Download - Presa Alex
-
8/8/2019 Presa Alex
1/20
U.T.C.-N.Facultatea de MecanicCatedra : O.M.T.Disciplina : Organe de Maini
TEMA DE PROIECT
Studentul : Greta Stelian
I S se proiecteze o pres cu piuli fix pentru urmatoarele date : Fora maxim : F = 16500 N Cursa maxim : h = 230 mm
II Proiectul va conine urmtoarele :Memoriu tehnicMemoriu justificativ de calculDesenul de ansamblu (trei vederi , scara 1:1)Desenul de execuie pentru urubul principal i pentru piuli (scara 1:1)
Bibliografie
Termen de predare: Conductor de proiect:.l.dr.ing.
Popa Claudiu
1
-
8/8/2019 Presa Alex
2/20
CUPRINS
2.6 CALCULUL CORPULUI ...162.6.1 Calculul coloanelor ......162.6.2 Calculul traversei fixe ...172.7 CALCULUL TRAVERSEI MOBILE .182.7.1 Verificarea presiunii dintre corpul urubului i traversa mobila....18III. Bibliografie .19
2
-
8/8/2019 Presa Alex
3/20
I. MEMORIU TEHNIC
1.1. CONSIDERAII GENERALE
Mecanismele cu urub i piuli se utilizeaz pentru transformarea micrii derotaie n micare de translaie sau invers n condiii de transmitere a unor sarcini (ctransmisii de for) sau avnd numai rol cinematic.
Utilizarea mecanismelor cu uruburi de micare n construcia de maini sedatoresc avantajelor pe care le prezint i anume:
construcia simpl i tehnologia de execuie uor realizabil posibilitatea de transmitere a unor sarcini axiale mari utiliznd fore de acionar
mici raport mare de transmitere
pd
i 2
=
, care duce la viteze mici compactitatea construciei i gabarit redus funcionarea lin i fr zgomot posibilitatea de a asigura n mod simplu autofrnarea permite utilizarea materialelor ieftine pre de cost redus
Mecanismele cu uruburi de micare prezint i urmtoarele dezavantaje: existena unei frecri n spirele filetului urubului i piuliei care conduce la uzare
pieselor i la randament sczut prezena unor puternici concentratori de tensiune n zona filetat afecteaz
rezistena la oboseal a urubului lipsa autocentrrii necunoaterea exact a forelor de strngere.
1.2. TIPURI DE FILETE UTILIZATE LA URUBURILE DE MICARE
Pentru uruburile de micare se utilizeaz n exclusivitate filetul cilindric cu profi ptrat, trapezoidal, ferstru i rotund executate cu pas normal, fin sau mare.Pasul fin i normal asigur condiia de autofrnare. Pasul fin micoreaz deplasrilaxiale la o rotaie complet. Filetele cu pas fin au un randament mai sczut. Randamenturuburilor de micare crete la cele care se execut cu pas mare sau cu mai multenceputuri, creterea fiind determinat i de alegere corect a cuplului de materiale, d precizia de execuie i de calitatea suprafeelor n contact.
Filetul ptrat are unghiul de profil egal cu zero i realizeaz randamentul maxim comparaie cu celelalte profile. Filetul ptrat are utilizarea limit datorit apariiei jocul
axial ca urmare a uzrii flancurilor. Filetul ptrat este recomandat pentru transmiteresarcinilor relativ mici care lucreaz ntr-un singur sens, fr curi i vibraii n situaiiln care se cere asigurarea unui randament mare a mecanismelor a urub-piuli.
3
-
8/8/2019 Presa Alex
4/20
Filetul trapezoidal are profilul de forma unui trapez rezultat din teirea unui unghisoscel cu unghiul la vrf de 30 i baza egal cu pasul. Flancul filetului are o nclinare d15. Filetul trapezoidal are o rezisten i o rigiditate mai mare dect filetul ptrat.n cazul mecanismelor cu urub i piuli care transmit sarcini mari, n ambele sensurudirecia forei fiind variabil, se recomand utilizarea filetelor trapezoidale.
