Memoriu tehnic de calcul

1. Proiectarea surubului.

1.1 Schema cinematica a sistemului, caracterizare, rol functional domeniu de utilizare.

1.2 Trasarea diagramei de forte si momente ale sistemului.

1.3 Alegerea materialului pentru surub si a caracteristicilor sale mecanice.

1.4 Stabilirea criteriilor de portanta.

1.5 Predimensionarea surubului.

1.6 Alegerea tipului si dimensiunile filetului.

1.7 Verificarea surubului la flambaj (acolo unde este cazul) si a conditiei de autofranare.`

1.8 Calculul numarului de spire aflate in contact.

1.9 Verificarea spirei filetului la incovoiere si forfecare

2 Proiectarea piulitei.

2.1 Alegerea materialului piulitei si a caracteristicilor sale mecanice.

2.2 Stabilirea diametrului exterior al piulitei.

2.3 Calculul inaltimii piulitei si a gulerului.

3. Proiectarea corpului sistemului.

4. Proiectarea sistemului de actionare.

5. Calculul randamentului sistemului.

6. Scurt memoriu tehnologic

7. Caiet de sarcini.

2

1. Proiectarea surubului

Caracterizarea transmisiei surub-piulita

Transmisia surub piulita ,alcatiuta dintr-un surub si o pulita aflate in miscarea relativa in timpul functionarii ,realizeaza transmiterea si transformarea miscarii si a fortei. Cu toate acestea functii,transmisia surub-piulita se intalneste frecvent in constructia masinilor unelte ,a unor dispozitive de lucru,in constructia unor masini simple cum sunt cricurile si presele.

Modul de miscare Exemple de utilizareal piulitei al surubuluiFixa In miscare de rotatie

si translatiecricurile,presele cu surub

Ca principale avantaje ale folosirii transmisiei surub-piulita se pot enumera:

-constructie si executie relativ simpla

-precizie buna

-functionare fara zgomot

-posibilitatea transmiterii unor forte relativ mari

Ca principale dezavantaje se mentioneaza existenta unei frecari importante care determina randamente mici,uzuri mari(ce conduc in timp la jocuri mari)si in consecinta viteze de lucru limitate.

1.1 Schema cinematica a sistemului. Caracterizare, rol functional. Domeniu de utilizare.

3

Surubul 1 executa miscari de rotatie si de translatie; Piulita 2 este fixate de corpul 3. Bratele 6 se pot deplasa pe transversala 3 astfel incat ghearele cu care sunt prevazute sa apuce in mod convenabil elementele de extras adica rulmenti.

1.2 Trasarea diagramei de forta si momente a sistemului

1.3 Alegerea materialelor pentru cupla surub-piulita

Pentru surub alegem un otel care preteze la un tratament termic de durificare,in specialpentru varf.Am ales OLC45 STAS 880-80.

Pricipalele caracteristici mecanice sunt:

- rezistenta la rupere/trctiune =630…800 Mpa

- limita de curgere =430 Mpa

Pentru piulita trebuie un material care impreuna cu otelul sa dea o frecare cat mai mica adica un randament mai mare.Alegem o fonta cenusie cu grafit lamelar turnata in piese Fc 250 STAS 568-82.

Principalele caracteristici mecanice sunt:

- rezistenta la rupere/tractiune =270 Mpa

- rezistenta la incovoiere =450MPa

4

- duritatea Brinell HB=180-240

1.4 Predimensionarea surubului

Necunoscutele care trebuie determinate in cazul unei cuple surub-piulita sunt:

- tipul filetului

- marimea filetului

- numarul de spire in contact

Predimensionarea la solicitarea compusa se face la compresiune pe baza

unei forte de calcul =γ unde este forta care actioneaza asupra

surubului principal, iar γ (γ>1) factor de majorare a fortei pentru a considera

si solicitarea la rasucire.

