curs om pene

8/3/2019 Curs Om Pene

1/46

Curs nr.7 24.05.2001

= Pene NCLINATE =

n aceast categorie intr aa numitele pene cu cioc, care au o fa nclinat i se imobilizeazn canal prin batere.

Datoritei feei nclinate se realizeaz un efect de pan, apsnd pe partea infeioar pe canaluldin arbore i pe patea supeioar din n canalul din butuc, imobiliznd piesele.

Roat Pan Arbore

Exist 2 tipuri de soluii constructive : soluia de mai sus, care prezint bar de seciune dreptunghiular; soluia constructiv n care seciunii penei are n partea inferioar executat o cocavitate, care

copie forma arborelui.O astfel de pan nu necesit canal de pan, diminund astfel efecutl de concentrator.Prezena canalului nclinat n roat creaz dificulti de natur tehnologic, deoarece abaterile

de nclinare ntre canal i pan vor conduce la un contac preponderent pe unul dintre capete, care vadetermina un efect de ncovoiere i nclinare a roii pe arbore. Ptr. a se evita acest lucru se procedeazi la folosirea unui sistem de 2 pene conjugate cu acelai unghi de nclinare.

40


2/46

Sub efectul forelor de batere Fb apare un sistem de fore care apas n butuc, asamblul panbutuc creend fora Q. Apariia momentului de torsiune Mt determin a tendin de nclinare a penei cefect n neuniformizarea de tensiuni echivalente, a forei Q , care ptr. calcule este considerat liniar can figur. Rezultanta Q aplicat n centrul de greutate se decaleaz cu b /6 .

O probelm de calcul ptr. acest tip de pene l constituie calculul forei de batere necesare, cndvom obine un sistem capabil s transmit un moment de torisune Mt.

Relaia de legtur ntre fora de batere i Q este :

Fb = Qtg ( +2f ),i fora Q e corelat cu momentul de torsiune Mt cu relaia :Q = Mt ;

b + ( d t ) + 2 d6 2

Aceast relaie rezult din scrierea sistemelor de ec. de fore ale penei.Solicitarea de baz a acestei asamblri este strivirea ntre pan i suprafaa conjugat. Condiia

de verificare la rezisten este ca s nu apar strivirea ntre aceste suprafee.Considernd fora Q se poate scrie :

Q = p b lc ==> p = 2Q min Pa strivire

2 b lcObs. : - datorit faptului c aceste mbinri creaz momente ncovoietoare normale pe axaarborelui ducnd la modificarea poziiei roilor ele nu se folosesc la maini de precizie

Aceste pene mai sunt denumite pene cu cioc datorit proeminenei necesare ptr. uurarea lademontare a penelor.

= Pene TANGENIALE =

Acest tip de pene difer de cele prezenteate anterior prin aceea c astfel de pan preiamomentul att prin forfecare ct i prin contact, combinnd cele 2 situaii anterioare. Este o soluie

restns i care prezint dezavantajul c ptr. a transmite moment n ambele sensuri sunt necesare 2perechi de pene.

41


3/46

= CANELURI=

Din discuia prezentat la penele paralele, sa oobservat c un astfel de calcul presupune n finastabilirea unei lungimi necesare a penei. Aceast lungime lc se compar cu limea butucului B. Dac lc > B, atunci sunt necesare 2 sau mai multe pene ptr. a transmite momentul de torsiune Mt.

Dac lum 2 pene ele se dispun diametral opus sim nr. max de pene admis este 3.Aceadt soluie prezint dezavantajul c datorit prezenei erorilor de execuie, arborele i

butucul fiind prelucate independent, penele nu vor fi solicitate uniform, eforturile distibuindu-seneuniform i va exista totdeauna o pan mai solicitat dect celelalte.Din acest motiv ptr. momente de transmis mari, care necesit un nr. mai mare de 3 pene sau pt

construcii mecanice la care pe lng transmiterea efortului se impune i o poziie relativ precis, sefolosete soluia asamblrii prin caneluri.

Aceast soluie pp-une executarea n arbore i butuc pe circumferin a unor succesiuni deplinuri sigoluri conjugate.

Exist mai multe soluii constructive care se mpart dup forma proeminenelor : caneluri dreptunghiulare; caneluri triunghiulare; caneluri evolventice.

Tehnologie

Prelucrarea canalelor n arbore se poate face prin : - frezare dublat de rectificare, - deformareplastic + rectificare, prelucarea canalelor n butuc se fac prin broare, deci materialul roii este maimoale dect cel al arborelui ptr. a se putea face achierea.

Caracteristicile ptr. aceste caneliri sunt : nr de caneluri, z; nlimea lor, h; limea, b; diametrul mediu, dm.

Aa cum se vede din desen, la baza canelurilor se realizeaz o racordare care are ca scopatenuarea efectului de concentrator.

Cele mai vechi caneluri sunt cele dreptunghiulare, cele triunghuilare i evolventice au un efectde concentrare mai mic, realizeaz o centrare mai bun dar tenhologic dificil de realizat.

Capacitatea portant a canelurilor evolventice i triunghiulare este mai mare ceea ce ledetermin utilizarea n special la construcii mecanice de dmensiuni reduse (mecatronic).

O probelm important n cazul canelurilor o constituie centrarea, prin aceasta nelegndpoziia relativ a elementelor n asamblare.

Dac considerm cazul canelurilor dreptunghiulare, care sunt recomandate a fi folosite nconstrucia de maini de uz general este netehnologic i ineficient s realizm ajustaje precise pe toatesuprafeele, respectiv pe diametrele exterioare (vrful canelurilor, pe flancurile i pe diametrul de funda canelurilor).

42


4/46

De aceea n practic se opteaz ptr. una din aceste situaii, dup caz realizndu-se centrarea pefund, pe flancuri, sau pe vrful canelurilor.

de dm di

vrf flancuri fund

O centrare mult mai bun este realizat de canelurile triunghiulare i evolventice deoareceacestea se centraz pe suprafee curbe sau nclinate.

Ptr. caneurile dreptunghiulare capacitatea portant cea mai bun o ofer canelurile cu centrarepe flancuri dar n acelai timp acestea au cea mai proast centrare.. Ptr. o avea o centrare bun eatrebuie fcut pe vrf sau fund.

O astfel de asamblare se folosete la cutiile de vitez ptr. montarea roilor baladoare.

= Calculul mbinrilor canelate =

Analiznd un sistem de fore observv c mbinrile canelate transmit numai moment detorsiune. Deci pe flancuile canelurilor apare o tensiune de contact a crei valoare este dat de relaia :

Pc = N ;pr Ac

unde : Ac aria de contact ; pr proiecia radial.

Ptr. canelurile dreptunghiulare, presiunea se consider normal pe flancuri i se echivaleaz cuo for normal T dispus pe diametrul mediu.

Mt = T dm z2

T = 2 Mtdm 2

Calculul este fcut n ipoteza solicitrii uniforme a tuturor canelurilor, fapt ce n realitate neeste adevrat, deci :

N = T = 2Mt ; = 0,75 0,8 dmz

43


5/46

Cu acest coef. luat n calcul proiecia ariei de contact n cazul canelurilor dreptunghuilareeste : prAc = hlc, i poate fi calculat presiunea de contact Pc, care se compar cu min.(Pas butucPasarbore).

Acest relaie este folosit ptr. verificare, metodica STAS calculeaz dimensiunile profiluluicanelurilor a.. celelalte solicitri s fie ntr-o situaie acoperitoare. Ca i la pene singurul element carese calculeaz este lunghimea min. necesar a butucului ptr. a se putea transmite momentul dat.

Standardele ofer recomandri ptr. alegerea tipodimensiunii de caneluri i funcie de diametrul

arborelui, existnd mai multe serii : uoar, mijlocie, grea.Nr. min de caneluri este 4.

= mbinri PROFILATE (poligonale) =

Fac parte din categoria de mbinri arbore butuc.

butuc arbore

Aa cum se vede din desen arborele se prezint sub forma unui poligon regulat care vine ncontact cu alezajul din butuc de aceeai form.

Aceste asamblri sunt standardizate i corelate cu diametrul d al cercului nscris n poligonu deasamblare. Au jocuri relativ mici, capcacitate portant bun i efecte de concentrare reduse.

Calculul unei astfel de mbinare se face la presiunea de contact. Principiul de calcul pp-une cdatorit efectului momentului de torsiune apare o distribuie triunghiular de presiune pe jumtateadin latura, ca n figur.

Pmax

Condiia de echilibru :Q z = Mt

Q = 1 ( a Pmax lc) ==> Pmax : Pastr.min 1,22 2

Adoptnd presiunea se poate determina lungimea necesar a butucului respectiv mbinrii.De remarcat faptul c momentul Mt depinde de z ,cu creterea nr. de laturi a poligonului dei crete z

scade latura a i deci scade capacitatea portant a fiecrei laturi i de aceea nu se folosescmbinri poligonale cu nr. mai mare de laturi.

44


6/46

= mbinri PRESATE =

mbinrile presate constituie o alt categorie de mbinri demontabile, caracterizate prin aceeac 2 piese de regul cilindrice una cuprinsi cealalt cuprinztoaresunt asamblate n condiiile ncare n stare desfcut diametrul arborelui e puin mai mare dect diametrul butucului (alezajului).

Ptr. a realiza o astfel de mbinare piesele trebuies deformate elastic. n asamblare rmne o

deformaie elastic remanent a suprafeelor, care determin o for de apsare reciproc, iar nprezena tendinei de micare, o for de frecare ce mpedic micarea relativ.

Este foarte important ca solicitarea s rmn n domeniul elastic deoarece dac deformaiatrece n plastic nu mai exist solicitare relativ, forele realiznd un lucru mecanic de deformare.

Realizarea mbinrii se poate face pe 3 ci :prin apsare longitudinal, arborii avnd prevzut o teitur care faciliteaz solicitarea radial

a materialului butucului, tehnologic realizndu-se pe prese ; realizarea unei deformaii radiale a materialelor elementelor, fie mecanic dar mai ales termicprin nclzirea butucului i rcirea arborelui, ceea ce modific dimensiunile i transform ajustajuldin cu strngere n cu joc. Dup realizarea mbinrii la egalizarea temperaturia, justajul cu joc setrasform n ajustaj cu strngere, genernd astfel forele elastice din asamblare. n cazul n care nu se poate aplica una din metodele de mai sus asamblarea se realizeaz prinmetode combinatea primelor 2 metode : termic + mecanic.

mbinrile presate sunt de mare fiabilitate dar pp-un o execuie ngrijit, deoarece o strngereinsuficient ar putea duce la incapacitatea transmiterii momentului Mt i forele axiale impuse, n timpce o strngere prea mare ar putea duce la distrugerea elementelor mbinate.

