II.Asamblari cu arcuri

2.1. Generalitati

Elementele elastice (numite si arcuri) sunt organe de masini ce se caracterizeaza prin

deformatii elastiee mari care apar sub actiunea unui semnal exterior. Semnalul poate fi:

forta, moment, presiune, temperatura. Dupa incetarea actiunii exterioare, revin la forma

si dimensiunile initiale.

Pot fi folosite in urmatoarele scopuri:

. pentru acumulare de energie si ca elemente motoare, redand energia pe care au

acumulat-o in timpul deformatiei;

. ca amortizoare pentru socuri, cand energia masei in miscare este folosita pentru

incarcarea arcului;

. pentru exercitarea unei forte permanente dupa tensionare;

. pentru asigurarea urtei legaturi elastice intre doua sau mai multe organe de masini.

2.2.Tipuri constructive, domenii de utilizare, materiale

Dupa criteriul constructiv, arcurile se clasifica in:

1. arcuri lamelare - formate din lamele sau foi; pot fi simple si drepte, simple curbate

perforate, in foi multiple;

2. arcuri spirale plane - se mai numesc arcuri lamelare rasucite; sunt confectionate

din bare de sectiune dreptunghiulara sau circulara rasucite in forma de spirala;

3. arcuri bara de torsiune - sunt formate din bare drepte cu sectiune circulara sau

dreptunghiuIara;

4. arcuri elicoidale - formate din bare de diferite sectiuni, rasucite in forma de elice;

pot fi cilindrice de intindere-compresiune, cilindrice de torsiune;

16

5. arcuri bimetalice - sunt formate din doua foi suprapuse si pot fi lamelare, spirale

plane, elicoidale;

6. membrane plane - sunt placi subtiri de forma circulara sprijinite pe contur (au fost

intalnite la manometre), [ ];

7. tuburi ondulate - denumite si silfoane; au forma cilindrica, cu ondulatii pe suprafata

laterala (au fost intalnite la masurarea presiunii), [ ];

8. arcuri de cauciuc - pot inmagazina energii mari datorita materialului din care sunt

confectionate .

Fig. 1. Forme constructive de arcuri

In fig. 1 sunt prezentate cateva forme constructive de arcuri.

Dupa solicitare, in functie de directia si sensul fortelor, arcurile pot fi:

de compresiune - elicoidale, inelare, disc;

de tractiune - elicoidale;

de torsiune - bare de torsiune, spirale plane, elicoidale;

de incovoiere -lamelare sau in foi.

17

Dupa natura materialului arcurile pot fi:

- din otel;

- din materiale neferoase;

din materiale nemetalice - cauciuc, mase plastice, pluta, aer.

Alegerea materialelor pentru elementele elastice se face tinand seama de urmatoarele

criterii:

variatia in timp a proprietatilor elastice ale materialelor;

- rezistenta la rupere;

- rezistenta la soc;

- coeficientul de dilatare liniara;

conductivitatea electrica pentru arcurile din domeniul electric;

rezistenta la coroziune;

Materialele folosite pentru arcuri sunt:

- otel special pentru arcuri calit si detensionat;

- metale neferoase laminate la duritatea necesara sau trase dur-bronz

fosforos, alama, aliaje cu beriliu;

- materiale plastice;

- cauciuc.

18

2.3. Caracteristicile arcurilor

Indiferent de varianta constructiva, calculul arcurilor se efectueaza pe baza unor

ipoteze caracteristice, si anume:

deformatia arcului este dependenta de sarcina;

solicitarile din material sunt dependente de sarcina sau de deformatii;

lucrul mecanic de arcuire este dependent de sarcina si de deformatie sau de

solicitare.

Aplicand aceste ipoteze pentru arcul lamelar din fig. 2, obtinem urmatoarea variatie a

sagetii in functie de forta aplicata:

a. b

Fig. 2. Variatia sagetii in functie de solicitare:

a - solicitarea este data de o forta si sageata liniara;

b - solicitarea este data de un moment si deformatia unghiulara

Sageata arcului (f) reprezinta cursa sau deformatia arcului. In functie de solicitarea

arcului si forma lui constructiva, poate fi liniara (f) sau unghiulara (Ө)

Incarcarea arcului poate fi o forta (F), o presiune (p) sau un moment (M) si are rol de

semnal exterior; in functie de semnal se determina solicitarea.

19

Caracteristica arcului reprezinta dependenta dintre deformatie si semnalul care o

provoaca.

In figura 2, in varianta a, avem o solicitare forta si o sageata liniara, iar in varianta b, o

solicitare moment si o deformatie unghiulara.

Caracteristica arcului se mai numeste si rigiditatea arcului.

Urmarind caracteristicile, observam ca putem scrie relatiile

pentru varianta a):

constant;

Pentru varianta b):

constant.

Rapoartele obtinute se numesc constanta sau caracteristica arcului; aceasta isi

schimba valoarea in functie de sageata.

