NOVEMBER 2017 VOLUME 12 ISSUE 2 JIDEG 41 [629376]

NOVEMBER 2017  VOLUME 12 ISSUE 2 JIDEG 41

Abstract: Lucrarea expune realizarea un ei animatii a unui reductor cu roț i cilindrice cu dinți drep ți în două
trepte în CATIA V5 , cu ajutorul modulelor Digital Mockup → Dmu Fitting si Infrastructure → Photo Studio.
In primul modul se va realiza miscar ea unui component sau a unui ansamblu dupa cele trei axe de
coordonate XYZ iar in cel de -al doilea se vor introduce camere ce vor urmarii automat deplasarea acestora,
fapt ce ne va ajuta la o mai buna intelegere a principiului de functionare a unui reductor.
Astfel, p rin utilizarea animațiilor 3D, se dorește îmbunătățirea procesului educațional si intarirea
cunostitelor teoretice dobandite in urma cursului predat de professor la clasa.

Key words: Reductor, animație 3D, design, educație, proiectare, Catia V5

1. INTRODUCTION

Utilizarea animațiilor 3D ar putea sa ajute in viitor la
consolidarea și asimilarea mai rapidă a noțiunilor teoretice
predate, prin exemple concrete, ce ar intari cunostiintele
persoanelor dornice sa invete cat mai repede.
Prin animarea reductorului, consider ca se pot memora
mult mai multe informati, se va intelege mai precis
procesul de functionare al unui reductor cu roti cilin drice
cu dinti drepti in doua trepte, animatia aducand realitatea
mai aproape de noi, cu un cost mult mai mic.
Produsul ales și creat de mine este un reductor cu roți
dințate cilindrice cu dinți drepți cu două trepte. Un
reductor are funcția de a modifica parametrii caracteristici
puterii mecanice emise de un motor electric – cuplul si
turația. Reductoarele reduc, de regulă, rotația arborelui
motor, însă în același timp multiplică momentul și cuplul
acestuia.
Cuplate direct pe motoarele electrice prin flanș e
specifice, reductoarele pot fi încadrate în categorii diferite,
în funcție de angrenajul lor. Există astfel reductoare cu
angrenaje cilindrice, care oferă una sau mai multe trepte
de reducere, după necesarul dorit. Randamentul total al
unui astfel de red uctor este dat de însumarea
randamentelor îndividuale ale fiecărei trepte.

2. ANIMAREA REDUCTORULUI IN CATIA V5

DMU Fitting Simulator permite utilizatorului să
definească și să simuleze asamblarea și demontarea prin
proceduri astfel incat se validează proiectarea corecta a
componentelor . Fitting Simulator poate fi utilizat in mod
cooperativ si cu alte module precum Kinematics Simulator
si Space Analysis.
Modulul DMU Fitting se poate accesa din meniul
Start →Digital Mockup →Dmu Fitting. Acesta este un
software dedicat simularii miscarilor partiale a
componentelor pentru verificarea problemelor de
asamblare. DMU Navigator cuprinde urmatoarele 4
aplicatii principale: Kinematics Simulator , Fitting
Simulator , Space Analysis and DMU Optimizer [5]
În Fig.1 avem reductorul cu două trepte, alaturi de
componentele sale ce sunt dezasamblate, screenshoot -ul
fiind facut la sfarsitul animatiei.
Din meniul Start →Infrastucture →Photo Studio se pot
adauga numarul de camera dorite pentru realizarea
animatiei, precum in Fig. 2 . In cazul nostru, s -au folosit 6
camere ce urmaresc evolutia dezasamblarii reductorului
cu roti cilindrice cu dinti drepti in doua trepte.
Photo Studio va permite să creați cu ușurință și
interactiv imagini fotorealiste și animații simple ale unui
produs.

Fig. 1 Dismantling of a two – stage speed reducer Cornel – Alexandru STĂVĂRACHE
UTILIZAREA ANIMAȚIILOR 3D ÎN PROCESUL EDUCAȚIONAL

Utilizarea animațiilor 3D în procesul educațional

NOVEMBER 2017  VOLUME 12 ISSUE 2 JIDEG 42
Fig. 2 – Camera views and their routes

Cu ajutorul comenzilor de pe bara DMU Simulation
Fig. 3, se creaza traseul folosid optiunea Track iar in
combinatie cu Shuttle , se pot muta mai multe elemente
simultan, pentru o animatie mai precisa, ce arata modul de
asamblare a produsului in realitate.
Fig. 3 DMU Simulation

