UNIVERSITATEA DE NORD BAIA MAREFACULTATEA de INGINERIE MECANICĂCATEDRA: CONSTRUCŢII DE MAŞINIDISCIPLINA: ORGANE DE MAŞINI

PRESĂ CU PIULIŢĂ FIXĂ

F = 29.000 Nh = 220 mm

STUDENT:

UNBM PROIECT DE AN

CUPRINS

TEMA DE PROIECTPag

CUPRINS 1

1. MEMORIUL TEHNIC 21.1 Denumirea şi scopul de utilizare 21.2 Caracteristici tehnice şi funcţionale 21.3 Alegerea variantei constructive 31.4 Descrierea funcţionării 41.5 Alegerea tipului de filet 41.6 Diagrama de forţe şi momente 61.7 Indicaţii de exploatare 61.8 Măsuri de întreţinere 61.9 Protecţia muncii 7

2. BREVIARUL DE CALCUL 82.1 Calculul şi proiectarea şurubului principal 8

2.1.1 Alegerea profilului filetului 82.1.2 Alegerea materialului şurubului şi piuliţei 82.1.3 Calculul diametrului mediu al filetului 82.1.4 Alegerea numărului de începuturi 102.1.5 Calculul numărului de spire în contact 102.1.6 Calculul lungimii filetului piuliţei 102.1.7 Calculul lungimii filetului şurubului 102.1.8 Proiectarea extremităţilor şurubului principal 10

2.2 Verificarea şurubului 112.2.1 Verificarea tijei la solicitări compuse 112.2.2 Verificarea secţiunii de calare a roţii de manevră la răsucire 112.2.3 Verificarea porţiunii de calare a roţii de manevră la strivire 122.2.4. Verificarea şurubului la flambaj 122.2.5 Verificarea spirelor şurubului 13

2.3 Verificarea spirelor piuliţei 132.3.1 Dimensionarea piuliţei 142.3.2 Verificarea corpului piuliţei 15

2.4 Construcţia şi calculul corpului 162.5 Verificarea traversei fixe 17

BIBLIOGRAFIE 18

1

UNBM PROIECT DE AN

1. MEMORIUL TEHNIC

1.1)DENUMIREA ŞI SCOPUL DE UTILIZARE

Tema de proiect se intitulează „presă cu piuliţă fixă”. Presa cu piuliţă fixă se

utilizează pentru presarea respectiv ambutisarea pieselor din tablă. Datorită

construcţiei sale poate prelua forţe de presare mari.

1.2)CARACTERISTICI TEHNICE ŞI FUNCŢIONALE

Presa cu piuliţă fixă se utilizează pentru presarea tablelor şi pieselor, având la baza mecanismul şurub-piuliţă, care transformă mişcarea de rotaţie în mişcare de translaţie.

Şurubul de mişcare se utilizează la deplasarea diferitelor elemente sau organe de maşini, cum ar fi: şuruburile conducătoare ale săniilor maşinilor-unelte, axele principale filetate de la prese, etc.

Piuliţele sunt elemente de asamblare care se înşurubează pe piesele filetate (şuruburi, axe filetate, etc.). După funcţia pe care o îndeplinesc, se deosebesc două tipuri de piuliţe: piuliţe de fixare şi piuliţe de mişcare.

Utilizarea mecanismelor cu şuruburi de mişcare, are următoarele avantaje:

- construcţia simplă şi tehnologia 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 acceptabile;- compacitatea construcţiei şi gabarit redus;- funcţionare lină şi fără zgomot;- posibilitatea de a asigura în mod simplu autofrânarea (dacă este nevoie)- permite utilizarea materialelor ieftine;- preţ de cost redus.

Între dezavantaje se numără:

2

UNBM PROIECT DE AN

- existenţa unor frecări mari între spirele filetului, şurubului şi a piuliţei,

care conduce la uzarea pieselor şi la un randament scăzut;

- prezenţa unor puternici concentratori de tensiune în zona filetată, care

afectează rezistenţa la oboseală a şurubului;- lipsa autocentrării;- necunoaşterea exactă a forţelor de strângere.

Mecanismul şurub-piuliţă se utilizează şi în realizarea altor piese manuale.

