CUPLAJE DefiniDefiniieie

CUPLAJELECUPLAJELEsuntsunt organeorgane de made mainiini care care rearealizeaz lizeaz legtura permanentlegtura permanent sau sau intermitentintermitentntre doi arbori, cu scopul transmiterii ntre doi arbori, cu scopul transmiterii mimicrii de rotacrii de rotaie ie i a momentului de i a momentului de torsiune, torsiune, fr modificarea valorilor fr modificarea valorilor nominale nominale i a sensului acestorai a sensului acestora..Ele se pot utiliza Ele se pot utiliza i pentru relizarea legturii i pentru relizarea legturii ntre un arbore ntre un arbore i i piesele montate liber pe acesta: ropiesele montate liber pe acesta: roi dini dinate, roate, roi de transmisie, i de transmisie, roroi de lani de lan etc.etc.

Pot servi ca elemente de siguranPot servi ca elemente de siguran (limitatoare de moment, (limitatoare de moment, limitatoare de turalimitatoare de turaie sau sens) etc.ie sau sens) etc.

ClasificareClasificareCuplaje Cuplaje MECANICEMECANICE::-- permanentepermanente::

-- fixefixe: : -- cuplaj cu flancuplaj cu flanee-- cu dincu dinare frontal are frontal (Hirth)(Hirth)-- cu buccu buc-- cu role de blocare (Stieber)cu role de blocare (Stieber)

-- mobilemobile: : -- cu elemente cu elemente RIGIDE RIGIDE pentru abateri ale arborilor:pentru abateri ale arborilor: -- axialeaxiale

-- radialeradiale-- unghiulareunghiulare-- combinatecombinate

-- cu elemente cu elemente ELASTICE: ELASTICE: -- metalicemetalice-- nemetalicenemetalice

ClasClasificareificareCuplaje:Cuplaje:--intermitenteintermitente::-- dup modul dup modul n care se realizeaz transmiterea n care se realizeaz transmiterea momentului de torsiunemomentului de torsiune::

-- cuplaje mecanicecuplaje mecanice-- electromagneticeelectromagnetice-- hidraulicehidraulice

-- dup caracterul func dup caracterul funcionriiionrii: : -- comandatecomandate: : -- cu comand mecanic cu comand mecanic

-- cu comand hidrostatic cu comand hidrostatic -- cu comand electric cu comand electric (electromagneti(electromagneticc))

-- automateautomate: : -- centrifugale (limitatoare de turacentrifugale (limitatoare de turaie)ie)-- direcdirecionale (limitatoare de sens)ionale (limitatoare de sens)-- de sigurande siguran (limitatoare de moment)(limitatoare de moment)

PoziPoziia relativ a arboriloria relativ a arborilor

Exist numeroase situaExist numeroase situaii cnd axele ii cnd axele arborilor ce trebuie cuplaarborilor ce trebuie cuplai formeaz un i formeaz un anumit unghi anumit unghi ntre ele, care se poate ntre ele, care se poate modifica modifica n funcn funcie de condiie de condiiile de iile de exploatare.exploatare.Abaterile de la coaxialitate sunt practic Abaterile de la coaxialitate sunt practic inevitabile din cauza unor factori ca: inevitabile din cauza unor factori ca: precizia insuficient de execuprecizia insuficient de execuie, ie, deformadeformaiile carcaselor lagreloriile carcaselor lagrelor, , deformadeformaiile termice, etc.iile termice, etc.

