oragane de masini

Cric cu piuliţă rotitoareF=12600Nh=130mm

2010-2011

Memoriu Tehnic

Introducere şi consideraţii generale

Proiectarea este o activitate tehnico-ştiinţifică ce se desfăşoară pentru întocmirea

documentaţiei tehnice scrise şi desenate sau strict necesare executării unui ansamblu.

Fazele acţiunii de proiectare sunt:

- concepţia este faza în care se realizează documentaţia şi în care se găsesc o serie de

soluţii constructive care răspund integral sau parţial temei de proiect propuse ;

- execuţia este faza în care se urmăreşte dezvoltarea schiţei de principiu până la

definitivarea formei constructive a ansamblului.

Tema de proiect constituie obiectul activităţii de proiectare şi are la bază:

- idee nouă;

- idee cunoscută dar nerealizată practice;

- construcţie existentă ce trebuie modificată, aceasta ne

mai fiind corespunzătoare din punct de vedere tehnic,

economic, etc.

Documentaţia necesară activităţii de proiectare, conform STAS 6269, se clasifică în :

- documentaţie de studiu ;

- documentaţie de bază ;

- documentaţie tehnologică şi de fabricaţie ;

- documentaţie de exploatare ;

- documentaţie auxiliară.

Acţiunea de proiectare desfăşurată la disciplina ORGANE DE MAŞINI completează

cunoştiinţele dobândite în cadrul cursului, ajutându-l pe student să-şi însuşească temeinic

problemele de metodică de calcul şi normele de proiectare a organelor de maşini impuse prin

tema de proiect.

Proiectul de faţă are rolul de :

dezvoltarea deprinderilor de lucru independent ale studentului ;

insuşirea de către student a metodologiei de calcul şi proiectare ;

obţinerea de către student de experienţă în realizarea de forme constructive şi

dimensiuni optime atât prin calcul cât şi din consideraţii constructive, în alegerea adecvată a

materialelor ;

însuşirea deprinderilor de utilizare eficientă a literaturii de specialitate, a normelor şi

standartelor.

Pag. 2

In prezentul proiect s-a ţinut seama de normele de proiectare a organelor de maşini ,

pornind de la condiţiile impuse prin tema de proiectare cât şi de următoarele criterii de

proiectare :

-funcţional;

-tehnologic;

-de material;

-constructiv.

Prin proiectare se urmăreşte atingerea mai multor deziderate,cum ar fi:

-funcţionalitatea superioară, execuţie şi exploatare uşoara,fiabilitate

ridicată,siguranţă, tehnologitatea şi nu în ultimul rând economicitatea.

Obiectul prezentului proiect este proiectarea unui dispozitiv cu şurub şi piuliţă,mai exact

unui cric cu piuliţă rotitoare, destinată atelierelor de lăcătuşerie ori atelierelor mecanice,

unde acesta şi-ar găsi utilitatea. Dispozitivul mai sus amintit este destinat fabricării în

serie mică, executându-se numai la comandă. Dispozitivul este destinat utilizării

frecvente, dar de către un singur muncitor.

Justificarea şi descrierea soluţiei alese

Ambele doua variante constructive au avantaje şi dezavantaje. Pentru mecanismul

de acţionare am ales roata cu clichet vertical fiind cea mai simplă şi mai robustă ca şi

construcţie şi neavând nici un dezavantaj la funcţionare. Corpul se va realiza prin turnare

pentru că în cazul unor asemenea mecanisme producţia lor va fi foarte mare şi de aceea

varianta cu corp turnat este cea optimă. Corpul cricului va fi realizat cu un diametru

interior sensibil mai mare decât cel al şurubului. Şurubul va avea filet trapezoidal pentru

că acest tip de filet are multe avantaje,

Prin folosirea unui ştift fixat atât în partea inferioară a şurubului cât şi într-un canal din

corpul cricului acesta va împiedeca rotirea şurubului, oprirea acestuia la atingerea valorii

maxime şi va realiza şi o ghidare a şurubului, pentru ca aceasta să nu fie realizată numai de

piuliţă între elementul de ghidare şi corpul cricului având alezaj cu joc.

Cupa va fi fixată în partea superioară a şurubului printr-un alezaj cu joc sprijinindu-se pe

capătul şurubului şi fiind fixată de acesta printr-un ştift.

Roata de clichet va fi montată pe piuliţa rotitoare, acesta din urmă având formă patrata.