Filetul ferstru are profilul asimetric asimetric trapezoidal. Poate prelua sarcinnumai ntr-un singur sens. Flancul activ are o nclinare de 3.Filetul ferstru mbin avantajele filetului trapezoidal:
are o rezisten i o rigiditate mare a spirei asigur centrarea bun a piuliei fa de urub randamentul este apropiat de cel a filetului ptrat se poate executa prin frezare concentratorul de tensiune la fundul filetului este relativ mic datorit razei mari d
racordare.Filetul ferstru este utilizat la uruburi ce preiau sarcin mari, variabile i cu oc, ntr-usingur sens.
Filetul rotund are profilul realizat din arce de cerc racordate prin drepte nclinateflancurile formnd un unghi de 30. Este un caz particular al filetului trapezoidal fa dcare prezint urmtoarele avantaje:
rezistena sporit la oboseal ca urmare a eliminrii concentrrii tensiunii la fundufiletului datorit razelor de racordare mari.
funcionare mai sigur i durabilitatea sporit n condiii nefavorabile deexploatare
montarea uoar dat de lipsa muchiilor
1.3. ALEGEREA PROFILULUI FILETULUI
Alegerea profilului filetului pentru uruburile de micare se face innd seama durmtoarele criterii:
caracterul sarcinii transmise (variabil, constant) mrimea sarcinii de transmis (mic, mare) direcia i sensul sarcinii de transmis destinaia mecanismului i condiiilor de lucru randamentul impus mecanismului
1.4. SOLUII CONSTRUCTIVEPentru construcia presei cu piuli fix exist mai multe soluii constructive,
soluii care aleg n funcie de parametrii tehnici care trebuie s-i asigure presa, precum n funcie de destinaia i seria de fabricaie a acestora.
n cele ce urmeaz vom prezenta unele aspecte ale preselor cu piuli fix, n cazuconstruciei batiului prin turnare i construcia batiului din profile n varianta construcisudate.
Presa din figura 1.1 , avnd batiu cu consol forma deschis la partea inferioar areo suprafa plan pe care se aeaz accesoriile n care se reazem piesa asupra crei s
acioneaz.
4
-
8/8/2019 Presa Alex
5/20
Fig. 1.1 Pres cu urub cu batiu n consol
La partea superioar batiul are o consol n care se monteaz piulia fix care estfixat cu uruburi mpotriva rotirii. urubul de for este acionat de la roata de mnaceasta are braele sudate de butuc, iar la capelele acestora sunt prevzute cu bile. Roatde manevr este calat pe o poriune de seciune ptrat i este fixat cu o piuli. urubueste fixat axial n berbec cu semi - inelele fixate cu uruburi. Pentru micorarea frecrilodintre urub i berbec vom utiliza un rulment axial.
Fa de construcia aratat, berbecul o s fie ghidat n ghidajul care se va fixa pe batiu cu ajutorul uruburilor.
Pentru presa cu corp din profil laminat, construcia batiului din profil laminat Undoit i sudat n form de cadru. Batiul este asamblat cu masa presei prin intermediu
uruburilor. Celelalte elemente pot s fie n aceleeai variante ca i n cazul anterioracestea se stabilesc n funcie de scopul pentru care se construiete presa.
5
-
8/8/2019 Presa Alex
6/20
Pentru executarea preselor n cazul produciei de serie mijlocie i mare este indicaa utiliza prima variant cu batiul n varianta turnat , iar pentru cazul producieindividuale este indicat construcia presei n varianta batiului din construcie sudat.
Principalele pri componente ale presei sunt : urubul principal piuli travers fix traversa mobil placa suport coloanele tija de acionare .