Metodica de calcul a mbinrilor presate

a) Evaluarea eforturilro de transmis.O astfel de mbinare poate transmite att fore axiale ct i un moment de torsiune, acestea

conducnd la apariia unei fore axiale Fa i una tangenial Ft, n contac.

45


7/46

Mt = Ft d ;2

F = Ft2 + Fa2 Ff = N

N = p Ac = p db

Dac adopt un coeficient de siguran c atunci vom avea o presiune min de contact care este :Pmin nec = c p

Aceasta presiune min este foarte important deoarece o vom folosi ulterior ptr. calcululstrngerii din mbinare.

b) Calculul strngerii min necesare.Aceast strngere este corelat cu presiunea min necesar n mbinarea ptr. transmiterea

eforturilor. Aceast presiune se calculeaz pe baza formulelor din R.M.

P = s 1 ; A materialul piesei 1; B materialul piesei 2;d CA + CB

EA EB

CA = 1 +(d1/d)2 - ; s strngerea din mbinare ;1 ( d1/d)

2 , modulele de elasticictate amaterialelor.

CB = 1 +(d /d2)2 - 1 ( d/d2)

2

46


8/46

Plecnd de la calculul presiuni min ==> c n aceast mbinare ca s putem transmite efortul,trebuie s avem o strngere min. Aceast formul dat este n cazul unei asamblri ideale cu suprafaenetede.

Se scrie o relaie de dependen ntre strngerea min real i efectele perturbatoare, corelate custrngerea min teoretic.

Smin teoretic = smin STAS - SR- ST - SE ;

Unde : smin teretic valoarea calculat ; smin STAS valoarea din STAS ; SR reprezint efectulde slbire a strngeri datorat prezenei rugozitilor, deformate local determin o diminuare a strngeri; ST ia n considerare faptul eventual al funcionrii nbinrii la o alt temp. dect cea ambiant ; SE ia n considerare efectele elastice de deformaie a arborilor.

Din aceast formul termeni : smin teretic , SR , ST, SE, se pot calcula cu formule cunoscute rezult smin STAS.

Cu aceast valoare se merge n standard i cu dimensiunea iniial stabilit se adopt un ajustajce s asigure strngerea necesar.

c) Verificarea la rezisten, la strngerea maxim.Ptr. elementele asamblrii situaia cea mai dezavantajoas o constituie cazul n care mbinm

arborele cu diametrul cel mai mare cu butucul cu diametrul cel mai mic.Deoarece dimensiunile sunt adoptate a.. execuia pieselor s se fac n cmpul de toleran ISOexist riscul ca ajustajul cu strngerea max s depeasc capacitatea de rezisten a materialului.

Se cunoate strngerea max i cu ea se poate calcula presiunea max :Pmax = smax l ;

d CA + CB EA EBAceast valoare nu trebuie s depeasc tensiunea admis a materialului cel mai slab.Cel mai frecvent n astfel de mbinri butucul este plin fapt ce conduce la solicitri mai

importante n butuc. n acelai timp n butuc solicitarea este de ntindere iar n arbore de compresiunei este tiut c materialul prezint o capacitate mai bun la compresiune dect la ntindere.

n cazuri importante este necesar s se fac o verificare a tensiuni axiale i radiale din materialatt ptr. butuc ct i ptr. arbore. Dac presiunea max. depete capacitatea de rezisten atunci existriscul de deteriorare. Acest risc se poate evita prin montarea selectiv evitnd strngerile importantecare pot conduce la atingerea limitei de rezisten.

n condiiile de serie mare elementele se aleg pe clase de dimensiuni, constituite pe pri alecmpului de toleran, mbinnd elementele din clase apropiate.

Asamblrile presate se folosesc im mecanica fin i unde se cere o poziie ferm a elementelorAceste asamblri fac parte din categoria asamblrilor demontabile, trebie remarcat c montarea

i demontarea prin presiune repetat a unui element duce la turtirea asperitilor, uzurii uoare aleelemenetelor, care pot influena caracteristicile ajustajului (vezi cazul rulmenilor presai).

= Asamblri ELASTICE (arcuri) =Majoritatea elementelor mecanice sunt confecionate din materiale elastice, adic aplicndui-se

o for acestea sufer o deformare corelat cu fora. Totui se trateaz o parte din aceste elemente ntr-o categorie aparte ca elemente elastice sau arcuri, atunci cnd ptr. buna funcionare, acestora li seimpune o anumit deformaie n scopul generrii unei fore elastice utile ptr. funcionarea mainii ncare este introdus.

Scopul arcurilor ntr-o construcie mecanic poate fi : de meninere a pozieie relative ; de creare a unei fore ;

47


9/46

de readucerea n poziia iniial a unui element ; de acumulare a unor energii mecanice ce urmeaz a fi cedate ulterior ; de alezare a unor fore de strngere ; de blocare a unor elemente ; de impunere a unei poziii ptr. unele elemente n fincionare.

Clasificarea arcurilor :

a) Dup form : arc bloc ; arcuri inelare ; arcuri disc ;

arcuri elecoidale ; arcuri spirale ; arcuri plane ;

arcuri lamelare etc

b) Dup sarcin (dup modul de solicitare a materialului) : arcuri de compresiune ; arcuri de ncvoiere ;

arcuri solicitate de Mt ; arcuri solicitate de forele tietoare.

d) Dup tensiunea din arc : arcuri cu tensiune de traciune compresiune ; arcuri cu tensiune de rsucire ; arcuri cu tensiune ncovoietoare ; arcuri cu tensiune de forfecare ; arcuri cu tensiuni compuse.

= Caracterizarea unui arc =

Un arc se caracterizeaz prin 2 elemente principale :caracteristica arcului, reprezint o curba de interdependen for / deformare :

x

n corelare cu aceast curb se definete rigidatea arcului notat cu K : K = dF /dx.

curba de histerezis :

48

K = tg 1 caracteristic liniar ;2 caracteristic neliniar.


10/46

De regul curba de ncrcare difer de curba de descrcare, deoarece o parte din energianmagazinat n arc la ncrcare este consumat prin frecri interne i nu mai poate fi cedat ladescrcare. Cu ct aceast energie este mai mare cu att aria curbei de histerezis va fi mai mare iarenergia consumat prin frecri duce la nclzirea arcului.

n corelaie cu aceast curb se definete randamentul de funcionare volumic a materialuluiarcului ca raport ntre energia nmagazinat /energia max posibil:

V = Wnmagazinat / W max posibil.

Materiale din care se confecioneaz arcurile sunt : oelurile , care trebuie s prezinteproprieti de rezisten pe ntreaga arie, limit de proporionalitate ridicat, rezisten la oboseal,lips de concentratori, clibilitate i se recomand oelurile cu coninut redus de carbon (C = 0,5 0,65), cu elemente de aliere Si, Mn ; n consecin au fost elaborate oeluri ptr. arcuri.

Alte materiale : bronzul fosforos, alama, cauciucul, au ns caracteristici mecanice neliniare.

Curs nr.8 30.05.2001

= Etapele generare de calcul ale ARCURILOR =

1) calculul tensiunii din arc n scopul dimensionrii sau verificrii arcului la rezisten ;2) calculul deformaiei arcului i a caracteristici acestuia, adic a curbei de legtur for deformaie ;

3) calculul lucrul mecani necesar ptr. deformarea arcului i a energiei mecanice destituite deacesta la descrcare ;

Obs :- datorit frecrilor interne precum i a solicitrilor pariale ale materialului arcului o

parte din energia cedat arcului la deformare va fi disipat de acesta.

4) determinarea coeficientului de utilizare volumic a materialului arcului.

n timpul ncrcrii arcului se efectueaz un lucru mecanic L = F /2, deformaia.Sub efectul forei F, materialul arcului este solicitat, acesta nmagazinnd n arc o energie

potenial dat de formula :

w = 2 dv , ptr. tensiuni normale ; w = 2 dv , - ptr. tensiuni tangeniale.2E 2E

Dac materialul ar fi uniform solicitat atunci tensiunile ar fi const. i conduce la :

w = 2 v ; w = 2 v ;2E 2E

Datorit distribuiei neuniforme n realitate tensiunile nu sunt constante i rezult c :w = v

2 v ; w = v2 v ; v coef. de utilizare a volumului

materialului(subunitar)2E 2E

F

49


11/46

v = 2 = L ; 2 v w

2

= Arcuri cu tensiuni de traciune compresiune =

A,E,

l

arc bar arc bloc

Se confecioneaz sub form de bar sau bloc; cele din urm fiind cele mai folosite. Ptr. bar sconoate F/A = E Dl/2.

Materiale, oeluri ptr. arcuri bar i cauciucul ptr. arcuri bloc. Spre deosebire de oel cauciucuprezint deformaii mult mai mari precum i un fenomen de subiere n zona central.

Ptr. arcuri bar = F/A a - condiia de verificare la rezisten.Deformaia :

F = E A Dl ==> F = K Dll

Fcauciuc (caracteristic neliniar)

oel (caracteristic liniar)

x

Coeficientul de utilizare a materialului. Aa cum se vede din relaiile prezentate, n seciunesolicitrile materialului este constant pe toat seciunea. Dac = ct energia nmagazinat n arceste egal cu lucru mecanic ceea ce conduce la v = 1.

50


12/46

Obs. :- metodele de calcul la rezisten trebuie s in seama i de caracterul variabil al

solicitrii ( dac este cazul) ;- tensiunea admisibil pe care o lum n calcul provine din limita de proporionalitate

divizat cu un coeficient de siguran.

= Arcuri INELARE =

Ai

Ae

Un atfel de arc e constituit dintr-o serie de inele conjugate care au o suprafa conic de unghi2 . Unghiul trebuie s fie mai mare dect unghiul de frecare, = 1112 0.

Sub efectul forei F, inelele exterioare sunt supuse la o solicitare de ntindere datorit efectuluide con, iar inelele interioare sunt supuse la o solicitare de compresiune.

Analiznd acest fenomen ptr. a se putea evalua solicitrile este necesar s se studiezefenomenele ce se petrec la contactul dintre inele.