Clichetul vertical este fixat pe manivelă prin intermediul unui şurub de pasuire..

Caracteristici funcţionale impuse

Dispozitivul trebuie să îndeplinească următoarele condiţii funcţionale:

Pag. 3

mânuire, antrenare, manipulare uşoară ;

gabarit cât mai redus ;

curse utile cât mai mici ;

siguranţă în funcţionare ;

posibilităţi de producere a accidentelor cât mai reduse ;

posibilitatea mânuirii fără a necesita scule sau dispozitive speciale.

Materiale folosite

La alegerea materialelor în primul rând s-a ţinut seama de fiabilitate şi durabilitate.

Astfel pentru şurub s-a ales OL 50(STAS 500/2 - 80), material, care posedă calităţi

mecanice suficient de bune şi se poate prelucra uşor.

Piuliţa s-a proiectat în aşa fel încât uzura să fie concentrată asupra ei, deoarece este o

piesă mai puţin costisitoare de realizat decât şurubul. Materialul ales este Cu Sn 12Ni (STAS

192/2-76), alegându-se acest material pentru că prezintă cele mai favorabile calităţi. Deoarece

prin alegerea acestui material piuliţa este destinată să preia cea mai mare parte din uzura

flancurilor filetului, in caz de uzură înlocuindu-se doar piuliţa şi nu întregul ansamblu şurub-

piuliţă.

Manivela s-a executat din Fc 250(STAS 568-82).

Restul materialelor au fost alese după criteriul rezistenţei, a preţului de cost cât mai

scăzut şi în acord cu standardele în vigoare.

Funcţionare

La rotirea manivelei mişcarea se transmite prin piuliţă, care se sprijină pe rulment, la şurub.

Acesta va face o mişcare de translaţie, cu ajutorul căruia se deplasează cupa.

Indici de exploatare, reglaj şi întreţinere

Dispozitivul se va manevra de către un singur muncitor, nefiind permisă pentru

manipulare folosirea altor ţevi, bare, prelungitoare decât cele prevăzute de proiectant, sau a

sistemelor de pârghii.

Este indicat, ca dispozitivul să fie montat pe suprafeţe cât mai plane şi orizontale.

Dispozitivul se va folosi pentru sarcini şi dimensiuni nu mai mari decât cele pentru care a

fost proiectat.

Se vor verifica periodic flancurile filetului, iar în caz că se constată uzura acestora, se va

schimba piuliţa sau şurubul dacă este cazul.

Pag. 4

După terminarea lucrului dispozitivul se va curăţa, suprafeţele funcţionale se vor unge cu

unsoare consistentă de uz general.

Toleranţe, rugozităţi şi condiţii tehnice impuse

Piesele cmponente ale mecanismului nefiind piese de înaltă precizie, s-a ales din clase de

precizie mari. Pentru ajustajul filetat s-a ales precizia 8H/8e, fiind în acord cu destinaţia

dispozitivului şi tehnologia de execuţie. Celelalte toleranţe la dimensiuni s-au ales conform unor

clase şi precizii medii sau chiar grosolane, deoarece s-a considerat că nu este necesară impunerea

unor precizii mai mari.

Toleranţele s-au stabilit pe acelaşi criteriu, fiind impuse numai acolo unde ar fi existat

pericolul unor disfuncţii la montare, demontare şi în funcţionare.

Rugozităţile s-au prescris în funcţie de procedeele tehnologice asupra cărora s-a optat

pentru prelucrarea pieselor componente ale dispozitivului.

Condiţiile tehnice impuse sunt următoarele:

suprafeţele funcţionale şi ansamblele componente se vor unge cu unsoare

consistentă;

suprafeţele nefuncţionale se protejează printr-un strat de vopsea;

pe suprafeţele pieselor turnate nu se admit urme de nisip, zgură sau

bravuri provenite din turnare;

muchiile necotate se vor teşi la 45°

Norme de protecţia muncii

Pentru a evita accidentele, proiectantul a luat următoarele măsuri :

verificarea şurubului la solicitări compuse;

asigurarea asamblărilor;

utilizare de materiale corespunzătoare;

verificarea înaintea livrării.