unde d3 este diametrul interior al filetului surubului ; este tensiunea

admisibila la compresiune (tractiune) ;aleg d3=8.5 mm

-limita de curgere

cc -coeficientul de siguranta la curgere

γ=1.5 cc =3

Pentru predimensionarea surubului de miscare valorile coeficientului

5

1.5 Alegerea tipului si a dimensiunilor filetului

Filetul trapezoidal are o buna rezistenta si rigiditate ; randamentul cu circa 4%-5% mai mare decat a filetului patrat, permite eliminarea jocului axial rezultat in urma uzurii prin utilizarea unei piulite sectionate poate transmite sarcini mari, variabile in ambele sensuri.

Conform extrasului din STAS 2114/3-73 dimensiunile filetului trapezoidal sunt :

-diametrul nominal interior al filetului exterior : d3=8.5mm

-diametrul nominal interior al filetului interior : =9mm

-diametrul nominal exterior al filetului interior : D4=12.5mm

-diametrul nominal mediu:

-pasul: p=3mm

-diametru: d=12mm

1.6 Verificarea surubului la flambaj si a conditiei de autofranare

6

Dimensiunile filetului precizate anterior trebuie sa asigure o siguranta suficienta si fata de flambaj. Se stabileste lungimea de flambaj.

= 2

2 L

L=(1.35……1.45)H

L=1.40*H=1.40*300=420

= 2

2 420= 297mm

Se calculeaza coeficientul de zveltete λ si se determina tipul flambajului.

=

A =56.745

7

Iar λ0 pentru OLC45 conform STAS 500/2-80 este λ1=85

λ >λ0 –avem flambaj elastic

Pentru flambaj elastic

Coeficientul de siguranta la flambaj

=3 3.54

1.7 Calculul numarului de spire aflate in contact

Numarul minim de spire care sunt in permanenta in contact, z se va determina din conditia de rezistenta la uzare. In actionarile cu viteze mari principalul parametru care determina intensitatea uzarii si implicit durabilitatea sunt tensiunile de contact (presiunea) intre spire.

8

Alegem

Conditia pentru numarul z<10 =>limita impusa de uniformitate repartizarii sarcinii pe numarul de spire si deci de pericolul ca spira cea mai incarcata sa fie suprasolicitata.

Verificarea conditiei de autofranare

Asigurarea autofranarii apare ca cerinta in majoritatea constructiilor cu suruburi de miscare. La sistemele actionate manual este preferat ca autofranarea sa se realizeze direct de catre filet. La actionarile mecanice, unde problema randamentului se pune mai acut, conditia de autofranare se sacrifica in favoarea obtinerii unui randament mai bun. In aceste situatii se folosesc sisteme suplimentare pentru blocare.

Filetele asigura autofranarea atunci cand unghiul de inclinare al filetului este mai mic decat unghiul de frecare redus φ’

ψ≥φ’

unde

=

unde α reprezinta unghiul profilului filetului si la filete trapezoidale α=30° iar μ reprezinta coeficientul de frecare ce depinde de cuplu de materiale, de calitatea si de starea de ungere a suprafetelor. Coeficientul de frecare in cazul otelurilor pe bronz este egal μ=0.15

tan

9

1.8 Verificarea spirei filetului la incovoiere si forfecare

Solicitarea la incovoiere

=

ca =0.25 H1=0.5p=0.5*3=1.5mm

Solicitarea la forfecare

alegem 5

Tensiunea echivalenta

10

1.9 Verificarea preliminara a portiunii filetate a surubului

Este util, acolo unde este posibil sa se efectueze si o verificare la solicitare compusa a portiunii filetate a surubului care este deobicei sectiunea periculoasa.

De regula solicitarea este de compresiune (tractiune) cu forta F1 si rasucire cu momentul de insurubare M12

=47.57MPa

11

Degajarea filetului (extras din STAS 350815-80)

Pentru a inlesni insurubarea in piulita, filetul surubului incepe cu o tesitura. Trecerea de la capatul surubului la partea filetata se realizeaza obligatoriu printr-o degajare standardizata.

