ASAMBLARI CU STIFTURI SI BOLTURI

Prof.Dr.Ing. Ionelia VOICULESCU

Ştifturi

Organe de asamblare care pot transmite prin forma momente de torsiune sau pot realiza fixarea axiala a butucului fata de arbore.

Pot fi: cilindrice simple filetate cu crestătura sau cu cep cilindrice crestate elastice etc.

Tipuri de stifturi

Dispunerea ştifturilor cilindrice

Ştifturile cilindrice dispuse longitudinal in raport cu axa arborelui au o acţiune similara unor pene longitudinale.

Se folosesc in cazul amplasării pieselor la capătul arborilor si transmit momente mici de torsiune; se întrebuinţează si in cazul ajustajelor presate, ca element de siguranţa.

Particularitati

La asamblarea cu ştift longitudinal, stiftul cilindric se montează in paralel cu axa arborelui, la capătul acestuia. Prelucrarea găurii se face cu butucul si arborele asamblate iar asamblarea se mai numeşte cu pana circulara.

Principalele solicitări sunt : forfecarea ştiftului in planul de separaţie, strivirea intre ştift si arbore, respectiv intre ştift si butuc.

Calculul asamblării Notând Ft forţa tangenţiala la raza egala cu d/2 a ştiftului,

rezulta relaţia de calcul a tensiunii de forfecare: f = Ft/Af =( 2Mt/d) (1/lsds)

Strivirea intre arbore si ştift se produce pe un sfert din suprafata laterala a unui cilindru. Pentru acest contact se poate aplica relaţia:

s = Ft/ (dsls/2)

In estimarea valorii tensiunii de strivire s-a considerat ca forţa care apasa arborele pe ştift este aproximativ egala cu forţa tangentiala din planul de separaţie. Condiţia de rezistenta este:

s as respectiv f af

in care as si af sunt rezistentele admisibile pentru materialele utilizate.

Asamblare cu ştift transversal Ştiftul montat transversal transmite momente de

torsiune prin forma. Prin acest tip de asamblare se poate realiza si fixarea axiala a butucului fata de arbore. Pentru calculul solicitărilor de contact se considera ca exista o distribuţie liniara si uniforma a acestora atât in arbore cat si in butuc

Asamblare cu ştift transversal intre un arbore cu umăr si un butuc de tip flanşa.

Calculul asamblării

Pentru contactul ştift – arbore, relaţia de calcul este:

Ft1 = 3Mt/2d = ½ (s1) ds (d/2)

In care Ft1 reprezintă forţa tangenţiala, s1 rezultanta presiunilor de contact, ds diametrul ştiftului, d diametrul arborelui.

In reprezentarea pe desen, ştiftul nu se secţionează.

Calculul asamblării

Ştiftul permite transmiterea unui moment de torsiune si totodată blocarea reciproca a butucului fata de arbore. Montarea ştiftului se face prin presare, fiind recomandata prelucrarea găurii după introducerea butucului pe arbore. Este preferabil ca sa existe posibilitatea prelucrării găurii in ambele moduri, atât separat cat si simultan cu elementele fixate in asamblare.

Pentru calculul tensiunilor de forfecare se calculează forţa tăietoare pentru diametrul d:

Ft = Mt/d

Respectiv f = Ft/Af

unde f reprezintă efortul de forfecare, Af aria de forfecare a ştiftului.

Solicitări

Principalele tipuri de solicitări sunt : forfecare a ştiftului in planul de separaţie

dintre arbore si butuc strivire intre ştift si arbore sau intre stift si

butuc; încovoiere a ştiftului in cazul in care

asamblarea are joc intre arbore si butuc.

Proiectare

De regula, proiectantul alege diametrul ştiftului in raport cu nivelul solicitărilor si dimensiunile celorlalte elemente aflate in asamblare. Pentru asigurarea unei rezistente optime a îmbinării, se recomanda respectarea condiţiei de rezistenta la forfecare in raport cu valoarea rezistentei admisibile a ştiftului, care are cea mai mica secţiune comparativ cu celelalte elemente de asamblat.

Modalitatea de amplasare

Atunci când realizarea penelor transversale si a canalelor este costisitoare, se pot utiliza ştifturile transversale, simple sau crestate.

Pentru autoblocarea elementelor supuse asamblării, ştifturile traversale se executa cu o conicitate sau o inclinare de 1:50 pana la 1:100.

Elemente de calcul σs = efortul unitar de strivire; Mt = momentul de torsiune; d = diametrul arborelui de calcul; d1 = diametrul penei; z = numarul de pene cilindrice; lz = lungimea penelor; σas = rezistenta admisibila la

strivire a materialului; lc = lungimea de calcul a penelor

sau a butucului; τf = efortul unitar; τaf = efortul unitar admisibil. af

z

tf

as

tc

asz

ts

ldd

M

zdd

Ml

ldd

M

1

1

1

2

4

4

Avantaje

Simplitatea metodei, costuri reduse, nu necesita materiale de adaos;

Posibilitatea transmiterii unor momente sau fixarii simultan;

Posibilitatea asamblării unor componente greu accesibile;

Permite dezasamblarea fara deteriorarea componentelor de asamblat.

Dezavantaje

Rezistenta mecanica a îmbinărilor este redusa; Necesita prelucrări permanente in componentele

de asamblat; Nu asigura o precizie suficient de buna a

asamblării.

Asamblări cu bolţuri

Bolţurile sunt organe de asamblare care se pot monta cu joc sau cu strângere uşoara, îndeplinind funcţia de sprijin si asamblare a doua sau mai multe elemente. Boltul nu preia deplasări axiale, dar poate asigura rotirea intre componentele aflate in asamblare (arbore si furca). Fixarea elementelor axial se poate realiza cu ajutorul unor elemente suplimentare (splint)

Asamblări cu bolţuri

Calcule

Principalele solicitări care apar asupra bolţului din asamblare sunt: strivire intre bolţ si cele doua elemente ale asamblării, furca respectiv cupla; forfecare a bolţului in planul de separare intre cupla si furca; încovoiere, datorita jocului intre furca si cupla. Datorita jocului foarte redus, de regula solicitarea de încovoiere se neglijează.

Calcule

Considerând o distribuţie uniforma a presiunilor, formulele de calcul pentru solicitarea de strivire sunt:s1 = F/(2 db l1)s2 = F/(2 d l2)

In care db reprezintă diametrul bolţului, iar l1 si l2 lungimile de asamblare ale bolţului cu cupla, respectiv furca.

Calcule Tensiunile de forfecare sunt date de relaţia: f = F/Af = F/( d2b /2)

Condiţia de rezistenta este ca eforturile de calcul sa fie inferioare valorilor tensiunilor admisibile ale materialelor utilizate pentru elementele asamblării.

Proiectantul asamblării poate opta pentru o dimensionare constructiva, bazata pe experienţa si asigurarea siguranţei in exploatare, după care se trece la verificarea valorilor pe baza de calcule analitice, luând in calcul succesiv cele trei necunoscute de baza, db si cele 2 lungimi de calcul ale bolţului aflate in asamblare cu furca si cupla.

Daca jocurile din asamblare sunt mari, este necesara si o verificare la încovoierea bolţului. Pentru ca asamblarea prezentata in modelul din fig. 6 sa funcţioneze ca o articulaţie, este necesara prezenta unui joc minim care sa asigure rotirea cuplei in raport cu furca.