Măsuri impuse beneficiarului :

trebuie respectate regulile de protecţie a muncii din

atelierul de producţie ;

personalul de lucru trebuie să fie instruit corespunzător;

dispozitivul de strângere nu se va supune la şocuri şi

lovituri directe;

la apariţia unei defecţiuni se va retrage dispozitivul din

lucru şi se va înlocui piesa defectă ;

Pag. 5

asamblarea şurub-piuliţă se va unge periodic cu unsoare

consistentă tip U 80.

Rodajul

Se recomandă următoarea schemă de rodaj pentru ansamblul şurub-piuliţă. Rodajul are loc în ambele sensuri, deoarece cricul va lucra în exploatere în ambele

sensuri. Dacă nu se constată defecte (frecare prea mare, chia gripare), criccul se supune

unor încercări peste cele de regim. Ungerea filetului şurubului şi a piuliţei în timpul rodajului se execută cu

lubrifiantul prevăzut mai înainte. După rodaj cricul se curăţă de praful metalic rezultat în urma rodajului şi de ulei. Se verifică cu atenţie filetele celor doua piese (şurub respectiv piuliţă) După terminarea rodajului se trece la încercări de control, ele se execută de

asemenea la diferite încărcări. La încărcarea de regim se măsoară şi randamentul, care permite a se verifica

obiectiv economicitatea, calitatea prelucrării şi montajul.

Memoriu justificativ de calcul

Consideraţii generale

În general mecanismele cu şurub şi piuliţă se utilizează în dispozitivele unde este

necesară transformarea mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie şi invers. În cazul cricului cu

piuliţă rotativă, după cum se vede şi după denumire, la acţionarea mecanismului cu clichet acesta

va roti piuliţa care va determina, în funcţie de sensul de rotaţie, ridicarea sau coborârea

şurubului.

Avantajele principale ale asamblărilor filetate sunt :

-permit construcţii foarte variate în forme compacte;

-au montare şi demontare uşoară;

-construcţie simplă şi tehnologie de execuţie uşor realizabilă;

-posibilitatea de transmitere a unor sarcini axiale mari utilizând forţe de acţionare

mici;

-raport mare de transmitere care duce la viteze mici;

-gabarit redus;

-funcţionare lină şi fără zgomot ;

-posibilitatea de a asigura în mod simplu autofrânarea;

-permite utilizarea materialelor ieftine;

-preţ de cost scăzut.

Pag. 6

Între dezavantajele mecanimelor cu şuruburi de mişcare se menţionează :

-necesită asigurare împotriva autodesfacerii;

-uzura flancurilor introduce jocuri;

-lipsa autocentrării;

-existenţa unei frecări mari între spirele filetului şurubului şi piuliţei conduce la uzura

pieselor şi la un randament scăzut ;

-prezenţa unor puternici concentratori de tensiune în zona filetată afectează rezistenţa

la oboseală a şurubului ;

-necunoaşterea exactă a forţelor de strângere.

Alegerea filetului

Pentru şuruburile de mişcare se poate utiliza doar filetul cilindric cu diferite profile:

pătrat, trapezoidal, ferăstrău şi rotund cu diferite pasuri. Cu cât pasul este mai fin, cu atât

autofrânarea este mai bună însă şi deplasarea şurubului, la o rotaţie de 360° a piuliţei, va fi mai

mică. Deci cu cât pasul este mai mic, şi randamentul este mai mic. Insă, pasul fin are avantajele

sale, pentru că fiind mai fin, la filetare cuţitul nu intră aşa de adânc în material şi şurubul poate fi

mai subţire. De aceea trebuie găsit echilibrul optim între gabarit şi performanţe.

Se opteaza pentru filet trapezoidal STAS 2114/1-75.Filetul trapezoidal este un filet specific suruburilor de miscare , acesta poate sa preia forte

in ambele sensuri de actionare . cel mai mare avantaj al acestui tip de filet este ca se poate prelucra relativ usor fata de celelalte tipuri de filete pt suruburile de miscare si prin mai multe tipuri de prelucrari mecanice : strunjire , frezare. Astfel:

d = D diametrul nominal al filetului

D1 = d - 2H1 = d – 1.5P

d3 = d – 2h3

H = 1.5878 P

R = 0.12427 P

D2 = d – 0.75 P

H1 = 0.75 P

e = w – a w = 0.26384 P

h3 = 0.86777 P

Pag. 7

Materialele alese pentru realizarea şurubului de forţă şi a piuliţei

Alegerea materialului pentru şurubul de forţă şi piuliţă ca elemente ale mecanismelor cu

şurub depinde de mai mulţi factori:

- caracteristicile mecanice ale materialului;

- asigurarea condiţiilor funcţionale, tehnologice şi economice în modul cel mai fovorabil;

- fiabilitatea optimă în contextul unor cheltuieli de producţie minimă.

