Influența Calității Materialului asupra Dimensiunilor Angrenajului Cilindric

1. Introducere

Dezvoltarea transmisiilor cu roţi dinţate sau a angrenajelor a depins de progresele făcute în domeniul tehnologic, în special pentru maşini-unelte specializate, de danturare. Din motive tehnologice şi funcţionale, profilul evolventic este cel mai des utilizat, deşi mai există şi alte forme pentru profilul dinţilor: cicloidal, arc de cerc etc.

Transmisiile cu roţi dinţate au un domeniu foarte larg de utilizare, viteze periferice ale roţilor între 2m/min şi 90m/s, puteri între 0,0001kW pentru mecanică fină şi 10000 kW în industria grea. Dacă se respectă condiţiile de proiectare, execuţie, montaj şi exploatare, fiabilitatea lor este mai mare decât a altor tipuri de transmisii la aceiaşi parametri de lucru.

Avantajele transmisiilor cu angrenaje sunt: siguranţa în funcţionare, raport de transmitere constant (fără alunecări), randament ridicat (=0,90...0,98), posibi-lităţi de proiectare pentru diferiţi parametri de intrare şi ieşire (viteze unghiulare şi momente de torsiune), gabarit redus, adaptabilitate la integrarea într-un ansamblu.

Dezavantaje pot fi considerate: precizia înaltă de prelucrare şi montaj; există firme mari specializate în producerea de transmisii cu roţi dinţate pentru că, în afara maşinilor-unelte foarte performante dar scumpe, este nevoie de o dotare specifică pentru tratamente termo-chimice, control dimensional şi de structură, echipament de testare. Transmisiile dinţate sunt zgomotoase şi nu pot realiza orice raport de transmitere deoarece numărul de dinţi pentru orice roată trebuie să fie număr întreg.

2. Aspecte caracteristice contactului dinţilor în angrenare

Primele calcule de rezistenţă sunt legate de construcţia angrenajelor utilizate în construcţia morilor şi maşinilor de abur.

Ca rezultat al eforturilor conjugate ale practicii şi teoriei angrenajelor de-a lungul aproape două secole, se poate afirma astăzi ca principalele tipuri de solicitare ale angrenajelor sunt:

a) solicitarea la încovoiere (rezistenta la încovoiere la piciorul dintelui),

b) solicitarea la presiunea de contact a flancurilor conjugate,

c) uzarea flancurilor,

d) solicitarea termică.

Familia de standarde ISO 6336 (Fig. 5.1) asigură o metodă prin care se pot compara proiectele diferitelor angrenaje dinţate dar nu intenţionează să asigure performanţa sistemelor cu angrenaje; nu intenţionează să fie folosit de către publicul larg dar poate fi utilizat de proiectantul experimentat pentru a selecta valori rezonabile pentru factorii din formulele date, bazate pe cunoaşterea proiectelor similare şi având conştiinţa efectelor acestora. Formulele din ISO 6336 au drept scop să stabilească o metodă uniform acceptată pentru calcularea rezistenţei la pitting şi a capacităţii de rezistenţă la încovoiere pentru angrenaje cilindrice cu dinţi evolventici, drepţi şi înclinaţi.

Fig. 1. Noile standarde ISO pentru evaluarea prin calcul a angrenajelor.

Rezultatele calculelor de evaluare făcute după această metodă sunt în bună concordanţă cu metodele anterior acceptate de calcul al angrenajelor 54, 69, 128, 182] pentru unghiuri de angrenare până la 25° şi unghiuri de înclinare a danturii până la 25°. Pentru unghiuri de angrenare şi unghiuri de înclinare a danturii mai mari, tendin-ţele produselor unor factori de influenţă (forma dintelui, gradul de acoperire şi înclinarea danturii), atât la încovoiere cât şi la pitting nu sunt aceleaşi cu cele ale metodelor din standard. Utilizatorul este avertizat că atunci când meto-dele din ISO 6336 sunt folosite pentru alte unghiuri de angrenare şi de înclinare a danturii, rezultatele calculate vor necesita să fie confirmate de experienţă.

Formulele din ISO 6336 nu sunt aplicabile roţilor dinţate cu dinţi drepţi sau înclinaţi, dacă este îndeplinită oricare din următoarele condiţii există:

- gradul de acoperire frontal este mai mic de 1,0 sau mai mare de 2,5;

- există interferenţă între vârfurile dinţilor şi piciorul dintelui;

- dinţii sunt ascuţiţi;

- jocul este zero;

- pata de contact este prea mică;

- dinţii sunt obţinuţi prin sinterizare sau forjare;

- la viteze pe cercul de rostogolire mici (orietativ, sub 1m/s), pentru că sarcina pe angrenaj este limitată şi de uzura abrazivă.

Formulele de evaluare din ISO 6336 nu sunt aplicabile altor tipuri de deteriorări ale dinţilor cum ar fi curgerea plastică, scuffingul, exfolierea stratului tratat termo-chimic, griparea şi uzura; nu sunt aplicabile în condiţii de vibraţii în care ar putea exista o rupere a profilului nepredictibilă. Formulele pentru rezisten-ţa de încovoiere sunt aplicabile ruperii la baza dintelui, dar nu sunt aplicabile ruperilor pe suprafaţa de lucru a dinţilor, ruperii coroanei roţii, sau căderilor corpului roţii în carcasă sau pe arbore.

Procedurile din ISO 6336 asigură formule de evaluare pentru calculul capacităţii, pe baza pittingului şi ruperii la baza dintelui.

ISO 6336 nu cuprinde relaţiile pentru:

- rezistenţa la scuffing pe dinţii roţilor cilindrice peru că în prezent există o concordanţă insuficientă în ceea ce priveşte metoda de proiectare a roţilor dinţate cilindrice pentru a rezista la deteriorarea prin scuffing