UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMISOARA

UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMISOARA

FACULTATEA DE MECANICA

PROIECT

LA SELECTIA SI UTILIZREA MATERIALELORVERIFICAT: STUDENT:PROF DR ING ION MITELEA STANCU IONICA

2007

Cuprins

1).Analiza funcionala, constructiva si tehnologica a elementului de constructie.Stabilirea principala a itinerlului tehnologic de prelucre.

2).Definirea matricei de proprietati ale materialelor candidate ,ierarhizarea acestora si aprecierea factorilor de pondere 3).Selectia materialelor si a proceselor tehnologice de prelucrare.Proiectarea indicelui de performanta.3.1).Alegerea preliminare a cel putin 5 materiale candidate

3.2).Determinarea plansei de valori pentru proprietatile considerate

3.3).Selectia materialului optim prin metoda proprietati ponderate si prin metoda costului pe unitate de produs

4).Caracterizarea proprietatilor materialelor selectate4.1).Evaluarea si optimizarea propritatilor tehnologice.

4.2).Aprecierea proprietatilor de intrebuintare

5).Optimizarea selectiei materialelor prin dezvoltarea unor tehnici de consolidare volumica si de durificare a stratului de suprafata.

Tema de proiectare

Pentru produsul:arbore pinion conic, serie mare de fabricatie,avend o duritate a suprafetei,HV=1000-1100(69.9-70.2 HRC), grosime de strat durificat,=0.2-0.3 mm si o duritate a miezului 32-35HRC, se cere sa se stabileasca:materialul optim care sa asigure cerintele de performanta, rezultatul din calculul tehnico-economic si care este adoptat posibilitatilor firmei constructoare.

1.Analiza functionala, constructiva si tehnologica a produsului.

Stabilirea principala a itinerariului tehnologic de prelucrare Arborii sunt organe de masini cu miscare de rotatie, utilizate pentru transmiterea momentului de torsiune la piesele care sunt montate pe arbori.

In majoritatea cazurilor, arborii au si rolul de a mentine pozitia axei de rotatie a elementelor cu care sunt asamblati.

Arborii sunt organe de masini ce se rotesc in jurul axei lor geometrice si transmit momente de rasucire, respectiv puteri. Acestia sunt solicitati in principal la torsiune si incovoiere; sunt organe foarte importante, datorita raspndirii lor si a rolului mare ce-l joaca in buna functionare a masinilor, agregatelor, utilajelor.

Rolul functional al arborilor este transmiterea momentului de torsiune pune in evidenta solicitarea permanenta a acestor organe de masini-torsiunea, in cazul in care arborii au si rolul de a mentine pozitia axei de rotatie a elementelor sustinute, solicitarea de torsiune a acestora este insotita si de o solicitare de incovoiere, cauzata de fortele cu care actioneaza organelle sustinute asupra arborilor.(fortele din angrenare)

Multitudinea constructiilor care necesita folosirea arborilor justifica atentia care trebuie acordata calculului si constructiei acestora(fig 1).

Clasificarea arborilor se face dupa mai multe criterii:

a)dupa forma-arbori drepti-in constructie masiva

-in constructie tubulara

-arbori cotiti

b)dupa modul de rezemare-static determinati

-static nedeterminati

c)dupa pozitia in fluxul energetic-motori

-intermediari

-condusi(de iesire)

d)dupa modul de comportare la vibratii-rigizi(r< cr)

-elastici(r> cr)

Fig 1

Forma constructiva a arborelui depinde de sarcinile care actioneaza asupra cestuia si prin urmare de metoda de legatura dintre arbore si piesele montate pe acesta.

La proiectarea solutiei constructive a arborelui trebuie sa se ia in considerare : marimea rezistentei la oboseala prin reducere concentratorilor; realizarea unei pozitii corecte a pieselor montate pe arbore si, in special, sprijinul axial correct al acestora; asigurarea tehnologicitatii arborelui la un cost minim.