1.5. FUNCIONAREA PRESEI CU URUB
Funcionarea presei cu urub se bazeaz pe micrile relative existente ntre principalele elemente ale presei :
piuli i urub trapezoidal .
urubul principal fixat de traversa mobil prin intermediul bucei de reinererotindu-se el poate s execute numai o micare de translaie pe vertical , n planucoloanelor antrennd traversa mobil.
Piulia este fixat prin intermediul uruburilor de traversa fix.Coloanele au rolul de a fixa rigid traversa fix mpreun cu piulia fa de
placa suport i de a ghida traversa mobil n deplasarea ei .n sarcin piulia i urubul trapezoidal sunt supuse unei solicitari axiale.
Variantele constructive ale acestor prese se pot diferenia din punct de vedereconstructiv , tehnologic i funcional, innd cont de tipul mecanismului deacionare, forma corpului , forma piulielor sau a urubului.
6
-
8/8/2019 Presa Alex
7/20
II. MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL
2.1. CALCULUL I PROIECTAREA URUBULUI
2.1.1. Stabilirea naturii solicitrilor tijei
Pe baza schiei constructive i a modului de funcionare se poate stabilii care sunsolicitrile tijei urubului n diferite seciuni. Se reprezint grafic variaia forei axiale imomentelor de torsiune pe lungimea urubului, redat n figura 2.1 :
Fig. 2.1 Diagrama de momente
2.1.2. Alegerea profilului filetului
Se opteaz ntre filetul trapezoidal i filetul ferstru. Deoarece filetul ferstrueste recomandat pentru fore mari, variabile i cu oc acionnd ntr-un singur sensdirecia forei const: randamentul comparabil cu al filetului ptrat alegem acest tip d
filet cu specificaia c filetul ferstru trebuie s aib ca flanc activ flancul nclinat cunghiul de 3, pentru a realiza un randament maxim.
7
F4
3
21
Fm
L
F M31
Mtot
h
l
MtF
F M12
Mt = Mt1M13= Mt2
urubul presei (1) Mt Piuli fix (2) Corpul batiu (4)
-
8/8/2019 Presa Alex
8/20
2.1.3. Alegerea materialului i piuliei
innd seama c la presele manuale viteza relativ dintre flancul urubului i ceal piuliei este redus, nu se impune durificarea superficial a flancurilor filetuluurubului. Se poate opta deci pentru oeluri carbon OL50 sau OL60. Pentru piuli s poate alege materiale care s nlocuiasc bronzurile, de exemplu cu font cu grafinodular sau fonte antifriciune.
Avnd n vedere cele menionate mai sus, pentru urub vom opta pentru oelcarbon OL60 STAS 500/2-80, iar pentru piuli Fc 300.Principalele caracteristice mecanice ale oelurilor carbon OL60 STAS 500/2-80 sunt:
Rezistena la traciune 2/58 mm N at = Rezistena la ncovoiere 2/70...64 mm N ai = Rezistena la rsucire 2/38...35 mm N at = Rezistena la forfecare 2/46 mm N af = Alungirea la rupere A = 16 %
Caracteristicile mecanice ale fontei Fc 300 sunt:Rezistena la traciune 2/49 mm N at = Rezistena la ncovoiere 2/65...51 mm N ai = Rezistena la rsucire 2/46...36 mm N at = Rezistena la forfecare 2/30...24 mm N af =
2.1.4. Calculul diametrului mediu al filetului
Diametrul mediu se determin cu relaia].[2 mmq
F d
amh
=
[1, pag. 55 ]
n care:F - este fora axial exprimat n [N]
F =13500 N.h reprezint un factor dimensional
p H
h1=
H 1 - nlimea util a filetului p pasul filetului
h = 0.75 - pentru filetele fierstru
2d m
m= - reprezint factorul lungimii filetului piuliei (m - lungimea filetului piuliei
care nu coincide ntotdeauna cu lungimea total a piuliei);m = 1.22.5 [1, pag. 55 ]qa - rezistena admisibil la strivire N/mm2qa = 67 N/mm2 [1, tab.33 pag. 50 ]
[ ]mm 20.7579.175.0135002=
=
d
8
-
8/8/2019 Presa Alex
9/20
Se rotunjete d2 la valoarea standardizat imediat superioar care va fi d2 = 24.250 care seidentific cu dimensiunile filetului S 28x5 care are urmtoarele dimensiuni:
Filetul fierstru, simbol S STAS 2234/1-75. Este utilizat la uruburi ce preiausarcini mari, variabile i cu oc, ntr-un singur sens.Are profilul trapezoidal dreptunghic, flancul activ fiind nclinat cu 3o fa de planunormal pe axa de rotaie. Dimensiunile simbolice ale elementelelor geometrice al profilului filetului se dau n figura 2.2. Filetul fierstru are rigiditate i rezisten mare,centrare bun, randament apropiat de al filetului ptrat.
