40 m;
Tractorul putea lucra pe terenuri cu panta maximă de 12o (transversal direcției de mers);
Cotele de gabarit la tractorul U650:
ecartamentul roților din fată: 1320 … 1970 mm; Ecartamentul roților din spate: 1400 … 2050 mm; Distanta între puntea fata și puntea spate(ampatamentul): 2430 mm;
înălțimea tractorului fără cabină: 1900 mm
înălțimea tractorului cu cabină: 2630 mm;
lungimea tractorului: 4070 mm;
Clasificarea tractoarelor
Exista mai multe criterii de clasificare a tractoarelor, dintre care cele mai utilizate sunt: destinația, tipul motorului, tipul sistemului de rulare, tipul transmisiei, numărul roților motoare, tipul mecanismului de direcție.
După destinația lor: tractoare agricole, tractoare pentru industrie și tractoare de transport.
Tractoarele agricole, după domeniul de utilizare pot fi:
• Tractoare de utilizare generală – pot fi pe roți sau pe șenile și sunt folosite la executarea principalelor lucrări agricole: arat, semănat, grăpat, recoltat etc., precum și la unele lucrări de construcții.
• Tractoare specializate – sunt acele tractoare care, printr-o construcție specială, sunt adaptate diferitelor lucrări și pot fi: tractoare pomicole, tractoare viticole, tractoare legumicole, tractoare pentru ceai, tractoare pentru bumbac, tractoare pentru lucrări în pantă, tractoare pentru culturi cu port înalt etc.
• Tractoare autopropulsate – sunt tractoare pe roți la care motorul și transmisia sunt plasate în zona punții din spate. Spațiul dintre cele două punți, rămânând liber, poate fi utilizat pentru montarea mașinilor agricole purtate sau platformei pentru transport. În acest fel, se asigură o supraveghere mai comodă a funcționării mașinilor agricole, ceea ce permite îmbunătățirea calității lucrărilor și reducerea oboselii tractoristului.
Tractoarele pentru industrie :
• Tractoare cu utilizare generală – se folosesc pentru executarea unor lucrări agricole grele de terasamente, defrișări, lucrări de irigații, îmbunătățiri funciare, tracțiuni grele etc.
• Tractoare speciale – sunt destinate unor lucrări agricole speciale: lucrări de săpat, de încărcat, de tras, apropiat bușteni (corhănit) etc.
Tractoarele de transport sunt destinate livrărilor de transport în agricultură al produselor agricole si al altor materiale, atât pe drumuri amenajate, cât și pe terenuri fără drumuri. Ele se caracterizează prin viteze de deplasare cuprinse între 25 și 45 km/h și prin suspensie îmbunătățită.
După sistemul de rulare, tractoarele pot fi: tractoare pe roți, tractoare pe șenile, tractoare pe semi șenile.
Tractoarele pe roți pot fi cu două punți sau cu o punte.
• Tractoarele cu două punți – formează majoritatea tractoarelor și au, în general, patru roți. După numărul roților motoare, amplasate, de obicei, în spate, cele din fată fiind de direcție, tractoarele cu două punți pot fi: cu două roți motoare (4 x 2) și cu patru roți motoare (4 x 4). Tractoarele cu patru roți motoare pot avea roțile neegale sau egale. La tractoarele cu două roți motoare (4 x 2), puntea din față poate fi cu ecartament normal (cale normală), cu roti apropiate (cale îngustă) și cu o singură roată (tractoare cu trei roți).
• Tractoarele cu o punte – numite motocultoare, sunt tractoare de putere mică (38 k W) și dimensiuni reduse. Ele sunt utilizate la lucrări agricole pe suprafețe mici, în parcuri, în grădini, sere, orezării, lucrări de transport pe distanțe mici și la unele lucrări staționare.
Manevrarea motocultoarelor se face cu ajutorul a două mânere a căror poziție poate fi reglabilă pentru asigurarea unei conduceri comode. În agregat cu semiremorcă, ele se transformă în autovehicule pe patru roți.
Tractoarele pe șenile se deplasează cu ajutorul mecanismului șenilelor. Ele asigură o aderență mai bună și o presiune pe sol mai scăzută față de tractoarele pe roți. Au însă greutatea mai mare, sunt mai complicate din punct de vedere constructiv și mai scumpe în fabricație și exploatare. Din această cauză, tractoarele pe șenile au o pondere mai mică în agricultură, ele fiind mai folosite pentru industrie.
Tractoarele cu semi șenile au sistemul de rulare format în față din roți, iar în spate din șenile. Aceste tractoare se obțin, de regulă, prin modificarea tractoarelor obișnuite pe roți, prin montarea pe roțile din spate și niște roți intermediare a unor semi șenile ușoare.
Părțile componente principale ale tractorului
Tractorul folosește ca principală sursă de energie motorul, el transmite mișcarea de rotație printr-un ambreiaj (în cazul nostru, normal cuplat) la cutia de viteze. De la cutia de viteze mișcarea ajunge la transmisia centrală, la diferențial după care la transmisia finala, iar în cele din urma la organele de rulare.
3.1 Motorul
La tractoare se folosesc în general motoarele de tip Diesel în patru timpi cu unul sau mai multe pistoane (1……12) dispuse în mai multe feluri ( în linie sau în V).
Motorul este alcătuit din grupul motor (pistoane, biele, bolț, arbore cotit, volant ), blocul motor, chiulasă , distribuție și sistemele anexe.
Printre sistemele anexe enumerăm : sistemul de alimentare, sistemul de ungere, sistemul de răcire.
Sistemul de alimentare (U650) este compus din:
Rezervorul de motorină
Bateria filtrelor de motorină compusa din două filtre, legate în serie. Primul este prevăzut cu pahar decantor iar al doilea are rol de filtru de siguranță. Elementele de filtrare sunt din hârtie.
Pompa de injecție (RO-PES4A90C410RS2240) , in linie de tipul cu acționare proprie de mărime A cu prindere pe flanșe.
Sistemul de ungere (U650)
Este mixt (cu circulație sub presiune si stropire)
Circulația uleiului este asigurată de o pompa cu roți dințate antrenată de arborele motor debitul pompei fiind de 40l/min
Filtrarea se face cu un cartuș filtrant
Răcirea uleiului se face printr-un radiator cu țevi
Presiunea uleiului în canalizația de ungere fiind de 2,94 – 4,41 bar
Fig. 1.1 sistemul de ungere al motorului D110 (U650).
3.2 Ambreiajul
Are rolul de a permite decuplarea de la motor a organelor de rulare ( în vederea schimbării raportului de transmitere sau staționarea cu motorul pornit în punct mort).
Sunt de doua feluri (normal cuplate, normal decuplate) și cu unul sau mai multe discuri de fricțiune.
La tractoarele pe roți se folosesc ambreiajele normal cuplate cu unul sau mai multe discuri de fricțiune. La ambreiajele normal cuplate simple, forța de apăsare necesară între suprafețele de frecare se realizează cu ajutorul arcurilor, care pot fi așezate în două variante : mai multe arcuri de partea frontală a discului de presiune și un singur arc central.
Construcția unui ambreiaj cu un singur disc, care are arcurile așezate periferic, este reprezentată în figura 1.2 . Acest ambreiaj are, în plus, posibilitatea ca, de la carcasa 1 a ambreiajului, prin arborele tubular 2 și angrenajul 3, să antreneze arborele 4 al transmisiei prizei independente de putere a tractorului.
Fig 1.2 ambreiajul tractorului U650
3.3 Cutia de viteze (generalități)
Încă din cele mai vechi timpuri, omul a căutat metode prin care să poată transporta diferite materiale sau hrana de la distante mult mai mari. Astfel, el a construit, folosindu-și inteligenta cu care este înzestrat, diferite mijloace de transport, de la cele mai rudimentare, atingând apogeul in sec. al XIX-lea, odată cu invenția automobilului.
Mașinile sunt mijloace de transport mici si motorizate. Succesul lor ca mijloace de transport de persoane si marfa se datorează vitezei si independentei pe care o permit.
Dintre realizările tehnice care au cunoscut o evoluție îndelungată, automobilul și-a cucerit treptat un loc însemnat în viața oamenilor, el fiind astăzi un mijloc eficace pentru a învinge distanțele și timpul și devenind totodată stăpânul necontestat al desului păienjeniș de drumuri ce străbat întinsul pământului.
Arhitectura automobilului a fost o problemă căreia constructorii i-au dat mai putina importantă, aceștia urmărind în primul rând realizarea unor agregate mecanice cu care să obțină performanțe tehnice deosebite.
Plecând-se de la cele mai reușite trebuie sa amintim numele lui Louis Renault, care in inventat cutia de viteze la automobile, priza directa la automobile, amortizoarele hidraulice și multe altele in domeniul automobilistic.
Nici alți ingineri nu duceau lipsă de idei in domeniul mecanici, August Horch inventând cutia de viteze si diferențialul fabricate din aliaje ușoare.
Daca momentul maxim al motorului ar fi transmis direct roților motoare automobilul n-ar putea porni. Pentru ca turația motorului sa fie transmisa roților, ori sa putem manevra automobilul înapoi in condițiile in care arborele cotit al motorului se rotește într-un singur sens, sau in vederea rezolvării tuturor problemelor ridicate de circulația pe diferite drumuri, când valoarea necesara forței de tracțiune poate fi diferita, între motor si roțile automobilului se montează o serie de mecanisme cu roți dințate, care reduc turația după, necesitați, mărind in același timp cuplul transmis.
Rolul cutiei de viteze care face parte din transmisia automobilului este deci următorul:
permite modificarea forței de tracțiune in funcție de variația rezistentelor de înaintare
permite deplasarea automobilului cu viteze reduse în raport cu turația motorului
permite mersul înapoi al automobilului, fără a inversa sensul de rotație al motorului
realizează întreruperea legăturii dintre motor si restul transmisiei in timp ce motorul funcționează (dar automobilul sta pe loc).
În cele ce urmează voi prezenta destinația, clasificarea, pârțile componente, câteva tipuri constructive de cutii de viteze, precum si materialele utilizate la construcția cutiilor de viteze, defectele in exploatare, înlăturarea lor, și întreținerea cutiei de viteze.
Destinația, condițiile impuse și clasificarea cutiilor de viteze
Cutia de viteze este al doilea organ al transmisiei automobilului, in sensul de transmitere a mișcării de la motor, având următoarele funcții:
Permite modificarea forței de tracțiune in funcție de variația rezistentelor la înaintare
Permite mersul înapoi al automobilului, fără a inversa sensul de rotație a motorului
Realizează întreruperea îndelungata a legăturilor dintre motor si restul transmisiei în cazul în care automobilul sta pe loc cu motorul in funcțiune
Cutia de viteze a unui automobil trebuie sa îndeplinească următoarele condiții:
Să asigure calități dinamice și economice bune
Să prezinte siguranța în timpul funcționarii
Să prezinte o construcție simpla, rezistentă și sa fie ușor de manevrat
Să prezinte o funcționare fără zgomot și sa aibă un randament cât mai ridicat
Să aibă o rezistența mare la uzura
Să fie ușor de întreținut
Cutia de viteze se clasifică după modul de variație a raportului de transmitere și după modul de schimbare a treptelor de viteze.
