Lecţia 1

MATERIALE, ORGANE DE MAŞINI ŞI

ÎNTREŢINERI TEHNICE

Cuvinte cheie: profile din oţeluri, aliaje feroase, aliaje neferoase,

lubrifianţi, organe de asamblare, nituri, mecanisme, transmisii, roţi

dinţate, osie, arbore, furi manetoane, fusuri paliere

1.1. MATERIALE UTILIZATE LA LUCRĂRI DE

ÎNTREŢINERE ŞI REPARARE A UTILAJELOR DIN

INDUSTRIA ALIMENTARA

Materialele utilizate pe scară largă la construcţia instalatiilor, si

utilajelor folosite în industria alimentara se pot clasifica în felul următor:

Materiale metalice în categoria cărora intră: fierul, oţelurile şi fontele; aluminiul şi aliajele sale; cuprul şi aliajele sale; nichelul şi aliajele sale; titanul şi aliajele sale; magneziul şi aliajele sale; zincul şi aliajele sale; borul şi aliajele sale; etc.;

Materiale nemetalice în categoria cărora intră: lemnul; sticla; materialele textile; pielea; materialele plastice; materialele ceramice – constituie materialele tehnologiilor de vârf din secolul XXI.; materialele metaloceramice; materiale nemetalice pe bază de răşini; vopsele; lacuri; materiale de lipire; materiale abrasive;

Materiale compozite ( materiale compuse ) care se obţin prin unirea a două sau mai multor materiale şi prezintă proprietăţi care nu pot fi obţinute de nici unul dintre materialele singulare.

1.1.1. Materialele metalice

Metale şi aliaje feroase. Materialele care se folosesc în

construcţia şi exploatarea utilajelor din industria alimentara sunt

materiale metalice şi nemetalice. Materialele metalice sunt feroase (au

la bază fierul) şi neferoase (au la bază alt metal ca: Al, Cu, Zn, Sn).

6

Metalele se gasesc sub formă de aliaje: aliaje feroase şi aliaje

neferoase.

Aliajele feroase sunt aliaje ale fierului Fe cu carbonul C, numite

aliaje fier-carbon. Aliajele feroase care contin între 0,05% şi 1,7%

carbon se numesc oţeluri, iar aliajele care conţin între 1,7% şi 6,67%

carbon se numesc fonte. Aliajele Fier-Carbon se combina cu alte

elemente ca: Si, Mn, S, P, Cr, Ni, Co, W, V, Cu, Al şi altele, formând

oţeluri aliate sau fonte aliate.

Oţelurile se obţin din fonte albe prin retopire în cuptoare

Siemens-Martin, în convertizoare şi cuptoare electrice, unde prin ardere,

are loc micşorarea procentului de carbon la procentul dorit. Oţelurile

sunt: oţeluri carbon şi oţeluri aliate. Oţelurile se toarnă în piese, sau se

laminează-forjează. Oţelurile laminate sunt oţeluri carbon pentru

construcţia de maşini, oţeluri pentru table, oţeluri pentru ţevi, oţeluri

pentru scule, oţeluri pentru rulmenţi, oţeluri pentru arcuri, oţeluri beton,

oţeluri rezistente la coroziune şi altele.

Fig. 1.1. Tipuri de profile din oţeluri laminate: 1. oţel rotund; 2. oţel semirotund; 3. oţel pătrat; 4. oţel hexagonal; 5. ţevi din oţel fără sudură laminate la cald; 6. oţel cornier cu aripi egale; 7. oţel cornier cu aripi inegale, în L; 8. oţel U; 9. oţel I (dublu T); 10. oţel T;

11. oţel lat; 12. tablă groasă; 13. oţel platbandă; 14. tablă ondulată.

Oţelurile laminate se livrează sub formă de profile (fig. 1.1), cum

sunt: bare rotunde, semirotunde, pătrate, hexagonale, în formă de I, U,

7

P, H, L, sau sub formă de tablă, benzi, ţevi, etc. Profilele au

caracteristici principale: dimensiunile secţiunilor transversale şi masa

specifică în kg/m.l, iar tablele: dimensiunile (lungimea, lăţimea şi

grosimea), suprafaţa şi masa specifică în kg/m2.

Metale şi aliaje neferoase. Metalele neferoase utilizate sunt: Cu,

Al, Sn, Pb, Ni, Mg, Zn.

Cuprul (Cu), sau arama, are culoare roşiatică. Este maleabil,

ductil, cu o foarte bună conductivitate termică şi electrică, cu rezistenţă

mare la coroziune, cu temperatura de topire de 1084C. Se utilizează

pentru confecţionare conductorilor electrici, pentru contactele aparatelor

electrice, pentru conducte şi armături la maşini, ciocane de lipit,

suflaiurile pentru sudură, etc. În aliaje cu Zn rezultă alama care are

proprietăţi mecanice superioare cuprului. Alama se utilizează la

confectionarea tablelor şi a diferitelor profile. Din alierea Cu cu Sn

rezultă bronzul, care are o structură poroasă, ceea ce favorizează

aderarea lubrifianţilor, deci e utilizat pentru execuţia lagarelor de

alunecare.

Aluminiul (Al) are culoarea alb-argintie, se topeşte la temperatura

de 658C. Are o conductibilitate electrică şi termică bună, de aceea e

utilizat pentru conductori electrici. Se foloseşte în aliaje cu: Mg, Mn, Cu,

Si, Zn, Ni.

Plumbul, staniul, nichelul, zincul au întrebuinţări minore.

1.1.2. Materialele nemetalice

Lemnul are masa specifică mică, poate fi uşor prelucrat şi

suportă bine şocurile. El este utilizat în piscicultură sub formă de grinzi,

scânduri, placaj, panel şi plăci agglomerate ( PAL ). După tăiere lemnul

se împarte în lemn de esenţă tare ( stejar, fag, ulm, carpen, gorun ),

lemn de esenţă mijlocie ( paltin, mesteacăn, frasin ) şi lemn de esenţa

moale ( brad, tei, plop ). Pentru a prevenii putrezirea, lemnul se

impregnează cu creozot sau se vopseşte la exterior, iar pentru a

prevenii aprinderea se vopseşte cu soluţii ignifuge. Din lemnul d ulm se

8

confecţionează unele lagăre care trebuie fierte în ulei, din frasin se

confecţionează biele de maşini agricole,iar din frasin şi fag arcuri

lamelare pentru casa sitelor de la vânturători şi tarare.