Principala sursa de concentratori de eforturi unitare o constituie trecerile de sectiune(treptele de diametru); modul de realizare a acestor trepte stabilind insa prelucrabilitatea arborelui, accesibilitatea pietrei de rectificat si sprijinul axial al pieselor montate pe arbore.

Se recomanda ca treptele de diametru sa fie executate prin raze de racordare cat mai mari posibile(fig 2).Utilizarea treptelor de diametru ca reazem pentru sprijinul axial al pieselor montate pe arbore, precum si accesibilitatea pietrei de rectificat in zona de trecere de la un diametru la altul este obtinuta prin canalele de trecere(fig.3).

Fig 2

Fig 3

Canalele de pana, sursa importanta a concentrarii de eforturi unitare, trebuie realizate cu capetele rotunjite.Se recomanda ca trecerea de la partea canelata a arborelui la celelalte parti ale acestuia sa se realizeze prin raze de racordare cat mai mari posibile.

In unele cazuri se construiesc arbori drepti pe care sunt fixate in consola roti dintate sau roti stelate pentru transmisii cu lant, sau saibe pentru transmisii cu curea, ceea ce provoaca eforturi unitare mari in arbore si totodata descentrarea organelor de masini fixate pe arbore fata de axa geometrica de simetrie a lagarelor. O deosebita atentie trebuie acordata axei de simetrie deformate a arborelui in cazul in care pe acesta sunt fixate roti dintate, intruc`t deformatii pronuntate ale acesteia creeaza o pronuntata lipsa de parallelism a axelor rotilor dintate, care provoaca o inadmisibila neuniformitate a repartitiei presiunilor pe flancurile in contact ale dintilor.

Un exemplu il constituie arboreal cu roata dintata conica reprezentata in (fig.4) la care , datorita apropierii dintre lagarul 4 si roata dintata 5, deschiderea consolei c este foarte redusa. Lagarele cu role 3 si 4 preiau numai sarcini radiale, iar lagarul cu bile 2, posed`nd un singur r`nd de bile, preia intreaga sarcina axiala, caci jocul cu care este fixat lagarul in carcassa impiedica transmiterea fortelor radiale. Fixarea radiala a tuturor pieselor montate pe arbore are loc prin piulita 1. Modul de fixare pe arbore a organelor de masini ca sI tipul lagarelor influenteaza forma arborelui.

Utilizarea lagarelor de alunecare implica existenta unor fusuri lungi , iar utilizarea lagarelor de rostogolire implica existenta unor fusuri scurte(fig.5)

Fig 4

Fig 5

Masinile unelte existente pot de asemenea sa influenteze asupra formei arborilor.Astfel, daca nu pot fi frezati dinti direct pe arbore din lipsa unei freze corespunzatoare , se vor utilize roti dintate detasabile ce se fixeaza pe arbore.

Conditiile de montaj pot de asemenea sa influenteze forma arborilor.Astfel, in (fig 6) se prezinta montajul separate al rotii dintate fata de lagar, ceea ce complica forma arborelui. In (fig.7) se prezinta montajul comun al rotii dintate si al lagarului, ceea ce simplifica forma arborelui.

Fig 6

Fig 7

Majoritatea arborilor sunt formati din tronsoane de diametre diferite (in treapta), urmarindu-se prin aceasta , pe de o parte ,iar pe de alta parte, realizarea unui profil al arborelui c`t mai apropiat de solidul de egala rezistenta la flexiune (fig.8)

Fig 8

Asamblarea dintre arbore si organelle de masini montate pe acesta , care trebuie sa asigure transmiterea sau preluarea momentelor de torsiune se poate realize prin caneluri (fig.9), pene (fig 10,11,12,13, 14), surub (fig.15), stift (fig.16,17, 18), clema (fig.19)

Fig 9

Fig 10, 11, 12, 13

Fig 14 Fig 15

Fig 16 Fig 17 Fig 18 Fig 19In cazul arborilor de diametru constant, rolul treptelor este preluat de inele ce se fixeaza in stare rece sau calda pe arbore. Daca inelul se fixeaza in stare rece prin presare pe arbore, atunci trebuie plasat la extremitatile arborelui, deoarece deplasarea inelului prin impingere pe o anumita portiune din arbore ar putea provoca deteriorarea suprafetei arborelui sI a inelului, si, ca urmare , slabirea fixarii.