După modul de variație al raportului de transmitere, cutiile de viteze pot fi:
Cu trepte care au număr determinat de rapoarte de transmitere
Continue sau progresive
Cutiile de viteze cu trepte se clasifica după felul mișcării axei arborilor și după numărul treptelor de viteze.
După felul mișcării axei arborilor, cutiile de viteze cu trepte pot fi:
Cu axe fixe, la care arborii au axa geometrică fixă
Planetare
După numărul treptelor de viteze, cutiile de viteze pot fi cu trei, patru, cinci, șase sau chiar mai multe trepte.
După modul de schimbare al treptelor de viteze, cutiile de viteze pot fi:
Cu comandă directa
Cu comandă semiautomată
Cu comandă automată
Cutia de viteze, indiferent de numărul treptelor, se compune din:
Mecanismul reductor sau cutia de viteza propriu-zisă
Mecanismul de comanda cu dispozitivele de fixare și zăvorire a treptelor
3.3.1 Mecanismul reductor
Mecanismul reductor are rolul de a transmite momentul motor și de a modifica raportul de transmitere.
In general un mecanism reductor se compune din trei arbori: primar, intermediar și secundar și un carter. Transmiterea momentului motor între cei trei arbori se face cu ajutorul mai multor perechi de roți dințate.
La o cutie de viteze cu trei arbori arborele primar, care este in general și arborele ambreiajului primește mișcarea de la motor prin intermediul ambreiajului. In prelungirea lui se găsește arborele secundar, care transmite mișcarea la transmisia longitudinală, fiind prevăzut cu caneluri pe care pot culisa unele roți dințate și manșonul. Arborele intermediar este așezat paralel cu arborele secundar, pe el fiind fixate alte roți dințate. În general, roțile dințate de diametru mai mic sunt executate împreuna cu arborele, iar cele de diametru mai mare sunt fixate prin pană. Roata doi de pe arborele intermediar este angrenata permanent cu roata 1 al arborelui primar, astfel că arborele intermediar se va roti tot timpul cât motorul va fi in funcțiune și ambreiajul este cuplat.
Când motorul funcționează, dar automobilul sta pe loc, mișcarea se transmite de la arborele primar la arborele intermediar, arborele secundar fiind liber, adică rotile de pe el nu angrenează cu nici una dintre rotile corespunzătoare de pe arborele intermediar. În aceasta situație cutia de viteze se afla in poziție neutra(punct mort).
Diversele trepte ale cutie de viteze se obțin prin deplasarea pe arborele secundar a blocului de roți dințate sau al manșonului. În felul acesta mișcarea se poate transmite de la arborele intermediar la arborele secundar prin unele perechi de roți dințate.
Cutia de viteze cu trei arbori dă posibilitatea obținerii treptei de priză directa prin cuplarea directa a arborelui primar cu cel secundar cu ajutorul manșonului. În aceasta treaptă, cutia de viteze funcționează aproape fără zgomot și cu un randament ridicat.
Fig. 1.3
În figura 1.3 este reprezentata o cutie de viteze cu trei arbori
Soluții constructive de cuplare a treptelor
Cuplarea treptelor se poate obține prin:
Roți dințate cu deplasare axiala (culisante)
Roți dințate angrenate permanent si manșoane de cuplare simple
Roți dințate angrenate si sincronizatoare
Cuplarea treptelor prin roți dințate cu deplasare axiala.
Rotile dințate 2 si 4, din figura 1.3a, sunt fixe pe arborele P, iar blocul roților dințate 1-3 se poate deplasa axial pe arborele secundar S prevăzut cu caneluri. Cuplarea treptelor se obține prin deplasarea spre stânga sau dreapta a blocului de roți 1-3 până când roata 1 va angrena cu roata 2, respectiv roata 3 va angrena cu roata 4. La cuplarea treptelor cu roți dințate culisante, se produce zgomot datorita șocurilor ce au loc din cauza vitezelor tangențiale diferite ale roților ce intră in angrenare, ceea ce duce la uzura laterala a dinților.
Cuplarea treptelor cu manșoane de cuplare.
Soluția se aplica in cazul roților dințate permanent angrenate. Rotile dințate 1 si 3 din fig. 1.3b, se rotesc liber pe arborele S si sunt în angrenare permanentă cu roțile 2 si 4, fixate pe arborele P . Manșonul de cuplare m se compune dintr-un manșon de ghidare 5 si dintr-o coroana culisară 6, prevăzută cu o dantură interioară prin care se solidarizează cu manșonul de ghidare.
Cuplarea treptelor se obține prin deplasarea coroanei culisare 6 spre stânga sau dreapta, până când dantura sa interioara se va cupla cu dantura auxiliara d a rotii 1, respectiv 3.
In scopul ușurării cuplării treptelor se utilizează, in unele cazuri, manșoane de construcție specială. De asemenea marginile dinților danturilor de cuplare sunt teșite.
Cuplarea treptelor cu sincronizatoare.
Prin sincronizare se urmărește ca, înainte de cuplare manșonul cu roata dințata, vitezele unghiulare sa se egalizeze, astfel încât cuplarea roților sa se facă fără șocuri.
Avantajele sincronizării sunt următoarele: se elimina zgomotele, se mărește durabilitatea roților dințate, se ușurează conducerea prin micșorarea timpilor morți intre schimburile treptelor de viteze.
Sincronizatorul conic cu inerție cu inele de blocare (figura 1.4 )
Figura 1.4
Pinionul 1 al arborelui primar se află in angrenare permanentă cu roata dințată arborelui intermediar. Roata dințată 7 este montată liber pe arborele secundar și este in angrenare permanentă cu roata dințată arborelui intermediar. Pinionul 1 si roata dințată 7 sunt executate dintr-o singură bucata cu coroanele dințate 2 si, respectiv 6 și sunt prevăzute cu suprafețe tronconice 13 si 14. Între pinionul 1 si roata 7, pe partea canelata a arborelui secundar, se afla manșonul 11 al sincronizatorului prevăzut la exterior cu o dantura cu dinți drepți și cu trei crestături longitudinale 15 în care intră piedicile 3, având in mijloc un orificiu. Pe dantura exterioară a manșonului se găsește dispusă coroana culisantă 10, prevăzută cu dantura interioară. Coroana este prevăzută la exterior cu un guler pentru furca de acționare 4, iar pe suprafața dințată interioară are un șănțuleț inelar semicircular 8, în care intră bilele 5 ale dispozitivului de fixare. Aceste bile se găsesc sub acțiunea arcurilor 19,dispuse în orificiile radiale ale manșonului.
De ambele parți ale manșonului, pe suprafețele conice 13 si 14, se găsesc dispuse inelele de blocare din bronz 9, prevăzute cu coroanele dințate 12, având același pas ca și coroanele dințate 2 si 6 din dantura interioară a coroanei 10. Părțile frontale ale dinților inelelor de blocare și ai coroanelor roților dințate, la partea dinspre manșon, sunt teșite sub același unghi ca si dinții interiori ai coroanei 10. În fiecare inel de blocare, la partea frontală dinspre manșon, sunt executate 3 ferestre 16 în care intra capetele pastilelor 3.
Datorita faptului ca partea centrala a pastilelor este așezată in crestăturile 15, iar părțile laterale in ferestrele inelelor de blocare, manșonul și inelele se rotesc împreună. Lățimea ferestrelor 16 din inelele de blocare este mai mare decât lățimea pastilelor 3 cu un joc puțin mai mare decât jumătate din grosimea dinților. Din acest motiv, inelele de blocare au posibilitatea unei deplasări unghiulare în raport cu manșonul, cu un unghi determinat de jocul dintre pastile si pereții laterali ai ferestrelor 16, dinții inelului se rotesc in raport cu dinții coroanei 10 cu o jumătate din grosimea lor împiedicând deplasarea coroanei in direcția rotii dințate care urmează să se cupleze. În aceasta constă acțiunea de blocare al inelelor.
Funcționarea sincronizatorului in vederea cuplării unei trepte cuprinde mai multe etape. În continuare se prezintă funcționarea sincronizatorului la cuplarea prizei directe.
Sub acțiunea momentului de frecare, se produce egalarea vitezelor arborelui secundar și pinionului 1 (care realizează prin cuplare priza directa). Pentru aceasta coroana și manșonul, solidarizate prin bilele 5, împreună cu pastilele 3, se deplasează spre stângă cu ajutorul furcii 4. Pastilele, sprijinindu-se cu capetele de ferestre ale inelului de blocare 9, apasă acest inel pe suprafața conica 13. Datorita frecării care ia naștere între suprafețele conice în contact, inelul de blocare se rotește in raport cu manșonul, în sensul rotirii roții dințate 1, cât îi permite jocul dintre pastilele 3 și ferestrele 16 ale inelului. În urma rotației inelului de blocare, cu un sfert de pas, dinții inelului vin parțial în dreptul dinților coroanei 10, împiedicând deplasarea coroanei spre pinionul 1, până când vitezele unghiulare ale pinionului 1 si a arborelui secundar nu se egalează. Efortul axial transmis de conducător asupra coroanei și manșonului se transmite inelului de blocare, care, apăsând asupra suprafeței conice 13, da naștere la o forța de frecare ce conduce la egalarea vitezelor unghiulare.
După ce viteza de rotație a arborelui primar si cea a inelului de blocare devin egale, componenta tangențială a forței de apăsare dintre teșiturile dinților coroanei si ai inelului devine suficientă pentru a roti inelul de blocare în sens opus rotației arborelui primar. La rotirea inelului de blocare, chiar cu un unghi mic, dinții coroanei intra în angrenare cu dinții inelului de blocare, iar interacțiunea dintre teșiturile dinților încetează, și cu aceasta frecarea dintre suprafețele conice ale inelului de blocare și ale arborelui primar. În aceasta situație, coroana 10 se poate deplasa in lungul manșonului după învingerea forței arcurilor 17, prin împingerea bilelor in lăcașul de plăcuțe, iar dantura ei va angrena cu dantura roții 1, cuplând treapta fără șoc si fără zgomot.
În figura de mai sus sunt prezentate diferitele faze ale procesului de sincronizare la cuplarea treptei de priza directă.