Materialele textile sunt de origine vegetală ( bumbac, cânepă,

iută etc. ), de origine animală ( păr, lână ) şi de origine minerală ( azbest

). Fibrele textile se utilizează la fabricarea curelelor, pânzelor

transportoare, la confecţionarea sforii, pentru elemenţii de filtru, garnituri

etc. Firul de azbest impregnat cu grafit se foloseşte la garnituri de

pompe, robinete. Tot din fibre de azbest cu adausuri de fibre de bumbac

se fabrică şnurul de azbest folosit ca element termoizolator. Din fibre de

azbest ţesute împreună cu fibre de Al, Cu sau Pb impregnate cu lianţi

din răşini se fabrică plăci de fricţiune ( ferodoul ) folosite la ambreiaje şi

frâne.

Cauciucul utilizat în construcţia organelor de maşini este cauciuc

vulcanizat. Vulcanizarea constă în încălzirea la 137 – 157oC a unui

amestec de cauciuc brut ( natural sau sintetic ) cu circa 10% sulf şi în

cantităţi foarte mici de alte substanţe ( parafină, negru de fum, caolin ).

Cauciucul este utilizat la anvelope, camere pneumatice, ca elemente de

amortizare la cuplajele de transmisie, la curelele de transmisie, la

benzile transportoare, la amortizoare, la garnituri. Unele piese de

cauciuc trebuie ferrite de contactul cu produsele petroliere şi de căldură,

deoarece ele modifică proprietăţile cauciucului.

Pentru utilajele zootehnice care vin în contact cu produsele

alimentare ( ex.: instalaţiile de muls ) se foloseşte cauciucul alimentar,

care nu este dăunător produselor cu care vine în contact şi nici omul.

Sticla folosită în construcţia organelor d industria alimentara este

de diverse tipuri. Sticla ordinară se utilizează la aparatura de bord a

tractoarelor şi a maşinilor pentru îmbunătăţiri funciare, la faruri, pahare

de filtru. Sticla de tip security se utilizează la geamurile combinelor,

tractoarelor şi maşinilor agricole. Sticla armată cu plasă de sârmă se

utilizează acolo unde se cere transparenţă şi rezistenţă mecanică.

Poliesterii armaţi cu fibre de sticlă ( PAS ) se folosesc în construcţia

9

rezervoarelor, a plăcilor ondulate pentru acoperişuri şi a altor piese

pentru maşini piscicole.

Materialele plastice au diverse domenii de utilizare şi anume: în

instalaţiile electrice ( tuburi de protecţie, de izolaţie la conductorii

electrici şi la cabluri, întrerupătoare, prize etc. ), în instalaţiile sanitare

( ţevi de tip G, M, U, fitinguri pentru asamblarea ţevilor, robinete ), la

instalaţiile de alimntare cu apă ( ţevi, fitinguri, rezervoare, etc. ), piese

pentru maşini agricole ( distribuitori, tuburile de conducere a seminţelor

de la semănători ).

Ceramicele constituie materialele tehnologiilor de vârf din secolul

XXI.

Există două categorii principale de asemenea materiale:

ceramice structurale ( nitruri, alumină, carburi, oxizi de magneziu, de

titan, de zirconiu ) şi ceramice electronice sau electrotehnice numite

funcţionale ( titanaţi şi zirconaţi de Pb, titanat de beriliu, de stronţiu

etc. ). Datorită legăturilor ionice şi covalente dintre atomi, ele prezintă o

fragilitate pronunţată. Conductibilitatea termică şi electrică este scăzută

şi în consecinţă sunt deseori folosite ca izolatori. Ceramicele au o

rezistenţă excelentă la temperaturi înalte şi în anumite medii corozive şi

au o serie de proprietăţi optice şi electrice neobişnuite la alte materiale

motiv pentru care sunt folosite în construcţia circuitelor integrate, a

sistemelor de fibre optice şi a unei multitudini de dispozitive cu senzori.

Combustibilii sunt utilizati pentru motoare cu ardere

internă care folosesc : benzină, motorină, gaz metan, etanol, methanol

etc. şi combustibili pentru încălzire prin ardere directă sub formă solidă:

cărbunii, deşeuri vegetale ( ciocălăi, vreji, tulpini de porumb ), sub formă

lichidă cum este combustibilul lichid pentru cazane şi sub formă

gazoasă – biogazul.

Benzina se utilizează la motoarele cu aprindere prin

scânteie ( MAS ).

Motorina se foloseşte la motoarele cu aprindere prin

comprimare ( MAC ).

10

Gazul metan se foloseşte pentru funcţionarea motoarelor cât şi

combustibil pentru ardere directă la încălzire.

Biogazul se produce în instalaţii, în general, din dejecţiile

animalelor prin fermentare anaerobă. Conţine metan, bioxid de carbon

şi hidrogen sulfurat, ultimul având acţiune corozivă. Biogazul este greu

de îmbuteliat sub presiune, ceea ce impune folosirea lui în momentul

producerii. Utilizarea se face prin ardere directă în cazane, unde are cel

mai mare randament de utilizare, cât şi prin folosirea lui la motoarele cu

ardere internă.

Combustibilul lichid pentru cazane este un amestec de păcură şi

motorină. Pentru pulverizare şi ardere corespunzătoare trebuie încălzit

înainte de utilizare.

Cărbunii se folosesc la uscătoarele de cereale, furaje, staţii de

deshidratare, precum şi la încălzire. Pentru ardere corespunzătoare

trebuie utilizaţi în stare uscată.

Deşeurile vegetale se pot utiliza în cuptoare speciale pentru

încălzire, la uscătoarele de cereale şi staţii de deshidratare.

Datorită lipsei de combustibili convenţionali, trebuie acordată

atenţie deosebită producerii şi utilizării biogazului şi a deşeurilor

vegetale.

Lubrifianţii. Pelicula de lubrifiant, în condiţiile ungerii fluide,

asigură preluarea sarcinii, eliminând contactul direct între suprafeţele

metalice, reduce la minimum frecarea şi uzarea organelor de maşini,

asigură o etanşare şi o amortizare vâscoasă, contribuie la transportul

căldurii generate de frecare şi transportul particulelor rezultate din

uzură.