Fig. 2.2 Filetul fierstru
d = 28 mm; d3 = 19.732 mm; d2 = 24.250 mm; D1 = 20.5mm; p = 5 mm;
Pentru uruburile care au o poriune de seciune poligonal (ptrat) pentruacionarea lor, se impune o verificare preliminar a acestei seciuni.
Se constat c solicitarea acestei seciuni este de rsucire pur.
t= p
t
W M 1
3
10 =ta[N/mm2] [1, rel. 4.2 ]
unde:Mt1 - momentul de nurubare n (Nm)W p - modulul de rezisten a seciunii n mm3 pentru seciuni ptrateW p = 0.208 a3 unde a - latura ptratuluiW p = 0.208 x 133 = 476.976 mm3
Mt = Fmax d2 tg (m + ')
n care:9
-
8/8/2019 Presa Alex
10/20
m - unghiul de nclinare a elicei pe cilindrul de diametrul d2
3.7524.2505 arctg
d p arctg
2
=
=
=
m
' - unghiul de frecare
=arctg1
cos
n care - coeficient de frecare pentru cuplul de materiale i calitatea ungerii = 0.12 0.15 pentru cuplul oel / fontX - unghiul de nclinare a flancului filetului care pentru filetul ferstru
este X = 3
69.713518.099863.0
135.0
3cos
135.0'==
= arctg arctg arctg
124.33)44.11(02425.01350021
)69.775.3(02425.01350021
1==+= tg tg M t [Nm]
482.72976.476
124.3310 3 =
=t [N/mm2]
91=ta [N/mm2] pentru OL60 (fara concentratori de tensiune)
2.1.5. Alegerea numrului de nceputuri
Pentru presele manuale se impune alegerea unui numr de nceputuri n = 1 pentru
creterea randamentului i a productivitii.n cazul nostru am ales urub cu filet ferstru S28x5 cu un nceput.
2.1.6. Calculul numrului de spire n contact
Numrul de spire n contact se calculeaz cu relaia:
Z= 10525.249.12
=
pd m
[1, rel. 4.4]
Se impune ca 6 z 112.1.7. Calculul lungimii filetului piuliei
Se calculeaz cu relaia m = z p [mm] [1, rel. 4.5]m = 10 x 5 = 50 [mm]
2.1.8. Calculul lungimii filetului urubului
Lf = h + m + 3p [mm] [1, rel. 4.8]
h - este cursa maxim n (mm) h = 130 [mm]m - lungimea filetului piuliei n (mm) m = 50 [mm]
10
-
8/8/2019 Presa Alex
11/20
p - pasul filetului n (mm) p = 5 [mm]
Lf = 130 + 50 + 3 x 5 = 195 [mm]
2.1.9. Proiectarea extremitilor urubului principal
La proiectarea extremitilor trebuie s fim ateni la dimensiunile radiale ale uneextremiti a urubului astfel nct acestea s se nscrie n cercul cu diametrul interior filetului.n cazul nostru extremitatea superioar ndeplinete condiiile de mai sus iar dimensiunisunt verificate anterior pe baza solicitrii la rsucire.
