FRA - proiect I. -
Analiza tehnico – functionala a piesei Pinion satelit
Pinionul satelit este un component al diferentialului, iar acesta este un mecanism al transmisiei care permite roților motoare ale aceleiași punți să se rotească independent una față de alta, dând astfel posibilitatea ca la deplasarea automobilului în viraje și pe drumuri cu neregularități, sau când razele de rulare ale celor două roți nu sunt egale să parcurgă spații de lungimi diferite. Diferentialul este dispozitivul care permite transmiterea cuplului motor și rotirea roților cu turații diferite . Constructiv, diferențialul conține o carcasă cu un angrenaj principal (numit și raport principal sau transmisie principală), și un mecanism epicicloidal. Acest mecanism epicicloidal permite rotirea roților cu viteze diferite. Mecanismul epicicloidal conține două roți dințate planetare (pe capetele arborilor planetari) și două sau patru roți dințate sateliți.
Fig. 1:Componentele diferențialului pentru un motor montat longitudinal (angrenaj conic) : 1 – arborele de ieșire din cutia de viteze;
2 – arborii planetari; 3 – pinionul transmisiei principale (pinion de atac); 4 – coroana transmisiei principale; 5 – planetarele; 6 – sateliții;
7 – caseta diferențialului.
Cuplul și turația este primită de la cutia de viteze prin intermediul arborelui (1). Pinionul diferențialului (3) angrenează cu coroana (4) și amplifică cuplul de ieșire din cutia de viteze, demultiplicând cu același raport turația arborilor planetari (2). Carcasa (7), pe care este fixată rigid coroana (4), antrenează roțile dințate satelit (6) care la rândul lor antrenează roțile dințate planetare (5). Când automobilul se deplasează în linie dreaptă tot ansamblul se rotește cu aceeași turație. În momentul în care automobilul efectuează un viraj, între roțile dințate satelit (6) și roțile dințate planetare (5) apare o mișcare relativă care permite rotirea cu turații diferite a celor doi arbori planetari (2).
In conluzie, pinioanele satelit au rolul de a antrena rotile dintate planetare, care la randul lor sunt antrenate de carcasa, atunci cand automobilul se deplaseaza in linie dreapta si tot ansamblul se roteste cu aceeasi turatie. Iar cand automobilul efectueaza un viraj sau apar diferite neregularitati pe carosabil, atunci rolul pinioanelor satelit isi mareste intensitatea pentru ca acestea vor capata o miscare de rotatie in jurul axelor proprii, care va fi cu atat mai mare cu cat diferenta intre vitezele unghiulare ale pinioanelor planetare este mai mare, si vor compensa diferentele de turatie dintre pinioanele planetare.
Fig. 2: Construcția diferențialului simplu simetric cu roți dințate conice
În figura 2 e prezentată construcția diferențialului simplu cu roți dințate conice. El e compus din caseta 5, pe care e fixată roata condusă 2 a transmisiei principale prin intermediul șuruburilor 9. În caseta 5 este fixată crucea 3 pe care se găsesc montați liberi sateliții 4 și 8. Sateliții angrenează în permanență cu pinioanele planetare 7 și 10, care se montează pe arborii planetari 1 și 6 prin caneluri. Când automobilul se deplasează în linie dreaptă, din cauză că drumurile descrise de cele două roți motoare sunt egale și vitezele lor unghiulare vor fi aceleași. În acest caz pinioanele planetare 7 și 10 vor avea vitezele unghiulare egale cu cele ale coroanei 2, iar sateliții sunt imobilizați, aceeași dinți rămân în permanență angrenați, ei executând o mișcare de revoluție împreună cu caseta diferențialului 5. În acest caz sateliții nu sunt utilizați decât ca niște simple piese de legătură pentru a transmite mișcarea de la casetă la arborii planetari. Când automobilul se deplasează în viraj, caseta se va roti cu aceeași viteză unghiulară ca și în linie dreaptă. Din cauză că roata exterioară virajului va avea de parcurs un drum mai lung decât roata interioară virajului, vitezele unghiulare ale celor două pinioane planetare vor trebui să fie diferite. Acest lucru e posibil datorită existenței sateliților. Când automobilul intră în viraj (de exemplu spre stânga) roata din interiorul virajului împreună cu pinionul planetar 10 au o
viteză mai mică decât roata din exteriorul virajului împreună cu pinionul planetar 7. Pentru a realiza aceste diferențe de viteze unghiulare între cele două pinioane planetare, sateliții 4 cor căpăta o mișcare de rotație în jurul axelor proprii, care va fi cu atât mai mare cu cat diferența între vitezele unghiulare ale pinioanelor planetare e mai mare. La autoturisme și autocamioane ușoare se utilizează doi sateliți, iar la autocamioane și autobuze 4 sateliți. În cazul soluției cu doi sateliți, aceștia se fixează în casetă pe un bolț montat prin presare, permițând utilizarea unei casete nedemontabile și deci mai rigidă. La soluția cu patru sateliți caseta e demontabilă, asamblată prin șuruburi. Pinioanele satelite - 2 sau 4 pinioane, montate liber pe un ax normal - 2 pinioane, sau in forma de cruce - 4 pinioane, numit axul/crucea satelitilor. Axul/crucea satelitilor este montat(a) rigid in cutia satelitilor. Aceste pinioane se pot invartii liber pe ax, independent unul fata de celalalt, nefiind angrenate intre ele, fiind montate intr-un plan perpendicular pe axa geometrica a diferentialului. Nu sunt antrenate in miscare de rotatie, ci, in miscare de translatie, de catre cutia satelitilor, prin intermediul axului/crucii satelitilor. Pinioanele satelite au rolul de a transmite miscarea de rotatie a cutiei satelitilor, pinioanelor planetare si de a compensa diferentele de turatie dintre pinioanele planetare.