Principalii lubrifianţi folosiţi sunt: uleiurile minerale şi unsorile

consistente.

Uleiurile folosite pentru ungerea motoarelor, transmisiilor şi a

instalaţiilor hidraulice trebuie sa aibă proprietăţile: onctuozitate bună

(capacitatea de a forma un film continuu – peliculă), să adere la

suprafeţele metalice, fluiditate, viscozitate, rezistenţă la oxidare, tendinţă

redusă de spumare, capacitate detergentă, punct de congelare coborât,

11

conductivitate termică mare, punct de inflamare ridicat, ş.a. Pentru

motoarele cu ardere internă, principala caracteristică este viscozitatea.

Uleiurile de calitate inferioară au indicele de viscozitate Dean-Davis (I.

V. D. D) de 40, iar cele superioare 160.

Uleiurile după destinaţie se notează: M-uleriuri pentru motoare

MAS; D-uleriuri pentru motoare MAC (diesel); T-uleiuri pentru transmisii;

H-uleiuri pentru instalaţii hidraulice.

Uleiurile pentru motoare după indicele de viscozitate, conform

notaţiei SAE (Society of Automobile Engineers) sunt împărţite în

următoarele 7 clase: 5W, 10W, 20W, 20, 30, 40 şi 50. Uleiurile 5W, 10W

şi 20W sunt mai fluide, au viscozitatea redusă şi se folosesc iarna

(Winter), la temperaturi scăzute, până la -40C. Uleiurile din clasele 40 şi

50 sunt mai vâscoase şi se utilizează la ungerea motoarelor care

funcţionează timp îndelungat cu sarcini mari şi în medii cu temperatură

ridicată, de până la 40C.

După gradul de aditivare, uleiurile de motoare se clasifică în 6

categorii: Neaditivat, Premium, Extra, Super 1, Super 2 şi Super 3.

Uleiurile: Neaditivat, Premium, Extra, se utilizează la MAS, uleiurile

Super 2, Super 3 se utilizează la MAC iar uleriule Extra, Super 1 se

folosesc atât la MAS cât şi la MAC.

Uleiurile pentru transmisii se clasifică după viscozitate şi SAE, în

5 clase: 75, 80, 90, 140 şi 250. Pentru a evita spumarea, în aceste

uleiuri se introduc adivi de extremă presiune EP. Pentru ungerea

transmisiilor se folosesc uleiurile: T – 75EP1, T – 80EP2, T – 90EP2, T –

90 şi T – 140, conform cărţii tehnice a utilajului.

1.1.3. Materiale compozite

Materialele compozite ( materialele compuse ) se obţin prin

unirea a două sau mai multor materiale şi prezintă proprietăţi care nu

pot fi atinse de nici unul dintre materialele singulare. Ele prezintă un

interes deosebit pentru industria aerospaţială, energetica nucleară,

12

construcţia submersibilelor, caroseriilor atovehiculelor. Acestea prezintă

o largă aplicabilitate în industria alimentara, zootehnie si agricultură. Se

folosesc la construcţia pompelor de apă, pompelor de aer, caroseriile

tractoarelor, motoarelor de pe tractoare, instalaţiilor de muls, tancurilor

de răcire, încărcătoarelor frontale, etc.

Acestea se caracterizează printr-un raport ridicat între rezistenţa

mecanică şi masa specifică şi prin menţinerea valorilor mari ale

rezistenţei mecanice la temperaturi înalte. Exemple caracteristice:

composite cu fibre de sticlă şi fibre de carbon incorporate în răşini

sintetice, composite cu fibre de bor sau cu fibre de carbură de siliciu în

matrice de aluminium. Cele mai importante utilizări ale compozitelor

sunt de aşteptat de la fibrele ceramice incorporate într-o matrice

metalică. Ele vor permite atingerea unor temperaturi de exploatare de

1200oC ( spre exemplu în construcţia turbinelor de gaz ) sau chiar 3000

– 5000oC în construcţiile aerospaţiale.

Avantajele materialelor compozite, private comparativ cu majoritatea materialelor cu grad mare de utilizare în present, rezidă în:

greutatea specifică mică în raport cu metalele şi aliajele metalice;

rezistenţă la tracţiune ridicată; coeficient de dilatare mic; rezistenţă la şoc şi uzură; durabilitate mare în funcţionare; capacitate de amortizare a zgomotelor şi a vibraţiilor; siguranţă mare în timpul duratei de serviciu ( apariţia şi

propagarea unei fisuri nu are efecte catastrofale asupra compozitului;

rezistenţă la acţiunea agenţilor atmosferici; stabilitate chimică şi rezistenţă la temperaturi ridicate.

13

1.2. ORGANE DE MAŞINI FOLOSITE LA UTILAJELE ZOOTEHNICE

Maşinile şi instalaţiile sunt alcătuite din organe de maşini numite

piese. Organele de maşini sunt piese simple sau complexe, care intră în

alcătuirea unui dispozitiv, a unui mecanism, instrumet, aparat, ansamble

care alcătuiesc maşinile şi instalaţiile.

Principalele grupe de organe de maşini sunt:

- organe de maşini comune, care sunt utilizate la toate tipurile

de maşini, numite şi organe de maşini de uz general, organe

ce sunt tipizate sau standardizate;

- organe de maşini speciale, care sunt utilizate numai la

anumite maşini, organe ce nu se studiază în acest capitol.

După criteriul constructiv, organele de maşini comune sunt:

- simple – cele executate dintr-o singură bucată cum sunt:

niturile, penele, şuruburile, unele arcuri, arborii, bucşele, roţile

simple, etc;

- compuse – cele care prin specificul constructiv de montare,

întreţinere, transport, economie, sunt constituite din elemente

care asamblate între ele asigură o unitate funcţională cum

sunt: lagărele de alunecare, rulmenţii, cuplajele, robineţii, etc.

După funcţia pe care o îndeplinesc se deosebesc:

- organe de asamblare: nedemontabile, demontabile, elastice;

- organe pentru transmiterea momentului de rotaţie: arbori,

cuplaje, transmisii;

- organe pentru păstrarea şi conducerea fluidelor: cilindrii,

rezervoare, conducte, organe de etanşare şi reglare.