Pentru cazul nostru captul dinspre berbecul presei este rezemat pe un rulment axial.Alegem un rulment axial 51203 care are dimensiunile 17/35-12 iar capacitatea staticC0 a rulmentului este C0 = 17600 N care trebuie s ndeplineasc condiiile C0 > F.Se alege D p2 astfel nct s fie mai mare dect dm al cercurilui centrelor bilelor dar maimic dect diametrul exterior al rulmentului.
[2, pag 367]Grosimea gulerului se determin pe baza solicitrii la ncovoiere.
Grosimea gulerului se calculeaz cu relaia:11
19
34
17
35
h p r
-
8/8/2019 Presa Alex
12/20
h pr =ai f
f m
d
d d F
)(3[mm]
[1, rel. 4.15]unde: dm = 26 mm; df = 17 mm; ai = 68 N/mm2
h pr = 116817
9135003
6817
)1726(135003 =
=
[mm]
2.2. VERIFICAREA URUBULUI
2.2.1. Verificarea tijei la solicitri compuse
Efortul unitar echivalent este:
22 4 t cech += ac [1, rel.4.20]
unde: c -efortul unitar normalt -efortul unitar tangenial
c = 21
4d
F
t = 31
23
1016d
M t
Mt2 = 20001
o df F; o = 0.01
147.44732.19
1350042
=
=
c N/mm2
Mt2 = 20001
0.01 17 13500 = 1.147 [Nm]
23
3
N/mm 76.0732.19
147.11016 =
=
t
ech = 0.59434.922 + = 44.173 [N / mm2] < ac
ac = 58 N / mm2 pentru OL60
2.2.2. Verificarea seciunii de calare a roii de manevr la rsucire
12
-
8/8/2019 Presa Alex
13/20
Seciunea este solicitat de momentul de torsiune totalMtot = Mt1 + Mt2 [Nm]
[1, rel. 4.21]Mt1 = 33.124 [Nm]Mt2 = 1.147 [Nm]Mtot = 33.124 + 1.147 = 34.271 [Nm]
Efortul unitar de rsucire
ta p
tot t W
M
=310
[N/mm2]
[1, rel. 4.22]Wp = 476.976 mm3
tat
-
8/8/2019 Presa Alex
14/20
2.2.4. Verificarea urubului la flambaj
Verificarea la flambaj nu este necesar pentru valori ale coeficientului de zveltee 60 ceea ce conduce la condiia lf 15 d1.
lf - lungimea de flambaj
lf =0.7 l - ncastrat la un capt articulat la cellalt.lf =0.7 254.5 = 178.15 [mm]
l - lungimea urubului cuprins ntre cele dou reazeme l = 254.5 [mm]
lf 15 d1178.15 15 29.586178.15 < 295.9
2.3. DIMENSIONAREA PIULIEI
Dimensionarea piuliei fixe se face la solicitarea compus (ntindere i rsucire) crelaia:
Fig. 2.3 Piulia
De= 24 D F
at
+
[mm]
[1, rel. 4.32 ]38...30=at
[N/mm2]
14
-
8/8/2019 Presa Alex
15/20
mm 3828
35135004 2 =+
=
e D
Se va respecta condiia
mm 5522838
mm 5 2
'
>=
=
>
=
p
e p
g
D D g
Diametrul gulerului se alege n aa fel ca grosimea ntre urubul de fixare i piulig 5 mm i capul urubului s se rezeme pe acest guler.
Grosimea gulerului se ia:
hg = (0.2 0.25) m = (0.2 0.25) 50 = 12 [mm]m - lungimea piulieidg diametrul gaurii de fixare a piulitei
Ds = De + 2b + dg5265238 =++= s D [mm]
Dg=Ds+2dg=52+2 646 = [mm]
2.4. VERIFICAREA PIULIEI
Calculul de verificare a corpului piuliei se face conform literaturii de specialitate [1].