Lucrul mecanic efectuat de arc este:

. pentru arcurile solicitate la incovoiere;

. pentru arcurile solicitate la rasucire;

20

Calculul arcurilor se face tinand seama de solicitarea la care sunt supuse. Eforturile

unitare care apar sunt:

- pentru arcuri supuse la incovoiere,

- pentru arcuri supuse la torsiune,

- pentru arcuri supuse la solicitari compuse, si .

2.4. Tipuri de arcuri

2.4.1. Arcuri lamelare simple si drepte

Se mai numesc si arcuri in foi. Ele pot fi folosite ca arcuri lamelare simple sau grupate,

numite arcuri cu foi multiple.

Sunt arcuri lamelare alcatuite dintr-o singura lamela care neincarcata are forma

dreapta.

Arcurile lamelare se fixeaza, de obicei, rigid la un capat, ceea ce inseamna ca sunt

Incastrate si sunt incarcate la capatul liber cu o forta P. O alta forma de fixare este cu

arcul sprijinit la ambele capete si incarcat la mijloc. Solicitarea principala a unui

asemenea arc lamelar este incovoierea.

Clasificarea arcurilor lamelare se face din punct de vedere constructiv, tinand seama

de:

. grosimea arcului, care poate fi constanta sau variabila;

. suprafata arcului, care poate fi: dreptunghiuIara, triunghiulara, trapezoidala,

parabolica.

In figura 3 sunt prezentate principalele tipuri constructive de arcuri lamelare.

21

Fig. 3. Arcuri lamelare: a - arc lamelar dreptunghiular cu sectiune constanta; b - arc triunghiular cu sectiune constanta; c - arc trapezoidal cu sectiune constanta; d - arc cu sectiune constanta, solicitat la mijloc; e - arc parabolic cu grosime constanta: f - arc dreptunghiular cu sectiune variabila,

Arcurile lamelare simple sunt utilizate ca elemente de apasare elastica (fig. 5) cu forte relativ mici pentru mecanismele aparatelor

22

Fig. 5 Utilizarea. arcului lamelar pentru mecanismul cu clichet

2.4.2. Arcuri lamelare cu foi multiple

Sunt utilizate atunci cand lungimea arcului este limitata de sageata data si se obtine o latime prea mare pentru lamela. De asemenea, se utilizeaza daca se urmareste realizarea unor forte de contact mai mari (fig. 6).

Fig. 6 Arc lamelar in foi multiple

Dispunerea foilor trebuie astfel realizata incat arcul intreg sa prezinte caracteristici apropiate de solidul de egala rezistenta la incovoiere, dar pentru evitarea frecarii este necesar ca fiecare lamela sa aiba toata libertatea de miscare.

23

Fig. 7 Arcuri In foi multiple: a - arc Incastrat la un capat; b - arc solicitat la mijloc; c - arc solicitat la un capat si fixat la celalalt si la mijloc; d - arcuri duble solicitate la mijloc; e - arcuri folosite la suspensia autovehiculelor

In fig. 7 sunt prezentate cateva arcuri cu foi standardizate folosite in constructia

automobile1ar, a materialului rulant pentru cale ferata, dar si pentru ciocane

pneumatice.

Arcurile prezentate in fig. 7 reprezinta diferite variante articulate sau rigidizate, ceea ce

modifica si modul de lucru al acestora. Figura reprezinta o aplicatie a acestor arcuri la

constructia autovehiculelor.

2.4.3. Arcuri elicoidale

Sunt arcuri executate din bare de sectiune circulara, dreptunghiulara, patrata sau

inelara, infasurate in forma de elice pe o suprafata directoare care poate fi cilindrica,

conica sau parabolica.

Din punct de vedere functional, se impart in doua categorii:

. arcuri de compresiune, supuse unor sarcini axiale care provoaca solicitarea de

torsiune in sectiunea transversala a barei rasucite in forma de elice;

. arcuri de torsiune, supuse unor momente de torsiune care provoaca solicitarea la

incovoiere in sectiunea transversala a barei rasucite.

La arcurile de compresiune, preluarea sarcinii este influentata de forma capetelor sale.

La aceste arcuri, capetele sunt prelucrate incat ultima spira este polizata si adusa in

contact cu spira precedenta; suprafetele de reazem devin perpendiculare pe axa

arcului.

Acest lucru face ca preluarea sarcinii sa se faca centrat si sa nu apara solicitari

suplimentare in arc.

In fig. 8 sunt prezentate diferite variante constructive de arcuri elicoidale de

compresiune.

24

Fig. 8 Arcuri elicoidale de compresiune

Arcurile

elicoidale de intindere au la capete dispozitive de prindere pentru aplicarea sarcinii (fig.

9).

Spre deosebire de arcurile elicoidale de compresiune, la care spirele se executa

departate intre ele cu distanta e, cele de intindere se infasoara strans. Contactul dintre

spire poate merge pana la o anumita apasare reciproca. Aceasta apasare se numeste

pretensionare si, de regula, se noteaza cu

De aceea, arcul va avea sageata numai dupa ce a fost invinsa forta de pretensionare,

care poate fi pana la 0,25 .~. 0,3 din sarcina de lucru a arcului.