51


13/46

Componenta normal poate fi calculat funcie de fora F care este aplicat, deducndu-se c :

Fa = tg ( + ) , aceast for tinde s ntind inelul exterior.Prin similitudine cu tubul cu prei subiri n seciune diametral aceast conduce la o tensiune

de ntindere : 2N0 = qd m.Fora radial Fr conduce la o tensiune qr = Fr/ d m.

qDin combinarea celor 2 relaii precum i ind cont c fiecare inel exterior are suprafee

tronconice rezult c n fiecare seciune acioneaz cte 2 fore N0 :N = 2N0 = q d m ==> N = Fr/

Conform principiului aciuni i reaciunii n contact forele sunt egale a.. aceiai va solicitainelul exterior la ntindere i pe cel interior la compresiune.

Tensiunile de compresiune respectiv ncovoiere sunt : c = N/Ainel interior , = N/Ainel exterior .

Aceste tensiuni terbuie s fie mai mici dect tensiunea admisibil : c, < a.

Obs. : - un astfel de arc nu poate prelua fore de ntindere ci numai fore de compresiune .

Deformaia arcului. Pe circumerina inelului deoarece acesta este solicitat la traciune /compresiune este valabil legea lui Hooke : = E .

c = c / Einterior ; t = / EexteriorAceste deformaii relative conduc la o cretere a diametrului mediu dm la ntindere : Rm = tRm , Rmc = cRm.Dac inelul exterior i crete diametrul i cel interior i micoreaz diametrul vom avea o

deplasare axial corelat x, ntre ntre acestea existnd relaia :Tg = Rmc + Rm / x ; x = 1/tg ( tRm + cRm ) = Fk Rm/tg.

Aceast relaie ne arat c ntre deformaia axial i for exist o dependen liniar.Caracteristica unui astfel de arc este o caracteristic liniar dar curba de ncrcare difer de

curba de descrcare, deoarece se modific sensul forei de frecare.

F Fr = tg ( )/( + )

x

52


14/46

Acesta face ca acest arc s consume ntrun ciclu 2/3 din energia de ncrcare. Acest lucru estefolosit ca o proprietate a lor i le recomand ptr. utilizarea n care arcul trebuie s atenueze un oc i ntrebuie s cedeze toat energia pe care o acumuleaz. Se folosete la tampoanele vagoanelor.

Obs. : -frecarea dintre inele pe suprafaa conic este noit de uzur. Ptr. dimunuareaacestui efect aceste arcuri se mpacheteaz cu vaselin.

= Arcuri cu tensiune de RSUCIRE =

Sunt de forma unei bare i se mai numesc arcuri bar de tensiune.

lagr

Sub aciunea forei F bara de modul polar Wp este supus la rsucire. Ptr. ca ea s nu fiesolicitat i la ncovoiere are spre capt unde se aplic fora un lagr.

Fora F se aplic excentric la excentricitatea e lucru care conduce la un moment de torsiune M= Fe.

Mt determin o rsucire arcui tip bar cu o tensiune = Mt /Wp. Condiia de rezistenlimiteaz aceast tensiune la o valoare admisibil a.

Aplicaii : - la suspensia autovehicolelor deoarece momentul de torsiuine crete foarte repede

cu seciunea ptr. aceiai deformaie. Acestea se folosesc ptr. autovehicule de mare tonaj (camioane,autotractoare, transportoare).Deformaia unui astfel de arc deform unghiular :

= t l/ GIp = F e l / G Ip ; are o deformaie dependent liniar de for.

v = e = F e2 l / Gip .

Coeficientul de utilizare a materialului.Calculul lucrului mecanic :

L = F / 2 = F v/2 = F2

e2

l / 2Gip ==> L = v

2

v/2G ;

Din raportului celor 2 ecuaii rezult v :

v = Wp2 /IpA ==> v = .

Obs. : - acest coeficient de utilizare a materialului putea fi intuit.

53


15/46

a) b)

Aria distribuiei de tensiuni a) este jumtate din aria max corespunztoate solicitrii uniforme.Coef. de utilizare a materialului ptr. un astfel de arc poate fi crescut prin confecionarea arcului cuseciunea inelar b).

= Arcuri ELICOIDALE CILINDRICE =

unt arcurile cele mai frecvent utilizate. Se obin prin nfurarea unui fir se seciune circular,

dreptunghiular sau ptrat n form elicoidal pe un ambur cilindric.

Aceste sunt cele mai folosite i cunoscute sub denumirea de arc spiral. Cele mai utilizate suncel cilindrice deoarece tehnologia este mai simpl i rigiitatea spirelor este aceiai.

Mrimi specifice :d diametrul srmei ; De diametrul exterior ; Di diametrul interior ; Dm diametrul mediu

; p pasul ; elicei ; z nr. de spire (poate fi : ztotal , zactiv, zo nr de spire de cap) ; i raportul denfurare i este dat de : i = Dm /d .

Uzual i =615 , iar = 1 0 , valoarea modificndu-se cu solicitarea.

= Tensiune de solicitare n arc =

54


16/46

Dac analizm o spir a unui arc, fora este aplicat n centrul spirei.Forele (*) conduc la unmoment de torsiune Mt.

D/2Mt = FD/2

T = Fcos - forfecare ; Mr = Mt cos == > rsucire ; = Fsin - compresiune ; M = Mt sin == >ncovoiere

Deformaiile acului elicoidal

Considerm numai spirele active. Deoarece solicitarea principal este rsucirea deformaiarezultat din corp este neglijabil, acest arc se poate asimila printr-un arc bar de torsiune care are forF aplicat n la distana D/2.

D zaNr. de spire de capt za = 1,52 spire. Sgeata n dreptul forei este : f = 4 za F i3 / 6 d , fiind

dependent de nr. de spire i invers proporional cu diametrul srmei.

Calculul coefcientului de utilizare a materialului

L = F f / 2 = 4 za F2 i3 /6d = v v 2 /2 G == > v = 1/2k2 ;

Prin compararea cu arcul bar de torsiune, arcul elicoidal are un coef. de utilizare a materialulu v inferioar determinat de faptul ca valoarea lui k esze supraunitar.

55


17/46

Calculul arcurilor elicoidale, pp-une, n funcie de aplicaie, limitele tensiuni max. i eventuan cazul solicitrilor variabile, un calcul la oboseal, atunci cnd solicitrile acestuia variaz n timp.

Obligatoriu se face calcul static, se verific la suprasarcin respectiv la solicitri ce corespundsituaiei n care spirele vin n contact p = d.

Utilizri : - au o caracteristic liniar i o curb de histerezis relativ mic, de aceea se potfolosi ca elemente de nmagazinare a energiei.

Principalele utilizri : - n suspensii unde lucreaz n paralele cu un amortizor, i n diverse

construcii mecanice ptr. crearea unor fore de apsare.La montare ele se prestrng ptr. a se crea o for de lucru care are rolul de a meninentr-o anumit poziie diverse elemente mecanice ( un ex. l constituie arcul care menine npermanet apsat tachetul pe cam).

= Arcuri cu tensiuni de ncovoiere =

Aceste arcuri sunt sub forma unor bare, seciunea lor putnd fi circular, dreptunghiular,constant sau variabil. Se mai numesc arc lamelar sau arc din foi.

Exist numai construcii de astfel de arcuri cum ar fi arc disc, arc spirle plane, arc elicoidalsolicitat la rsucire, toate avnd ca solicitare principal ncovoierea.

Solicitarea n arcurile de ncovoiere este dat de o tensiune de ncovoiere = Fl/ Wz i ptr. uarc cu seciune dreptunghiular =6 Fl /b h2 a.

Deformaia : f = F l

3

/ 3EizCoef. de utilizare a materialului :L = F f /2 == > v = 1/9.Ptr. a optimiza acest coef. de utilizare a materialului este necesar s optimizm solicitriloe n

material. Acest lucru este posibil dac arcul este construit sub forma unui solid de egal rezisten,fcndu-se fie laimea fie nlimea variabile ; n acest caz v poate ajunge pn la 1/3.

Deoarece inzona de aplicare a forei acest tip de arc are seciunea foarte mic este necear ocretere a dimensiunilor n aceast zon ceea ce va determina o reducere a coeficientului v = .

56


18/46

Obs. : - n cazul arcurilor foi la interfaa dintre lamele apar deplasri relative nsoite deuzur cunoscut sub denumirea de fretting. Ptr. a se atenua acest fenomen arcurile foi sempacheteaz cu vaselin sau se depune unstrat de grafir.

= Arcuri DISC =

Aceste arcuri sunt sub forma unor rondele din tabl ambutisat dispus ca n figur prezentndelemente care le menin n poziie reciproc. Sunt foarte rigide i se folosesc unde sunt necesaredeformaii foarte mici ale arcului i fore foarte mari. Se utilizeaz n vaiatoare EHD.

Calculul la rezisten, este complicat deoarece arcul are solicitri spaiale.Acest tip de arcuri sunt executate de ctre ntreprinderi specializate care firnizeaz n catalog

caracteristica, fiind recomandat s se foloseasc pn la o for maxim de lucru : Fmax lucru = 0,75Fmax. F

Fmax

Fmax lucru

= Arcuri SPIRALE PLANE =

Acest tip de arcuri se prezint sub forma unor siprale plane, confecionate din folii din tablelastic de seciune dreptunghiular i sunt folosite ca elemente de atenuare a energiei. De obicei nceasuri sau diverse mecanisme cu remontare periodic.

h

b

F

57


19/46

D

Momentul maxim este dat de relaia : Mmax = FD care conduce la tensiunea maxim : max = Mmax /Wz ; - relaie folosit la calculul de rezisten.

Calculul deformaiei unui atfel de arc este complicat deoarece geometria sa n stare liber ideformat difer foarte mult. Acest arc prezint un histerezis foarte mic i se utilizeaz datoritdefoemaiei foarte moi.

= Arcul elicoidal solicitat la rsucire =

d

F

eSolicitarea este la fel ca cea a arcurilor spiral. Deformaia este o deformaie de rsucire,

aceastea avnd tendina de revenire datorit energiei acumulate i comparativ cu arcurile elicoidaleacestea au o rigiditate mai mare.

Caracteristica lor este neliniar i dac prezint o lungime mare poate aprea un momentncovoietor ptr. a crui compensare este necesar o ghidare n partea interioar.

Diametrul suportului de ghidare trebuie s fie mai mic dect diametrul interior jocul fiindnecesar deoarece la deformare arcul i modific diametrul mediu Dm.

Solicitarea este de ncovoiere, un astfel de arc este confecionat din srm cu seciune circularMmax = F (e + Dm )

Cap. MBINRI DEMONTABILE PRIN FILET (asamblri filetate)

Elementul de baz a acestei mbinri estefiletul. Prin filet nelegem existena unei suprafeeelicoidale conjugate pe cele 2 piese asamblate a.. ptr. a realiza o deplasare axial trebuie executat omicare de rotire relativ.