Pentru fixarea pe arbore a organelor de masin ice nu transmit momente de torsiune se va evita utilizarea canelurilor sau a penelor . In fig.20 se indica modalitatea de montare pe arbore a rotilor dintate intermediare si a satelitilor de la angrenajele planetare.

C`nd este posibil, pentru a descarca arboreal de solicitare la torsiune, organelle de masini plasate pe acesta se leaga prin intermediul mansoanelor de torsiune.(fig.21)

Fig 20

Fig 21Pentru a mari capacitatea de rezistenta a arborilor se utilizeaza at`t imbunatatiri de naturea constructiva c`t si imbunatatiri de natura tehnologica in cadrul procesului de fabricatie a acestora. Imbunatatirea constructiei arborilor consta in gasirea forme mai rationale care sa permita diminuarea concentrarii eforturilor unitare in regiunile de trecere de la un tronson la altul. Raza de curbura a curbei generatoare a suprafetei de racordare a doua tronsoane adiacente din arbore trebuie sa fie cat mai mare.

Daca din motive constructive raza de curbura a curbei generatoare a suprafetei trebuie mentinuta mica este necesar sa se prevada degajari in umarul arborelui (fig 22 sau sa se monteze un inel de distantare (fig.23) folosind in acelasi timp degajarea in arbore pentru a se putea efectua rectificarea suuprafetei .

In fig.24 si 25 sunt doua tipuri de canale de pana si anume: canalul din fig 26 a fost realizat cu freza disc, iar cel din fig.27cu freza deget.

Fig 22 Fig 23 Fig 24 Fig 25

Procedeele tehnologice de majorare a capacityatii de rezistenta constau in selectionarea judiciousa a materialului de constructie si a tratamentelor termice sau termochimice ce urmeaza sa fie aplicate arborilor.

In scopul micsorarii uzurii fusurilor suprafata acestora se supune unui tratament termic (calire superficiala) sau termochimic (cementare,nitrurare), in special in cazurile in care uleiul este ancrasat cu impuritati si provoaca uzura abraziva a fusurilor.

Tehnologicitatea semifabricatelor

Tin`nd seama de pretul materialului, costul prelucrarii mecanice si consumul de energie, semifabricatele utilizate pentru obtinerea diferitelor piese trebuie stabilite si pe baza unor criterii economice. Tendinta in tehnologia moderna este de a utiliza semifabricate avind forma si dimensiunile cit mai apropiate de cele ale pieselor finite.

Pentru obtinerea pieselor de complexitati diferite, elaborarea semifabricatelor se pot face prin turnare, matritare sau sudare.

Tehnologicitatea semifabricatelor turnate. In fabricatia motoarelor, compresoarelor, turbinelor etc. Greutatea pieselor executate din semifabricate turnate ajunge 70-80% din greutatea totala a produsului, de aceea imbunatatirea tehnologicitatii constructiei pieselor turnate poate atrage dupa sine importante efecte economice in procesul de fabricatie al intregului produs.

Semifabricatele turnate trebuie sa aiba forme constructive c`t mai simple, cu contururi line si este recomandat sa se evite ramificarea peretilor interiori ai piesei turnate. Simplificarea constructiei conduce la reducerea costului modelelor, cutiilor cu miezuri, cochilelor pentru turnare.

Configuratia semifabricatului turnat trebuie sa asigure posibilitatea scoaterea modelului din forma si a miezului din cutii. In acest scop se prevad inclinari constructive ale peretilor piesei(fig 26), cu precizarea valorii unghiului .

Fig 26 Fig 27 Fig 28La proiectarea formei piesei trebuie sa se evite pereti de dimensiuni si grosimi mari deoarece pot aparea sulfuri si zone poroase(fig 27), care determina scaderea rezistentei materialului piesei. De asemenea, trebuie sa EMBED PBrush

PAGE 11

- 11 -