Filetul trapezului se recomanda sa fie realizat numai din degajarea filetului. Dimensiunile caracteristice degajarii normale a filetului exterior se calculeaza conform tabelului A3.13/ A30

Bara de racordare λ se adapta conform tabelului A3.14/A30 din Indrumarul de laborator r=1.6

12

Stabilirea capului de cotare al surubului

Considerand ca varful conic se va rezema in gaura de centrare din capatul unui arbore, se impune ca unghiul conului sa fie de 60°

Se alege o gaura de centrare standardizata pentru siguranta este utila alegerea uneia din marimile mai mari :

Gaura de cotare (extras din STAS 1361-82)

Se estimeaza momentul de frecare dintre surub si arbore

13

μ-coeficient de frecare ce depinde de cuplul de materiale

Cuplul de materiale : otel pe fonta

μ=0.08……0.20 conform tabel 2.2/pag 34

Alegem μ=0.15 dg=2.5 Dg=8

Hexagonul se inscriie intr-un cerc cu diametrul .Se stabileste

apoi latura profilului:

a=0.5

Latimea minima necesara se determina din solicitarea de contact:

Am ales

n-numarul de laturi

Pentru ca dimensiunea este mica rotunjim valoarea pana la min 5mm pentru a apuca mai bine cu cheia de actionare.

14

2. Proiectarea piulitei

Piulita este plasata in fluxul de forta intre surub si corpul ansamblului. Astfel, piulita preia sarcina de la surub, prin intermediul spirelor filetelor, si o transmite corpului ansamblului. Este posibila si situatia inversa cand sarcina este preluata de piulita si transmisa apoi surubului(ex:menghinele, cricul auto etc.).

Cupla surub-piulita a fost proiectata. In continuare trebuie proiectat corpul piulitei si cel de-al doilea reazem. Acest al doilea reazem este de cele mai multe ori un reazem fix, dar poate fi si cu miscare relative- deci un lagar axial – atunci cand piulita este rotitoare.

Piulita, ca element distinct, poate lipsi din structura unor dispozitive simple. Functia piulitei este preluata de “corp”, care contine filet in interior.

15

2.1 Alegerea materialului piulitei si a caracteristicilor sale mecanice

Piulita se executa din fonta, de preferat din fonta cenusie cu grafit laminar in piese Fc250 caracterizata prin rezistenta mecanica relativ scazuta, buna comportare la uzare, la presiuni mici. Prezenta grafitului sub forma laminara confera bune proprietati antifrictiune.

Precizarea solicitarilor

-Corpul piulitei este solicitat la tractiune( ) si rasucire(

).Prin aceasta solicitare determinam diametrul exterior al corpului, .

-Suprafata inelara de contact pe care se face rezemarea este solicitata la strivire.

Din aceasta solicitare se poate determina diametrul gulerului, .

-Gulerul piulitei este solicitat la incovoiere(si forfecare). Pe baza acestei

solicitari se poate determina inaltimea gulerului, .

2.2 Stabilirea diametrului exterior al piulitei

se poate deremina dintr-o predimensionare la tractiune cu o forta de calcul

Fc= γ*F (γ=1.45 ) majorata pentru a considera efectul rasucirii .

mm

-pentru fonta sau bronz ;

Adoptam

2.3 Calculul inaltimii piulitei

Diametrul gulerului:

se poate dimensiona pe baza solicitarilor de contact dintre piulita si corp.