Cele 2 elemente pe care este dispun filetul sunt denumite : urub arbore ; piuli alezaj,iar forma lor putnd fi cilindric sau conic.

Elementele principale ale filetului sunt : pasulp ; unghiul de nclinare a spirei ; nr. denceputuri .

Clasificarea filetelor

a) Dup forma suprafeei care genereaz filetul :

filet metric; 60 0

filet gas, (sau filet n oli, inchi); di 55 0

58


20/46

padm

de

Acest tip de filet este de origine englezeasc, are unghiul la vrf mai mic i este folosit ptr. evideoarece are o etamare mai bun pe filet.

Identificm : - diametrul exterior de ; diametrul mediu dm ; diametrul interiordi ; pasul aparenpa.p = z pa ; z nr. de nceputuri.

Prin pas nelegem valoarea deplasrii axiale a piuliei la o rotaie complet.Prin pas aparent nelegem distana axial dintre 2 elemente identice ale filetului.Unghiul de nclinare a spirei :

tg m = p/ dm ;p tg x = p / dm ;

dm

filet ferstru ; filet trapezoidal ; filet ptrat

filet cu profil curbiliniu ( sau Edison) este folosit ptr. mbinarea elementelor din tabl.

Curs nr.9 31.05.2001

= Destinaia asamblrilor filetate =

1) Poziionarea fix, rigid a pieselor. Ptr.aceasta se folosete un pachet de 3 elemente :urub, aib, piuli. Uneori piulia poate s lipseasc filetul ei fiind executat n una dinpiesele care se fixeaz.

2) Filete de micare, asamblarea urub piuli este folosit pentru a transforma micarea derotaie n micare rectilinie.

3) mbinri de precizie, sunt cuple la care corelarea ntre micarea de rotaie i cea detranslaie este precis controlat, (de exemplu surubul micrometric), se folosesc la instrumentde msur.

4) Elemente de reglare, servesc la poziionarea relativ a elementelor atunci cnd funcionareadepinde de aceast poziie i aceasta trebuie s se realizeze la montare.

n ara noastr se folosesc filete metrice, care sunt standardizate prin STAS 6371 carereglementeaz geometria i elementele filetului precum i tipodimensiunile recomandate. Mai existstandarde de construcia i dimensionarea urubului, piulielor, aibelor.

= Geometria filetelor metrice =

59


21/46

p pasul ; H nlimea teoretic a filetului ; D, d diametrul nominal (se consider diametruexterior ca diametrul nominal deoarece acesta poate fi cel mai uor msurat pe urub);

D2, d2 diametrule medie ;D1,d1 diametrul de fund ptr. urub i diametrul de vrf ptr. piuli.

Obs. : - n funcie de destinaie asamblri filetate, filetul se tolereaz att pe urub ct i pepiuli ptr. a se crea jocul necesar n funcionare ptr. filetul de micare sau ptr. asamblrile de uzgeneral ; sau o strngere uoar cu rol de sutodesfacere.

= Forme constructive ptr. uruburi i piulie =

URUBURIClasificare utuburilor :a) Dup forma capului :

Cu cap hexagonal ; cu cap ptrat ; cu cap triunghiular ; cu cap necat ; cu cap cilindric ;

cu loca hexagonal ; cu cap semi necat ; fr cap (prezoane).

b) Dup captul tijei : cu tij dreapt ; cu tij tronconic ;

cu tij bombat.

Obs. :- uruburile pot s difere i dup ajustajul format de tija cu gaur de trecere ;- ptr. uruburi de uz general acesteasunt cu joc mare ;- ptr. mbinri solicitate i la forfecare acest ajustaj este intermediar iar uruburile se numescpsuite.

c) Dup forma cheii ; cheie normal ;

60


22/46

cheie imbus (cap hexagonal); cheie cu loca ptr. locauri de diferite forme (triunghiulare, stelate, etc) ; cheie tip urubelni (loca crestat).

PIULIEPiuliele se execut sub urmtoarele forme : - hexagonale ; - ptrate ; - cilindrice randalinate

(striate ptr. strngeri uoare) ; piulie crenelate (cu crestturi transversale ptr. elementele de fixare

mpotria desfacerii) ; piulie fluture ptr. strngeri manuale etc.

= Materiale ptr. uruburi i piulie =

Solicitrile care apar n elemente sunt : traciunea (compresiune) i n timpul strngeri rsucireAceste solicitri impun materiale cu rezisten mecanic mare pe ntreaga mas i n funcie deaplicaie se folosete o gam larg de materiale.

Se recomand :- oeluri obinuite OL 37 pn la OL60 ptr. mbinri fr pretenii ;- oel carbon de calitate mbuntit : OLC 45, OLC 35, sau aliate la uruburile de

rezisten mare ;-

ptr. aplicaiile speciale unde se cer rezistene mecanice deosebite cum ar fi uruburilede prindere a plcuelor mecanice pe cuitele de strung, se utilizeaz oeluri aliate denalt rezisten;

- ptr. uruburile utilajelor de ridicat, solicitarea principal fiind flambajul care estedependent de modul de elesticitate E, nu se impune oeluri speciale deoarece E este lafel ptr. toate tipurile de oeluri.

Piuliele se confecioneaz din aceleai materiale cu excepia situailor filetelor de micare cnse impune formare unei cuple antifriciune i se opteaz ptr. bronz, font antifriciune etc.

Alegerea materialului ptr. elementele filetate mai poate fi dictat de mediul n care lucreaz.Prezena mediilor corozive poate duce la coroziune pe filet iar produsele rezultate (rugin, oxizi,

sruri), s conduc la nepenirea asamblrii fie la pierderea capacitii de rezisten ; n aceste cazurise impune folosirea materialelor rezistente la coroziune.Nu se practic ptr. prevenirea ruginii, acoperiri ale filetelor deoarece prin uzur acestea dispar.

Singurul tratament care se aplic este brumarea (uruburile capt o culoare neagr).

= Realaia funcional a mbinrilor cu uruburi =

Prin aceasta nelegem dependena ntre momentele de strngere la cheie i fora axial ce segenereaz n urub.

n momentul strngerii momentul la cheie Mc se consum ptr. nvingerea a 2 momente :momentul pe filet Mfi momentul pe soclu Ms : Mc = Mf + Ms ; prinsoclu nelegnd zona de

contact ntre piuli i piesa strns.Momentul de frecare pe filet poate fi calculat asimilnd deplasarea piuliei cu deplasarea unuicorp pe un plan nclinat.

61


23/46

Acest sistem de fore este considerat pe diametrul mediu :

Mfnurubare = Hd/2 = Fa tg( +2) d2/2 ; H = Fa tg ( +2).

La deurubare fora de frecare schimb sensul : Ff = -N, i momentul de frecare la deurubareeste :

Mfdeurubare = Fa tg( - 2)d2/2 ;

Deci : Mf = Fatg ( 2) d2/2.

Obs. :- aceast relaie e dedus ptr. un filet de tip ptrat, adic la care flancul filetului este

perpendicular pe axa urubului ;- n cazul filetului metric acest acest flanc este nclinat, ceea ce face ca normala s nu

mai fie paralel cu axa urubului.

Acest N1poate fi scris funcie de N dedus anterior : N1 = N /cos/2Fora de frecare : Ff1 = 1 1 = /cos /2. Mf = Fatg (1 2) d2/2.

= Condiia de autoblocare =Aceast condiie se pune astfel ca momentul de frecare creat pe filet, poziia piuliei s se

pstreze i dup ndeprtarea cheii, deci momentul de frecare trebuie s fie pozitiv (Mf > 0 , > ) ;adic unghiul de frecare s fie mai mare dect unghiul mediu de nclinare a spirei.

Condiia de autoblocare nu ea n considerare momentul pe soclu ceea ce arat c este aplicabili la filete de micarea. In cazul asamblrii la care apare i frecarea pe soclu autoblocarea este cu attmai sigur.

Condiia de autoblocare este valabil i-n cazul asablrii nesupuse la vibraii i ocuri, n acestcaz putndu-se produce autodesfacerea.

= Momentul de frecare pe soclu =

dA

62


24/46

Pe aria suprafeei dintre dg i D se produce contactul. Fora axial determin o presiune :p = Fa / ( D2 dg2 ) ; care va determina un moment de frecare : dFs = sp dA ;

4== > Mf = s Fa D3- dg3 ;

3 D2- dg2

Obs. : - momentul global de strngere a unei piulie care are frecare pe soclu i filet este datde suma celor 2 momente dar conduce la o relaie greoaie de calcul. Ptr. simplificare se obinuietes se considere momentul de frecare pe soclu : Ms = s Fa d2 /2.

= Randamentul asamblri filetate =

Este un alt aspec important ptr. filetele de micare deoarece d relaia ntre lucrul mecani utilLu = Mc Dh i lucrul mecanic consumat Lc = Mc D.

Folosind relaiile calculate anterior, respectiv nlocuind fora axial, momentul la cheie iconsidernd Dh = 1pas iar D = se obine dup calcule randamentul :

= tg /tg ( + )

= Calculul elementelor filetului =

Dpdv mecanic acest aspect ne permite s nelegem modul n care se distribuie sarcina peelementul filetului i modul cum ar trebui s dimensionm elementele sale.

Repartiia sarcini pe spirele filetului

piuliurub

dg

Fa

Sub efectul foeei Fa speira urubului tinde s se alungeasc.acest lucru se produce n limitaacceptat de jocul filetului. Cnd jocul se anuleaz elementele vin n contact i suport deformaii.Acesta face ca solicitarea ntre spirele urubului s nu fie uniforme pe nlimea piuliei (distriubuia cn figur), spirele superioare fiind mai puin solicitate iar spirele inferioare mai puternic solicitate, ntrele fiind o diferen de 30 %.

In realitate datorit uzuri disproporionalitatea se micoreaz. In calcul nu se ine cont de acestconsidernd c pe fiecare spir acioneaz o for medie Fm = Fa /2. In cazul n care spira este puternisolicitat trebuie luat n considerare i acest aspect.

63


25/46

II.Calculul de rezisten a tijei urubului

n timpul realizrii asamblrii filetate aupra tijei urubului acioneaz urmtoarele solicitri :- solicitarea de traciune determinat de fora Fa i considerat aplicat numai seciuni

pline de diametru d1 a spirei neglijnd materialul din spire.Aceast conduce la tensiuni n tija :

traciune urub = 4Fa / d12.Ptr. uruburile solicitate numai la traciune condiia de rezisten este : traciune urub< a traciuneIn momentul strngerii piuliei mai apare momentul de frecare care conduce la o solicitare de

rsucire, respectiv la o tensiune tangenial dat de relaia : = Mf /Wp.Cnd exist ambele solicitri se calculeaz tensiune echivalent : e = traciune urub +32

Efectund nlocuirile n aceast relaie i innd cont de varolile uzuale ale parametrilor filetelocum ar fi i se demostrez c e = 1,2 traciune urub. Aceats relaie arat c efortul de rsucire estecirca20% din efectul de traciune i ajut la obinerea unei relaii simplificate de calcul.