1.3)ALEGEREA VARIANTEI CONSTRUCTIVE

În varianta I. este prezentat o presă cu piuliţă fixă la care corpul presei se

obţine prin turnare, batiul are o formă deschisă. La partea inferioară are o suprafaţă

plană pe care se aşează accesoriile în care se reazemă piesa asupra cărui se

acţionează. De asemenea talpa este prevăzută cu găuri pentru fixarea presei pe

postament. Se observă că talpa presei este scobită, pentru a se asigura o poziţionare

mai precisă a presei. La partea superioară batiul are o consolă în care se montează

piuliţa fixă. La acest tip de presă se recomandă montarea piuliţei cu un ajustaj

intermediar cu strângere probabilă mică (de exemplu cu ajustaj tip H/k). Dacă s-ar

prevedea un ajustaj cu strângere montarea ar fi dificilă din cauza accesului incomod

la piuliţă în vederea presării ei. Piuliţa se asigură împotriva rotirii cu asamblare

şurub-piuliţă. Porţiunea verticală a batiului are secţiunea I. Şurubul de forţă este

acţionat de la o roată de mână care are braţele sudata de butuc, la capete având

montate bile. Roata de manevră este calată pe o porţiune de secţiune pătrată şi este

fixată cu un prezon, prevăzut cu şaibă şi piuliţă.

În varianta II. este prezentat o presă cu piuliţă fixă cu corp din profil

laminat. La această construcţie este construcţia batiului din profil laminat U îndoit şi

sudat în formă de cadru. Batiul este asamblat cu masa presei prin intermediul unor

şuruburi, asigurate cu şaibe Grower. Masa presei este prevăzută cu canale T necesare

fixării unor dispozitive folosite la presare, iar la partea inferioară cu locaşuri pentru

şuruburi de fixare a presei pe fundaţie sau pe postament. Piuliţa fixă se montează în

alezajul din partea superioară a batiului cu şuruburi şi piuliţe asigurate cu şaibe

3

UNBM PROIECT DE AN

Grower. Pe şurubul de forţă este montată o manivelă de construcţie sudată.

Asamblarea şurub forţă – manivelă este cu profil pătrat în secţiune transversală,

fixarea împotriva demontării făcându-se cu o piuliţă înfundată şi o şaibă plată.

În varianta III. este prezentat o presă cu piuliţă fixă asamblat cu ajutorul a

două coloane, care constituie batiul presei. Coloanele sunt filetate la ambele capete,

astfel întrucât ele realizează legătura între masa presei şi traversa fixă, cu ajutorul

unor piuliţe înfundate şi şaibe plate. Masa presei are o formă circulară fiind

prevăzută cu canale T la partea superioară, cu locaşuri pentru şuruburile de fixare pe

fundaţie şi cu clemă, alezajele filetate în care se înşurubează coloanele. În traversa

fixă se montează piuliţa de forţă cu ajutorul unor şuruburi în cazul în care ajustajul

este cu strângere mică (H/k) sau fără şuruburi dacă se formează ajustaj cu strângere

mare. Pe şurubul de forţă se montează roata de mână prin intermediul unei asamblări

prin formă, de secţiune pătrată, fixarea făcându-se cu piuliţă înfundată. Roata de

mână este de construcţie turnată, cu patru braţe prevăzute cu greutăţi la capetele lor

în vederea antrenării inerţiale în sarcină a şurubului de forţă. Ca o măsură de

protecţia muncii se fixează pe roata de mână un inel din tablă montat cu ajutorul

unor şuruburi. La partea inferioară a şurubului de forţă se montează o traversă

mobilă prevăzut cu canale T care se ghidează pe coloane, asigurând o centrare foarte

bună. Pentru micşorarea momentului de frecare la presare între şurubul de forţă şi

traversa mobilă se montează un rulment axial.

Se optează pentru varianta constructivă III, deoarece prezintă următoarele

avantaje:- este o construcţie demontabilă, uşor de întreţinut şi de realizat;- are un gabarit redus;

- posibilitatea înlocuirii uşoare a şurubului respectiv a piuliţei datorită

uzurii;- folosirea unor materiale ieftine, deci preţ de cost redus.

Toate piesele turnate care intră în componenţa presei au fost prevăzute cu raze de racordare, iar grosimea tălpii, traversei fixe şi mobile este minimul necesar evitându-se utilizarea excesivă de material.

Părţile componente ale presei cu piuliţă fixă din varianta III. sunt următoarele:

- coloanele din oţel inoxidabil;

4

UNBM PROIECT DE AN

- şurubul de mişcare din oţel;- piuliţa fixă din fontă antifricţiune;- traversa mobilă turnată prevăzută cu canale T pentru dispozitive utilizate la

presare- rulment axial;- roata de mână care acţionează şurubul de forţă;- talpă turnată, prevăzută cu canale T

Roata de mână la rândul său este format din:- roată turnată cu patru braţe;- şurub de fixare împotriva demontării- tablă de protecţie împotriva accidentelor

1.4)DESCRIEREA FUNCŢIONĂRII

Presa cu piuliţă fixă funcţionează prin rotirea şurubului, într-o piuliţă fixă, care la rândul ei ridică sau coboară traversa mobilă.