Caracteristicile mecanice ale materialului pentru şurubul şi piuliţa din construcţia

mecanismelor cu surub sunt:

(Rp0.2) - limita de curgere

(Rm) - limita de rupere

(A) - alungirea

(E) - modulul de elasticitate

Forţa maximă la care trebuie să reziste cricul este de F=13600 N şi am încercat să realizez

un cric cu dimensiuni de gabarit cât mai mici. Pentru a reduce diametrul surubului de forţă am

ales materialul OL50 având următoarele caracteristici :

Solicitări cu concentratori de tensiune:

- rezistenţa la tracţiune

- rezistenţa la încovoiere

- rezistenţa la răsucire

- rezistenţa la forfecare

Solicitari fără concentratori de tensiune:

- tracţiune

- încovoiere

- răsucire

- forfecare

Caracteristicile mecanice pentru OL 50 sunt:


- limita de curgere

- alungirea la rupere

Piuliţa ca element component al cuplei de frecare şurub-piuliţă din mecanismul cu şurub,

este indicat a fi astfel construită încât uzura să fie concentrată asupra ei. Astfel se recomandă ca

materialul ales pentru piuliţă să aiba modulul de elasticitate mai mic decât cel al materialului

Pag. 8

şurubului, ceea ce are ca efect uniformitatea repartizării sarcinii pe spire, îmbunătăţirea

comportării la oboseală şi ca urmare creşterea duratei de funcţionare.

Alegerea materialului pentru piuliţă, ca element al culpei de frecare şurub-piuliţă, se va

face în aşa fel încât să se limiteze presiunea de contact dintre spirele piuliţei şi ale şurubului la

valori reduse evitându-se astfel uzura prematură. Plecând de la faptul că nu este indicat să se

utilizeze acelaşi material atât pentru piuliţă cât şi pentru şurubul de forţă vom utiliza cupluri de

materiale care au o comportare bună din punct de vedere al rezistenţei la uzură, ca de exemplu:

oţel pe fontă, oţel pe bronz moale, oţel pe fontă antifricţiune.

Trebuie să ţinem seama şi de faptul că la o utilizare îndelungată piesele se vor uza, şi de

aceea preferăm uzura piuliţei pentru că prin materialul ales şi prin construcţia ei simplă va fi o

piesă ieftină de făcut şi de înlocuit. Pentru piulita am ales bronz obtinut prin turnare in forme

obtinute din amestec de turnare CuSn12Ni care are următoarele caracteristici:



- rezistenţa la compresiune



Solicitări fără concentratori de tensiune:


- rezistenţa la compresiune



Caracteristicile mecanice pentru CuSn12Ni (conform STAS 192/2-76)

- rezistenţa de rupere la tracţiune

- duritatea Brinell HB

- alungirea relativa la rupere

Calculul şi determinarea dimensiunilor pentru şurubul de forţă

Pag. 9

Valoarea forţei maxime la care va fi supus cricul este de F=12600 N , iar cricul va avea o

cursă maximă de . Presiunea admisibilă de contact dintre cele două materiale alese

pentru cuplul şurub-piuliţă (OL 50 şi CuSn12Ni) este . Relaţia cu care vom determina

diametrul mediu al şurubului de forţă este:

[mm];

unde: d2 este diametrul mediu al şurubului,

fiind un factor dimensional care pentru filetul ferăstrău va fi h=0.5

reprezintă factorul de lungime al piuliţei şi va avea valoarea

În urma calculelor se va obţine d2 = 21.66 mm, din STAS rezultă , care

ne va conduce la alegerea şurubului de forţă cu următoarele caracteristici:

diametrul nominal d = D = 22.5 mm

pasul filetului, P = 5 mm

diametrul mediu, cel calculat, d2 = D2 = 21.66 mm

diametrul mediu, cel standardizat,

diametrul interior, d3 = 19.5 mm

diametrul interior, D1= 20 mm

notaţie: Tr25x5.