3. Principiul de functionare:

Pornind de la schem a simpla din Fig. 4 [6] se pot
obține foarte multe variante care diferă prin poziționarea
în spațiu a elementelor transmisiei, prin tipul roților
dințate (cilindrice în cazul nostru sau conice) și dispunerea
în interiorul reductorului de turație, prin numărul de trepte
de
reducere (2) incluse în reductor, prin tipul cuplajului
utilizat (cuplaj elastic cu bolțuri, cuplaj cu flanșe) etc.
Motorul electric ce transformă energie electrică în
energie mecanică transmite rotația cu ajutorul transmisiei
prin curele trapezoidale, ce pot fi clasice sau înguste. La
alegerea curelei și dimensionarea transmisiei se consideră
a fi cunoscute
Fig. 4. Schema de principiu a unei transmisii mecanice
(ME – motor electric, TCT – transmisie prin curele
trapeziodale, RT – reductor de turatie cu roti dintate, C –
cuplaj) puterea de transmis P [kW], turațiile roților conducătoare
1n
respectiv conduce
2n[rot/min] sau una dintre turații și
raportul de transmitere
TCi .

La rândul său, cureaua transmite momentul arborelui
primar ce este fixat de către rulmenții radiali – axiali cu
bile pe un rând la ambele capete (ce sunt fixați la rândul
său în carcasă, cu sco pul de a împiedica deplasarea axială
a arborelui în ambele sensuri și de a prelua sarcinile).
Arborii sunt solicitați la torsiune (prin intermediul lor se
transmit momente de torsiune de la o roată la alta) și
încovoiere, ca urmare a forțelor introduse de angrenaje și
de transmisiile prin element intermediar.

Asamblările arborilor cu roțile dințate se face cu
ajutorul penelor, acestea folosindu -se pentru a transmite
mișcarea de rotație, blocând totodată mișcarea relativă
radială dintre ele. Acestea sunt in troduse cu strângere sau
joc în locașuri dintre piesele ce se doresc a fi asamblate.
Relația dintre turația n, diametru D și numărul de dinți este
dată de relația [1].
1 2 2
1,2
2 1 1n D zin D z= = =
(1)

Legătura dintre arborele de ieșire al reductorului și
produsul final (ex: bandă transportoare) este realizată cu
ajutorul cuplajului permanent, ce poate fi cu :[2]
• cuplaj elastic cu bolțuri – tip N, cel mai frecvent
utilizat sau tipul B, cu bucșe distanțiere
• cuplaj cu flanșe, de tip CFO sau CFV
• cuplaj cardanic , ce permite transmiterea mișcării
de rotație și a momentului de torsiune între doi
arbori, a căror poziție relativă se poate modifica
chiar în timpul funcționării
Cuplajul constituie legatura permanenta sau
intermediara a doua elemente a unei transmisii,c u scopul
transmiterii miscarii de rotatie si a momentului de
torsiune , in Fig. 5 [4] avand o clasificare a acestora.

Utilizarea animațiilor 3D în procesul educațional

NOVEMBER 2017  VOLUME 12 ISSUE 2 JIDEG 43
Fig. 5 – Clasificarea cuplajelor

Inelele elastice de rezemare excentrice pentru arbori au
rolul de a impiedica deplasarea axiala a pieselor
asamblate. Exista mai multe variante constructive, dintre
care amintit varianta cu urechi (pentru diamet re pana la
165mm) destinata arborilor – Fig. 6 [4].

Fig. 6 – Inelele elastice de rezemare pentru arbori

Inelele elastice de rezemare excentrice pentru alezaje
sunt de obicei fara urechi (pentru diametre peste 165mm),
precum in Fig. 7 [4].

Fig. 7 – Inele elastic e de rezemare pentru alezaje

Pentru reductoarele in care fortele axiale sunt aproape
neglija bile, se utilizeaza inele de siguranta din sarma ca in
Fig. 8.
Fig. 8 – Inele de siguranta din sarma

Montajul cu rulmenti este un ansamblu format dintr –
un arbore, ca cel din Fig. 9 pe care se afla montate roti de
curea sau de lant (in cazul arborelui primar sau a celui de
iesire), roti dintate, semicuplaje, rulmenti – cu ajutorul
carora arborele se sprijina in carcasa inferioara. Montajul
cu rulmenti trebuie sa indeplineasca fixarea atat radiala cat
si axiala, in ambele sensuri a arborelui, fara a introduce si
alte forte suplimentare in rulmeti, atunci cand arborele se
inconvoaie sub manifestarea fortelor exterioare sau se
dilata termic.
Fig. 9 – Montajul cu rulmenti a l unui subansamblu

Se disting doua scheme de montaje cu rulmenti, in
functie de cum este efectuata fixarea axiala a arborilor:
• cu fixarea axiala a arborelui, in ambele sensuri, intr –
un singur lagar
• cu fixarea axiala a arborelui in ambele lagare, fiecare
realizand fixarea in cate un sens – Fig. 11.
In Fig. 10, fixarea axiala a arborelui se realizeaza doar un
lagarul B in ambele sensuri, lagarul A fiind mobil axial.
Avantajele acestui montaj constituie permiterea dilatatiei
termice a ar borelui si a deformatii lor de incovoiere,
bineinteles, in limitele admise de rulmentii folositi.