14

1.2.1. Organe de asamblare (îmbinare) nedemontabilă

Asamblarea nedemontabilă realizează îmbinarea a două sau mai

multe piese între ele cu ajutorul niturilor, prin lipire, prin sudură, prin

încleiere sau combinat.

Asamblarea prin nituri se face la unele piese metalice, fiind

folosită în construcţiile metalice (poduri, cazane de presiune, etc.) Nitul

este confecţionat din oţel moale laminat (OL-34 şi OL-37) sau din:

aluminiu, cupru, alamă. Nitul este caracterizat prin tija nitului, de formă

cilindrică şi capul nitului, care poate avea formă semirotundă,

tronconică, plată, combinat tronconică (dublu tronconică), semiîngropată

cu semirotundă (fig. 1.2.)

Asamblarea prin lipire se face la două piese dispuse suprapus,

sau cap la cap, fără a topi materialul pieselor, folosind aliaje metalice de

lipit, ca material de adaos, a căror temperatură de topire este mai

coborâtă decât temperatura de topire a pieselor, însă cu proprietăţi de

aderenţă şi difuziune ridicate. Lipiturile sunt moi, cu aliaje ale staniului şi

tari cu alamă.

Asamblarea prin sudură se face între două piese din acelaşi

material, a căror zonă de îmbinare (de contact) a fost adusă cu ajutorul

căldurii, în stare lichidă sau plastică.

Cele mai frecvente procedee de sudură sunt:

- sudarea prin topire cu flacără oxiacetilenică sau cu arc electric

(electrică), cu adaos de material;

- sudarea prin presiune, realizată prin puncte sau cusătură

continuă, fără adaos de material, folosită la sudarea tablelor şi

a plăcilor cu grosimi mici;

- sudarea cu plasmă, pentru piese mari şi sudarea cu laser

pentru piese mici.

15

Fig. 1.2. Tipuri de nituri şi efectuarea nituirii:a – tipuri de nituri: 1. cu cap semirotund; 2. cu cap tronconic; 3. cu cap plat; 4. cu cap

tronconic – semirotund semiînecat; 5. cu cap bitronconic semiînecat; 6. cu cap tronconic înecat. b – procesul de nituire: 7. tablele (piesele de nituit); 8. contracăpuitor; 9. capul de închidere al nitului; 10. buterola în care se bate pentru tragerea nitului; 11. căpuitor cu care se formează al doilea cap al nitului. c – organe de maşini asamblate cu nituri: 12. două table suprapuse asamblate cu nit; 13. două table aşezate cap la cap, cu eclisă, asamblate cu nituri; 14. asamblare prin nituri a unei tije cu o placă.

1.2.2. Organe de asamblare demontabilă

Asamblarea demontabilă permite îmbinarea şi desfacerea a două

sau mai multe organe de maşini, fără distrugerea organului de

asamblare. Principalele tipuri de îmbinări demontabile sunt: îmbinarea

prin şuruburi, îmbinarea prin pene, îmbinarea prin ştifturi, îmbinarea prin

caneluri, etc.

Asamblarea prin şuruburi efectuează îmbinarea a două sau

mai multe organe de maşini. Şurubul este organul de maşină alcătuit

(fig. 1.3.) din capul şurubului de formă hexagonală, pătrată, cilindrică,

etc. şi tija şurubului care este prevăzută pe toată lungimea sau numai pe

o parte cu filet.

Filetul şuruburilor cel mai folosit este cu secţiunea de formă

triunghiulară, cu unghiul la vârf de 60 (denumit metric, simbol M). Filetul

16

care are unghiul la vârf de 55 se numeşte Withworth, notat cu W, la

care elementele şurubului se măsoară în ţoli (”): 1” = 25,4 mm.

Fig. 1.3. Tipuri de şuruburi şi de filete: a – asamblarea a două piese cu şurub şi piuliţă: 1 – capul şurubului; 2 – tija; 3 – partea filetată a tijei; 4 – piuluiţa; D – diametrul

hexagonului capului şi piuliţei; b – şurub cu piuliţă; n, m – înălţimea capului şi a piuliţei; c – şurub fără piuliţă; d – diametrul părţii filetate; l – lungimea tijei; e – asamblarea a

două piese cu şurub prezon; f – tipuri de filete: 5 – filet metric; 6 – filet rotund; 7 – filet trapezoidal; 8 – filet pătrat; 9 – filet fierăstrău.

La şuruburile cu filet metric se indică diametrul exterior şi

lungimea tijei (ex. M12 x 50; M14 x 70). Şuruburile cu filet pătrat,

dreptunghiular, trapezoidal, rotund, dinte de fierăstrău, se notează cu

simbolul formei urmat de diametrul exterior x pas (ex. Pt52 x 8; Dr40 x

7; Tr52 x 8; Rd50 x 7; S70 x 10).

Asigurarea şuruburilor şi a piuliţelor se face (fig. 1.4.) cu: inel

elastic (şaibă Grower), contrapiuliţă, cui spintecat pentru piuliţele

crenelate sau necrenelate, plăcuţă de tablă montată pe două şuruburi şi

îndoită margina după una sau două feţe ale hexagonului capului

şurubului sau ale piuliţei, cu sârmă trecută prin capul şurubului şi legată

în cruce între două şuruburi, sau între şurub şi piesa fixă, asigurarea

prin cheie de imobilizare.

17

Fig. 1.4. Moduri de asigurare a piuliţelor şi a şuruburilor împotriva autodeşurubării: a. cu inel elastic (şaibă Grower); b. cu contrapiuliţă; c. cu ştift; d. cu cui spintecat; e. cu rondelă metalică; f. siguranţă de tablă; g. asigurarea cu sârmă legată în cruce; 1 –

contrapiuliţe; 2 – şaibă; 3 – cui spintecat; 4 – rondelă metalică; 5 – siguranţă de tablă.