Cuplaje. ObiectiveCuplaje. Obiectivea)a) CuplareaCuplarea arborilor chiar arborilor chiar n cazul existenn cazul existenei unor ei unor abateri de la coaxialitate;abateri de la coaxialitate;b)b) Modificarea frecvenModificarea frecvenelor propriielor proprii ale lanale lanului ului cinematic din care fac parte. cinematic din care fac parte. n acest fel se asigur n acest fel se asigur deplasarea acestor frecvendeplasarea acestor frecvene e n afara domeniului n afara domeniului turaturaiilor de regim (se uiilor de regim (se utilizeaz cuplaje elasticetilizeaz cuplaje elastice););c)c) MicMicorarea efectului solicitrilor dinamiceorarea efectului solicitrilor dinamice prin prin nmagazinare unei anumite energii potennmagazinare unei anumite energii poteniale la iale la apariapariia supraia suprancrcrilorncrcrilor;;d)d) Cuplarea sau decuplarea arborilor Cuplarea sau decuplarea arborilor n timpul n timpul mersului (cuplaje intermitente)mersului (cuplaje intermitente)e)e) Deservirea maDeservirea mainilor echipate cu un sistem de inilor echipate cu un sistem de acacionare prin mai multe motoare, de la un ionare prin mai multe motoare, de la un post post centralcentral (prin (prin utilizarea cuplajelor intermitente cu comand electromagneticutilizarea cuplajelor intermitente cu comand electromagnetic))

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixe-- Cele dou semicuplaje sunt prevzute cu Cele dou semicuplaje sunt prevzute cu

flanflanee strnse prin intermediul strnse prin intermediul uruburilor uruburilor de psuirede psuire ( (montate fr jocmontate fr joc) ) i piulii piulie;e;

-- Semicupljele sunt montate cu pan pe Semicupljele sunt montate cu pan pe capetele de arbore;capetele de arbore;

-- Cuplajele sunt Cuplajele sunt STANDARDIZATESTANDARDIZATE conform conform STAS 769STAS 769;;

-- Momentele de torsiuneMomentele de torsiune se transmit datorit se transmit datorit FRECRILORFRECRILOR care apar care apar ntre cele dou ntre cele dou suprafesuprafee, ca urmare a fore, ca urmare a forelor de elor de strngere din asamblrile filetatestrngere din asamblrile filetate;;

-- CENTRAREACENTRAREA se face cu ajutorul se face cu ajutorul uruburiloruruburilor psuite psuite. .

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixea)a) LEGTURALEGTURA ntre cele dou elemente consecutive ntre cele dou elemente consecutive

ale lanale lanului cinematic ului cinematic nu poate fi nu poate fi ntrerupt dect ntrerupt dect prin demontarea cuplajuluiprin demontarea cuplajului;;

b) b) Nu permit nici un fel de abateri de poziNu permit nici un fel de abateri de poziieie ntre ntre elementul condus elementul condus i cel conductori cel conductor..

ll11

dd22

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixeMomentul de torsiuneMomentul de torsiune ce ce poate fi transmis se poate determina cu relapoate fi transmis se poate determina cu relaia:ia:

21DzFMM stftc

MMtftf momentul de torsiune ce poate fi transmis prin frecarea momentul de torsiune ce poate fi transmis prin frecarea dintre suprafedintre suprafeele ele n contact ale flann contact ale flanelor;elor; coeficientul de frecare;coeficientul de frecare;FFss forfora axial dintra axial dintr--un un urub;urub;zz numrul numrul uruburilor;uruburilor;DD11 diametrul cercului centrelor diametrul cercului centrelor uruburilor.uruburilor.

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixe

coeficient care coeficient care ine seama de torsionarea ine seama de torsionarea urubului;urubului;dd1s 1s diametrul interior al diametrul interior al urubului;urubului;tt efortul unitar de efortul unitar de ntindere din ntindere din urub;urub;

Deoarece Deoarece uruburile sunt strnse puternic la uruburile sunt strnse puternic la montare, ele sunt solicitate att la tracmontare, ele sunt solicitate att la traciune ct iune ct i la i la torsiune, deci:torsiune, deci:

ts

sd

F

4

1

tstc dDzM 2118

1

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixeRelaRelaia de mai sus permite ia de mai sus permite DIMENSIONAREADIMENSIONAREAurubuluiurubului::

t

tcs Dz

Md

11

8

Se menSe menioneaz c dimensionarea ioneaz c dimensionarea uruburilor este uruburilor este necesar numai la cuplajele nestandardizate necesar numai la cuplajele nestandardizate (de (de exempu la cuplajele cu flanexempu la cuplajele cu flane forjate dintre forjate dintr--o bucat o bucat cu arborele.cu arborele.