Dac se ia n considerare i faptul c ptr. urub coef. de siguran este n jurul lui 1,5 putemscrie e =1,2 traciune urub a/c

III. Calculul la rezisten a spirelor filetului

Analiznd una din spirele filetului putem identifica urmtoarele solicitri :- solicitri la baza spirei ;- ncovoierea seciuni cea mai solicitat l t1 ;- strivire n zona de contact dup seciunea 11.

Forfecarea spirei este o solicitare mai puin important deoarece spira are o seciune mare i unraport aria seciunii la baz / nlime, mic.

t2

Strivirea . Aria de contact pe care se produce strivirea este Ac = d2 t2. Pe aceast arie a unei

spire acioneaz o for medie : Fm = Fa / 2.Din relaiile anterioare rezult : p c = Fa / d2 t2 z.Condiia de rezisten impune ca p c pa a materialului celui mai moale. Pentru calcule

uzuale pa = 30 50 Mpa oeluri ; 10 Mpa oel pe bronz neuns ; 20 Mpa ptr. oel pe bronz uns.Dpdv mecanic este important s se fac un calcul optimizat, dpdv al tuturor solicitrilor. Ptr.

optimizarea acestui calcul trebuie s se impun ca spira s reziste la fel de bine la contact i tija lasolicitri compuse traciune + compresiune.

Ptr. aceasta este necesar s se foloseasc n relaia preiunii de contact a forei rezultante dincalculul de traciune rsucire :

64


26/46

F = d12 ats/ 4 cs.n aceast relaie avem dpdv constructiv un element necunoscut, respectiv nr. z de spire.

nlocuind caracteristica materialului se poate calcula acest element i se obine o relaie de dependenntre nlimea necesar a piuliei h i diametrul d.

Acesat relaie rezultat este : h = 0,47 d.n realitate datorit neuniformitii distribuiei pe spir piulia trebuie s fie mai nalt iar

standardul impune h = 0,8 d. n aceste condiii se consider c piulia i urubul rezist la fel de bine.

= Solicitri de ncovoiere =

M = Fm n ;

= M / Wz ;

Wz = d1 m2 / 6 ;

a

Valoarea parametrului n la diferite filete n = p ptr. filete metrice, m = p/2 ptr. filet ptrat,m = p /2- p ptr. filete trapezoidale.

Disutnd problema optimiztii i din din condiia de rezisten la ncovoiere se obine nlimepiuliei : h = zB care duce la h 1 = 0,56 d.

IV. Cauclul efectiv al mbinrilor filetelor

Acest calcul se mparte n 2 mari categorii : - calculul mbinrii filetate simple (la carerigiditatea elementelor stnse nu intervin n calcule) ; - calculul mbinrii cu strngere iniial( cndrigiditatea elementelor strnse afecteaz sistemul de fore).

a) Calculul mbinrii filetate simple

65


27/46

nlimea piuliei se consider egal cu 0,8t, ceea ce implic o rezisten similar a tijei ipiuliei. n aceste condiii calculul se face ptr. tija urubului care este solicitat la traciune,considernd numai seciunea plin.

t = F / d12/4, valoarea max a tensiuni de traciune este t max = Fmax / d12/4, putndu-se

folosi ptr. dimensionare i verificare.b) urub cu strngere iniial

Aceast mbinare este cea ntre un capc de recipient care trebuie s asigure o nchidere etan aacestuia chiar n condiii de preiune superioar.

La asamblare ptr. a se asigura etanarea uruburilor se stng a.. asupra garnituri 6 s seexercite o anumit presiune pe toat circumferina.

n momentul introducerii n interior a presiunii elementelor 1 i 5 tind s se ndeprteze ceea cface s se reduc efectul de apsare a garniturilor.

Problema calcului aceste asamblri pp-une 2 aspecte :- s asigurm n funcionare suficient presiune pe garnitur ;- fora prealabil de strngere precum i fora max de solicitare a urubului s sigure

rezistena acestuia.Acest sistem mecanic poate fi modelat ca n desenul al doilea deoarece elementele asamblrii

se comport ca nite resorturi datori proprietilor elastice.Prin resortul central intercalat n tija urubului se modeleaz eleasticitatea urubuluui

caracterizat de rigiditate ks iar prin resortul extern mai moale se modeleaz rigiditatea pachetului(asamblul capac garnitur flan de prindere a recipientului 1 5 6 ).

Dac analizm fora care solicit urubul constatm dou faze : - la strngere n urub apare ofor axial Fa ; - la introducerea presiunii p , la aceast for se adaug fora de preiune i decisolicitarea max a urubului este n faza de lucru.

Cunoscnd presiunea p fora de presiune este :F PR= p D2 l ; i denumit for de exploatare z nr. de uruburi pe circumferin.

4 zAnaliznd efectul combinat al pachetului strns cu cheia, fora generat prin strngere conduce

la 2 efecte. Un efect de ntindere a tijei urubului ptr. care se consum o for noat cu F11. Ptr. a se

66


28/46

putea face delimitarea nter cele 2 componente este necesar s se fac aple la condiia de deformaiideoarece deformaia de ntindere a urubului este egal cu deformaia de comprimare a pachetului :

C = P ; C = F1 /ks ; P = F11/ kp.Impunnd condiiile de egalitaterezult :

F1 = ks F ; F11 = kp F ;Ks + kp ks + kp

Aceste componente F

1

, F

11

ncarc suplimentar tija urubului sau descarc pachetul.F = F PR

Considernd c n tija urubului exist o for iniial F0 rezultat din strngerea iniial sepoate scrie : FS = F0 + F1 ; FP = F0 F11.

Aceste 2 relaii constituie relaiile fiuncionale ale mbinrilor cu uruburi cu strngere iniial.Ptr. ca aceste relaii s fie utile ptr. proiectare este necesar s cunoatem elementele care intervin.

Obs. : -FS,FPsunt fore care solicit elementele n lucru.

Dimensionare. Cunoatem c urubul este max solicitat n funciune, deci este situaia ncare se va face calculul.

Pp unnd F max = d12 at / 4Facem : FS = Fmax , calculm F1 dup care se calculeaz F0.Cunoscnd F0 se calculeaz momentul la cheie MC.Acesta arat c o astfel de mbinare trebuie

strns controlat cu un MC cunoscut, ptr. a genera o for Fa controlat.O astfel de mbinare exist la motoarele cu ardere intern la garniturile din chiuloas.

Curs nr.10 6.06.2001

= Continuare =

F1 = ks F ; F11 = kp F ;Ks + kp ks + kp

FS = F0 + F1 ; FP = F0 F11

Fs, Fp, sunt forele care solicit n funcionare urubul i pachetul dintt-n asamblu cu strngereiniial.

= Calculul rigiditii elementelor mbinrii =

Relaiile de mai sus arat c repartiia eforturilor ntre urub i pachet este dependent derigiditatea acestuia, rigiditate care dac plecm de la legea lui Hooke :F = E Dl == > F = A E ; unde : AE / l - rigiditatea

A l l

Rigiditatea urubului. uruburile se consider a fi o pies cilindric de seciune constantegal cu diametrul de fund a filetului. n mod corect ar trebui s inem cont de toate tronsoanele sale,diferena de rigiditate poate fi neglijat i calculul urubului s se fac cu formula : Ks = A E / l,

A = D24

67


29/46

Un calcul riguros ar putea fi fcut considernd toate tronsoanele de seciuni diferite, de diferitarii Ai i lungimi li i rigiditatea global :

1 = 1i ;k Ai

Rigiditatea pachetului din piesele care sunt strnse i n acest caz avem un sistem elastic serieTotui dimensiunile elementelor pachetului sunt foarte mari n comparativ cu dimensiunile urubului este de la sine neles c nu toat masa acestuia va fi solicitat n mod egal i uniform i nu toat masa

va contribui la rigiditaeta fiecrei mbinri.Efectund calcule prin elemente finite se constat c ptr. evaluarea rigiditii se poate considernumai o anumit poriune, situat n vecintatea urubului. Aceasta are o form tronconic avnddiametrul de baz egal cu diametrul capului urubului sau a aibei cu care acesta apas asuprapachetului.

Mod de lucruPlecm de la acest diametru de reazem, se construiete plecnd de la ambele suprafee spre

interior un con de unghi = 15 160 pn conurile se ntlnesc. ntlnirea conurilor constituie un plande separaie, generndu-se o serie de volume suprapuse de lungimi l i i a cror diametre de baz pot ficalculate.

Acesta este volumul de material care se consider ptr. calculul rigiditii pachetului.Deoarece nlimea triunchiului de con variaz i rigiditatea va fi variabil. De aceea se

procedeaz la o nc simplificare, nlocuind trunchii de con prin cilindri medii.

Ki = Ai Ei / li Dei = D ei-1 + li tg

Obs. : - calculul se face din aproape n aproape pn se ajunge n plan median.Ptr. cealalt jumtate se aplic aceiai formu dar cu semnul minus.Rigiditatea paketului : 1/Kp = l /Ki

= Calculul elementelor mbinrii cu urubului cu strngere iniial =

S-a vzut din prezentarea fenomenuli c pachetuli este solicitat maxim la realizarea strngeriigarniturii de asemeni, n timp ce urubul este solicitat maxim n funcionare cnd intervine i presiuneinterioar.

Apar trei aspeste : -pstrarea etanietii, - asigurarea rezistenei garnituri, - rezistenaurubului.

68


30/46

Asigurarea etanieti; garnitura asigur etanarea mbinriidac asupra ei acioneaz oanumit for de apsare, for care dup natura fluidului nchis prin etanare se calculeaz cu formul:

P garnitur = k p ; p presiunea de lucru; k coef. ce depinde de natura fluidului.Verificarea condiiei de etanare se face copmparnd presiunea de lucru a garnituri cu aceast

preiune : P garnitur = Fp / A gCondiia de etanare : Pgarnitur P garnitur admisibil

Fora n pachet : Fp = F0 - Kp F (*)Ks+ Kp

Dac suntem n condiia de dimensionare putem calcula o for min :Fpmin = Pg a Ag (*)

Din relaiile marcate cu (*) == > Fpmin = F0 - K F == > F0Ks+Kp

Rezistena garniturii. Stabilit F0 se pune problema evitrii riscului ca garnitura s nu sedistrug prin strivire.

n funcie de materialul din care este confecionat garnitura are o valoare admisibil arezistenei la strivire a strivire i n asamblu presiunea max pe gabarit :

Pmax gab = F0 a strivireDac condiia nu este ndeplinit se nlocuiete materialul sau se modific aria garniturii prin

creterea dimensiuni flanelor de asamblare.Rezistena urubului. Solicitarea max a urubului este n funciune cnd pe lng fora de

strngere asupra sa mai acioneaz i efectul presiunii interioare (a forei de lucru). Exist mai multetipuri de calcul : - calcule la solicitri statice; - calcule la oboseal; calcule la solicitri termice.