Fig. 10 – Fixarea axiala a arborelui

Fig. 11 – In fixarea axială a arborelui participă
ambele lagăre, fiecare în câte un sens.

Utilizarea animațiilor 3D în procesul educațional

NOVEMBER 2017  VOLUME 12 ISSUE 2 JIDEG 44 4. Tipuri de reductoare si utilizarile lor

Cum industria ingineriei electrice si cea a mecanicii s –
a dezvoltat semnificativ in ultimii ani, o cerere tot mai
mare a componentelor folosite in procesele de productie a
fost ceruta . Printre acestea, se numara si dispozitivele
utiliz ate pentru a reduce presiunea sau viteza motoarelor
electrice, si anume reductoarele.
In functie de tipul lor, reductoarele pot fi:

• reductoare melcare – Fig. 12 [3], ce sunt preferate in
aplicatiile de mica putere mica sau medie, cu raportul
mare de transmisi e. Sunt o solutie ieftina si foarte
populara pentru o mare varietate de aplicatii dar

scade semnificativ cu cresterea raportului de
transmisie i .

Fig. 12 – Reductor melcat serie VF/W

• reductoarele cu roti dintate conice si cilindrice .
Acopera o gama larga de rapoarte de transmisie i= 4.9
– 17.15 si puteri, avand randament mare si fiabilitate
sporita – Fig. 13 . Puterea nominala
nP =0.22 – 150kW

Fig. 13 – Reductor conic – seria A

• reductoare planetare – Fig. 14 sunt utilizate pentru
aplicatiile cu raport de trasmitere mare , i=3.5 -3000.
Cuplul transmis este mare in comparatie cu
dimensiunea de gabarit a reductorului, astfel incat
trebuie sa se tina cont si d e limitarile impuse de
carcasa pentru a disipa caldura.

Fig. 14 – Reductoare planetare
• reductoarele HDP si HDO sunt realizate pentru
sarcini grele, acoperind o gama larga de puteri. Sunt
proiectate sa reziste la conditii de lucru dificie, fiind
folosite in industria minera,benzi transportoare.
Raportul de trasmitere i =7.1 -500, este usor de
montat, se poate utiliz a in domenii explosive – Fig.
15 & Fig. 16 [3].

Fig. 15 – Reductor HDQ

Fig. 16 – Reducto r HDP

CONCLUSIONS AND FURTHER WORK

Consider ca utilizarea animatiei reductorulu i va usura
procesul de intelegere a informatiilor teoreti ce, prin
exemple concrete ce vor intari cunostintele dobandite .
Cu ajutorul animatiei, procesul de fu nctionare al
reductorului va fi mai usor inteles iar rolul fiecar ui
component va fi mai bine exemplif icat prin
asamblarea/dezasamblarea pas cu pas.
In viitor, as dori sa ma ocup de animarea 3D a
ansamblului de arbori si roti dintate , aratand cum raportul
de transmisie
TCi, cuplul si momentul este transmis de la
un component la altul prin intermediul modulului DMU
Kinematic s, si, daca este posibil, crearea unui model
miniatural cu ajutorul imprimarii 3D.

REFFERENCES

[1] Mihai Musat , Gina Stoica, (2004) Transmisii mecanice
cu reductoare într -o treaptă , Bucharest
[2] Ioan Dan Filipoiu, Andrei Tudor, (2006), Proiectarea
transmisiilor mecanice, Bren, ISBN: 9873 -8143 -26-8,
Bucharest
[3] https://www.bonfiglioli.com/international/en
[4]http://webbut.unitbv.ro/Carti%20on –
line/OM/Jula_OM_2004.pdf
[5] http://www.catia.com.pl/tutorial
[6] http://www.msdi.ro/reductoare -tipologie

Authors

Student Eng. Cornel – Alexandru St ăvărache,
University POLITEHNICA of Bucharest, Department of
Engineering Graphics and Industrial Desgin, Romania
Email : stavarachecornel@yahoo.com