16

Adoptam

Inaltimea gulerului:

- se poate dimensiona din solicitarea de incovoiere a gulerului piulitei(se

neglijeaza forfecarea)

Adoptam

Verificarea gulerului la solicitarea de contact

MPa

Am adoptat =120 MPa

A=

Verificarea gulerului la incovoiere

17

3. Proiectare corpului sistemului

‘Corpul’ extractorului se compune din doua brate(gheare) cu alezaje cilindrice care culiseaza pe o traversa in care se noteaza si corpul piulitei. La anumite constructii traversa este filetata si indeplineste si functia piultei. Blocarea ghearelor se face prin frecare, cu ajutorul suruburilor cu cap striat.

Traversa este solicitata la incovoiere. Se considera ca din cauza jocurilor relativ mari traversa este doar rezemata in zona ghearelor. Efectul de incovoiere dat de momentul de insurubare transmis dinspre piulita se poate neglija.

18

Alegerea materialului traversei

Am ales acelasi material din care este confectionata si piulita.

STAS 568-82

Dimensionarea traversei, din solicitarea de incovoiere, diametrul

trebuie sa fie mai mare decat diametrul gulerului piulitei

deci alegem constructiv

Cota L de pe desen este mai mare decat deschiderea L=300 data prin tema

L=318 mm

Momentul de incovoiere

Diametrul traversei

Verificam in sectiunea A-A la incovoiere

Ghearele solutiei analizate sunt confectionate prin sudare din doua elemente. Portiunea de ghidare , cu alezajul cilindric, se poate executa dintr-o teava iar ghearele propriu-zise dintr-o tabla.

-portiunea de ghidare;

-ghearele propriu-zise;

Materialul ales este OL42.

=230…260.Am adoptat 250

.Am adoptat 480

19

Adoptam mm si .

–lungimea de contact gheara-traversa se verifica din solicitarea de strivire;

-diametrul exterior se verifica din solicitarea la tractiune;

Constructiv adoptam si g=5 mm;

g-grosimea de table

Se determina din solicitarea de incovoiere.

Constructiv alegem b< ,b=25 mm.

Se verifica corpul ghearei la solicitarea compusa de tractiune si incovoiere;

20

Se proiecteaza imbinarea sudata. Cele doua cordoane de sudura sunt solicitate la incovoiere si forfecare. Este preferabil sa se faca o dimensionare constructiva.

-se alege a=3mm

-incovoiere

-forfecare

21

4.Proiectarea sistemului de actionare

Vom alege un sistem de actionare cu cheie standardizata

*cheie fixa de uz general (extras din STAS 581-69)

Standardul se refera la cheile fixe prevazute cu o singura deschidere executate din otel carbon de calitate sau din otel aliat cu momentul de incercare categoria D (conform STAS 6091-89) utilizate in operatiile de lacatuserie si montaj.

Dimensiunile si momentele de incercare corespunzatoare cheilor realizate din otel carbon de calitate sunt redate mai jos conform tabelului A7.3/A59

Mtot=143Nm amax=11 Lmin=210 Lmax=230 S=24

22

5.Randamentul cuplei surub-piulita

- lucru mecanic util,corespunzator unei rotatii complete a elementului de

antrenare;

- lucru mecanic consumat, corespunzator unei rotatii complete a elementului

de antrenare;

Randamentul extractorului

23

6. Scurt memoriu tehnologic

Fisa film pentru realizarea surubului

Nr. crt.

Denumirea si faza operatiei

Schita operatorie Utilaj

1.

Debitarea)Prinderea semifabricatuluib)depunerea semifabricatului

Fierastrau alternativMenghina autocentralRuleta

2.

StrunjirePreindere semifabricat1)strunjire frontala2)strunjire cilindrica dedegrosare3)strunjire de finisare Retezare

Masina de frezat universalaFreza frontala

3.

Strunjire de degajareStrunjire de finisareStrunjire de degajareFiletare Iesire

Strung normalSN400Masina de gaurit

4.

Stunjire de degrosareStrunjire de finisareFiletare IesireIesire

Strung normal SN400

24

Fisa film pentru realizarea piulitei

Nr. crt. Denumirea si faza operatiei

Schita operatorie Utilaj

1.Semifabricat Turnat

2.