Calculul la solicitri statice. Se ia fora max. n urub :Fs =F0 + K F i cu ea calculm o tensiune de traciune :

Ks+Kp

t = Fs = 4 Fs ;As d12

Pe lng acest for de traciune la strngere tensiunea in acesta se induce i un moment dersucire datorit frecrii din filet :

Mf = F0 tg ( + ) d2/2

bs. : n aceast formul intervine fora de strpungere iniialF0 i nu Fsdeoarecestrngerea are loc naintea punerii n instalaie; Mf conduce la o tensiune = f / Wp.

Cele 2 tensiuni conduc la tensiune echivalent : e = 2 + 32 .Aceast tensiune trebuie s fie : e a = c/ c ; c = 1,5 2 .= Calculul la oboseal =

Sunt situaii n care presiunea de lucru nu este const. n timp ci variaz dup un anumit ciclu, nacest caz solicitarea garniturii i a urubului urmrete acela ciclu. Un calcul corect al urubului pp-une luarea n considerare a unui cilcul variabil ptr. tensiunile de traciune combinat cu o tensiune larsucire.

69


31/46

Ptr. acest caz se calculeaz similar cu calculul de la arbori, un coef. de siguran la traciune ci c == > c = c c / c2 + c2 ca. ca = 1,8 2.

= Calculul la solicitri termice =

n unele situaii cum ar fi motoarele cu ardere intern pe lng variaia presiunii de lucru semodific i temp. fa de temp. ambiant la care sau calculat elementele i ptr. care sau considerat

valorile tensiunile admisibile.In aceste condiii trebuie s se in cont i de influena temperaturii asupra proprietiimaterialului.

Prezena temperatur n urub determin trecerea lent a deformaiilor elastice n deformaiiplastice remanente efectul denumit relaxare.

Soluia ca etanietatea garnituri s se menin este acea c studiind curbele de relaxare ptr.materialul din care este confecionat urubul i pachetul s se stabileasc o evoluie n timp a forei dentindere din urub respectiv o for de apsare n urub i nainte de atinge valoarea critic caredetermin pierdere etanietii s se fac o coreie a momentelor de strpungere.

Obs. : - din prezentarea fcut rezult c n acest tip de mbinare trebuie s se controleze

fora de ntindere existent n urub. De aceea aceste uruburi se strng TOTDEAUNA cu cheiadinamometric la cupluri stabilite de proiectant i specificat n cartea tehnic.

= Solicitri suplimentare n uruburi =

n toat prezentarea fcut pn acum s-a considerat c forele acioneaz axial. In realitate sunnumeroase situaiile n care prezena unor erori de construcii s-au chiar a unor construcii fcut ntr-omanier particular poate conduce la apariia n uruburi a unor solicitri suplimentare.

Un exemplu n acest sens l constituie urubul cu cap ciocan.

Acest tip de mbinare permite asamblarea unei table cu gaur de trecere cu o tabl dedimensiune mai mic ca n fig.

Din strngerea piuliei se genereaz o for de apsare a tablei. Datorit faptului c fora esteaplicat la o excentricitate e solicitarea din tija urubului prezint 2 componente:

70


32/46

t = F/ As i = M/ Wz.Pe fibra A-A aceste compponente se cumulez i rezult :

g = t + == > g = + (1+8 e )d1

Ptr. : e = 2d1 == > g = 17 t.

=Solicitri suplimentare datorit neparalelismul suprafeelor exterioare ale tablelor =

Desenul prezint situaia a 2 table care au suprafeele exterioare neparalele a.. erarea deparalelism a pachetului conduce la un unghi a suprafeelor.

n momentul n care asamblarea este realizat prin strngere, suprafeelor de sprijin ale capuluiurubului au tendina s se aeze pe suprafeele de lucru, care conduc la o ncovoiere a urubului caren funcionare va cpta o poziie ca cea din figur.

Folosind relaiile de la R.M. ntre deformaie i momentul ncovoietor, se poate calculamomentul ce solicit urubul.

d2x = d = - M ;dx2 dx EIz

*Integrnd (*) == > d = - M dx

EizM = Eiz ; = M ; = - M l ;

l Wz EizAceast situaie de supra solicitare sau solicitare inutil a urubului pot fi eliminate prin

executarea unor construcii ngrijite a.. forele n urub s fie totdeauna axiale.Cnd acest lucru este greu de realizat se pot efectua degajri plane sau sferice (vezi punctat pe

desen).

= mbinri cu urubur n plan de separaie =

Acest caz prezint o situaie des ntlnit de asamblare a tablelor printr-unul sau mai mai multeuruburi, tablele fiind solicitate prin forele F.

71


33/46

O astfel de mbinare poate fi realizat n 2 soluii care determin i modul de solicitare :a) cu uruburi strnse iniial; a.. s se creeze o for de apsare reciproc ntre table,

suficient de mare nct frecarea dintre table s permit transmiterea forei F.b) folosirea de uruburi psuite; adic uruburi a cror diametru a tronsonului nefiletat de

urub formeaz cu gaura un ajustaj intermediar, iar fora F se transmite prin efectul de foral urubului

F

F

Elemente de calcul :Ptr. cazul a) :Pp-unem c avem o z uruburi i n fiecare o for creat N reult ca Ff = N z.Condiia ca

aceast mbinare s funcioneze este F Ffsau F N z.Cunoscnd fora normal N se poate calcula Mfi Mc.Ptr. cazul b) :

Pp-unem c avem z uruburicare sunt solicitate la forfecare :T1 = F /z == > = 4T1 / d12 , relaie folosit ptr. dimensionare i verificare.

= Uniformizarea sarcinii solicitrii pe spirele filetului =

Aa cum s-a prezentat la calculul piuliei datorit prezenei deformaiilor nu toate spirele suntsolicitate n mod egal.

Un calcul teoretic ne arat c dac nr. de spire este mare, o parte din spire na ar lucra. De aceeanu se justific folosirea piulielor de nalime mare.

S-a artat c prin STAS se prevede nlimea piuliei : h = 0,8 d ceea ce este suficient ptr. aasigura o rezistena a piuliei egal cu a urubului. Totui ptr. optimizarea solicitrilor ar fi de preferatca toate spirele s fie solicitate egal la capacitate max., lucru care este dificil de realizat; uniformizareaputndu-se realiza numai prin modificarea rigiditii urubului.

= Asigurarea uruburilor =

Prin asigurarea uruburilor nelegem evitarea autodesfacerii acestuia. Aceast msur se aplicuruburilor de importan deosebit, a crui desfacere ar putea mpedica funcionarea mainii.

Autodesfacerea se produce datori vibraiilorn cazul mainilor de ridicat, transportat etc.Ptr. toate aceste asamblri filetate se folosesc diverse soluii de evitare a autodesfacerii. Aceste

soluii funcie de situaia concret urmrete : creterea momentului de frecare din spirele filetelor, prin introducerea aibelor elastice

de tip Grower; iar n cazuri n care sigurana trebuie s fie max. se folosete :- gaur transversal prin capul urubului prin care se introduce un element de legtur

la piesa fix ;- gaur transversal prin urub i piuli crenelat ;

72


34/46

- folosirea unor aibe deformabile ntre elementele de prindere urub piuli i pachetcare are o parte de format dup profilul hexagonal i o parte dup margineapachetului.

= CUPLAJE =

Cuplajele sunt organe de maini care asigur legtura ntre 2 elemente consecutive ale unuilan cinematic, permind transmiterea micrii i momentului de torsiune.

Cuplajele pot fi:- permanente : -fixe ;

- mobile : - rigide ; - elastice ;

- intermediare (ambreiaje) :- comandate : - mecanic ; - hidraulic ; - electromagnetic ;- automate : - de sens ; - de vitez ; - de sarcin.

Cele mai vechi cuplaje snt cuplajele permanente rigide fixe. Acestea se prezentau sub formaunor buce ce mbrac capetele celor 2 arbori.La aceste cuplaje compensarea erorilor de montare se face lund n calcul un moment

ncovoietor concentrat de valoare M = 0,1 Mt.Calculul pp-une calcul asamblrilor cu pan care trebie s reziste la un moment de torsiune de

calcul : Mtc = Mt ; - coef. de suprasarcin ce ine seama de condiiile de funcionare.

O alt soluie de cuplaj permanent fix o constitue cuplajele cu flane.

1 2 3

4

d1 d D

73


35/46

1,2 semicuplaje ; 3 uruburi de strngere ; 4 - pene.

Detaliul 1 Detaliul 2

Dup cum se vede din cele 2 detalii transmiterea se poate face n dou feluri ntre cele 2semicuplaje.

Ptr. detaliul1 uruburile trebie s creeze o for de apsare normal suficient de mare nctfrecarea pe suprafaa a a s genereze un moment de antrenarea semicuplajului condus egal cumomentul de torsiune de calcul :

Mtc = N Dm/2 == > N = 2 Mtc / Dm == > F1 = N /z ; F1 fora pe un urub.Adoptnd nr. z de uruburi se calculeaz fora F1cu care se dimensioneaz urubul a..

solicitrile lui s se fac n domeniul elastic.La aceste cuplaje strngerea trebuie s se fac controlat a.. Fs (fora n urub) s fie : Flim Fs F1 ; Flim fora lim de rezisten a urubului.

Ptr. detaliul 2 cuplajul cu uruburi solicitat la forfecare. Se folosesc uruburi psuite care semonteaz cu ajustaj intermediar. Momentul de torsiune de calcul poate fi scris :

Mtc = F D = = > F1 = 2 Mtc = a A necs == > A necs = 2 Mtc = d02 nec == > d0 nec.2 D z D z a 4

Cuplajele cu flane prezint urmtoarele dezavantajele :- impun arborilor transmisiei poziii bine stabilite, ceea ce pp-une o precizie de montare i

excentricitate foarte bun. Prezena unor eventuale erori se produce la montare prin aplicarea unorsolicitri concentrate n dreptul cuplajului, echivalente cu fora i momentul care determin n dreptulcuplajului o deformaie egal cu abaterea existent.