3.3.2 Treapta de mers înapoi
Treapta de mers înapoi se obține prin intercalarea unor roți dințate suplimentare intre cele doua roți dințate ale treptei 1.
În figura a se reprezintă treapta de mers înapoi ce se obține cu doua roți dințate culisante.
Treapta de mers înapoi se poate realiza constructiv mai simplu, prin intercalarea unei singure roti dințate ale treptei 1 ( figura b). Rotile dințate 1 si 2 ale treptei I vor fi cuplate simultan cu pinionul 3, care, in acest caz, este mai lat, raportul de transmitere fiind însă egal cu cel al treptei I. În felul acesta, sensul de rotație al arborelui secundar se schimbă, deci și sensul de mers al automobilului.
3.3.3 Mecanismul de comandă a cutiei de viteze
Acest mecanism are rolul de a cupla si decupla perechile de roți dințate cu scopul obținerii diferitelor trepte.
Comanda treptelor se poate face manual sau cu servocomanda. Comanda manuala poate fi la rândul ei directă, cu maneta pe capacul cutiei de viteze, sau de la distantă, utilizată la automobilele la care cutia de viteze nu se găsește in apropierea locului conducătorului.
Comanda directa cu maneta așezată pe capacul cutiei de viteze. Maneta este prevăzută cu articulația sferica 8,pentru a putea oscila in locașul sferic 7 al cutiei de viteze, cu scopul executării operațiilor de cuplare a treptelor. În capacul 7 pot culisa tijele 5 si 6,pe care sunt fixate furcile 4 și ,respectiv 3.
Aceste furci au niște locașuri in forma de U, în care intra capătul inferior al manetei 1.
Fiecare furca poate comanda succesiv doua trepte. Articulația sferică 8 este apăsata in locașul sau de arcul 2.
Pentru cuplarea unei trepte, conducătorul deplasează maneta 1, în plan transversal, în dreapta sau stingă (săgețile A-A), astfel încât capătul inferior al manetei sa intre în locașul in forma de U al tijei 5, respectiv 6. Apoi, prin deplasarea manetei in plan longitudinal, înainte sau înapoi (săgețile B-B), tija culisează și deplasează odată cu ea furca pe care o poarta, cuplând treapta corespunzătoare.
Rezulta că, pentru cuplarea unei trepte, sunt necesare doua operații: selectarea (alegerea) treptei și cuplarea propriu-zisă a treptei.
Mai există și alte tipuri de comandă: comandă la distanța, și mecanismul de comandă cu manetă pe coloana volanului.
3.3.4 Dispozitivul de fixare a treptelor
Dispozitivul de fixare a treptelor exclude posibilitatea autocuplării si auto decuplării treptelor și asigură angrenarea roților pe toata lungimea dinților.
La automobile, dispozitivele de fixare cele mai răspândite sunt cele cu bile.
Pentru fixarea treptelor, fiecare tija culisata 3, are pe partea superioara teri locașuri semisferice in care intra bila 1, apăsata de arcul 2. Locașurile extreme ale tijei 3 corespund celor doua trepte pe care le realizează furca respectivă, iar cel din mijloc-poziției neutre. Distanțele dintre aceste locașuri trebuie astfel alese încât bila 1 sa nu permită deplasarea de la sine a tijei culisante 3 datorită vibrațiilor sau forțelor axiale produse la angrenarea roților dințate, ci numai sub efortul depus de conducător.
3.3.5 Dispozitivul de zăvorire a treptelor
Dispozitivul de zăvorire a treptelor exclude posibilitatea cuplării concomitente a mai multor trepte.
Zăvorirea treptelor de viteză se obține prin practicarea unui locaș lateral în fiecare tija 2, astfel încât bolțul (zăvorul) 1 sa împiedice cuplarea simultană a doua trepte. Unele scheme de organizare prevăd în locul bolțului 1, câte doua bile.
În figura de mai jos este prezentata schema de funcționare a dispozitivului de zăvorire a treptelor unei cutii de viteze cu patru trepte.
Tijele culisate extreme 1 și 5 sunt prevăzute în plan orizontal pe partea interioara cu câte un locaș semisferic. Tija centrala 3 este prevăzută în plan orizontal cu câte doua locașuri semisferice. În dreptul locașurilor, tija centrala este prevăzută cu un orificiu în care se montează știftul 4, între tijele extreme și tija centrala se găsesc câte doua bile (zăvoare) 2 și 6.
În poziția neutra, toate locașurile se afla pe aceeași linie, iar intre bile și locașuri exista un joc mic. Daca se deplasează tija centrala ea va acționa asupra bilelor 2 și 6, care vor ieși din locașurile ei, și le va obliga sa intre în locașurile tijelor 1 și 5. Astfel, tijele extreme 1 și 5 se vor zăvori sin u se vor elibera până când tija centrală 3 este readusa in poziția neutră.
În cazul deplasării tijei extreme 1 se va acționa asupra bilelor 2, scoțându-le din locașul ei și obligându-le să intre în locașul tijei centrale 3. În momentul în care bilele 2 au intrat în locașul tijei centrale, ele vor deplasa știftul 4 din locaș în locașul din cealaltă parte a tijei 3. Prin aceasta deplasare, știftul 4 va deplasa bilele 6 să intre în locașul tijei 5. În acest fel, tijele 3 și 5 sunt zăvorite in poziția neutră: Prin deplasarea tijei 5 se vor zăvori tijele 1 si 3.
În figura 5(anexa 1) se reprezintă construcția mecanismului de acționare cu dispozitive de fixare și zăvorire a treptelor, utilizat la automobile. Mecanismul este prevăzut cu trei tije culisante 2 cu ajutorul cărora se obțin cele cinci trepte pentru mersul înainte si una pentru mersul înapoi.
Pentru îmbunătățirea selectării, treapta I și mersul înapoi sunt comandate de aceeași tijă, iar, pentru cuplarea lor, maneta 16 trebuie acționata cu o forță mărită pentru a învinge rezistența arcului 13.
Figura 1.5
Construcția mecanismului de acționare(cu maneta pe capacul cutiei de viteze) cu dispozitive de fixare si zăvorire a treptelor, utilizat la automobile:
1-capac carter, 2-tije culisante, 3-furcă, 4-manșon furcă, 5-articulație sferică, 6-stift pentru împiedicarea rotirii manetei, 7-suruburi, 8-arc dispozitiv de fixare, 9- bila dispozitiv de fixare, 10-stifturi dispozitiv zăvorire, 11- gheară de ghidare care împiedică rotirea tijelor, 12- tampon, 13- arc, 14- coroane culisante, 15-arc de apăsare maneta, 16- maneta de acționare.
Transmisia centrala
Transmisia centrală reprezintă subansamblul plasat între cutia de viteze sau transmisia cardanică și diferențial (la tractoare pe roți și automobile) sau mecanism de direcție (la tractoare pe șenile). Pe lângă participarea la realizarea raportului total de transmitere al transmisiei, transmisia centrală transmite momentul de torsiune între doi arbori perpendiculari. La majoritatea tractoarelor agricole se folosesc transmisii centrale simple cu roti conice. Angrenajele conice se execută cu dinți drepți, înclinați și curbi. Angrenajele conice cu dinți curbi, la aceleași dimensiuni de gabarit, dau posibilitatea măririi raportului de transmitere de circa două ori, deoarece numărul minim de dinți ai pinionului poate fi de 6-7 în loc de 13, cât se adoptă în cazul angrenajelor cu dinți drepți . În plus durabilitatea angrenajelor cu dinți curbi este mai mare.
Fig. 1.6 Transmisia centrala a tractorului U650
Diferențialul
Este subansamblul transmisiei care se plasează între arborii planetari ai roților motoare și are rolul de a permite acestora să se rotească cu viteze unghiulare diferite.
Schema unui diferențial simplu simetric cu angrenaje conice este prezentată în figura 1.20.a, unde s-au făcut următoarele notații : M d – momentul de torsiune primit de carcasa diferențialului de la transmisia centrală; Mj și M2 – momentele transmise la arborii planetari, din stânga și dreapta; Wj și w 2 – vitezele unghiulare ale arborilor planetari; F m1 și F m2 – forțele tangențiale de tracțiune la roțile motoare.
Fig 1.7 diferențialul (a simetric, b asimetric)
La tractoarele UTB , diferențialul prezenta posibilitatea de blocare, fiind un diferențial cu blocare facultativă.
Transmisia finala
La majoritatea tractoarelor, transmisiile finale sunt de tipul cu roți dințate cu arbori ficși și constau din una sau două perechi de roți dințate. În primul caz, ele se numesc transmisii finale simple, iar în al doilea caz, transmisii finale duble.
Fig 1.8 Scheme de transmisii finale.
Tractorul U – 445 (4 x 2)
Este prevăzut cu un ambreiaj dublu 1, format din ambreiajul
prizei de putere „a” și cel al transmisiei „b”. De la ambreiajul transmisiei „b”, mișcarea se
transmite prin cuplajul de legătură 2, la cutia de viteze cu doi arbori 3, care realizează trei
trepte de mers înainte și una de mers înapoi. La ieșirea din cutia de viteze este montat
reductorul planetar cu două trepte 4, cu ajutorul căruia numărul de trepte din cutia de viteze se
dublează, realizându-se două game de viteze – rapidă (R) și înceată (I). De la transmisia
centrală 5, mișcarea se transmite prin diferențialul 6 și transmisiile finale 9, la roțile motoare
10 ale tractorului.
Diferențialul tractorului este prevăzut cu blocare facultativă, care se
realizează prin cuplajul 7. Mișcarea la arborele prizei de putere normală 14 (APP) se
realizează prin ambreiajul „a”, arborele 11 și angrenajul 13. Mișcarea pentru priza de putere
sincronă (S) este primită de arborele de ieșire din reductorul planetar, prin deplasarea spre
dreapta a roții baladoare 12 (poziția S). Prin deplasarea spre stânga a roții 12 se cuplează priza
normală (poziția N). Roata de curea 16 este plasată în spatele tractorului și primește mișcarea
de la transmisia prizei de putere normală prin intermediul reductorului conic 15. Tractorul este
prevăzut cu frâne cu bandă 8, montate pe arborii planetari ai diferențialului.
Fig. 1.9 Schema cinematică a transmisiei tractorului pe roți (4 x 2) U – 445
– tractorul U – 455 DT (4 x 4), derivat din tractorul U – 445 . Mișcarea roților motoare din
față se transmite prin roțile dințate 17, 18, 19 și 20, transmisia cardanică 21, transmisia
centrală 22, diferențialul punții din fată 23 și articulațiile cardanice sincrone 24. Cuplarea și
de cuplarea roților motoare din fată se realizează prin deplasarea stânga-dreapta a roții dințate
20. Celelalte elemente ale transmisiei sunt ca la tractorul (4 x2) U – 445.
Schema fig. 1.10 cinematică a transmisiei tractorului pe roți (4 x 4) U – 455 DT
Tractorul U450
Mișcarea se transmite de la motor la roțile motoare ale tractorului prin:
ambreiajul principal;
cutia de viteze;
transmisia central;
diferențialul;
transmisia finala.