Calcule pentru determinarea celorlalte dimensiuni ale filetului trapezoidal :

d2 = D2 =d– 2z = 25-0.5*6= 22.5 ;

D1 = d – H1 = d –P = 25-5= 20;

d3 = d – 2h3 =d*P-2ac=25-5-2*0.25= 19.5;

H1 = 0.5 P = 0.5*5 = 2.5;

H = 1.866 P = 1.5878*5 = 9.33;

H4 +0.5*P+ac= h3 = 0.5*5*0.25 =0.625;

Z=0.25*P= H1/2=0.25*5=1.25

R1max=0.5*ac=0.5*0.25=0.125

R1max=ac=0.25

D4 =d+2ac=25-5-2*0.25=19.5

R = 0.12427 P = 0.12427*6 = 0.745

Determinarea numărului de începuturi pentru filetul şurubului de forţă

În cazul cricurilor, la acţionare avem nevoie de autofrânare, deci, numărul de începuturi

impus va fi 1.

Verificarea autofrânării

care reprezintă unghiul de înclinare al elicei pe cilindrul de diametru d2

Pag. 10

Unghiul de frecare unde =0,1….0,18, este coeficientul de frecare

pentru cuplul de materiale şi calitatea ungerii, iar 1 este unghiul de înclinare al flancului activ al

filetului (filet trapezoidal).

În urma calculelor se obţin următoarele valori:

;

.

Este cunoscută condiţia de autofrânare, şi anume, care după cum se observă din

calcule este îndeplinită, şi deci condiţia de autofrânare este îndeplinită.

Calculul numărului de spire în contact

Pentru determinarea numărului de spire în contact se utilizeaza urmatoarea formula:

Din calcule se obţine pentru z, valoarea de z = 8.55. Se cunoaşte faptul că numărul de

spire în contact se recomandă a fi între . Se alege astfel o valoare de z = 9 spire în

contact.

După această determinare lungimea piuliţei se calculează foarte uşor, ştiind că lungimea

acesteia depinde de numărul de spire în contact z şi de pasul filetului. Lungimea piuliţei se

determină cu formula şi de aici se obţine m = 45 mm. Forma şurubului la cricul cu

piuliţă rotitoare este relativ simplă şi extremităţile aceastuia unde se face îmbinarea cu cupa şi

ghidarea şurubului în corpul cricului vor avea formă cilindrică cu diametrul mai mic decât

diametrul interior al filetului şurubului de forţă.

Pentru a permite rotirea liberă a piuliţei cu frecări şi pierderi de energie minime, s-a utilizat un

rulment axial, care se sprijină pe una din feţe pe corpul cricului iar pe cealaltă faţă va fi aşezată

piuliţa. Piuliţa se va asigura cu un ştift filetat cu crestătură, cu cep cilindric, care conform STAS

4867-69 se notează M5x12, cu o lungime a cepului de 3 mm cu un diametru în zona cepului de

d4 = 3.5 mm.

Ţinând seama că diametru exerior al şurubului este de 25 mm, şi urmărind dimensiunile

standardizate ale rulmenţilor din STAS 3921-86, s-a ales un rulment axial din clasa 51106 care

are următoarele caracteristici:

diametrul interior 30 mm

diametrul exerior 47 mm

înălţimea rulmentului, T = 11 mm

Pag. 11

Cunoscând şi înălţimea rulmentului putem acum determina lungimea şurubului de forţă:

unde:

h – cursa şurubului de forţă

m – înălţimea piuliţei

T – înălţimea rulmentului

P – pasul filetului şurubului de forţă

obţinându-se o valoare de Lf(teoretic) = 130+40+11+3*5=201 mm.

Verificarea şurubului de forţă

Pentru a verifica corectitudinea alegerii dimensiunilor şi materialului pentru şurubul de

forţă sunt necesare câteva calcule de verificare, pentru a determina rezistenţa şurubului la diferite

solicitări.

Calculul momentului de torsiune: , elementele acestei ecuaţii fiind

prezentate mai sus. Rezultatul obţinut este :

;

Se determină acuma efortul unitar de compresiune:

Efortul unitar de răsucire este: obţinându-se valoarea

de:

Se determină acum efortul unitar echivalent:

şi se obţine o valoare de pe care o comparăm cu rezistenţa la tracţiune

. Se observă că ,deci şurubul va rezista.