Fig. 9 Variante constructive pentru arcurile de intindere

25

2.5. Tehnologia asamblarii arcurilor

Arcurile elicoidale (de tractiune si compresiune) sunt cele mai raspandite in

practica si se monteaza in general usor, fara a fi nevoie de scule si dispozitive

speciale.

2.5.1. ARCURILE ELICOIDALE DE TRACTIUNE (fig. 12.a.) se asambleaza prin

intinderea lor cu mana sau cu ajutorul unor parghii. Pentru un montaj corect, este

necesar ca cele doua urechi de prindere sa fie perfect simetrice fata de axa arcului si

perpendiculare una fata de cealalta. Fixarea arcurilor de tractiune se face prin

agatarea urechilor de prindere de piesele care se asambleaza. Este necesar sa se

aiba in vedere ca arcul sa nu atinga piesele invecinate, pentru a nu se produce

distrugerea arcului si a pieselor.

26

2.5.2. ARCURI ELICOIDALE DE COMPRESIUNE (fig. 12.b.) se monteaza de cele

mai multe ori in stare comprimata. Pentru aceasta se folosesc (ca scule) clesti

manuali,

cleme cu

surub,

dispozitive

speciale de

strangere cu

suruburi ,

dispozitive cu parghii etc.

Fig 12. Arcuri elicoidale Fig.13. Dispozitiv cu surub pentru montarea

arcurilor

La montare se va urmari ca suprafetele de sprijin ale arcului sa aiba o forma care sa

permita stabilitatea sa. in acest scop sunt prevazute proeminente de centrare ca in

fig. 14.

Fig 14. Centrarea arcurilor pe suprafete

cu proeminente de centrare

2.5.3. ARCURI SPIRALE sunt formate dintr-un fir sau

bara rasucite in forma de spirala plana; se monteaza

mai greu, deoarece ele se pot introduce in casete

numai in stare stransa. Strangerea arcului se face cu

mana, daca arcul este de dimensiuni mici, sau cu manivele, pentru arcuri de

dimensiuni mari.

27

2.5.4. ARCURILE LAMELARE SIMPLE sunt utilizate ca elemente de apasare la diferite

mecanisme cu piedica. Ele se monteaza prin incastrare la unul din capete, prin

prindere cu suruburi, prin nituire, prin lipire etc. (fig. 15.)

Fig .15. Montarea arcurilor

lamelare simple

2.5.5. ARCURILE IN FOI MULTIPLE se compun din mai multe foi sau lame din otel de arc (fig. 16.). Montarea lor presupune o asamblare preliminara a elementelor sale componente, in care scop se unge fiecare foaie cu vaselina grafitata (pentru a se micsora

frecarea dintre foi) si se asaza foile una peste alta. Montarea se incepe cu foaia principala, cea mai lunga, care se asaza pe bancul de lucru sau in menghina. Peste aceasta se asaza una sau doua foi de intarire, dupa care urmeaza foile de lungimi din ce in ce mai mici,numite foi secundare. Toate foile se fixeaza cu un surub central (bulon) sau cu un nit, introdus prin gaura din mijlocul fiecarei foi. Datorita acestei fixari, foile de arc se pot aseza strans unele peste altele.

Pentru o oarecare solidarizare si pentru impiedicarea deplasarii laterale a foilor, la capetele acestora se monteaza bride care se strang cu suruburi. Bridele sunt de forma U sau H.

Dupa aceasta asamblare in urma careia s-a obtinut arcul in foi multiple, se face asamblarea lui in ansamblul general, din care face parte, prin prinderea ochiurilor foii principale, de suporturile ansamblului (de exemplu suspensia autovehiculelor) (fig. 17.).

Fig16. Monatarea unui arc in foi multiple

Fig.17. Utilizarea arcurilor in

1.ochiul foii principale; 2.foaie principala foi multiple3. bride

2.6. CONTROLUL ASAMBLARILOR CU ARCURIDupa operatia de asamblare, toate arcurile se controleaza cu ochiul liber. Se verifica

pozitia arcului, care nu trebuie sa frece piesele din jur, pentru a nu se produce uzarea sau distrugerea lor.

28

Se verifica prinderea capetelor arcurilor elicoidale, pentru a nu iesi din locurile de prindere.

La arcurile in foi se verifica pozitia bridei, cu ajutorul unui echer la 90'.

2.7. MASURI DE TEHNICA SECURITATII MUNCII

Instructiunile de tehnica securitatii muncii la asamblarea arcurilor se refera, in principal, la folosirea SDV-urilor existente in atelierele de lucru.

Se examineaza, inca de la inceput, sculele si dispozitivele cu care se lucreaza. Ele trebuie sa fie in stare buna de functionare, interzicandu-se utilizarea SDV-urilor care nu prezinta siguranta maxima.

Imbracamintea va fi stransa pe corp iar parul va fi acoperit.

In timpul montarii, arcurile trebuie sa fie bine prinse, deoarece sub actiunea fortelor ce le solicita, acestea pot iesi din locasul de prindere si, prin destindere, pot provoca lovituri sau taieturi, cu consecinte grave

29

30