Fig. 3: Constructia diferentialului simplu cu roti dintate conice
In afara utilizarii diferentialului ca mecanism al puntii motoare, in constructia de automobile diferentialul se foloseste si ca mecanism divizor de flux la automobilele de tipul 4x4. In figura 3 se prezinta solutii constructive de diferentiale cu roti dintate conice. Carcasa 4 a diferentialului (fig.3,a), solidara de coroana dintata 2 a transmisiei principale, se roteste datorita
miscarii primite de la transmisia principala. In carcasa sunt dispusi satelitii 3 si 6 care angreneaza in permanenta cu 2 roti planetare, fiecare comuna cu cate unul din arborii planetari 1 si 5. Fixarea satelitilor in carcasa se face prin boltul 7. Pentru a asigura o centrare buna si o angrenare corecta a satelitilor cu rotile planetare, la constructia din fig.5, b suprafata frontala a satelitilor este sferica. Constructiv, functie de tipul si de destinatia automobilului, satelitii sunt in numar de 2 sau de 4, montati echidistant pe cercul de rostogolire al pinioanelor planetare. Prin acest montaj se asigura anularea sarcinilor radiale in pinioane si se reduc dimensiunile rotilor dintate prin marirea numarului de dinti aflati simultan in angrenare. Elementele componente ale unui
diferential cu patru sateliti sunt prezentate in figura 4.
Fig. 4: Elementele componente ale diferentialului cu patru sateliti si cu angrenaje de roti dintate conice
-
Scheme cinematice
Elementele unui astfel de diferential sunt: pinioanele planetare 2 si 6, fixe pe arborii 7 ai transmisiilor la rotile motoare, satelitii 5, aflati permanent in angrenare cu rotile planetare 2 si 6, bratul portsatelit (axul) 4 si carcasa 3 a diferentialului. Elementul conducator al mecanismului este bratul portsatelit 4, care primeste fluxul de putere al motorului de la coroana transmisiei principale prin intermediul carcasei 3.
-
Alegerea justifi cata a materialului pentru executia piesei
MATERIALE UTILIZATE LA CONSTRUCŢIA DIFERENTIALULUI -TIPURI DE MATERIALE UTILIZABILE Pentru constructia axului port-sateliti se utilizeaza datoritã solicitãrilor la care sunt supuse, oteluri aliate cu continut redus de carbon. Dintre acestea se pot utiliza oteluri aliate de cementare: 17CrNi16 (0.17%C, elemnemt principal de aliere 0.16%Ni), 13CrNi30, 18MnCr10, 28TiMnCr12 STAS 791; aceste marci de otel se recomanda la utilizarea fabricarii de arbori puternic solicitati, care functioneaza la turatii ridicate. Aceste marci de otel au o buna rezistenta la solicitarile de contact respectiv de incovoiere si de asemenea au o mare rezistenta la oboseala. Tot din clasa otelurilor aliate, se pot utiliza otelurile aliate de imbunatatire: 40Cr10 (0,4%C 41CrNi12 STAS 7918), avand proprietati necesare constructiei arborilor puternic solicitati, care trebuie sa respecte dimensiuni de gabarit reduse.
La constructia satelitilor se pot utiliza oţelurile de cemenetare. Acestea se recomandă la angrenajele puternic solicitate şi când se impun restricţii de gabarit. Oţelurile de cementare au conţinutul de carbon < 0,25%. Danturarea se execută înaintea tratamentului, după tratament dantura trebuind rectificată, pentru eliminarea deformaţiilor mari care apar în urma tratamentului. Cele mai utilizate oţeluri de cementare sunt: OLC 15, OLC 20, 15 Cr 08, 18 MoCr 10 etc.).
Bibliografie: -
Iozsa M., Bejan N., Fabricarea si repararea industriala a autovehiculelor, Indrumar de Proiect, Facultatea de Transporturi, UPB, an universitar 2015-2016. Oprean, M. – Transmisii de autovehicule, Notite de curs, Notite de laborator Facultatea de Transporturi, UPB, an universitar 2014-2015. Frăţilă Gh., Calculul şi construcţia autovehiculelor, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1977. Untaru M., ş.a., Calculul şi construcţia automobilelor, Ed. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1982. https://ro.scribd.com/doc/75364749/FRA http://www.infomate.ro/revista http://documents.tips/documents/diferential http://www.e-automobile.ro/categorie-transmisii/html http://meritor.com/customer/southamerica/pdf/axle_doublereduction http://auto.unitbv.ro
http://documents.tips/documents/proiect-diferential-autoturism.html
http://www.rasfoiesc.com/inginerie/tehnica-mecanica/Analizafunctionalconstructiva23.php