Strunjirea)prindere semifabricat1)stunjire frontala2)strunjire cilindrica3)gaurire4)iesireb)desprindere si Depunere semifabricat

Strung normal SN400Cutit frontalCutit incovoiatBurghiuUniversal cu bacuri scurtesubler

3.

Strunjire a)prindere semifabricat1)strunjire frontala 2)strunjire cilindrica3)iesireb)desprindere si depunere semifabricat

Strung normal SN400Cutit frontalCutit incovoiat Universal cu bacuri lungi Subler

4.

Strunjirea)prindere semifabricat1)strunjire cilindrica2)strunjire cilindrica3)degajare

Strung normal SN400Cutit pt. interiorCutit lateralCutit pt

25

b)desprindere si depunere semifabricat

canelatUniversal cu bacuri scurteMicrometru

5.

Filetarea)prindere semifabricat1)filetareb)desprindere si depunere semifabricat

Strung normal SN400Cutit profilat discUniversal cu bacuri lungiSablon profilBurghiu

26

7. Caietul de sarcini

7.1 Generalitati

7.1.1 Prezentele conditii tehnice se refera la aprovizionarea, fabricatia, controlul, ambalarea, transportul si depozitarea produsului ‘Extractor cu doua brate’.

7.1.2 Executantul este obligat sa verifice componenta documentatiei si sa informeze proiectantul asupra tuturor lipsurilor sau nepotrivirilor din documentatie.

7.1.3 Produsul se va executa, monta, verifica si exploata conform documentatiei de executie si a standardelor in vigoare la data executiei.

7.1.4 Intreprinderea executanta raspunde de alegerea procesului tehnologic care trebuie sa asigure rezistenta, calitatea precum si garantarea performantelor extractorului.

7.2 Descriere constructiva si functionala

7.2.1 Extractorul are in compunere urmatoarele componente :

-corp

-surub

-piulita

Extractorul materializeaza transmisia ‘surub-piulita’, alcatuita dintr-un surub si o piulita , surubul aflandu-se in miscare relativa in timpul functionarii fata de piulita, realizand astfel trabsformare si transmiterea miscarii si a fortei. In cazul extractorului, surubul 1 realizeaza o miscare de rotatie si translatie in raport cu piulita 2,sprijinita si fixata in corpul 3.

7.3 Conditii de fabricatie

7.3.1 Toate materialele folosite la constructia extractorului vor fi noi insotite de certificate de calitate si vor corespunde prevederilor din documentatia de executie.

27

7.3.2 Dimensiunile, tolerantele si abaterile reperelor si ansamblelor vor fi cele prevazute in documentatia de executie si standardele in vigoare la data executiei.

7.4 Conditii de executie si montaj

7.4.1 Executantul raspunde de calitatea reperelor si subansamblelor si de buna functionare a extractorului din punct de vedere al tehnologiei de executie si montajului. Dupa prelucrarile mecanice ale reperelor, lavurile vor fi inlaturate,

iar muchiile ascutite se vor tesi 0.5* daca nu sunt alte indicatii pe desen.

Filetele vor avea spire intregi , fara intreruperi mai mari de 5% din lungimea desfasurata a spirelor. Nu sunt admise fisuri, crapaturi, exfolieri ale pieselor prelucrate. Unsorile, arsura, zgura, stropii de sudura umididatea sau alte corpuri straine se vor indeparta de pe piesele componente.

Adaosurile de prelucrare se vor stabili de catre executant astfel incat dimensiunile sa se realizeze in limita tolerantelor indicate pe desen. Tolerantele si abaterile pieselor vor fi cele indicate pe desen. Reperele care nu au tolerante precise se vor executa in limitele STAS 2300-88 clasa nik-ISO 2768.