1.5)ALEGEREA TIPULUI DE FILET

Având în vedere situaţia unei forte F = 29.000 N, care acţionează într-un

singur sens, se alege filetul trapezoidal conform STAS 2114/1-75.

Din următoarele motive:

- filetul trapezoidal are o rezistenţă şi o rigiditate suficient de mare;

- asigură o bună centrare între şurub şi piuliţă;

- prelucrare prin frezare conferă o productivitate mărită faţă de

strunjire;

- folosirea piuliţei reglabile radiale permite eliminarea jocului;

Are şi dezavantaje:

- randamentul transmisiei şurub-piuliţă cu filet trapezoidal este mai

mic decât al filetului pătrat dar acest tip de filet este neprotejat împotriva uzurilor şi

nu are posibilitate de centrare, conţinând şi un mare număr de concentratori de

tensiune.

Pentru şuruburi de mişcare supuse la solicitări mici şi mijlocii cu acţionare

manuală se optează pentru materialul OL60 conform STAS 500/2-80

5

UNBM PROIECT DE AN

Conform recomandărilor bazate pe experienţă se va utiliza un cuplu de

material ce are o comportare bună din punct de vedere al rezistentei la uzură, piuliţa

va fi astfel construită încât uzura sa fie concentrată asupra ei.

Materialul piuliţei va fi deci Fc200

Materiale:

Materialul folosit pentru şurubul de forţă:

OL60:

Rezistenţa la tracţiune: at = ac 58 N/mm2

Rezistenţa la încovoiere: ai 64...70 N/mm2

Rezistenţa la răsucire: at 35...38 N/mm2

Rezistenţa la forfecare: af 46 N/mm2

Materialul folosit pentru piuliţă:

Fc200:

Rezistenţa la tracţiune: at 19...32 N/mm2

Rezistenţa la compresiune: ac 48...80 N/mm2

Rezistenţa la încovoiere: ai 32...54 N/mm2

Rezistenţa la răsucire: at 23...38 N/mm2

Rezistenţa la forfecare: af 15...26 N/mm2

Valori ale presiunilor admisibile şi rezistenţelor admisibile la strivire

pentru cupla de frecare şurub-piuliţă:

Oţel necălit – fontă antifricţiune

Presiunea admisibilă: qa 6...7 N/mm2

Rezistenţa admisibilă strivire: astr 35...45 N/mm2

6

UNBM PROIECT DE AN

1.6)DIAGRAMA DE FORŢE ŞI MOMENTE

1.7)INDICAŢII DE EXPLOATARE

Pentru obţinerea unor coeficienţi de frecare cât mai reduşi între spirele

şurubului şi cele ale piuliţei, se va realiza o ungere a acestora cu vazelină. La fel

rulmentul axial va fi gresat cu vazelină în vederea unei bune funcţionări. Se interzice

vopsirea porţiunilor filetate ale tuturor organelor de asamblare, a suprafeţelor de

aşezare, a plăcii de bază.

1.8)MĂSURI DE ÎNTREŢINERE

Suprafeţele exterioare în contact cu atmosfera vor fi protejate anticoroziv

prin vopsire cu două straturi de grund G-735 şi două straturi de vopsea în culoarea

specifică a atelierului în care se lucrează.

Intervalul de timp necesar uscării fiecărui strat de grund sau vopsea este

de 24 de ore. Înainte de vopsire, piesele vor fi curăţate de oxizi şi grăsimi.

7

UNBM PROIECT DE AN

Pentru asigurarea unei bune funcţionări a presei se recomandă ca în

perioada în care nu este utilizat să fie depozitat într-o magazie. Înainte de fiecare

utilizare se va verifica dacă nu este blocat, se va asigura gresarea în cazul în care

vazelina a fost între timp îndepărtată.

8

UNBM PROIECT DE AN

1.9)PROTECŢIA MUNCII

Pentru a se evita accidentele la locul de muncă în timpul utilizării se vor

avea în vedere următoarele:

- presa va fi amplasat pe o suprafaţă plană stabilă;

- părţile componente ale presei vor fi bine montate pentru a se evita

demontarea lor în timpul lucrului;

- pentru evitarea tăierilor, părţile componente vizibile ale presei se vor

executa cu raze de racordare sau teşituri la muchii.