tstc MCM CCss coeficient de sigurancoeficient de siguran, dat , dat n n STAS 769STAS 769. . ine seama de:ine seama de:-- Neuniformitatea funcNeuniformitatea funcionrii maionrii mainii motoare;inii motoare;-- Neuniformitatea funcNeuniformitatea funcionrii maionrii mainii motoare;inii motoare;-- De consecinDe consecinele distrugerii cuplajului.ele distrugerii cuplajului.

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixen cazul cuplajelor n cazul cuplajelor standardizatestandardizate (STAS 769) (STAS 769) dimensiunile dimensiunile uruburilor sunt cunoscute, de aceea se uruburilor sunt cunoscute, de aceea se face doar face doar VERIFICAREAVERIFICAREA lor lor. . Ele sunt montate fr joc Ele sunt montate fr joc ((psuitepsuite) ) i se verific la i se verific la FORFECAREFORFECARE considernd posibilitatea realizrii considernd posibilitatea realizrii unei strngeri insuficiente:unei strngeri insuficiente:

aftctc

f dDzM

dzF

2

2122

84

FFtctc forfora tangena tangenial de calcul care produce forfecrea ial de calcul care produce forfecrea uruburilor;uruburilor;dd2 2 diametrul pordiametrul poriunii netede a iunii netede a urubului;urubului;

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixen practic exist cuplaje cu flann practic exist cuplaje cu flane la care e la care uruburile uruburile sunt sunt MONTATE CU JOCMONTATE CU JOC. . n acest caz n acest caz CENTRAREACENTRAREA semicuplajelor se semicuplajelor se realizeaz prin realizeaz prin PRAGURIPRAGURI sau sau INELEINELE..

uruburi montate cu jocuruburi montate cu joc Centrarea semicuplajelor cu ineleCentrarea semicuplajelor cu inele

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixeuruburile montate cu joc se dimensioneaz uruburile montate cu joc se dimensioneaz determinnd diametrul determinnd diametrul dd1s1s i se verific la i se verific la ncovoiere:ncovoiere:

aitc

tct

ii dD

lMdz

lF

d

lF

WM

3

21

132

1

32

11 32

32

2

32

2

unde unde FFt1t1 este foreste fora tangena tangenial care acial care acioneaz asupra ioneaz asupra unui unui urub.urub.

Aceste cuplaje se utilizeaz pentruAceste cuplaje se utilizeaz pentru::-- Capete de arboriCapete de arbori cu diametre cu diametre ddCA CA = 18 ... 250 mm;= 18 ... 250 mm;-- Momente de torsiuneMomente de torsiune MMtctc = = 18 ... 122000 Nm;18 ... 122000 Nm;-- TuraTuraiiii nn = 2360 ... 900 rot/min.= 2360 ... 900 rot/min.

CuplajeCuplaje permanentepermanente fixefixeParametri Parametri i dimensiuni (extras din STAS 769)i dimensiuni (extras din STAS 769)

CuplajeCuplaje cu dincu dini frontali (Hirth)i frontali (Hirth)Sunt utilizate pentru Sunt utilizate pentru asamblarea precisasamblarea precis a unor a unor organe de maorgane de maini pe arbori (ex. roini pe arbori (ex. roi dini dinate) sau a unor ate) sau a unor organe ale mecanismelor de antrenare puternic organe ale mecanismelor de antrenare puternic solicitate. Asigusolicitate. Asigur o asamblare r o asamblare solidsolid, cu gabarit , cu gabarit radial foarte redus.radial foarte redus.Asamblarea Asamblarea se autocentreaz datorit fese autocentreaz datorit feelor elor nclinate ale dinnclinate ale dinilorilor..