Asamblarea prin pene efectuează îmbinarea dintre arbori şi

roţile de toate tipurile, uneori bucşe, manivele. Penele după poziţia de

montare faţă de axa arborelui se deosebesc:

- pene longitudinale, montate în lungul arborelui

- pene transversale, montate perpendicular pe axa arborelui,

acestea fiind reprezentate la asamblarea diferitelor organe ale

maşinilor prin ştifturi sau bolţuri.

Se mai întilnesc asamblări prin caneluri, prin strângere elastică,

prin presare la rece şi prin fretare.

1.2.3. Organe de asamblare elastică

Asamblarea prin arcuri asigură o legătură elastică între părţile

componente ale maşinilor, mecanismelor, aparatelor. Arcurile când

solicitarea nu depăşeşte limita de elasticitate, după încetarea forţei sau

momentului care a produs deformarea, revin în starea iniţială. Energia

18

acumulată în timpul deformării se transformă aproape integral în lucru

mecanic.

Arcurile după forma constructivă (fig. 1.5.) sunt: lamelare (cu foi),

elicoidale (cilindrice sau conice), disc, inelare, spirale, plane, bare de

torsiune şi speciale.

Fig. 1.5. Diferite tipuri de arcuri:a – lamelare cu foi multiple; b – elicoidale; 1. cilindric şi conic solicitate la tracţiune; 2 –

cilindric, conic, telescopic şi disc, solicitate la compresiune; 3 – elicoidal şi spiral solicitate la torsiune; c – bară de torsiune; F – forţa care acţionează asupra arcului, Mt

– momentul de torsiune; d – diametrul barei de torsiune; e – braţul pârghiei asupra căreia acţionează forţa; l – lungimea barei de torsiune.

1.2.4. Organele mişcării de rotaţie

Organele mişcării de rotaţie cuprind: arborii, osiile şi lagărele prin

intermediul cărora se efectuează mişcarea de rotaţie a unuia sau a mai

multor organe de maşini.

Osiile sunt organe de maşini care efectuează mişcare de rotaţie

sau nu au mişcare de rotaţie însă servesc pentru susţinerea altor

organe în rotaţie. Osiile nu transmit momente de torsiune (răsucire),

principala lor solicitare fiind numai încovoierea. Osiile fixe (fig. 1.6 a şi b)

se întilnesc la remorci şi la diferite maşini agricole.

Arborii sunt organe de maşini care în lucru au mişcare de rotaţie,

transmit un moment motor (cuplu), fiind supuşi la efortul de torsiune

(răsucire), precum şi la efortul de încovoiere.

19

Arborii sunt:

- după execuţie: drepţi, cotiţi, flexibili;

- după poziţia de montare: arbori orizontali, arbori verticali

- după poziţia de transmitere a puterii mecanice: arbori motori

şi arbori conduşi;

- după aspectul funcţional: arbori principali, arbori intermediari

şi arbori secundari.

Fig. 1.6. Osii fixe şi rotitoare. a – osie fixă la remorci; b – osie fixă de la o macara; c – osie rotitoare de la

unele maşini agricole: 1. corpul osiei; 2. fusurile osiei; 3. lagăre; 4.

organul de sprijin (roţi, cadru).

Forma, alcătuirea

arborilor (fig. 1.7) şi

dimensiunile acestora, sunt în

funcţie de rolul lor funcţional,

repartizarea sarcinilor pe

lungime, tehnologia de

fabricaţie şi condiţiile de montaj impuse.

Arborii se rotesc prin intermediul a minim două lagăre de

alunecare sau de rostogolire.

Pe arbori se montează roţi dinţate, roţi pentru curele, sau discuri

prevăzute cu bolţuri, care transformă mişcarea de rotaţie în mişcare

liniar alternativă şi invers. Acelaşi lucru îl îndeplinesc şi manivelele

arborilor cotiţi. Fusurile arborilor cotiţi, care fac legătura cu bielele se

numesc fusuri manetoane, iar fusurile de pe axa arborelui pe care se

sprijină şi prin intermediul cărora se rotesc arborii cotiţi se numesc fusuri

paliere.

20

Fig. 1.7. Arbori – forme şi alcătuire: a – arbori drepţi; b – arbore cotit; c –

arbore flexibil: 1. corpul arborelui; 2. fusuri de sprijin; 3. lagăr de alunecare; 4. lagăr de rostogolire; 5. părţi de fixare (calare) a butucilor roţilor, manivelelor; 6. roată dinţată; 7. bolţ cu fus maneton;

8. parte filetată pentru fixare; 9. fus palier; 10. lagăr palier; 11. fus

maneton; 12. lagăr maneton; 13. raza arborelui cotit (manivela,

excentricitatea = r = AB); 14. flanşa arborelui cotit; 15. funia arborelui

flexibil; 16. înfăşurarea în spirală a sârmei pe funie.

Lagărele susţin arborii sau osiile în mişcare de rotaţie şi în

repaus. După direcţia de prelucrare a forţelor lagărele sunt: radiale,

axiale şi radial – axiale. După contactul realizat între lagăr şi fusul

arborelui, a forţelor de frecare care iau naştere în lagăre, acestea sunt:

lagăre de alunecare (bucşe, cuzineţi – fig. 1.8.) şi lagăre de rostogolire

(rulmenţi).

Fig. 1.8. Cuzineţi.

Ungerea lagărelor şi dispozitive de ungere. Pentru micşorarea

frecării între fusuri şi lagărele de alunecare sau între elementele de

rulare şi inelele rulmenţilor, trebuie asigurată o peliculă de lubrifiant (ulei,

unsoare consistentă). Ungerea se realizează pentru fiecare lagăr

separat cu vaselină, prin trimiterea uleiului prin canalizaţii la suprafeţele

în frecare şi prin stropire, în funcţie de tipul şi întrebuinţarea lagărelor.

21

Ungerea este cea mai importantă operatiune de întreţinere a

lagărelor. Prin ungere, datorită frecării reduse, se asigură micşorarea

consumului de energie, se reduce uzura suprafeţei corpurilor în contact,

se reduce producerea de căldură datorită frecării şi protejează suprafaţa

corpurilor contra coroziunii.

Ungerea lagărelor cu ulei se face cu dispozitive de ungere ca:

ungătoare cu fitil, ungătoare cu ac, ungătoare cu periuţă, ungătoare cu

inele, ungătoare cu camă. La motoare uleiul este trimis de o pompă cu

roţi dinţate prin canalizaţii la lagărele ce trebuie unse. Tot la motoare şi

carcase închise ungerea organelor se realizează prin aruncare (stropire,

împroşcare, barbotare).