9

UNBM PROIECT DE AN

2. BREVIARUL DE CALCUL

2.1) CALCULUL ŞI PROIECTAREA ŞURUBULUI PRINCIPAL

2.1.1) Alegerea profilului filetului

Se alege filet trapezoidal standardizat în SR ISO 2904

2.1.2) Alegerea materialului şurubului şi piuliţei

Se aleg materiale conform capitolului precedent unde se specifică atât materialul folosit pentru şurubul de forţă cât şi pentru piuliţa fixă.

2.1.3) Calculul diametrului mediu al filetului

unde:

H1 – înălţimea utilă a filetuluiP – pasulm – lungimea filetului piuliţeiqa – rezistenţa admisibilă la strivire în N/mm2

Se alege filet trapezoidal Tr 38x10 SR ISO 2904,cu principalele

dimensiuni prezentate în tabelul de mai jos:

Dimensiunile principale

Pasul Diametrul interior

10

UNBM PROIECT DE AN

Diametrul

nominal

d, mm

P, mmDiametrul

mediu

d2=D2, mm

Diametrul

exterior

D4,mm

d3, mm D1, mm

38 10 33,000 39,000 27,000 28,000Relaţiile de calcul: [3]

Se face verificarea preliminară a secţiunii poligonale. Această secţiune se verifică la răsucire: [3]

2.1.4) Alegerea numărului de începuturi

11

UNBM PROIECT DE AN

La prese nu se pune condiţia autofrânării. Dimpotrivă acţionarea lor fiind frecventă se impune alegerea unui număr de începuturi n=2 sau n=3 pentru creşterea randamentului şi a productivităţii.

2.1.5) Calculul numărului de spire în contact [3]

Din expresia factorului se deduce numărul de spire:

Se impune ca 6 z 11

2.1.6) Calculul lungimii filetului piuliţei [3]

2.1.7) Calculul lungimii filetului şurubului [3]

2.1.8) Proiectarea extremităţilor şurubului principal [4]

Extremitatea superioară pe care se montează elementele de acţionare s-au dimensionat în capitolul 2.1.3.

Dimensionarea extremităţii inferioare:Se alege un rulment a cărui capacitate statică C0 să fie:

Din STAS 3921-80 rezultă următorul tip de rulment:

d D H d1 D1 du min Du max C0a, [KN] Simbol30 47 11 47 32 40 37 32,5 51106

Se alege Dp2 astfel încât să fie mai mare decât diametrul dm al cercului centrelor bilelor, dar mai mic decât Dr. Grosimea hpr a gulerului se determină la încovoiere. [3]

12

UNBM PROIECT DE AN

2.2) VERIFICAREA ŞURUBULUI

2.2.1) Verificarea tijei la solicitări compuse [3]

Efortul unitar echivalent

2.2.2) Verificarea secţiunii de calare a roţii de manevră la răsucire [3]

Efortul unitar de răsucire

13

UNBM PROIECT DE AN

2.2.3) Verificarea porţiunii de calare a roţii de manevră la strivire [3]

2.2.4) Verificarea şurubului la flambaj [3]

14

UNBM PROIECT DE AN

2.2.5) Verificarea spirelor şurubului [3]

Strivire:

6,216100,5333,149

29.000q

P0,5H

Hdπz

Fq

1

12

Încovoiere:

Forfecare:

2.3) VERIFICAREA SPIRELOR PIULIŢEI

Încovoiere: [3]

Forfecare: [3]

15

UNBM PROIECT DE AN

2.3.1) Dimensionarea piuliţei: [3]

Se va respecta condiţia:

Se prevede ca piuliţa să fie fixată cu şuruburi cu cap cilindric cu cap hexagonal.

Grosime guler:

16

UNBM PROIECT DE AN

2.3.2) Verificarea corpului piuliţei: [3]

Solicitare compusă:

Efortul normal:

Efort tangenţial:

Solicitare la încovoiere:

Efort normal:

Solicitare la forfecare:

Efort tangenţial:

17

UNBM PROIECT DE AN

Solicitare la strivire:

Efort normal:

2.4) CONSTRUCŢIA ŞI CALCULUL CORPULUI:

[3]

[3]

18

UNBM PROIECT DE AN

2.5) VERIFICAREA TRAVERSEI FIXE:

[3]

19

UNBM PROIECT DE AN

BIBLIOGRAFIE:

1. CHIŞIU Alexandru, ş.a. Organe de maşini,Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti 1981

2. COTEŢIU Radu Organe de maşini,Editura ISO, Baia Mare 1999

3. MATIEŞAN Dorina, ş.a. Elemente de proiectare pentru mecanismele cu şurub şi piuliţă,Atelierul de multiplicare al Institutului Politehnic, Cluj Napoca 1985

4. * * * Colecţia STANDARDELOR DE STAT

20