2.4.1. Verificarea corpului piuliei la solicitarea compus.efortul unitar normal
( ) 04.262838135004
)(4
2222=
=
=
D D
F
et [N/mm2]
efortul unitar tangenial
( )35.4
2838
38124.331016
)(
101644
3
44
13
=
=
=
D D
DM
e
et
t [N/mm2
]
ech = 4.35426.04
22 + = 27.45 N/mm2 < ac
2.4.2. Verificarea gulerului piuliei:
-la ncovoiere2.61
1238)3864(135003)(3
22=
=
=
g e
e g i h D
D D F [N/mm2]
15
-
8/8/2019 Presa Alex
16/20
-la forfecare28.10
123813500
=
=
=
g e f h D
F [N/mm2]
-la strivire
( )[ ] ( )[ ] 59.66438641350044
222222 =
==
g e g str d n D D
F [N/mm2]
2.5. CALCULUL MECANISMULUI DE ACIONARE
Lungimea manivelei se determin n funcie de momentul de torsiune total caretrebuie s fie realizat de ctre muncitori la acionarea presei.
Lc=m
tot
F nk M
310
[mm]
[1, rel. 4.60]k - coeficient de similitudine k = 1 pentru n1 = 1n - numrul muncitorilor care acioneaz n1 = 1Fm - fora cu care acioneaz un muncitor Fm = 350 N
mm 100350271.34103
=
=c L
L = Lc + l0 mm
l0 - lungimea necesar prinderii manivelei = 50 mm
L = 100 + 50 = 150 mm
Diametrul manivelei
Dt= 98.19323 =
ai
m L F
[mm]
Se adopta Dt=20 [mm]
2.6. CALCULUL CORPULUI PRESEI
2.6.1 Calculul coloanelor
Materialul utilizat la execuia coloanelor este : OL 50 / STAS 500/2-1980.
a). Dimensionarea coloanelor 16
-
8/8/2019 Presa Alex
17/20
Se calculeaz cu relaia :
d1= at F
2
at = 100 ...120 [ N/mm2]
d1= 27.9100
135002=
[mm]
Se adopt : Fig. 2.4 Capt de coloan
d1 = 10 [mm]
b). Alegerea celorlalte diametre ale coloanelor
D0 = d1 + ( 1...2 ) [mm]D0 = 10 + 2 = 12 [mm]
D = D0 + ( 4...8 ) [mm]
D = 12 + 8 = 20 [mm]
2.6.2. Calculul traversei fixe
Materialul utilizat este : OT 50 STAS 600-80 a). Adoptarea dimensiunilor bosajului n care se monteaz piulia
D bi = De = 38 [mm]
D be Dg = 60 [mm]
D = D0 + ( 4...8 ) [mm]
17
d 1
D0
D
-
8/8/2019 Presa Alex
18/20
h b = H p hg
h b = 50 12 = 38 [mm]
b). Adoptarea distanei ntre coloane
l = ( 0.8...0.9 ) H
H = nalimea de ridicare
H = 300 [mm]
l = 0.8 300 = 240 [mm]
c). Verificarea la ncovoiere
Se verific cu relaia :
aibbibe
i h D Dl F
=2)(2
3
9.15238)3860(
2401350023
2=
=i [N/mm2]
ai = 100...200 [ N/mm2] pentru oel
i ai
Relaia se verific.
2.7. CALCULUL TRAVERSEI MOBILE
Materialul utilizat este : OT 50 STAS 600-80
2.7.1. Verificarea presiunii dintre corpul urubului i traversa mobil
Se verific cu relaia :
p = a f r
pd d
F
)(4
22
pa = 25...40 [ N/mm2]
18
-
8/8/2019 Presa Alex
19/20
-
8/8/2019 Presa Alex
20/20
III. BIBLIOGRAFIE
[1] Jichian , Mtiean Dorina , Elemente de proiectare pentru mecanisme cu urub i piulia , IPCN , 1985[2] Catalog de Rulmeni Nr. 7185 , Tehnoimportexport , Romnia , Bucureti