Ungerea lagărelor cu unsori consistente se face în general cu

dispozitive de ungere individuale (fig. 1.9) cum sunt: ungătorul cu pâlnie

şi capac filetat, ungătorul cu presiune prin arc, ungătorul cu bilă (gresor).

La ungătorul cu bilă, introducerea unsorii consistente prin orificiul

ungătorului se face cu ajutorul unei pompe cu piston (tecalemit).

Fig. 1.9. Diferite forme de ungătoare (gresoare): a – ungătoare cu pâlnie; b – ungător cu bilă; c – ungător cu fitil; d – pompă de gresaj cu vazelină; e – cană de ungere cu

ulei: 1. corpul gresorului; 2. capac; 3. bilă cu rol de supapă; 4. arc de acţionare asupra bilei sau asupra pistonului; 6. canal de trecere al lubrifiantului pe suprafaţa de uns; 7.

rezervor pentru ulei; 8. fitil pentru ungere.

22

1.2.5. Organe pentru transmiterea mişcării de rotaţie între

arbori

Transmiterea mişcării de rotaţie între arborii aşezaţi cap la cap se

face prin cuplaje, iar transmiterea mişcării de rotaţie între arbori paraleli

sau arbori încrucişaţi se face prin transmisii.

Cuplajele transmit direct momentul motor între doi arbori aşezaţi

cap la cap, în prelungire sau sub un anumit unghi (fig. 1.10).

Fig. 1.10. Tipuri de cuplaje:a – cuplaj rigid cu manşon şi ştifturi; b – cuplaj rigid cu flanşă (discuri); c – cuplaj cu

gheare cu elemente elastice; d – cuplaj cu discuri cu bolţuri şi elemente elastice (bucşe de cauciuc); e – cuplaj elastic cu discuri prevăzute cu bolţuri şi disc de cauciuc; f – cuplaj intermitent rigid cu dinţi; g – cuplaj de siguranţă cu discuri prevăzut cu dinţi

radiali şi arc; h – cuplaj unidirecţional cu role: 1. arbore conducător; 2. arbore condus; 3. manşon; 4. ştifturi; 5. semicuplaj conducător; 6. semicuplaj condus; 7. şuruburi de

asamblare; 8. rozetă intermediară din cauciuc (elementul elastic); 9. bolţ cu parte tronconică şi cilindrică; 10. elemente elastice (bucşe elastice); 11. cui spintecat pentru asigurarea piuliţei; 12. disc de cauciuc; 13. canal de pană; 14. manşon mobil cu zimţi montat pe arbore pe pană paralelă; 15. semicuplaj conducător cu dinţi radiali montat

pe arbore prin pană; 16. semicuplaj condus cu dinţi radiali montat pe bucşa semicuplajului conducător; 17. osie; 18. butuc sau disc ca parte conducătoare; 19.

arcuri; 20. role; 21. manşon ca parte condusă.

23

Rolul cuplajelor este de a uşura montarea arborilor pe două

lagare şi de a permite transmiterea eforturilor între cei doi arbori, care la

montare oricât ne-am strădui, axele lor nu corespund. Cuplajele se

folosesc şi ca elemente de protecţie contra suprasolicitărilor organelor

antrenate. Cuplajele, funcţional se pot clasifica:

Cuplaje

permanentefixe

cu manşon rigid

cu flanşă

mobilerigide (cuplaje cu gheare, cardanice)elastice (diferite tipuri)

intermitente

comandatecu gheare

cu fricţiune (ambreiajul)

automate (de siguranţă)

cu manşon şi ştift

cu dinţi radiali şi arc

Pentru o exploatare corespunzătoare, pentru a mări perioada de

anduranţă în funcţionare a cuplajelor şi a lagărelor arborilor este

necesar ca la montare să se asigure pe cât posibil corespondenţa

axelor celor doi arbori, discurile (flanşele) cuplajului să fie paralele fără a

forma un unghi între ele. Respectarea acestor condiţii permite o

funcţionare liniştită, fără a se produce uzura rapidă.

Transmisiile efectuează transmiterea de mişcare şi energie

mecanică între doi arbori paraleli sau încrucişaţi. Transmiterea se

efectuează prin roţi de fricţiune, prin roţi dinţate, prin curele şi prin

lanţuri.

Transmisia prin roţi dinţate (angrenaje) efectuează

transmiterea de putere mare şi a mişcării de la arborele conducător la

arborele condus fără patinare. Pentru arborii paraleli roţile dinţate sunt

cilindrice, iar când arborii sunt încrucişaţi, roţile dinţate sunt conice.

Roţile dinţate cilindrice sunt cu dantură exterioare, însă unele roţi au

dantură interioară, numindu-se coroane.

24

Dinţii unei roţi dinţate pot sa fie drepţi, înclinaţi, curbaţi şi uneori

în formă de V, Z sau W.

La o roată dinţată (fig. 1.11) care intră într-un angrenaj se disting:

diametrul exterior De (în mm), diametrul interior Di (în mm), diametrul

primitiv (de divizare, de calcul) Dp (în mm), înălţimea dinţilor h (în mm),

lungimea dinţilor, numărul de dinţi Z, pasul danturii p (în mm) şi modulul

sau pasul diametral m (în mm).

Pentru ca dinţii a două roţi să se poată angrena, trebuie ca roţile

să aibă dinţii cu aceleaşi elemente constructive, adică profilul dinţilor la

cele două roţi să fie identic, implicit pasul şi modulul trebuie să fie

aceleaşi.