Verificarea spirelor şurubului

Pentru a determina dacă spirele şurubului vor rezista în timpul solicitărilor, spirele

trebuiesc verificate la următoarele tipuri de solicitări:

H1 este înălţimea utilă, care pentru filetul ferăstrău utilizat este , H1 = 2.5

Pag. 12

strivire: cu valoarea de q =7.922

încovoiere: cu valoarea σi = 20.467

N/mm2

forfecare: ,obţinând o valoare de

Aceste valori obţinute prin calcul se compară cu valorile maxime admisibile ale

materialului folosit pentru şurub şi se observă că spirele rezistă.

Dimensionarea piuliţei rotitoare

După cum s-a observat deja anterior piuliţa are o înălţime filetată de z = 45 mm, dar pe exterior se vor monta roata de clichet, mânerul şi inelul care îi fixează, diametrul interior de 19.5 de mm acesta fiind de fapt diametrul exterior al şurubului de forţă. Din STAS 39291-80 se alege un rulment axial cu bile pe un rand cu simplu efect. Din seriile de rulmenti standardizate rulmentul ales este cel cu dimensiune cea mai apropiata de diametru exterior al surubului de forta dar imediat urmatoare.D=30D=47 mmH=11mm

=29.3KN

C=13.8KN

da =37mm

D =40mm

d2=30.2mm

Constructiv, vom alege diametrul exterior de la baza piuliţei, asta din cauza rulmentului ales, în

funcţie de capacitatea statică >F, iar diametrul alezajului rulmentului să fie mai mare decât

diametrul exterior al şurubului, se ia din STAS diametrul exterior al rulmentului şi se

determină mm.

D=25mm

Pag. 13

Verificarea corpului piuliţei

Pentru a verifica corpul piuliţei trebuie să verificăm rezistenţa acesteia la eforturile

normale şi tangenţiale care apar la încărcarea cricului. Astfel pentru eforturile normale vom

calcula:

unde De şi D sunt diametrele exterior respectiv interior al piuliţei, şi se obţine o valoare de

Nm. Pentru eforturile tangenţiale se va folosi formula:

de unde se va obţine Nm.

Pentru secţiunile solicitate compus, efortul unitar echivalent are expresia :

.

Verificarea spirelor piuliţei :

strivire: q = 4.26

încovoiere: cu valoarea σi = 15.964 N/mm2

forfecare: ,obţinând o valoare de

Din calcule rezultă că spirele filetului piulitei vor rezista la solicitările respective.

Calculul cupei

Pag. 14

Pentru calculul cupei se va porni de la diametrul interior al şurubului, în funcţie de care

vom alege diametrul exterior al capului şurubului în porţiunea în care se va fixa cupa, mai mică

decât acest diametru.

; constructiv vom lua reprezentând diametrul exterior al

capătului şurubului ;

Determinăm :

Diametrul superior al cupei cu formula :

;

diametrul inferior al cupei :

înălţimea cupei :

adâncimea găurii, din interiorul cupei, unde introducem capul şurubului :

.

Verificarea cupei

Verificarea pentru cupă se va face doar la strivire având în vedere că şurubului nu

execută mişcare de rotaţie care ar putea crea probleme prin apariţia unor tensiuni de forfecare.

Astfel:

şi se obţine o valoare de pentru cupă folosindu-se ca şi material de

fabricaţie OL37.

Pag. 15

Alegerea şi verificarea dimensiunilor ştiftului care solidarizează cupa de şurubul

principal

Pentru a permite montarea cricului, respectiv demontarea uşoară a acestuia cupa se va monta prin

intermediul unui ştift care nu va avea alt rol decât de siguranţă pentru fixarea cupei pe şurub,

pentru că efortul va fi suportat de capătul şurubului care este fixat pe suprafaţa interioară a cupei,

aşa cum se poate observa şi în figura 4.5.

Diametrul ştiftului se calculează cu următoarea formulă :

. Ţinând seama de

dimensiunile cupei şi de diametrul necesar se va alege din STAS 1599-80 un ştift cilindric cu

forma B cu diametrul de 4 mm şi o lungime de l = 30 mm din OL 45 care se notează astfel: ştift

cilindric B 4x60 STAS 1599-80.

Pentru verificare se utilizează relaţiile :

,

unde :

Verificarea capului şurubului la solicitări compuse

Verificarea se face la nivelul secţiunii lungitudinale a ştiftului, cu relaţiile :

Momentul de torsiune: ,a fost calculat mai sus.

Pag. 16

Se determină acuma efortul unitar de compresiune:

şi se obţine o valoare de .