In figura 1.11 este prezentata schema cinematica a transmisiei.
De la motor, mișcarea se transmite la ambreiajul principal 1 și mai departe la cutia de viteze 5 , cu cinci trepte de mers înainte și una de mers înapoi. De la cutia de viteze mișcarea se transmite la roțile motoare 10 prin intermediul transmisiei central 6 a diferențialului 7 și transmisiilor finale 8.
Tractorul este prevăzut si cu frânele cu discuri 9 montate pe arborii planetari ai diferențialului, ce pot fi acționate independent sau simultan. Blocarea diferențialului se realizează cu ajutorul cuplajului cu gheare 11. Transmiterea mișcării la prize de putere normal (cu turație constantă) se realizează de la partea conducătoare a ambreiajului 1 printr-un angrenaj cilindric la arborele 12 și manșonul de comanda 3, care trebuie deplasat spre dreapta (poziția N) în continuare prin intermediul arborelui 4 si reductorul planetar 15 mișcarea se transmite la arborele prizei de putere 16 (APP).
La deplasarea manșonului spre stânga (poziția S) , se cuplează priza sincron ( turația este proporționala cu viteza de deplasare a tractorului), în acest caz mișcarea este primita de la arborele intermediar al cutiei de viteze , și transmisa la arborele 14.
Pentru cuplarea arborelui 16 al prizei de putere, se strânge frâna F1 a reductorului planetar și se slăbește frâna F2 , iar pentru oprirea acestuia se strânge frâna F2 , concomitent cu slăbirea frânei F1. Cele doua frâna F1 si F2 , au rolul de ambreiaj, necesar pentru de mișcarea organelor de lucru ale mașinilor agricole, iar acționare a lor se face sincronizat de la o singura maneta.
Fig.1.11. Schema cinematica a tractorului U450
Fig 1.12 schema transmisiei (varianta tehnologica)
Fig 1.13 Soluția constructiva a cutiei de viteze 5+1
Cutia de viteze realizează 5+1 trepte de viteze , după schema transmiterii mișcării de la arborele principal la cel intermediar prin cuplajul de roti dințate permanent angrenate , iar de la arborele intermediar la arborele secundar, printr-unul din cuplaje de roti dințate angrenate facultativ (treptele I-V).
În fig. 1.14 se reprezintă schema cinematica a cutiei de viteze in care roțile 1 și 2 (viteza 1) ; 3 și 4(viteza 2); 5 și 6(viteza 3) ; 7 și 8 (viteza 4) ; 9 și 10 (viteza 5).
Mersul înapoi se realizează prin rotile 11 și 12.
Fig.1.14 Schema cinematica a cutiei de viteze a tractorului
Aleg în vederea proiectării solutia constructiva a tractorului U450.
Determinarea rapoartelor totale de transmitere teoretice
Calcului raportului de transmitere maxim:
Transmisia tractorului asigura o gamă de viteze de la la o turație a motorului de 2400 rot/min.
Raportul de transmitere:
Unde :
, viteza unghiulară a arborelui cotit;
n- turația nominală a motorului;
, viteza unghiulară a roții motoare;
– raza roții motoare;
– viteza teoretica de deplasare .
==
[rad/s]
Unde:
– raza dinamica;
[rad/s], viteza unghiulară a arborelui roții motoare pentru viteza teoretică minimă de deplasare;
m/s
Calculul raportului minim de transmitere:
[rad/s]
[rad/s], viteza unghiulară a arborelui roții motoare pentru viteza teoretica maximă de deplasare.
Calculul rației de etajare a rapoartelor de transmitere:
Relația de calcul a rației de etajare a rapoartelor de transmitere este următoarea:
Unde q – rația ; n- nr de viteze.
Calculul vitezelor de deplasare ale tractorului:
=1.5[km/h]
[km/h]
[km/h]
= 14,16[km/h]
=30[km/h]
Relația ce face legătura intre raportul de transmitere maxim total și celelalte rapoarte este :
Unde :
– raportul de transmitere al transmisiei intermediare; adopt 8.74
– raportul de transmitere al transmisiei centrale; adopt 3
– raportul de transmitere al transmisiei finale; adopt 5
– raportul de transmitere al cutiei de viteze pentru treapta I ; adopt 3.5
Calculul rapoartelor de transmitere ale cutiei de viteze:
Km/h = 1000/3600 => m/s =1/3.6
Calculul si proiectarea cutiei de viteze 5+1
Proiectarea angrenajelor cilindrice cu dinți drepți
Calculul de proiectare al unui angrenaj cilindric cu dinți drepți are la baza metodologia de calcul cuprinsă în STAS 12268-84 și STAS 12222-84, particularizate condițiilor de funcționare a angrenajelor transmisiilor mecanice de uz general.(2)
Determinare elementelor dimensionale principale ale angrenajelor cilindrice exterioare al cutiei de viteze
În urma calculului de dimensionare a angrenajului se determina distanța dintre axe , modulul danturii m, numărul de dinți ai roților dințate z ce formează angrenajul si distanța de referință dintre axe ( distanța corespunzătoare unui angrenaj nedeplasat) .
1.1. Distanța dintre axe – ()
Distanța minima dintre axe se determină din condiția ca dantura angrenajului proiectat să reziste la oboseală, la presiune hertziana de contact (pitting).
Relația de calcul a distanței minime dintre axe este :
Unde:
– factorul global al presiunii hertziene de contact;
Se alege = 100000 [Mpa]
– factorul de utilizare;
Se alege = 1.5.
– momentul nominal: ;
, raportul dintre înălțimea si diametrul de divizare de divizare al pinionului;
Adopt
-rezistența la pitting, presiunea hertziana limita la oboseala,[Mpa].
Pentru fabricarea roților dințate se alege materialul 18MoCrNi13 din STAS 791-88 cu următoarele caracteristici:
tratament termic sau termochimic: cementare;
duritate : HB=330;HRC=63;
rezistență la rupere: ;
rezistență la curgere: ];
rezistență limita de rupere la oboseală la piciorul dintelui:
[N/]
presiunea hertziana la oboseală:
u- raportul numărului de dinți; u=raportul de transmitere.
În construcția reductoarelor de turație , distanța dintre axe este standardizată prin STAS 6055/82:
;
Se alege STAS 6055/82:
Calculul modulului danturii roților dințate – m
Modulul minim al danturii roților dințate care formează angrenajul se determina din condiția ca dantura roților să reziste la rupere prin oboseala la piciorul dintelui. Relația de calcul a modulului minim al danturii este:
Unde:
= factorul global al tensiunii de la piciorul dintelui, se alege = 2;
,,,u – au valorile adoptate la punctul a.) de la calculul distanței dintre axe;
– distanța dintre axe standardizată , calculată la punctul anterior (punctul a);
– rezistența liniară la rupere prin oboseală la piciorul dintelui; se adoptă odată cu materialul din care se fabrica roțile dințate [Mpa];
= 400[Mpa].
În contracția angrenajelor , modulul danturii este standardizat prin STAS 822-82;
;
Adopt prin STAS 822-82 modulul danturii roților dințate m=5[mm]
Calculul numărului de dinți ai roților dințate care formează angrenajul permanent cuplat al cutiei de viteze (transmisia intermediară)
Se determina mai întâi numărul de dinți orientativ ai piciorului din considerent geometric și cinematic al angrenajului:
Unde :
– distanța dintre axe (200[mm]);
m- modulul roților dințate , m=5[mm];
u-reprezintă raportul de transmitere al angrenajului;
=8,21
Se alege dinti.
Numărul de dinți ai roții conjugate se calculează cu relația :
Se alege =64 dinti.
Raportul de transmitere efectiv de determină cu relația:
Se adopta =8
Angrenajul ①:
Se determină mai întâi numărul de dinți orientativ (probabil) ai pinionului din considerent geometric si cinematic al angrenajului cu relația :
;
dinti;
Se alege = 18 dinti.
Numărul de dinți ai roții conjugate se determina cu relația :
;
= 63
Se adopta =63 dinti.
Raportul de transmitere efectiv va fii:
;
= 3,5
Se calculează distanța de referința dintre axecare sa îndeplinească condițiile:
≤
Distanța de referința dintre axe se calculează cu relația :
Verificare : Nu se indeplineste condiția si modificam numărul de dinți ai rotii conjugate : dinti.
Se recalculează raportul de transmitere efectiv:
Distanța de referință dintre axe
Condiția de verificare :
Angrenajul ②
Se determina numărul de dinți ai pinionului cu relația:
Aleg dinti
Se calculează numărul de dinți ai roții conjugate cu relația :
Aleg dinți
Angrenajul ③
Se determina numărul de dinți orientativ al pinionului cu relația :
Se alege dinți.
Se calculează numărul de dinți ai roții conjugate cu relația :
Se alege dinți.
Angrenajul ④
Se determină numărul de dinți orientativ ai pinionuluicu relația:
Aleg dinti.
Se calculează numărul de dinți ai roții conjugate cu relația :
Aleg =20 dinți.
Angrenajul ⑤
Se determină numărul de dinți ai pinionului cu relația :
Se alege dinți.
Se calculează numărul de dinți ai roții conjugate cu relația:
Se alege =11 dinti.
Elementele dimensionale principale ale angrenajelor care se găsesc în cutia de viteze a tractorului de 33 kw sunt :
Distanta dintre axe conform STAS 6055-82
Modulul danturii roților dințate m=5 [mm] , conform STAS 882-82
Numărul de dinți ai roților care formează angrenajele cutiei de viteze sunt:
Calculul geometric al angrenajelor cilindrice cu dinți drepți
Elementele geometrice ale angrenajului trebuie calculate cu o precizie suficient de mare (4 zecimale minim)
Elementele cremalierei de referință:
Generarea danturii se face cu freza melc, obținând astfel la dantura roții elementele cremalierei de referința care sunt standardizate prin STAS 812-82.
-unghiul profilului de referință;
– coeficientul înălțimii capului de referință;
– coeficientul înălțimii piciorului de referința;
– jocul de referință la picior;
Fig. 3.1 cremaliera de referință
Calculul coeficienților deplasărilor specifice ale danturii:
Unghi de rostogolire:
Suma coeficienților deplasărilor specifice ale danturii:
Deoarece suma numerelor de dinți este aceeași pentru toate angrenajele, suma coeficienților deplasărilor specifice ale danturii roților va fi aceeasi pentru toate angrenajele.