Pasul danturii p al unei roţi dinţate, este distanţa măsurată pe

cercul de divizare, cuprinzând un dinte şi un gol. Lungimea

circumferinţei primitive a roţii este şi cuprinde Z dinţi, care au pasul

p, deci:

şi (1.1)

Modulul unei roţi dinţate m este raportul dintre diametrul cercului

de divizare Dp şi numărul de dinţi Z al roţii, adică:

(1.2)

Modulul este un număr raţional, se exprimă în mm, este

standardizat şi are valorile: 0,05; 0,06; 0,08; 0,10; 0,12; 0,15; 0,20; 0,25;

0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,80; 1; 1,25; 1,50; 2; 2,50; 3; 4; 6; 8; 10; 12; 16;

20; 25; 32; 40; 50; 60; 80; 100. Într-un angrenaj de roţi dinţate există

relaţiile:

(1.3)

25

Fig. 1.11. Angrenaj cu două roţi dinţate cilindrice:1. roată conducătoare; 2. roată condusă; Vt- viteza tangenţială (periferică); n1,

n2 – turaţia roţii 1, respectiv a roţii 2; ω1, ω2 - viteza unghiulară a roţii 1, respectiv a roţii 2; Dp1, Dp2 – diametrele primitive de divizare; Z1, Z2 – numărul de dinţi ai roţii 1

respectiv ai roţii 2; A – distanţa dintre axele roţilor.

Transmisia prin curele efectuează transmiterea indirectă de

mişcare şi energie mecanică de la un arbore la altul, aşezaţi la o

distanţă relativ mare unul de altul. Distanţele dintre cei doi arbori pot fi

până la 12 m pentru curele late, până la 6 m pentru curele trapezoidale

şi de până la 3 m pentru curele late dinţate. Curelele se montează pe

roţile de curea şi acestea pe arbori. Arborii au în general poziţie

paralelă, dar pot ocupa şi poziţii diferite. Curelele de transmitere a

mişcării sunt confecţionate din materiale clasice ca: piele, pânză

cauciucată, materiale textile, etc. , care permit transmiterea mişcării lin,

fără zgomote şi vibraţii, constituind şi un element de siguranţă, deoarece

curelele pot să patineze la suprasarcină şi supraîncălzire.

În cazul transmisiilor prin curele, trebuie asigurată întinderea

curelelor. Întinderea se realizează prin deplasarea unui arbore, sau mai

frecvent prin utilizarea rolelor de întindere (fig. 1.12).

26

Fig. 1.12. Schema transmiterii mişcării între doi arbori prin curea prevăzută cu rolă de întindere: a – rolă acţionată manual (după necesitate); b – rolă acţionată de arc elicoidal: 1 – roată conducătoare; 2 – roată condusă; 3 – curea de transmisie; 4 – rolă

de întindere; 5 – dispozitiv de acţionare a rolei; 6 – arc; 7 – pârghie.

În exploatare, pentru toate tipurile de curele, pentru o bună

funcţionare este necesar ca arborii să aibă poziţie paralelă, roţile de

curea să se găsească cu planul lor median într-un plan median pe cei

doi arbori (axa curelei montată pe cele două roţi să se găsească în

acelaşi plan perpendicular). În exploatare se va urmări de asemenea

întinderea corespunzătoare a curelei, precum şi stabilirea la curelele

orizontale şi înclinate, ca ramura inferioară să fie activă.

Transmisia prin lanţ efectuează transmiterea indirectă de

mişcare şi energie mecanică de la un arbore la altul fără alunecare.

Lanţurile sunt cu zale articulate, lanţuri cu eclise articulate, cele simple

numindu-se lanţ Galle şi lanţuri speciale denumite agricole sau Ewarth.

Transmisiile prin lanţuri trebuie unse.

1.2.6. Mecanismele folosite la utilajele zootehnice

Mecanismul (fig. 1.13) este un ansamblu de organe mobile, dintre

care unul este fix, legate între ele prin articulaţii pentru a forma un lanţ

cinematic închis, organe care au mişcări determinate. Mecanismele

servesc la transmiterea sau la transformarea unor mişcări, respectiv la

transmiterea forţelor şi a momentelor de la organul conducător la

organul condus. Mişcările realizate de elementele mecanismului sunt

periodice sau ciclice. Mecanismele pot fi plane dacă toate organele lor

27

se mişcă în acelaşi plan, ori în plane paralele şi spaţiale, când organele

lor se mişcă în plane diferite (mişcări spaţiale).

Mecanismele cele mai utilizate la maşini sunt cele arătate în fig.

1.13 a şi b.

Fig. 1.13.a Mecanisme utilizate frecvent: a – mecanism bielă – manivelă clasic; b – mecanism bielă – manivelă dezaxial; c – mecanism bielă – manivelă cu excentric; 1. piesă fixă; 2. manivelă; 3. biela; 4. organul acţionat (balansierul, caii

scuturători de la combine, glisiere, pistoane, cuţitele de la maşinile de recoltat, organe de uniformizare, organe de distribuire a furajelor etc.)

Fig. 1.13.b Mecanisme utilizate frecvent a – mecanism cu camă; b – mcanism cu cremalieră; c – mecanism cu clichet; d – mecanism cu şaibă oscilantă; e –

mecanismul de suspendare a maşinilor agricole pe tractor; 1. camă; 2. arbore cu camă; 3. rola tachetului; 4. tija tachetului; 5. roată pentru tachet; 6. clichet; 7. disc pentru fixarea bolţului clichetului; 8. bare (tiranţi) longitudinale; 9. tirant central; 10.

triranţi verticali; 11. braţe (pârghii) de ridicare; 12. motor hidraulic (cilindru de forţă); 13. triunghiul de prindere a maşinii purtate.

28

1.3. ÎNTREŢINERI TEHNICE ŞI REPARAŢII

1.3.1. Uzura utilajelor zootehnice

În procesul de lucru al maşinilor, organele de maşini care au

mişcări relative unele faţă de altele, organele de lucru care vin în contact

cu obiectul muncii de lucrat (pământul) sau de prelucrat (recoltarea

furajelor, prelucrarea lor), datorită frecărilor se uzează, apar defecţiuni în

funcţionare, ca mărirea jocurilor, modificarea formei organelor active,

care duc la scoaterea din funcţiune a maşinilor. Remedierea uzurilor se

face prin reparaţii. Uzura constă în înrăutăţirea caracteristicilor tehnice

(uzura fizică) sau economice (uzura morală) a utilajelor. Uzura fizică

constă în degradarea utilajelor prin schimbarea parametrilor constructivi

ai unor organe de maşini. Chiar în cazul întreţinerii şi utilizării normale a

maşinilor piesele acestora se uzează.