Efortul unitar de răsucire este:

obţinându-se valoarea de:

Se determină acum efortul unitar echivalent:

şi se obţine o valoare de pe care o comparăm cu rezistenţa la tracţiune

. Se observă că ,deci şurubul va rezista.

Calculul mecanismului de acţionare

Mecanismele de acţionare care se pot folosi la cricurile cu piuliţă rotitoare sunt

mecanismele cu clichet orizontal sau vertical. S-a optat pentru varianta cu clichet vertical,

variantă prezentată în figura de mai jos.

Principalele dimensiuni ale mecanismelor de acţionare cu clichet se determină cu ajutorul

calculelor de rezistenţă.

Calculul manivelei

Pag. 17

Pentru calculul manivelei avem nevoie de momentul de torsiune care trebuie dezvoltat de

muncitor la acţionarea cricului. Forţa medie cu care acţionează muncitorul s-a considerat

. Lungimea manivelei se va calcula cu următoarea formulă:

unde:

Lc lungimea de calcul a manivelei,

K coeficient de simultaneitate, care pentru un muncitor este K = 1.

La fel ni reprezintă numărul de muncitori care în cazul cricului este ni = 1. La lungimea

calculată se va adăuga o lungime l0 care reprezintă dimensiunea mâinii muncitorului, care va

reprezenta de fapt zona de prindere (apucare) aceasta considerându-se de 50 mm. Astfel din

calcule [mm] şi lungimea totală se determină cu formula şi rezultă

L =,181.1 [mm].

Determinarea diametrului manivelei şi a prelungitorului

În cazul mecanismului cu clichet vertical se va folosi formula:

unde

l=1 [mm];

.

Astfel, din calcule, rezultă mm care se consideră constructiv d5 = 10 mm unde

diametrul D, care este diametrul exterior al ţevii se calculează cu formula , şi rezultă o

valoare egală cu mm.

În cazul mecanismului de acţionare cu clichet vertical se verifică la încovoiere în

secţiunea B-B, cu formula:

şi se obţine o valoare de N/mm2. .

Pag. 18

Calculul roţii de clichet

Roata de clichet se va fixa pe piuliţă

printr-un contur patrat al găurii interioare.

Lungimea laturii poligonului este a = 36

mm. Pentru stabilirea diametrului interior se

foloseşte formula

,unde d este diametrul exterior al piuliţei.

Astfel Di = 72.8 mm. S-a ales un număr de z

= 14 dinţi pentru roata de clichet. Diametrul

mediu, pe care se vor dispune dinţii roţii, se

va obţine cu relaţia:

şi rezultă Dm = 77.1[mm]. Pentru a putea obţine profilul exact al roţii de clichet trebuie sa

determinăm grosimea dinţilor, distanţa dintre centrele a doi dinţi alăturaţi şi înălţimea dinţilor.

Astfel distanţa dintre centrele a doi dinţi alăturaţi este: , şi rezultă

t= 17.3 [mm]. De aici se determină grosimea dintelui cu valoarea b = 8.6, şi

înălţimea dintelui care este , adică h = 4.3 [mm]. Diametrul exterior al roţii

de clichet se poate calcula ştiind înălţimea dintelui şi este (se adună

de două ori h, pentru că diametrul creşte cu lungimea a doi dinţi) şi rezultă De = 81.4 [mm].

Lăţimea roţii de clichet se consideră constructiv [mm].

Verificarea roţii de clichet

Roata de clichet va fi confecţionată din OL60 şi trebuie verificată la trei tipuri de

solicitări:

- încovoiere: şi rezultă o valoare de

;

- se verifică dinţii roţii de clichet la forfecare: şi rezultă

Pag. 19

- verificarea la strivire a suprafeţei de contact dintre dintele roţii şi clichet se va

calcula cu relaţia: şi se obţine .

Suprafaţa de contact dintre roata de clichet şi piuliţa pe care aceasta se montează este

solicitată la strivire. Efortul unitar pe această suprafaţă se va determina cu relaţia:

unde n1 depinde de forma găurii de fixare din roata de clichet. (n1=4 pentru formă patrată şi n1= 6

pentru formă hexagonală).

Calculul clichetului

Dimensiunile clichetului vor rezulta constructiv în funcţie de dimensiunile manivelei.