Coeficienții deplasărilor se cor calcula pentru fiecare angrenaj in parte:
Calculul coeficienților pentru angrenajul 1:
Figa 3.2 elementele geometrice ale unui angrenaj cilindric cu dinți drepți
Angrenajul 1
Diametrele de divizare :
Diametrele de baza :
Diametrele de rostogolire
Diametrele de picior :
Diametrele de cap se calculeaza asigurandu-se un joc impus , la piciorul danturii:
Verificarea jocului la capul dinților:
Jocul trebuie sa îndeplinească condiția:
Condiția este îndeplinită.
Înălțimea dinților :
Unghiul de presiune a capului dintelui
Lățimea danturii roților
Diametrele cercurilor începutului profilului evolventic :
Diametrele cercurilor începutului profilului active al flancurilor roților :
Pentru ca angrenarea sa fie corectă (evitarea interferenței danturii) este necesara îndeplinirea condițiilor:
Gradul de acoperire
Pentru a asigura continuitatea de angrenare se recomandă
Angrenajul 2
Coeficienții deplasărilor specifice ale danturii :
Diametrele de divizare
Diametrele de baza
Diametrele de rostogolire
Diametrele de picioare
Diametrele de cap se calculeaza asigurandu-se un joc impus , la piciorul danturii:
Verificarea jocului la capul dinților:
Jocul trebuie sa îndeplinească condiția:
Condiția este îndeplinită.
Înălțimea dinților :
Unghiul de presiune a capului dintelui
Lățimea danturii roților
Diametrele cercurilor începutului profilului evolventic :
Diametrele cercurilor începutului profilului active al flancurilor roților :
Pentru ca angrenarea sa fie corecta (evitarea interferentei danturii) este necesara îndeplinirea condițiilor:
Gradul de acoperire
Pentru a asigura continuitatea de angrenare se recomanda
Angrenajul 3
Coeficienții deplasărilor specifice ale danturii :
Diametrele de divizare
Diametrele de baza
Diametrele de rostogolire
Diametrele de picioare
Diametrele de cap se calculează asigurându-se un joc impus , la piciorul danturii:
Verificarea jocului la capul dinților:
Jocul trebuie să îndeplinească condiția:
Condiția este îndeplinita.
Înălțimea dinților :
Unghiul de presiune a capului dintelui
Lățimea danturii roților
Diametrele cercurilor începutului profilului evolventic :
Diametrele cercurilor începutului profilului active al flancurilor roților :
Pentru ca angrenarea sa fie corectă (evitarea interferenței danturii) este necesară îndeplinirea condițiilor:
Gradul de acoperire
Pentru a asigura continuitatea de angrenare se recomandă
Angrenajul 4
Coeficienții deplasărilor specifice ale danturii :
Diametrele de divizare
Diametrele de baza
Diametrele de rostogolire
Diametrele de picioare
Diametrele de cap se calculeaza asigurandu-se un joc impus , la piciorul danturii:
Verificarea jocului la capul dinților:
Jocul trebuie sa îndeplinească condiția:
Condiția este îndeplinita.
Înălțimea dinților :
Unghiul de presiune a capului dintelui
Lățimea danturii roților
Diametrele cercurilor începutului profilului evolventic :
Diametrele cercurilor începutului profilului active al flancurilor roților :
Pentru ca angrenarea sa fie corectă (evitarea interferentei danturii) este necesară îndeplinirea condițiilor:
Gradul de acoperire
Pentru a asigura continuitatea de angrenare se recomandă
Angrenajul 5
Coeficienții deplasărilor specifice ale danturii :
Diametrele de divizare
Diametrele de baza
Diametrele de rostogolire
Diametrele de picioare
Diametrele de cap se calculeaza asigurandu-se un joc impus , la piciorul danturii:
Verificarea jocului la capul dinților:
Jocul trebuie sa îndeplinească condiția:
Condiția este îndeplinita.
Înălțimea dinților :
Unghiul de presiune a capului dintelui
Lățimea danturii roților
Diametrele cercurilor începutului profilului evolventic :
Diametrele cercurilor începutului profilului active al flancurilor roților :
Pentru ca angrenarea sa fie corectă (evitarea interferenței danturii) este necesară îndeplinirea condițiilor:
Gradul de acoperire
Pentru a asigura continuitatea de angrenare se recomandă
Calculul forțelor din angrenajele cilindrice cu dinți drepți
Forțele nominale din angrenajul cilindric cu dinți drepți se determina în funcție de momentul de torsiune motor existent pe arborele pinionului. Forța nominala pe dintele pinionului , se aplica în mod convențional în punctul de intersecție al liniei de angrenare cu cercul de divizare, se descompune într-o forța tangențială la cercul de divizare. Aceste forte au ca reacțiuni forțele din roata conjugata.
Întrucât pierderile de putere din angrenaj sunt mici (0,5-0,25%), se neglijează influența lor. În consecința , forțele din angrenaj care acționează asupra celor doua roți sunt egale și de sens contrar. Se considera ca aceste forțe acționează pe cercurile de divizare a roților.
Fig 4.3 forțele care acționează asupra angrenajului cilindric cu dinți drepți
Forțele tangențiale :
Forțele radiale :
Calculul momentelor de torsiune de pe arborii cutiei de viteze:
Arborele primar:
Unde : – momentul de torsiune de pe arborele primar;
– momentul nominal al motorului;
– randamentul transmisiei pana la arborele primar.
– randamentul rulmentului;
– randamentul angrenajului cilindric.
Arborele intermediar :
Unde : – momentul de torsiune pe arborele intermediar ;
– momentul de torsiune pe arborele primar
– raportul de transmitere al transmisiei intermediare;
– raportul transmisiei pana la arborele intermediar.
Arborele secundar :
Unde : – momentul de torsiune pe arborele secundar;
– raportul de transmitere al treptei 1 , = 3,5
– randamentul transmisiei până la arborele secundar.
5.1 Calculul forțelor tangențiale din angrenaje:
Angrenajul permanent cuplat:
Unde: – diametrul de divizare al pinionului angrenajului permanent cuplat;
Angrenajul 1:
Angrenajul 2:
Angrenajul 3:
Angrenajul 4:
Angrenajul 5:
5.2 Calculul forțelor radiale din angrenaje:
Angrenajul permanent cuplat :
Angrenajul 1 :
Angrenajul 2 :
Angrenajul 3 :
Angrenajul 4 :
Angrenajul 5 :
Construcția și calculul arborilor cutiei de viteze
Materiale si elemente constructive
Funcționarea corecta a rulmenților si roților cutiei de viteze depinde într-o măsura foarte mare de alegerea raționala a materialului și stabilirea corecta a dimensiunilor arborilor cutiei de viteze. Forma si dimensiunile lor depind de schema cinematica a cutiei de viteze si de valoarea momentului transmis . Una din condițiile de baza impusa arborilor este rigiditatea. Daca arborii nu au o rigiditate suficienta , atunci ca urmare a deformației lor se înrăutățește angrenarea roților dințate , ceea ce duce la o uzare rapidă a acestora și, de asemenea a rulmenților.
Deoarece gabaritul cutiei de viteze este relativ mic , arborii se sprijină în majoritatea cazurilor pe doua reazeme.
Rotile dințate fixe se montează pe caneluri îi, foarte rar , cu ajutorul penelor . Roțile deplasabile se montează întotdeauna pe caneluri. Folosirea pe scara larga a îmbinărilor canelate se explică prin faptul că aceasta asigura o bună centrare a pieselor și au o rezistența ridicata la solicitările dinamice.
În industria de tractoare se folosesc , în general , caneluri dreptunghiulare cu centrare pe diametrul fix, ceea ce simplifica și ieftinește prelucrarea mecanica.
Materialele pentru arbori se aleg în funcție de construcția lor . Daca exista cel puțin o roată dințată care face corp comun cu arborele , aceasta se execută din otel aliat , ca și roțile dințate dacă arborele nu face corp comun cu nici o roata dințata , atunci el se executa din oțel carbon OLC45, OLC50, etc.
Calculul arborilor cutiei de viteze
Arborii cutiei de viteze sunt solicitați la torsiune si încovoiere.
Momentul de torsiune la care se calculează arborii este momentul nominal transmis de motor.
Materialul din care se confecționează arborii cutiei de viteze este OLC 50.
Arborele primar:
Se calculează reacțiunile din reazeme in plan vertical:
Se calculează reacțiunile din reazeme în plan orizontal:
Calculul momentului de încovoiere rezultat:
Calculul momentului echivalent:
Dimensionarea arborelui primar:
d- diametrul impus de către diametrul interior al rotii dințate. Se alege d=65[mm]
Alegerea rulmenților pentru arborele primar:
Pentru arborele primar aleg rulmenți radial cu bile din clasa 1 de utilizare (STAS 6846-80).
Dimensiunile rulmentului sunt:
d=65[mm]; d- diametrul interior;
D=120[mm]
B=23[mm] , lățimea rulmentului
C= 44[kN]; capacitatea dinamica de încărcare a rulmentului;
=34,5[kN];- capacitatea statică de încărcare a rulmentului;
=74[mm];
=111[mm];
=1,5[mm]
Simbol rulment : 6213
Verificarea rulmenților
Cauza principală a scoaterii din uz a rulmenților se datorează apariției pittingului(oboseală superficială) pe căile de rulare a inelelor, respectiv ale corpurilor de rostogolire.
Calculul de verificare a rulmenților constă in stabilirea duratei de funcționare care trebuie sa fie mai mare decât durata admisibilă , care pentru reductoare de turație de uz general este recomandat la valori 12.000 ….15.000 ore, iar pentru mașini agricole de 8000… ..12.000 ore.
Cunoscând reacțiunile radiale si axiale din lagăre, precum si sistemul de montaj al rulmenților si caracteristicile acestora (uzual, cei doi rulmenți de pe arbore sunt identici), se calculează sarcina dinamica echivalentă, preluată de fiecare rulment de pe arbore.
P = XR + YF
Unde X,Y- coeficienții forței radiale, respectiv axiale X, Y, sunt dependenți de tipul și mărimea rulmentului, precum și de mărimea forțelor radiale si axiale preluate de rulment.
Valorile coeficienților X si Y se aleg din anexa din îndrumarul pentru proiectarea transmisiilor mecanice, pentru rulmenți radiali si radiali-axiali cu bile iar din anexa , același îndrumar, pentru rulmenți radiali-axiali cu role conice . În vederea alegerii corecte a acestor coeficienți, precizam soluții de montaj al rulmenților radiali și respectiv radiali-axiali . Soluțiile trebuie sa permită compensarea dilatării axiale ale arborilor , fără a introduce solicitări suplimentare în rulmenți.