Tolerantele de rectilinitate, planeitate, circularitate, cilindricitate, paralelism, perpendicularitate, bataie radiala si frontala care nu sunt indicate pe desen vor fi conform STAS 7391-74 clasa x. Rugozitatile neindicate pe suprafetele prelucrate vor fi max Ra12.5.

7.4.2 Conditii generale

-Adancimea gaurii pentru executarea gaurilor filetate, interioare va fi conform degajarilor STAS 3508 /1-80.

-Daca nu sunt prevazute alte indicatii,iesirile filetelor se vor testi la

pana la adancimea filetului.

-In perioada depozitarii si pana la montajul final, suprafetele prelucrate ale preselor, vor fi protejate anticoroziv cu un strat de unsoare.

-Protectia anticoroziva prin brumare, acolo unde este prevazuta in documentatie, executantul poate sa o inlocuiasca prin cadmie.

-Razele de racordare, neindicate, rezultate prin prelucrarile prin aschiere, vor fi cele ale sculei, dar maxim 0,3 mm.

28

7.5 Finisare si protectie

Toate suprafetele neprelucrate vor fi pregatite si grunduite conform prescriptiilor fabricantului de vopsea. Se protejeaza si suprafetele prelucrate nefunctionale. Piesele mecanice nestandardizate vor fi cadmiate ia organele de asamblare vor fi zincate sau cadmiate precum si reperele specifice vor fi acoperite conform STAS 7222-84 protectie AE/OL/Zn 12-SL-POS, respectiv AE/OL/Cd 12-SL-POS.

29

8. CUPRINS

Memoriu tehnic de calcul………………………………………………………..2

1. Proiectarea surubului…….....…………………………………...……….3

1.1 Schema cinematica a sistemului, caracterizare, rol functional domeniu de utilizare………...........…...…………………………………………………...….3

1.2 Trasarea diagramei de forte si momente ale sistemului.………………..…..4

1.3 Alegerea materialului pentru surub si a caracteristicilor sale mecanice….......................................................................................…………….4

1.4 Predimensionarea surubului…………..………………………….………....5

1.5 Alegerea tipului si dimensiunile filetului…………………….....…………..6

1.6 Verificarea surubului la flambaj (acolo unde este cazul) si a conditiei de autofranare……….....................…………………………………………………7

1.7 Calculul numarului de spire aflate in contact…...…………….…………….8

1.8 Verificarea spirei filetului la incovoiere si forfecare…….……..………….10

1.9 Verificarea preliminara a portiunii filetate a surubului……………….....…11

2.Proiectatrea piulitei………………………………………………....…..15

2.1 Alegerea materialului piulitei si a caracteristicilor sale mecanice..............................................................................................................16

2.2 Stabilirea diametrului exterior al piulitei…….……………………………..16

2.3 Calculul inaltimii piulitei si gulerului …………….…………….....………16

3. Proiectarea corpului sistemului…………………………………….............18

4. Proiectarea sistemului de actionare………………………….……………..22

5. Calculul randamentului sistemului…………………………...………..…...23

6. Scurt memoriu tehnologic………….....…………………………..………..24

7. Caiet de sarcini…………....………………………………….…………....27

8.Cuprins…………………………....…….……………………………….…...30

9.Bibliografie…………………………..……………………………………....31

30

9. Bibliografie

*Indrumator : Prof. Tudor Andrei

* Elena Mirita si George Dobre

‘Sisteme cu suruburi de miscare’- UPB 2000

* Manea Gheorghe

‘Organe de masini’ volumul 1 Editura tehnica 1970

* Draghici Ion

‘Indrumar de proiectare pentru constructii de masini’

Volumul 1 1981

* Pavelescu Dan

‘Organe de masini’ volumul 1 Editura tehnica 1985

* Culegere de STAS-uri pentru organe de masini.

* Culegere de STAS-uri de tolerante si ajustaje.

*Elena Mirita,Traian Cicone,George Dobre

‘ Sisteme cu suruburi de miscare, Indrumar de proiectare’, Editura Printech

31