Verificarea clichetului

Efortul unitar efectiv de încovoiere în secţiunea A-A a clichetului vertical se stabileşte cu

relaţia:

unde: c=h=4.3 [mm];

;

măsoară pe desen;

În cazul nostru :

Pag. 20

Calculul bolţului

Se dimensionează pe baza solicitării de încovoiere şi se verifică la forfecare şi la strivire

cu relaţiile :

-Verificarea la forfecare :

-Verificarea la strivire :

Pentru a simplifica cât mai mult posibil mecanismul de acţionare şi pentru ca să avem o montare

şi demontare uşoară vom înlocui bolţul cu un şurub de păsuire standardizat, pe care îl alegem în

funcţie de calculel făcute pentru bolţ şi folosind acelaşi material. Surubul de păsuire va avea filet

M5 in zona filetată, şi o lungime de 15 mm,din care 4.9 mm de la capul şurubului se lasă

nefiletat şi va avea un diametru de 5 mm unde vom monta clichetul vertical şi o Şaibă plată

pentru metal, conform STAS 5200-80. cu diametrul interior de 5.5mm, diametrul exterior 10 mm

şi lăţimea de 0,6 mm.

Conform STAS 5930-80 avem : Şurub de păsuire B-M5x.15

Corpul cricului

Pentru realizarea corpului cricului, s-a ales o variantă care se realizează prin turnarea

întregului corp dintr-o piesă. Astfel cricul se toarnă dintr-o fontă cenuşie, mai exact Fc250 care

are următoarele caracteristici:


- tracţiune

-compresiune

- încovoiere

- răsucire

- forfecare

Solicitari fără concentratori de tensiune:

Pag. 21

- tracţiune

- compresiune

- încovoiere

- răsucire

Dimensiunile corpului sunt următoarele:

- grosimea peretelui este de a=8 mm

- grosimea tălpii corpului este b=1,2*a=8 mm ;

- reprezentând diametrul exterior al piuliţei;

- reprezentând diametrul exterior al rulmentului, a cărui inel inferior se va

fixa printr-un ajustaz cu strângere H7/p6 care este un ajustaj cu strângere mică.

- diametrul interior al corpului în zona şurubului de

forţă;

- diametrul exterior al corpului în zona şurubului care are această valoare datorită

grosimii de 8 mm aleasă pentru peretele corpului

-

unde: reprezintă numărul de rotaţii relative între şurub şi

piuliţă necesare pentru realizarea cursei maxime;

P - pasul filetului;

şi reprezintă cursa maximă a şurubului cricului

- înălţimea totală a corpului fiind : ;

- , pentru că interiorul corpului este cilindric, să fie mai uşoară ghidarea

şurubului în mişcare.

Din condiţia de rezistenţă la strivire a materialului suprafeţei pe care se reazămă talpa

cricului se determină diametrul exterior al tălpii cricului, , cu formula:

;

unde: se alege în funcţie de suprafaţa de sprijin, Conform

recomandărilor constructive avem condiţia :

Condiţia fiind îndeplinită, cu recomandarea de a nu folosi cricul pe pământ ci doar pe lemn

şi beton pentru că pe pământ coeficientul de rezistenţă este la limită, trecem la verificarea

corpului.

Verificarea corpului cricului

Pag. 22

Verificarea la compresiune se face în secţiunea de la partea superioară a cilindrului în

care se mişcă şurubul principal, cu relaţia:

şi se obţine o valoare de valoare la care corpul cricului va rezista.

Avem nevoie şi de un stift filetat, Ştift filetat M5x12 STAS 4771-69 confecţionat tot din OL60

Bibliografie

1. Dorina Matieşan, Adalbert Antal, Dumitru Pop, Iacob Olteanu, Felicia Sucală, Aurica Căzilă,

Ioan Turcu, Ovidiu Belcin, Ştefan Bojan, Ovidiu Tătaru - Elemente de proiectare pentru

mecanismele cu şurub şi piuliţă, Lito IPCN, 1985

2. Jula Aurel şi colectivul – Mecanism cu şurub şi piuliţă rotitoare. Îndrumător de proiectare.

Braşov, Editura Lux Libris, 2000.

3. Sanda Bodea – Repreznetari grafice ingineresti, Editura:Risopront Cluj Napoca 2012

Pag. 23

4. Colecţia STAS de Organe de maşini şi extrase din standarde pentru proiectarea elementelor

componente ale masinilor. Vol I şi II.

5. Curs Organe de maşini

Pag. 24

oragane de masini

Documents