Montajul rulmenților radiali cu bile
Rulmenții radiali cu bile se pot monta in doua variante:
La montajul cu rulment conducător și rulment liber se fixează axial pe arbore cat si in carcasa , rulmentul cu sarcina radiala cea mai mica ( rulment conducător) . Aceasta va prelua și sarcina axiala. Cel de-al doilea rulment se fixează axial fie pe arbore , fie mai rar în carcasa, putându-se descarcă prin el dilatările termice axiale ale arborelui. Acest rulment (rulment liber) va prelua numai forța radiala. Soluția se utilizează în special la arbori lungi. Este mai complicata din punct de vedere tehnologic și constructiv, necesitând prelucrări și elemente de asamblare suplimentare.
Montajul cu rulmenți flotanți se realizează prin fixarea axiala a fiecărui rulment, într-un singur sens pe arbore (spre interior ) și în sens opus în carcasa , prin intermediul capacelor. Forța axiala este preluata în acest caz de rulmentul către care este îndreptata. Soluția de montaj este simpla , se utilizează la arborii scurți, cum sunt , de exemplu , arborii reductoarelor de turație.
Aceasta soluție de montaj , cunoscând rulmentul care preia forța axiala, se determină raportul, unde i reprezintă numărul de rânduri de bile , iar – capacitatea statica de încărcare a rulmentului. Valorile i si se aleg din catalogul firmelor producătoare de rulmenți. În funcție de acest raport , se alege mărimea „e” , față de care se compară raportul Fa /R.
Daca Fa/R ≤e , rezultă X=1, Y=0;
Daca Fa/R≥e, se determină X si Y prin interpolare liniara.
Montajul rulmenților radiali-axiali cu bile sau cu role conice.
Rulmenții radiali-axiali se montează pe arbore, întotdeauna perechi și poate fi realizat în „O”, pentru arbori cu roți în consola și în „X”- pentru arbori care au roțile situate între lagăre. Forța axiala totala de pe arbore este Ka. Mărimea și direcția forțelor proprii Fa, cauzate de faptul că direcția de preluare a sarcinii este diferită față de direcția radială a reacțiunilor.
În fig. a) este pusa în evidență descompunerea reacțiilor radiale si forțele axiale proprii, suplimentare, pentru doi rulmenți radiali-axiali cu role conice montați in „O”, iar în figura b), pentru rulmenți montați in „X”. În mod similar se determina forța axiala preluata de rulmenți din reazemele A si B și pentru rulmenți radiali-axiali cu bile . Într-o prima etapa se alege din catalog Y≠0, totale din fiecare rulment. Valorile finale ale lui X si Y rezultă din rapoartele Fa x A/R x A și Fa x B/R x B , care se compară cu „e” .
Pentru rulmentul cel mai încărcat de pe arbore (cu sarcina echivalentă cea mai mare) se determină , în funcție de capacitatea dinamica a lui, durabilitatea ( numărul de milioane de rotații efectuate până la apariția primelor semne de oboseală).
L[milioane rotatii]
Unde : p=3 pentru rulmenții cu bile
P=10/3 pentru rulmenți cu role
În funcție de durabilitatea efectiva și de turația arborelui se stabilește durata efectiva de funcționare:
Fig 4.1 montajul rulmenților în x și O
Verificarea rulmenților pentru arborele primar:
– forța axiala preluata de rulmenți;
e- raportul dintre forța axiala și capacitatea statica de încărcare a rulmentului;
Unde:
X,Y – coeficienții forței radiale , respectiv axiale , sunt dependenți de tipul și mărimea rulmentului, precum și de mărimea forței axiale și radiale de pe rulment. Sunt standardizați : STAS 7160-82.
Cunoscând reacțiunile radiale și axiale din lagăre, precum și sistemul de montaj al rulmenților și caracteristicilor acestora , se calculează sarcina dinamică și echivalentă , preluată de fiecare rulment pe arbore:
Durabilitatea rulmenților în milioane de rotații:
Durabilitatea în ore:
Calculul arborelui intermediar
Arborele intermediar se dimensionează la solicitare compusa (încovoiere și torsiune) folosindu-se ipoteza a III-a de calcul. Momentul care se introduce în calcul este (momentul de torsiune de pe arborele intermediar).
Calculul reacțiunilor pentru treapta I :
Calculul reacțiunilor în plan vertical:
Calculul reacțiunilor în plan orizontal:
Calculul momentului de încovoiere rezultant:
Calculul momentului echivalent:
– coeficient ce ia în considerare faptul că momentul de încovoiere acționează după ciclul alternant simetric, iar momentul de torsiune acționează , de obicei după ciclul pulsator
Calculul reacțiunilor pentru treapta II :
Plan vertical:
Calculul reacțiunilor în plan orizontal:
Calculul momentului de încovoiere rezultant:
Calculul momentului echivalent:
Calculul reacțiunilor pentru treapta III :
Plan vertical:
Calculul reacțiunilor în plan orizontal:
Calculul momentului de încovoiere rezultant:
Calculul momentului echivalent:
Calculul reacțiunilor pentru treapta IV :
Plan vertical:
Calculul reacțiunilor în plan orizontal:
Calculul momentului de încovoiere rezultant:
Calculul momentului echivalent:
Calculul reacțiunilor pentru treapta V :
Plan vertical:
Calculul reacțiunilor în plan orizontal:
Calculul momentului de încovoiere rezultant:
Calculul momentului echivalent:
Dimensiunile arborelui intermediar:
Se observa ca acesta este cel mai solicitat în treapta I ,
Unde
d = 28mm , valoare impusa pentru ca arborele prizei de putere trece prin arborele intermediar.
Aleg STAS diametrul arborelui, dimensiunile arborelui canelat:
Diametrul interior al arborelui d=58 mm
Diametrul exterior al arborelui D= 65 mm
Lățimea canelurilor b=10 mm
Numărul de caneluri z=8
Vom alege rulmenți radiali cu bile din clasa I pentru arborele intermediar , cu următoarele dimensiuni:
Diametrul interior d= 65mm
Diametrul exterior D=160 mm
Lățimea rulmentului b=37 mm
R=3,5 mm
Capacitatea dinamica de încărcare a rulmentului C=91,5kN
Capacitatea statica de încărcare C= 78kN
Verificare rulmenți pentru arborele primar:
Unde este forța axiala preluată de rulment și este raportul dintre forța axiala și capacitatea statică de încărcare a rulmentului.
Unde X si Y sunt coeficienții forței radiale respectiv axiale.
Calculul arborelui secundar
Calculul reacțiunilor în plan orizontal:
Calculul momentului de încovoiere rezultant:
Calculul momentului echivalent:
Dimensionarea arborelui intermediar:
Unde :
Din STAS aleg dimensiunile arborelui canelat:
D=54 mm
d=46 mm
b=9mm
z=8 caneluri
serie mijlocie
Reguli de întreținere, exploatare și reglare a cutiilor de viteze de la tractoarele agricole.
Reguli de întreținere, exploatare și reglare a cutiei de viteze
Principalele piese care se uzează în timpul lucrului sunt:
Arborii cutiei de viteze
Roțile dințate
Furcile pentru schimbarea vitezelor
Maneta schimbătorului de viteze
Carterul cutiei de viteze
Rulmenții
Întreținerea cutiei de viteze
Întreținerea cutiei de viteze cuprinde următoarele lucrări : controlul fixării pe carterul ambreiajului sau pe cadru; verificarea strângerii piulițelor de la flanșa arborelui secundar; verificarea etanșeității carterului de observare locurilor pe unde au loc pierderi de ulei; controlul cu stetoscopul a zgomotelor; controlul dispozitivelor de fixare și zăvorâre ; reglare mecanismelor de acționare a treptelor; gresarea articulațiilor mecanismului de acționare; controlul și completarea nivelului lubrifiantului; schimbarea lubrifiantului din carter.
Ungerea cutiei de viteze se face cu ulei special pentru transmisie. Schimbarea uleiului consta în golirea carterului de cel uzat și umplerea pana la nivel cu ulei proaspăt tip corespunzător. Golirea se face printr-un orificiu dispus la partea inferioara a carterului și astupat cu un bușon filetat.
Verificarea nivelului de ulei
Cu vehiculul pe o suprafața plana si cu uleiul din cutie rece, se demontează bușonul și se verifica nivelul uleiului. Uleiul trebuie sa ajungă pana la marginea de jos a găurii bușonului , dar e permis sa ajungă si pana la 4 mm sub aceasta. Daca nivelul e scăzut se adaugă ulei pentru cutia de viteze manuala #12345371 sau echivalent prin gura de umplere până când începe sa iasă prin gaura bușonului . Se remontează bușonul și se strânge bine. Arborele secundar al cutiei de viteze F16 are canale de ungere a pinioanelor și a sincronelor. Pentru o umplere completa sunt necesari 2 litri de ulei
Defectele în exploatare ale cutiei de viteze
Defectele în exploatare ale cutiei de viteze se pot manifesta sub forma: blocarea cutiei de viteze; rămânerea într-o treapta fără posibilitatea de a mai cupla alta; auto decuplarea cutiei de viteze; schimbarea cu zgomot a treptelor de demaraj, cu ambreiajul decuplat complet; zgomotul continuu mai puternic la mersul în plina sarcina.
Blocarea cutiei de viteze.
Defectul se manifesta mai ales la pornirea din loc sau la mersul înapoi, ca urmare a deteriorării dispozitivului de zăvorâre a treptelor sau din cauza ruperilor la dantura.
Defectarea dispozitivelor de zăvorâre a treptelor poate conduce la cuplarea simultana a doua trepte, in același timp rezultând o blocare a cutiei de viteze. Înlăturarea defectului consta în înlocuirea pieselor uzate ale dispozitivului de zăvorâre. Ruperea dinților pinioanelor conduce la blocarea cutiei de viteze atunci când fragmente din dantura sparta se înțepenesc intre dinții pinioanelor cu dinții pinioanelor. Înlăturarea poate fi făcută numai într-un atelier reparator, prin înlocuirea pinioanelor cu dinți rupți.
Rămânerea cutiei de viteze într-o treapta fără posibilitatea de a mai cupla alta: efectul se datorează mai multor cauze, cele mai importante fiind :ruperea manetei de schimbare, ruperea furcilor de cuplare sau a tijelor culisante, defectarea dispozitivului de zăvorâre si congelării uleiului pe timp de iarna.
Ruperea manetei de schimbare a vitezelor se poate datora oboselii materialului sau a manevrării bruște.
Ruperea furcilor de cuplare sau a furcilor culisante se produce datorita oboselii materialului, schimbărilor bruște sau manevrării forțate tare când uleiul este congelat.
Defectul se constata prin faptul ca , deși maneta se poate manevra , totuși nu se realizează cuplatei treptelor.