Semicuplajele dinSemicuplajele dinateate Dantur simetricDantur simetric Dantur asimetricDantur asimetric

Dantura poate fi Dantura poate fi SIMETRICSIMETRIC sau sau ASIMETRICASIMETRIC..

CuplajeCuplaje cu dincu dini frontali (Hirth)i frontali (Hirth)Ea este solicitat la Ea este solicitat la ncovoierencovoiere, , forfecareforfecare, , presiune de contactpresiune de contact. Calculul danturii se . Calculul danturii se face face simplificatsimplificat la la NCOVOIERENCOVOIERE..

zRMF

s

tctc bFM tci

undeunde RRss este distaneste distana de la centrul de a de la centrul de greutate S al suprafegreutate S al suprafeei profilului ei profilului n n secseciunea Biunea B--B la axa de rotaB la axa de rotaie, iarie, iar zz este este numrul de dinnumrul de dini.i.

iii

aadD

WM

6

22

221

aitc

i aadDbF

2

21

48

CuplajeCuplaje permanentepermanente mobilemobileCuplaje cu Cuplaje cu elemente rigideelemente rigide pentru pentru

DEPLASRI AXIALEDEPLASRI AXIALE

Cuplaj cu ghear Cuplaj cu ghear frezatfrezat Cuplaj cu Cuplaj cu tift transversaltift transversal

Gheara frezat face corp Gheara frezat face corp comun cu arborele 1 comun cu arborele 1 i i ptrunde ptrunde n cresttura n cresttura practicat practicat n arborele 2.n arborele 2.

l = dl = d = 0,3= 0,3dd

Dezavantajul acestor soluDezavantajul acestor soluii ii const const n faptul c n faptul c transmittransmitMOMENTE DE TORSIUNE MOMENTE DE TORSIUNE MICIMICI

CuplajeCuplaje permanentepermanente mobilemobileCuplaje cu Cuplaje cu

tift tift transversaltransversal

Cuplaje cu gheareCuplaje cu gheare

Cuplajul cu gheareCuplajul cu gheare const din dou semicuplaje const din dou semicuplaje (1 (1 i 3) avnd pe suprafei 3) avnd pe suprafeele frontale un numr impar de ele frontale un numr impar de gheare, ghearele unui semicuplaj intrnd respectiv gheare, ghearele unui semicuplaj intrnd respectiv n n golurile celuilalt.golurile celuilalt.

CuplajeCuplaje permanentepermanente mobilemobile

La un cuplaj cu La un cuplaj cu z z gheare gheare i i DDmm diametrul mediu al diametrul mediu al suprafesuprafeei de contact, asupra unei singure suprafeei de contact, asupra unei singure suprafee e de contact acde contact acioneaz forioneaz fora tangena tangenialial::

2

1m

tc

DMF

Acest tip de cuplaj se monteaz de obicei Acest tip de cuplaj se monteaz de obicei n mijlocul n mijlocul liniilor de liniilor de arbori mai lungiarbori mai lungi, , pentru a compensa variapentru a compensa variaia ia lungimilor arborilor provocate de varialungimilor arborilor provocate de variaiile de iile de temperaturtemperatur..

Presiunea de contact pe suprafaPresiunea de contact pe suprafaa ghearei, avnd a ghearei, avnd adncimea de contactadncimea de contact a a i li limea imea ((DDee--DD ii)/2 )/2 este:este:

CuplajeCuplaje permanentepermanente mobilemobile

Deoarece sarcina nu se repartizeaz uniformDeoarece sarcina nu se repartizeaz uniform, s, se adopt e adopt presiuni de contact relativ mici, presiuni de contact relativ mici, ppaa = = 20 ... 25 MPa20 ... 25 MPa..

aie

paDD

Fp

2

1

n cazul verificrii la n cazul verificrii la ncovoierencovoiere se consider c se consider c efortul efortul unitar maximunitar maxim de de ncovoiere va fi la ncovoiere va fi la baza gheareibaza ghearei::

aiie

i hDDaF

62

21

aiai = = 25 ... 30 MPa25 ... 30 MPa