-un alt dezavantaj l constituie legtura rigid ntre arbori. La pornire i oprire se produce osolicitare inerial puternic transmis pe tot lanul cinematic i care solicit ntr-un interval scurtmotorul de acionare. Ptr. a se elimina acest dezavantaj se folosete cuplajul elastic cu flane imanon de cauciuc.

Cuplaj elastic cu flane i buce

74


36/46

Caracteristic acestui cuplaj este prezena bucelor de cauciuc (4) ntre bolurile (3) isemicuplajul antrenat.

Aceste buce (manoane) permit datorit deformaiilor elastice ale cauciuclui o micare relativunghiular la pornire i oprire atenund ocul (solicitare mare n timp scurt).

Dimensionarea unui astfel de cuplaj pp-une calculul la rezisten la strivire a manoanele decauciuc. Verificarea se face la presiune de strivire lundu-se n calcul un coef. de suprasarcin.

Tensiunea admisibil la strivire a cauciuclui a strivire = 2 3 MPa.

CUPLAJE ELASTICE

Acestea permit o atenuare a cuplului de pornire concomitent cu o poziie relativ ntre arbori cuanumite abateri. Acest tip de cuplaje folosete ca element compensator cauciucul n diverse varianteconstructive.

1)Cuplaj elastic cu boluri i element intermediar de cauciuc. Bolurile 4,5 alternez,intrnd n alezajele unui disc intermediar ce cauciuc 3. n timpul funcionrii, cauciucul disculuiintermediar este solicitat zonal la ntindere i zonal la compresiune.

2) Cuplaj elastic cu disc intermediar n form de stea din cauciuc. Principial acest cuplaj seaseamn cu soluia anterioar, singura modificare este cea constructiv care permite suprafeei decontact ptr. transmiterea micrii i efortului mult mai mari ca n cazul bolurilor i deci capaciti detransmitere mai mari.

75


37/46

3) Cuplaj elastic cu element intermediar de cauciuc solicitat la rsucire. Cauciucul 3 estevulcanizat de elementele semicuplajului 2.Calitatea transmisiei micrii cu un astfel de cuplaj estedeterminat de rezistena mecanic a cauciucului la rsucire i de calitatea vulcanizrii.

CUPLAJE PERMANENTE RIGIDE MOBILE

Sunt cuplaje destinate cuplrii importante ntre arbori permind transmiterea de micare imoment fr a introduce moment ncovoietor suplimentar pe capete de arbori. Sunt cuplaje ce permitprelarea de nclinri importante ale capetelor de arbore i putem aminti ptr. prima situaie cuplajul cudisc intermediar i ptr. a doua cupljul cardanic.

Cuplajul cu disc intermediar ( Oldham). Cuplajul este compus din dou piese laterale 1 i 2de construie similar i o pies intermediar 3 de forma unui cilindru care prezint pe prile de captduo canale la un unghi de 900 n care intr cu joc mic nervurile proeminente ale pieselor de capt.

Datorit dispunerii celor 2 nervuri i canalelor la 900 piesa intermediar poate s se deplasezerelativ prelund eventualele excentriciti.

Calculul unui astfel de cuplaj const n calculul la contact al suprafaa de transmitere a efortuluntre piesa intermediar i piesele de capt.

76


38/46

Experiental s-a demonstrat c lungimea de contact l c =0,3 D. Putem scrie :Rv = Pmax h lc/2 ; R = Pmax h lc/2 2R = Mt ; Mt = Mtc ; coef. de suprasarcin.

Dimensiunea l rezult din condiia lui lc plecnd de la faptul c rezultanta Rse dispune la o 1/din baz i 2/3 de vrf :

l = 0,4D ; Mt =0,4 Pmax lc h == > Pmax = Mt / 0,4 lc h

Rv

Pmax

D

Rlc

Verificarea ptr. dimensionare, se nlocuiete Pmax cu valoarea min admisibil a materialuluideterminat n funcie de momentul transmis sau ptr. verificarea componentei Pmax efective cupresiunea admisibil suportat de material.

Cuplajul cardanic. Are o mare rspndire mai ales n construcia de automobile dat faptul cpermite transmiterea micrii ntre axe cu nclinare foarte mare.

Cei 2 arbori 1 i 2 se termin prin cte o furc ale cror capete sunt fixate de capetele unei piesn form de cruce , denumit obinuit i cruce cardanic Lagrele de pe capetele crucii pot fi dealunecare i de rostogolire caz n care se folosesc rulmeni cu ace.

Se cunoate de la Mecanisme c raportul de transmitere ntre cei 2 arbori nu este constant, elvariind ntre o valoare min. ; 2min = 1 cos i una max 2max = 1 1/ cos.

Schema cinematic :

Aceste variaii producndu-se pe durata fiecrui ciclu, caracteristica dinamic a micrii poatedetrmina fore i momente suplimentare de inerie cu coef. negativi asupra ntregii funcionri. Ip unumecanis de putere constant :

P = Mt 2 = ct, Mt2max = P / 2min ; Mt2min = P / 2max ; deci o variaie a cuplului transmis.

77


39/46

Ptr. a nltura acest neajuns se procedez la introducerea a 2 cuplaje identice dar la care furcilearborilor conductor i condus s fie dispuse la 900.

Aceast soluie permite dezaxri mai mari ntre arborele condus i cel conductor.Calculul unui astfel de cuplaj este relativ simplu i se face ptr. fiecare pies n parte separat.Crucea :

F D = Mt ; F = Mt/D

Fmax = Mt /D, aceast for este fora max pe captulbraelor crucii. Ea va produce la baza braului un momentncovoietor : Mmax = Fmax D / 2.Acest moment genereaz o tensiune de ncovoiere max :max = Mmax / Wzmin a

Furca :Seciunea cea mai solicitat este mbinareaunde apare un moment de torsiune Mtmaxcare determin o tensiune : max = Mtmax / Wp min a.

Cap. MBINR NEDEMONTABILE

Prin mbinare se nelege solidarizarea a 2 sau mai multor elemente standardizate.

mbinrile care se pot desface fr distrugerea unuia dintre elemente, se numescmbinridemontabile. n cazul cnd unul dintre cele 2 elemente se distruge, mbinarea se numetenedemontabil.

mbinrile nedemontabile sunt : nituirea ; sudarea ; lipirea.

78


40/46

MBINRI NITUITE

= Generaliti. Materiale. Avantaje i dezavantaje. Clasificare =

Ptr. realizarea unei mbinri nituite, tablele se suprapun i se dau simultan prin ele ptr. prinderemai multe guri.diametrul acestei guri se noteaz cu d1. n guri se introduce un mic semifabricat deforma unei tije cu un cap liber i unul de form semisferic, plat, tronconic numit nit.

Cu ajutorul a 2 scule (cpuitor i contracpuitor) nitul se bate i capul liber al tijei setransform ntr-un cap de nchidere al nitului.Datorit deformaiei plastice, tija nitului curge i umplentreaga gaur de nit. Se realizez astfel solidarizarea celor 2 table.

Datorit deformaiei elastice a tablei n procesul nituirii, tija nitului este puin mai mic sumagrosimilor tablelor, a.. dup nituire tablele rmn strnse cu o for F0, care ntinde nitul.

d < d1La diametre mici (d < 8 mm, neferoase), nituirea se face la rece.la diametre mai mari (nituri de

oel) nituirea se face la cald, nitul fiind nclzit la 1000 1100 centigrade. Strngerea n acest caz serealizeaz datorit contraciei tijei la rcire.

mbinrile nituite au urmtoarele avantaje : capacitate portant mare ; cu o siguran deosebit n condiii de ocuri i vibraii ; prin posibilitatea uoar de corijare a unui nit prost btut ; i prin faptul c nu modific starea structural a tablelor mbinate.

Dezavantaje :consum mare de tabl datorit necesitii de suprapunere a elementelor ;productivitae redus ;zgomot mare, care duce la mbolnvirea profesional a muncitorilor.

mbinrile nituite se folosesc acolo unde mbinrile sudate nu se pot aplica, de exemplu lambinarea tablelor subiri, table clite sau la mbinri de mare fiabilitate (n construcia macaralelor

portuale cu capacitate mai mare de 100 tone for).Materiale ptr. nituri, depind de materialul tablelor mbinate.

ptr. table din oel se folosesc nituri din oel cu plasticitate bun OL34, OL37 ; la mbinarea neferoaselor se recomand nituri din acelai material cu tabla, ptr. a evitaapariia strngerii cnd temperaturade lucru variaz ; n medii corozive se recomand acelai material ca i tabla, ptr. a evita apariia coroziuniielectochimice.

Clasificarea niturilor:79


41/46

a) Dup forma capului :- nituri cu cap semisferice ; - nituri cu cap plat ; - nituri cu cap tonconic.

b) Dup forma tijei : - nituri cu tij plin ; - nituri cu tij tubular..

Clasificarea mbinrilor nituite :

1) Dup modul de suprapunere al tablelor :

mbinri cu table simplu suprapuse (fig.a) ; mbinri cu eclis pe o singur parte (fig. b) ; mbinri cu eclise bilaterale (fig.c)

eclis

Fig. a Fig. b

Fig. c

2) Dup modul de dispunere a niturilor pe rnduri : nituirea paralel(fig.a); nituire decalat(fig.b).

F F

= Principiul transmiterii forei prin nituri =

Fie o mbinare cu n nituri i i nituri pe rnd == > nr. total de nituri z = n i. Se pp-une c fora

exterioar se repartizeaz unform pe nituri. Aceast ipotez nu este valabil, niturile de pe capetepreiau o fora mai mare dect cele din centru. Erorile nu sunt foarte mari deci n medie unui Erorile nsunt foarte mari deci n medie unui nit i revine fora F1 = F/z.

F F

80


42/46

Neuniformitatea repartizat este acoperit prin coef. de siguran utilizat la determinareatensiunilor admisibile. Fora F1 ce i revine unui nit transversal, trebuie s se transmit de la o tabl laalta prin intermediul nitului.

Considerm mbinarea din dreptul unui nit :

3 1

F0 fora iniial de strngere

F1F0

Cnd F1 crete gradat de la zero, ea tinde s deplaseze relativ tablele 1 i 2 n lungul planului deseparaie. Aceast deplasare este mpedicat la nceput de frecarea dintre table.

Att timp ct F1 < Ff = F0 , fora F1 din mbinare se transmite prin frecare. ntre table nu apardeplasri relative i nitul asigur etanarea mbinrii.