Înaintea începerii reparării ambreiajului, cutiei sau articulațiilor sale pentru orice alta cauza decât una evidentă, cauza probabilă trebuie identificata precis. Defectele la ambreiaj si la cutia manuala sunt reprezentate de dificultăți de cuplare, ca de ex : cuplare cu efort, zgomot de pinioane și frecări sau blocări. La întâlnirea unui astfel de caz, înainte de a dezasambla ambreiajul sau cutia pentru reparare, se va analiza cu atenție si se vor face următoarele verificări si reglaje.
Zgomot izolat
Multe din zgomotele suspectate a veni de la cutia de viteze pot avea originea in alte surse, cum ar fi pleuri, suprafața drumului, rulmenții roților, motorul sau sistemul de evacuare. Aceste zgomote pot diferii datorita mărimii vehiculului, tipului si a calității izolației caroseriei.
Pinioanele cutiei de viteze, ca orice dispozitiv mecanic, nu sunt absolut silențioase, si produc u zgomot normal de funcționare.
Se sugerează următorul mod de a verifica zgomotele bănuite a fi de la cutia de viteze:
Se alege un drum asfaltat nivelat si neaccidentat pentru a reduce zgomotele pneurilor și rezonanta caroseriei.
Se conduce vehiculul suficient pentru a se încălzii uleiul.
Se notează viteza si treapta de viteza la care a apărut zgomotul.
Se verifica zgomotele cu motorul pornit și vehiculul staționat.
Se determina in ce condiții de conducere apare zgomotul.
Conducere cu accelerare ușoara sau tracțiune grea.
Pe drum nivelat , menținând vehiculul la viteza constantă.
Pe panta cu clapeta de accelerație parțial sau complet închisa , având una din viteze cuplata
Toate de mai sus.
După testarea la drum a vehiculului, se va consulta diagrama de diagnoză.
Zgomot de rulment
Zgomotul rulmenților diferențialului poate fi ușor confundat cu zgomotul rulmenților roților. Deoarece rulmenții diferențialului sunt cu prestrângere, zgomotul nu se va diminua prea mult când diferențialul/cutia va lucra cu roțile suspendate.
Rulmenții roților produc un zgomot supărător sau scrâșnit strident.
Zgomotul va continua la mersul in pantă cu cutia de viteze decuplata ( la punct mort) deoarece rulmenții nu sunt pretrânși, aceste zgomote se vor diminua considerabil când rotile sunt suspendate.
Brilenarea (amprentare tip BRINELL)
Este un defect al caii de rulare al rulmentului care se manifesta printr-un ciocănit care se aude la fiecare doua rotații ale roții, deoarece rolele rulmentului nu au aceeași viteza ca roata.
Acesta este provocat de o strângere excesiva care apasă rolele (bilele) pe calea de rulare și creează o urmă de forma triunghiulară sau o amprentă tip BRINELL. De asemenea, poate fi produs prin presarea cămășii pe ax sau pe carcasa cu o alta cămașă.
Un efect BRINELL fals apare ca urmare a vibrației zonei exterioare de montare a rulmentului. Se identifica prin ușoare amprente BRINELL având un efect de trepidație în rulment la rulare, caracterizat de un zgomot excesiv de ton jos.
Uzura anormala
Un joc mare determinat de o uzura rapida apare datorita existentei unor particule fine de material abraziv, cum ar fi nisip sau zgura, antrenate de ulei care provoacă o uzura prematura a rolelor și a cailor de rulare. Rulmenții cu joc mare dar fără spărturi sau pitting sunt rezultatul funcționarii cu ulei contaminat.
Blocarea
Blocarea rulmenților este produsa de particule mari de material străine înțepenite intre role și calea de rulare, provocând rotirea în presaj a uneia din căile de rulare. Prestrângerea rulmenților cu role de tip normal cu sarcini peste capacitate, poate provoca blocarea lor.
Pitting
Pitting este rezultatul uzurii normale. Aceasta se prezinta sub forma unor ciupituri pe suprafața de rostogolire. Pittingul poate apare si ca urmare a montării defectuoase sau a pătrunderii materialelor străine la montaj.
Spargerea
Spargerea se datorează supra strângerii sau montajului incorect. Rulmenții sparți au fie căile de rulare sparte sau ciupite. Montarea incorecta consta in nealiniere sau strângere prea puternica care duce la prăjirea rulmenților.
Repararea cutiei de viteze
Carterul cutiei de viteze poate prezenta următoarele defecte care se înlătura după cum urmează :
Fisurile carterului daca sunt mai mici de 50mm sau nu traversează mai mult de doua găuri se înlătura prin sudare oxiacetilenica si refacerea suprafețelor afectate de fisuri la forma si dimensiunile inițiale;
Locașurile pentru axul de mers înapoi uzate se alezează la cote majore și se folosesc axe majorate;
Filetul găurilor deteriorate se recondiționează prin majorarea găurilor și refiletarea la cota majoră sau prin încărcarea prin sudura a găurilor , găurirea și refiletarea la cotă nominala;
Locașurile rulmenților arborilor cutiei de viteze uzate se recondiționează prin alezarea la o cota majora – bucșire , prelucrarea alezajului la cota nominala sau prin metalizare, urmata de prelucrare la cota nominala.
Arborele primar al cutiei de viteze poate prezenta următoarele defecte care se înlătura după cum urmează:
Suprafața locașului pentru sprijinirea arborelui secundar uzată se recondiționează prin rectificare la cota majoră. Recondiționarea se poate face și prin cromare, după care se rectifica la cota nominala.
Suprafața de fixare a rulmentului din carterul cutiei de viteze uzata se recondiționează prin cromare, metalizare cu pulberi metalice sau metalizare cu sarma și rectificare la cota nominală;
Uzura în lățime a canelurilor pentru butucul arborelui ambreiajului peste limita admisa duce la rebutarea arborelui;
Fusul de ghidaj în arborele cotit uzat se recondiționează prin cromare și rectificare la cota nominala sau metalizare cu pulberi metalice si rectificare la cota nominala;
Suprafața de alunecare a inelului de etanșare uzata se recondiționează prin cromare sau metalizare cu pulberi și rectificare la cota nominala;
Suprafețele de lucru ale dinților de angrenare sau cuplare știrbite se recondiționează prin polizarea marginilor daca defectul nu depășește 25% din suprafața dintelui si când nu apare la doi dinți alăturați.
Arborele intermediar: poate prezenta următoarele defecte care se înlătura după cum urmează :
Fusurile pentru rulmenți uzate se recondiționează prin cromare sau rectificare la cota nominala;
Suprafețele de contact cu rotile dințate uzate se recondiționează: prin cromare și rectificare la cota nominala când se folosesc roti dințate cu diametru interior la cota nominala ; prin cromare și rectificare la cota majora când se folosesc roți dințate la o treapta de reparație;
Uzarea în grosime a dinților danturii roților peste limita admisa conduce la rebutarea arborelui;
Încovoierea sau torsionarea arborelui conduce la rebutarea acestuia daca bătaia frontala măsurata în locuri precizate depășesc valoarea precisa;
Fisurile de orice natura sau poziție conduc la rebutarea arborelui;
Suprafețele de lucru ale dinților știrbite se recondiționează prin polizarea marginilor , daca nu depășesc 25% din suprafața dintelui ți nu se produc la doi dinți alăturați.
Arborele secundar : poate prezenta următoarele defecte care se înlătura după cum urmează :
Suprafețele de centrare a canelurilor uzate nu se recondiționează. Daca dimensiunile sunt sub limita admisa arborele se rebutează;
Uzura în grosime a canelurilor conduce la înlocuirea arborelui daca cota este sub limita admisa;
Suprafețele de lucru pentru rulmenți cu role-ace ( pe care se sprijină rotile dințate) uzate se recondiționează prin: cromare dură si rectificare la cota nominala; metalizare cu pulberi metalice si rectificare la cota nominala; rectificarea la treapta de reparație,
Pentru a preveni producerea unor astfel de deteriorări la imposibilitatea cuplării pinioanelor se debreiază și se oprește motorul .
Auto decuplarea cutiei de viteze: defectul se poate datora următoarelor cauze: defectarea dispozitivului de fixare, danturii pinioanelor si danturile de cuplare uzate accentuat, rulmenții cu jocuri mari, jocurile axiale mari ale pinioanelor pe arborele secundar.
Defectul dispozitivului de fixare a treptelor de fixare a treptelor la auto decuplarea treptei. Înlăturarea defectului constă în înlocuirea parților uzate ale dispozitivului de fixare.
Uzarea excesivă a danturii pinioanelor se datorează funcționarii îndelungate sau manevrării incorecte a manetei de viteze.
Înlăturarea defectului constă în înlocuirea roților dințare uzate peste limitele admise.
Schimbarea cu zgomot a treptelor de demaraj cu ambreiajul complet decuplat.
Cauza defecțiunii se poate constituii uzura sau deteriorarea sincronelor
Datorita funcționarii necorespunzătoare a sincronelor , cuplarea se face cu zgomot, vitezele unghiulare ale elementelor nu sunt egale.
Zgomotul continuu mai puternic se datorează uzurii rulmenților arborilor. De asemenea el poate apărea si la montajul prea strâns, fiind urmat de încălziri locale ale lagărelor, și eventual de griparea rulmenților. Bătaia ritmica se datorează rupturii danturii roților dințate.
Continuarea drumului se face cu automobilul remorcat până la atelierul reparator.
Înlocuirea rolelor-ace inițiale cu unele având diametrul majorat si folosirea unei roti dințate recondiționate;
Fusurile pentru rulmenți de sprijin uzate se recondiționează prin rectificare și uniformizare, cromare dura si rectificare la cota nominala;
Fisuri de orice natura conduc la rebutarea arborelui;
Încovoierea arborelui se măsoară cu un dispozitiv comparator. Bătaia radiala la prindere între vârfuri nu trebuie sa depășească o anumita valoare prescrisa. Arborele încovoiat nu se recondiționează.
Recondiționarea roților dințate
Ținând seama de complexitatea problemelor ridicate de danturi, nu este indicat a se recondiționa. Știrbirile mici se îndepărtează cu o mașina portabila cu piatra abraziva. Suprafețele laterale funcționale se recondiționează prin cromare, urmata de rectificare. Daca uzurile sunt mari, suprafețele se rectifica, iar diferența de cota la montaj se compensează prin șaibe plane. Alezajele butucilor roților dințate se recondiționează prin cromare, urmată de rectificare la cota nominala. La uzuri mari se pot bucșa , prelucrându-se apoi la cota nominală.