Principalii factori care influenţează uzura suprafeţelor pieselor în

contact sunt: natura materialului, starea suprafeţelor rezultate în

procesul de fabricaţie, tratamentele termice aplicate, mediul de lucru,

condiţiile de utilizare şi măsurile de întreţinere a utilajului, în special cele

de ungere şi de reglare.

Dupa perioada şi modul de producere a uzurii, în exploatare

normală, uzurile sunt: de rodaj, lentă (normală) şi rapidă.

Uzura de rodaj se produce când un utilaj nou începe să

funcţioneze. Prin funcţionarea utilajului nou se îndepărtează asperităţile

de pe suprafeţele în contact, acestea lustruindu-se. Pentru îndepărtarea

asperităţilor şi o şlefuire cât mai bună se va asigura ungerea

corespunzătoare, maşina va funcţiona în gol, apoi în sarcină progresivă,

respectându-se indicaţiile din cartea tehnică a utilajului.

Uzura lentă se produce în timpul utilizării maşinii în condiţii de

exploatare optimă (uzură de gradul I), însă maşinile se uzează şi în

perioada stocării necorespunzătoare (uzură de gradul II). Uzura de

29

gradul II uneori este aşa de mare că anumite subansamble trebuiesc

înlocuite la maşină (exemplu: combinele lăsate necurăţate sub acţiunea

intemperiilor). Uzura lentă de gradul I nu poate fi evitată, dar poate fi

micşorată mult cu măsurile corespunzătoare de întreţinere a utilajelor.

Uzura rapidă constă în degradarea rapidă a pieselor

mecanismelor şi constă în creşterea rapidă a jocurilor dintre organele în

mişcare, atunci când s-a depăşit limita admisibilă. La un moment dat

uzura rapidă se poate transforma în uzură de avarie, care se soldează

cu scoaterea din funcţiune a utilajului datorită ruperilor, forfecărilor,

îndoirilor, sau fisurării unor piese. Pentru a preveni uzura de avarie, pe

lângă întreţinerea corectă a utilajului, este necesară verificarea cât mai

frecventă a jocurilor dintre organele supuse uzurii, pentru a cunoaşte

momentul când unele piese au ajuns la uzura maximă admisibilă,

moment în care este necesară efectuarea reparaţiilor.

1.3.2 Intervenţiile tehnice care se aplică utilajelor

zootehnice

Pentru diminuarea ritmului uzurilor, pentru prevenirea şi

remedierea defecţiunilor, sau pentru înlocuirea unor organe uzate ale

utilajului, în vederea restabilirii caracteristicilor funcţionale iniţiale, sunt

necesare diferite intervenţii tehnice efectuate de personalului care

utilizează maşinile, sau de personalul atelierului mecanic.

Intervenţiile tehnice se fac prin întreţineri tehnice, revizii tehnice şi

reparaţii. Intervenţiile tehnice, după perioada de timp utilizat şi volumul

de lucrări ce trebuie efectuate sunt:

a) Intervenţii tehnice de întreţinere (prevenire) cum sunt

întreţinerile tehnice zilnice Iz şi întreţinerile tehnice periodice

Ip1 şi Ip2

b) Intervenţiile tehnice de verificare (control), care se realizează

prin reglarea mecanismelor şi revizia tehnică RT

30

c) Intervenţii tehnice de reparaţii care se realizează prin

reparaţii curente Rc de tipul Rc1 şi Rc2 şi reparaţii capitale Rk

Întreţinerile tehnice constau dintr-un ansamblu de operaţiuni

aplicate maşinilor, în scopul reducerii uzurilor şi a prevenirii defecţiunilor.

Întreţinerea tehnică zilnică constă dintr-un ansamblu de operaţii

obligatorii de curăţire exterioară, verificare, ungere, strângerea

îmbinărilor, care asigură buna funcţionare a maşinilor pe toată durata

unui schimb de lucru.

Întreţinerile tehnice periodice Ip1 şi Ip2 cuprind în plus curăţirea şi

schimbarea filtrelor, completarea uleiului în carter, verificarea generală a

instalaţiei electrice şi schimbarea uleiului, înlocuirea filtrului de ulei şi a

elementului filtrant de la sistemul de alimentare.

Reviziile tehnice sunt întreţineri periodice complexe, care au rolul

de a asigra menţinerea stării tehnice corespunzătoare şi de prevenire a

unor defecţiuni accidentale. Reviziile tehnice se fac în intervalul dintre

două reparaţii şi constau din: verificarea stării tehnice a utilajului,

controlarea şi determinarea gradului de uzură a unor organe şi chiar

înlocuirea unor organe interschimbabile cu valoare mică însă cu grad de

uzură avansat. (garnituri, şaibe, simeringuri, etc.), efectuarea reglajelor

corespunzătoare la mecanisme la valorile indicate de normele de

reparaţie, schimbarea uleiului şi a elementelor filtrante.

Reglajele utilajelor sunt de două feluri: reglaje funcţionale şi

reglaje tehnologice.

Reglajele funcţionale sau cinematice se fac cu scopul asigurării

bunei funcţionări a utilajului şi constau din întinderea curelelor, asigurea

poziţiei perfect verticale şi orizontale la maşinile fixe, tensionarea

arcurilor, strângerea şuruburilor, reglarea distanţei dintre cuţit şi

contracuţit.

Reglajele tehnologice asigură produsului anumite caracteristici

ca: înălţimea de tăiere, lungimea tocăturii, numărul de pulsaţii pe minut,

debitul, obţinerea unor temperaturi, presiuni, iar utilajului anumiţi

parametrii de lucru.

31

Întrebări recapitulative la lecţia 1

1. Care sunt materiale metalice şi nemetalice utilizate la maşinile şi

instalaţiile zootehnice?

2. Ce lubrefianţi utilizaţi pentru maşinile zootehnice?

3. Ce reprezinta materiale compozite pentru maşinile şi instalaţiile

zootehnice de ultimă generaţie? Care sunt avantajele acestora în

comparaţie cu cele clasice?

4. Care sunt organele de asamblare demontabile, nedemontabile şi

elastice?

5. Care sunt organele ale mişcării de rotaţie?

6. Ce sunt mecanismele? Daţi exemple.

7. Care sunt organele pentru transmiterea mişcării de rotaţie între

arbori?

32