Se spune c mbinarea n acest caz este de etanare. Singura solicitare rmne ntinderea subaciunea forei F0 din nituri.

Dac fora F1 = F0, tablele ncep s alunece n sensul forei F1. Surplusul de for este preluatprin ntinderea tijei nitului. Apare forfecarea nitului n planul de separaie dintre table. T = F1 - F0.

Tensiunea de forfecare din tija nitului devine : = T = F1 - F0 == > = 4 F1 -

An An An d12

astfel de mbinare se numete mbinare de rezisten i etanare.Pe msur ce crete F1, crete i din nit. Dac e mic atunci este i mai micsi poate fi

neglijat.In acest caz : = 4 F1 / d12 ; mbinarea se consider mbinare de rezisten.Ptr. a prentmpina o catastrof n caz de suprasarcin, toate mbinrile se calculeaz ca mbinr

de rezisten.Se pp-une c fora F1 produce forfecarea tijei. Condiia de rezisten devine : < a a = 95 100 MPa la OL34 ; a = 105 110 MPa la OL 37.n afar de forfecarea tijei nitului, datorit condiiei de deplasare relativ, apare i stivirea pe

suprafeele semicirculare de contact dintre nit i fiecare tabl (zona ngroat pe desen).Presiunea de contact se calculeaz ca raportul dintre fora de apsare F1 i proiecia ariei de

contact pe plan perpendicular pe direcia forei :P1 =F1 /d11 ; P2 =F1 /d12

Presiunea cea mai mare apare pe tabla cea mai subire i notat prin = min(1 2) rezult capresiunea de contact este :

P = F1/ d1 < Pa ; Pa = 250 MPa ptr. OL34 ; Pa = 290 MPa ptr. OL37.

= Relaia fundamental a nituirii =

n Organele de Maini exist urmtoarele principii de optimizare :

81


43/46

NTR-O CONSTRUCIE TOATE ELEMENTELE TREBIE S CORESPUND LA FELDE BINE I DIN TOATE PUNCTELE DE VEDERE I LA LIMIT

Aceasta nseamn c o construcie nu este bun dac este realizat din elemente cu fiabilitatediferit.

Pp-unem c aceste elemente sunt legate n serie. Fiabilitatea asamblului : P = P1 P2 Pn.tim c P < min (P1, P2, , Pn.). dac toate elementele au fiabilitate mare, cu excepia unui

singur, atunci P este mic, datorit acestui element.Exemplu : P = 0,9 0,9 0,1 = 0,081Cnd elementele au fiabiliti apropiate : P = 0,6 0,6 0,5 = 0,18

Dac mai introducem ca msura a calitii suma fiabilitilor : S = P1 +P2+P3 + + Pn, careindirect reflect cheltuielile fcute ptr. realizarea fiabilitilor, at. la o cheltuial const., fiabilitatea va fmax atunci cnd fiabilitile compuse sunt egale ntre ele.

De aici necesitatea ca toate elementele constructive s corespund la fel de bine ptr. a acoperitoate aspectel fiabiliti. Se mai adug condiia la limit : ef = a ptr. a asigura i aspectul economic alconstruciei, evitnd supradimensionrile.

Acest principiu general deutilizare se va aplica practic la orice organ de main.n cazul mbinrilor nituite acest principiu capt forma : toate mbinrile nituite trebuie s

reziste la fel de bine la toate solicitrile i la limit.Elementele unei mbinri nituite sunt tablele i niturile. Trebie ca ele s reziste la fel de bine la

toate solicitrile.Fie mbinarea nituit :

F

e e e1

e distana dintre 2 rnduri de nituri ;e1 distana de la un rnd marginal de nituri la captul tableiMrimile e i e1 i pasul t al niturilro pe rnd sunt standardizate n funcie de d1Niturile sunt solicitate la forfecare i strivire. Dac tablele sunt simplu suprapuse, apare o

singur suprafa de forfecare. La mbinarea cu eclis apar 2 suprafee de forfecare.Tensiuinea de forfeacere din nit :

= F1 = F1 ; An = d12 /4 ; s nr. seciunilor de forfecare.An z s An

Fora maxim care poate fi preluat de nituri fr ca acestea s se foarfece :Fmax = z s An a = d12 a /4.

82


44/46

O a doua solicitare la nituri este solicitarea de strivire. De obicei, apare la contactul cu tabla saula contactul cu eclisele.

Ptr. a asuigura ecliselor o rezisten suficient, grosimea eclisei se ia la o sau la limit.Suprafaa min de contact se realizeaz cu tabla :P = F1 / d1 = F /z d1 < Pa ==> fora max pe care o poate prelua mbinarea fr s apar

strivirea este :Fmax = Pa z d1

Apar i solicitri n tabl. Astfel poate s apar forfecarea tablelor indreptul ultimului rnd denituri pe distana e1 sau forfecarea tablelor ntre 2 nituri pe distana e.Distanele e i e1sunt astfel standardizate a.. dac nitul rezist la forfecare, rezist i tabla. Din

acest motiv nu se mai ia n considerare aceast solicitare.Mai rmn solicitrile la traciune ale tablei n dreptul primului rnd de nituri, unde fora preluat

de tabl e max. = F ; i nr. de nituri pe rnd.

(b id1 ) - coef. de slbire a tablei : = 1 d1 / t ; = 0,750,8

t = F < a t ; b

Fora max. preluat de tabl : Fmax = b a t.s-au dedus 3 expresii ptr. Fmax corespunztoare forfecrii niturilor, striviri tabl nit, traciune

tabl.Conf. principiului de optimizare elementele trebuie s reziste la fel de bine. Asta nseamn c di

toate punctele de vedere trebuie s rezulte aceiai capacitate portant max. :Fmax =z s d12a/4 = Paz d1 = b at - relaia fundamental a mbinrilor nituite.

= Folosirea nituiri n construcia de maini =

foarte frecvent nituirea se folosete n construciile metalice. Acestea se realizez de obicei subforma unor grinzi cu zbrele rezult c ntr-un nod se ntlnesc mai multe bare. Un astfel de nod serealizeaz prin nituire.

Se folosete o tabl cu grosime mai mare sau egal cu grosimea max a tablelor mbinate care senumesc guscu.

La realizarea unui nod nituit tebui respectat o serie de principii : axele barelor s fie concurente. Din acest motiv nu se accept n construcii bare a cro

ax se afl la distan variabil fa de suprafaa de aezare pe guscu. De exemplu, nu este permis s sfoloseasc o parte dinbare de forma profilelor, alt parte sub form de platbande.

centrul de greutate al fiecrei mbinri nituite ntre table i guscu,trebuie s se afle peaxa barei respective. Deci niturile se dispun simetric fa de aceast axa.

la mbinrea fiecrei bare de guscu, se folosesc min. 2 nituri ptr. a mpedica rotirearelativ ntre tabl i guscu.

83


45/46

GUSCU

MBINRI SUDATE

Sdarea este un procedeu tehnologic de realizare a mbinrii ntre piese de acelai fel sau naturdiferit, cu sau fr material de adaos, prin aducerea materialului n stare topit, ntr-o baie comun nzona mbinrii i alierea acestuia.

Sudarea se poate realiza electric sau cu flacr oxiacetilenic.Indiferent de procedeul de sudur distingem n cordonul de sudur urmtoarele zone :

a) materialul de adaos ( MA), care constituie materialul transferat din electrod n custur ;b) zona de aliere (ZA), este zona n care materialul de adaosMA se aliaz cu materialu debaz propriuzis al proceselor din MB ;c) zona nclzit termic (ZT), zona n care materialele tablelor se nclzeste datoritenergiei concentrate din timpul sudrii, zon ce poate prezenta modificri structuarale a materialui.

MB ZT ZA MA

Deosebim mai multe procede de sudare :sudare cu arc electric ;sudare prin presiune cu rezisten electric ;sudare cu flacr.

84


46/46

Toate procedeele de sudare au ca obiectiv realizarea unei alieri ntre materialul de sudat i celde adaos n condiia proteciei baii de material topit de ageni oxidani din aer. Acest fapt este foarteimportant tiut fiind c gazele din atm. Reacioneaz rapid cu metalele topite, n special cu oxigenul.

Protecia se realizeaz prin generarea unei pturi de gaze protectoare fie prin arderea nveliuluelectrodului, caz n care se formeaz o zgur protectoare.

Avantaje mbinrilor sudate :tehnologicitate fa de mbinrea nituit ;

etanare mult mai sigur ;economie de material, ne mai fiind necesar suprapunerea tablelor ;tehnologie mult mai ieftin ;zgomot redus.

Dezavantajele mbinrii sudate :prezena defectelor n cordonul de sudur. Defecte a cror prezena i frecven este

determinat de calitatea materialelor utilizate, regimul de sudare, dar i de calificarea sudorului. Acestedefecte se concretizeaz npori,incluziuni dar i prezena fisurilor i sudur, fisuri datorate rciriirapide a cordonului de sudur.

Aceste defecte fac nesigure mbinrile sudate, fiind necesar n cazul mbinrilor importante

integral al sudurii.Sudurile de importan deosebit se controleaz prin metode nedistructibile cau ar fi : radiaiilexecutndu-se fotografii ale ntregii lungimi ale cordoanelor de sudur.

rezistena mic a cordonului de sudur, chiar i n cazul folosirii unui material de adaoidentic dpdv al compoziiei. Lucru datorat structurilor metalografice, care dau viteza de rcire.

PRINCIPIILE I METODICA DE CALCUL A MBINRILOR SUDATE

Principiul rezistenei rmne valabil, adic toate elementele mbinrii s reziste la fel de bine la limit. Ideal ar fi ca tensiunile limit din cordonul de sudurs fie egal cu cea din materialul debaz i s depeasc valoarea admisibil ptr. materialul n cauz.

Metodica de calcul conform ISO e cea a coef. de siguran ce se calculeaz cu relaia cunoscutc = lim / max efectiv ; = sau .Coef. de sigurana ia valori ntre 2,5 3. Tensiunea max. efectiv se calculeaz cu relaii de la

R.M.ptr. solicitrile simple sau ptr. solicitri compuse. Se pune astfel problema stabilirii, n funie deforma cordonului de sudur a unei seciuni critice n care cel mai probabil s se produc ruperea.

In cazul sudurilor cap la cap (fig a):a = min (12) dimensiune critic.

Pentru sudura de col (fig b) dimensiunea este luat la 450 : a = 0,75 ; - cea mai miclungime.

Fig.a Fig. bCealalt dimensiune n lungul cordonului

curs om pene

Documents