Măsuri de protecție și securitatea muncii la întreținerea și repararea tractoarelor
În cadrul măsurilor care trebuie luate pentru protecția muncii și apărarea sănătății muncitorilor , o prima condiție care se impune atât pentru muncitor cat și pentru conducătorii procesului de producție este cunoașterea și respectarea regulilor și normelor de protecție a muncii , atât a celor de caracter general cât și a celor specifice fiecărui proces tehnologic.
Principalele procese tehnologice care se executa in cadrul activităților de reparare a transmisiei tractoarelor sunt :
Demontarea;
Recondiționarea;
Montarea;
Rodajul
Procese care implica operații tehnologice de lăcătușeria prelucrării mecanice, sudura
Înainte de începerea lucrului in fiecare zi se vor controla daca uneltele din inventarul personal corespund condițiilor de securitate a muncii. Operațiile de sudura se vor executa numai în încăperi sau locuri special amenajate.
Ochelarii și măștile folosite la sudura și tăierea materialelor trebuie sa aibă filtre de lumina corespunzătoare operațiilor ce se executa și sa fie în perfecta stare de funcționare.
Zilnic , înainte de începerea lucrului se va controla modul de funcționare a mașinii, a dispozitivelor și a apărătorilor de protecție, starea tehnica la pământ, ordinii la locul de munca.
La lucrările de demontare și montare în încăperile unde se face spălarea și degresarea pieselor cu lichide inflamabile este interzis fumatul sau accesul cu foc deschis.
După terminarea reparaților este interzis a se pune in funcțiune mașina înainte de a i se fi montat toate dispozitivele de protecție.
Înainte de punerea in funcțiune se va controla dacă toate sculele, instrumentele și uneltele folosite in procesul de reparație au fost scoase din cartere si carcase.
Ordinul.140/18.04.1995
Organizarea locului de munca
-întreținerea și repararea autovehiculelor se va face în hale și încăperi amenajate, dotate cu utilaje, instalații și dispozitive adecvate
-executarea unor lucrări de demontare, întreținere sau reparare a autovehiculelor este admisa și în spații amenajate înafara halelor și atelierelor de întreținere denumite „platforme tehnologice” . Aceste platforme vor fi delimitate, marcate și amenajate corespunzător, iar atunci când este necesar vor fi împrejmuite
-căile de acces din hale ateliere și de pe platformele tehnologice vor fi întreținute în stare buna și vor fi prevăzute cu marcaje și indicatoare de circulație standardizate
-încălzirea halelor și încăperilor de lucru va fi asigurata în perioada anotimpului rece în funcție de temperatura exterioara și în limitele stabilite de „Normele generale de protecția muncii”
-în halele de întreținere și reparare a autovehiculelor, canalele de revizie vor fi întreținute în stare curata, asigurându-se scurgerea apei, a uleiurilor și a combustibililor
-nu se admite pornirea motoarelor autovehiculelor în interiorul halelor decât daca există instalații de exhaustare, în stare de funcționare
-instalațiile de ventilație generala și locala din halele și încăperile destinate lucrărilor de întreținere și reparare a autovehiculelor vor fi in bună stare, urmărindu-se în permanentă funcționarea lor la parametrii proiectați
-persoanele fizice sau juridice vor asigura afișarea instrucțiunilor tehnice și de exploatare privind instalațiile de ventilație, precizând programul de funcționare al acestora precum și obligațiile referitoare la reviziile tehnice și verificările periodice
-utilajele din hala și ateliere vor fi bine fixate, legate la pământ, dotate cu dispozitivele de protecție în bună stare
-la demontarea, montarea și transportul subansamblelor grele se vor folosi mijloace mecanice de ridicare și manipulare. Prinderea subansamblelor la mijloacele de ridicat se va face cu dispozitive speciale, omologate, care să asigure prinderea corecta și echilibrata a subansamblelor
-dispozitivele de suspendare a autovehiculelor trebuie să aibă stabilitate și rezistentă corespunzătoare
-în halele de reparații în care se executa și lucrări de sudura la autovehicule, se va stabili locul de amplasare a tuburilor de oxigen, a generatoarelor de sudura oxiacetilenica, a transformatoarelor de sudura electrica, precum și a paravanelor de protecție folosite în timpul sudurii electrice
-petele de ulei și combustibil de pe pardoselile halelor vor fi acoperite cu nisip, după care vor fi luate masuri de curățare și evacuare a materialului rezultat în locuri care nu prezintă pericol de incendiu
-cârpele, câlții și alte materiale textile folosite la curățarea și ștergerea pieselor sau a mașinilor vor fi depuse în cutii metalice cu capac ți evacuate în locuri stabilite în acest scop pentru a fi arse sau îngropate
-lucrătorii trebuie să poarte echipament de lucru și echipamentul de lucru corespunzător lucrărilor pe care le executa cu instalațiile și utilajele din dotare
-sculele vor fi așezate pe suporturi speciale, amplasate în locuri corespunzătoare și la înălțimi accesibile. După terminarea lucrului sculele vor fi curățate și închise în dulapuri. Ascuțirea sculelor de tăiat se va face de către un lucrător instruit special în acest scop
-este interzisă modificarea sculelor prin sudarea prelungitoarelor improvizate pentru chei în vederea măririi cuplului
-autovehiculele aflate pe pozițiile de lucru din hale vor fi asigurate împotriva deplasărilor necomandate cu pene sau cale special confecționate în cazul în care nu se executa lucrări la motor sau la transmisie, autovehiculele vor fi asigurate și cu mijloace proprii (frâna de ajutor si cuplarea într-o treapta de viteza)
Repararea autovehiculelor
-autovehiculele trebuie sa fie introduse în hala cu motorul in funcțiune, având în rezervor o cantitate de carburant de cel mult 10% din capacitatea acestuia, necesara deplasării autonome de la un punct de lucru la altul
-canalul de revizie trebuie menținut în stare curata, asigurându-se scurgerea apei, uleiurilor și combustibililor. Introducerea autovehiculelor se va face cu maxim , dirijate din fata de către conducătorul locului de munca
-standul unde se face verificarea bunei funcționări a sistemului de rulare și a motorului trebuie sa aibă montat grilajul de protecție
-la diagnosticarea motorului în timpul funcționării se va avea în vedere să se evite așezarea lucrătorului în dreptul paletelor ventilatorului și să se asigure evacuarea gazelor arse folosindu-se în acest scop tubulatura de evacuare și sistemul de ventilație
-demontarea parților componente ale instalației electrice se va face numai după decuplarea bateriei
-demontarea subansamblelor de sub cadru sau caroserie se va executa numai cu autovehiculul așezat pe capre metalice prevăzută în partea superioara cu pene de lemn astfel încât să asigure stabilitatea autovehiculului
-se interzice desfundarea conductelor de benzina sau motorina prin suflarea cu gura
-spălarea și degresarea pieselor mici se va face numai cu detergenți în cuve speciale, amplasate în locuri corespunzătoare
-pentru lucrările absolute necesare sub autovehicul, când înălțimea de suspendare nu permite o poziție de lucru în picioare, lucrătorii vor folosi paturi rulante adiacente
-se interzice încercarea frânelor cu autovehiculul în mers, în hale și ateliere. Proba frânelor se va face numai la standul de încercat sau în locuri special amenajate
-se interzice scoaterea din hala a autovehiculelor la care nu s-a efectuat un control al sistemelor de siguranța rutiera(direcție,frână,semnalizare luminoasă)
-la montarea și demontarea arcurilor se vor folosi clești sau scule speciale
-se interzice folosirea aparatelor de sudura la locurile de montare a auto-vehiculelor atâta timp cât acestea sunt în lucru
-înainte de pornirea motorului, pentru verificarea finali, țeava de eșapament a autovehiculului va fi conectată la instalația de evacuare a gazelor de eșapament
-în locurile pentru umflarea pneurilor trebuie să se afișeze la loc vizibil tabelul cu presiunile admise pe tipuri de automobile, precum și instrucțiunile specifice de protecția muncii
-iluminatul natural și artificial se va realiza astfel încât să se asigure o buna vizibilitate la locul de munca
-corpurile de iluminat trebuie să fie curățate periodic. De asemenea se vor face măsurători periodice asupra iluminării, precum și verificarea instalațiilor de iluminat
Protecția împotriva incendiilor si exploziilor
-în încăperi cu pericol de incendii și explozii sunt interzise: fumatul, intrarea cu foc deschis, cu piese sau materiale incandescente, producerea de scântei, lovirea a două scule feroase și folosirea echipamentului de lucru din materiale sintetice
-este interzis accesul în atelierele cu pericol de explozie a tuturor persoanelor străine
-este interzis fumatul în halele de întreținere și reparații. În acest scop se vor amenaja locuri speciale pentru fumat
-este interzisă păstrarea rezervoarelor, a bidoanelor cu combustibili lichizi, carbid, cu uleiuri, a vaselor cu acizi, vopsele, diluanți etc. în interiorul halelor sau atelierelor cu excepția locurilor anume prevăzute prin proiectul de construcție.
Bibliografie
Andrei Tudor , Ioan Dan Filipoiu – Îndrumar pentru proiectare: „Proiectarea transmisiilor mecanice” – editura Bren – 2006;
Gheorghe Frățilă, M. V.Popa: Automobile: șofer mecanic auto, Editura didactica si pedagogica Bucuresti-1992
Ing. Octavian Palade: Introducere in mecanica auto, Colecția „Biblioteca Automobilistului”-1984
Marincaș, D. Abaitancei, D. :Fabricarea si repararea autovehiculelor rutiere, Ed. Didactica si pedagogica-1982
Ministerul Muncii si Protecției Sociale, Ministerul Sanatatii:Norme generale de protecția muncii
http://www.konedata.net/Traktorit/universal.htm
Manualul de întreținere si utilizare a tractorului U650
http://vladimirrosulescu-istorie.blogspot.ro/2012/09/tractorul-romanesc.html
Bibliografie
Andrei Tudor , Ioan Dan Filipoiu – Îndrumar pentru proiectare: „Proiectarea transmisiilor mecanice” – editura Bren – 2006;
Gheorghe Frățilă, M. V.Popa: Automobile: șofer mecanic auto, Editura didactica si pedagogica Bucuresti-1992
Ing. Octavian Palade: Introducere in mecanica auto, Colecția „Biblioteca Automobilistului”-1984
Marincaș, D. Abaitancei, D. :Fabricarea si repararea autovehiculelor rutiere, Ed. Didactica si pedagogica-1982
Ministerul Muncii si Protecției Sociale, Ministerul Sanatatii:Norme generale de protecția muncii
http://www.konedata.net/Traktorit/universal.htm
Manualul de întreținere si utilizare a tractorului U650
http://vladimirrosulescu-istorie.blogspot.ro/2012/09/tractorul-romanesc.html
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Cutia de Viteze la Un Tractor pe Roti cu Putere de 33 Kw (ID: 162298)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.