UNIVERSITATEA MARITIM CONSTANAFACULTATEA DE ELECTROMECANIC

PROIECT DE SEMESTRU

LA

ORGANE DE MAINI 1

STUDENT: CRJAN N. GABRIEL

GRUPA: FM 2.1 IFR

2013 2014

Cap. I Tema proiectului

S se proiecteze un cric simplu, a carei schem cinematic este reprezentat n figura de maijos, pentru o sarcin maxim de ridicare Fmax=25kN . nlimea maxim de ridicare a sarcinii esteHmax=500mm.

1- urub de micare2- Piuli3- Corp cricului4- Cup (platou)5- Dispozitiv de acionare

Cap. II - Calculul urubului de micare

2.1 Sarcina de calcul FC

F c=F max = coeficientul forei de calcul, ce ine seama c urubul este solicitat la compresiune i

rsucire, dar la predimensionare se neglijeaz rsucirea. =(1,251,3) - pentru uruburile cricurilor simple.

Alegem =1,3 F max = fora care solicit urubul.

F c = sarcin de calculFc=1,32510

3=32.500 N

2.2 Predimensionarea diametrului interior al urubului d 1 .

Predimensionarea se face din condiia de rezisten a corpului urubului la solicitarea compus.

2

d 1= 4F cac ac = rezistena admisibil la compresiune.

La predimensionare, ac=60 MPa 1 MPa=1N

mm2

d1= 4F cac= 432.50060 =26,261mm2.3 Alegerea materialului pentru urub i a rezistenelor admisibile.

Pentru F max=(1035) kN - se recomand OL 37; OL 42.Pentru F max=(4060)kN - se recomand OL 50; OL 60; OLC 45.

Alegem OL 42

Pentru uruburi cu d 130mm se recomand ac=(6080)MPa

Deoarece d1

Asigurarea autofrnrii se realizeaz atunci cnd unghiul de nclinare al filetului, m , este mai mic dect unghiul de frecare redus, ' :

m'

unde tg m=P

d 2 iar tg'=

cos 2

= unghiul profilului filetului. Pentru filet trapezoidal = 30 = coeficient de frecare ntre spire. Alegem cuplul de materiale piulia din bronz i

urubul din oel cu =0,080,1 Alegem =0,09

P=3mm - pasul filetuluid 2=40,5mm - diametrul nominal mediu

arctgm=3

40,5=1,35 m=1,35

arctg '= 0,09

cos( 30 2 )=5,32 '=5,32

5,32 >1,35

'>m (verific)

2.8 Verificarea la solicitri compuse a urubului (traciune-compresiune + rsucire).

M tot=M f 1+M f 2 (Momentul rezultant)

M f 1=F maxd22tg (m+ ' ) (Momentul de frecare ntre spirele filetului)

M f 1=25103

40,52 tg (1,35+5,32)

=59.201,993Nmm

M f 2=13F max

Dc' 3dc

' 3

Dc' 2dc

' 2 (Momentul de frecare ntre cup i capul urubului)

unde :Dc=H c=(1,51,8)d =>alegem constructiv Dc=H c=1,542=63mm d c=(0,60,8)d => alegem constructiv d c=0,742=29,4mm30mm

n urma efecturii teiturilor i a racordrilor, s-a msurat pe desen Dc'=58mm i d c

'=35mm =0,12 - coeficient de frecare oel pe font

M f 2=130,122510358

3353

582352=71.172,043 Nmm

M tot=59.201,993+71.172,043=130.374,036Nmm

ech= cp2 +4r2ac

4

cp=4Fmaxd1

2 =425103

(38,5)2=21,474 MPa

r=M tot

0,2d13=

130.374,0360,2(38,5)3

=11,423MPa

ech=(21,474)2+4(11,423)2=31,353MPa

- pentru OL37, OL42: ac=6080 MPa - pentru OL50, OL60: ac=80100 MPa

31,353 MPa

=1.3509,625=140,259

= coeficient de zveltee0=105 (pentru OL42)

140,259105

0 => domeniu elastic de flambaj.

Verificarea la flambaj pentru domeniul elastic

Sarcina critic de flambaj

F f=2EI min

l f2

E=2,1105 MPa (formula lui Euler pentru oel)

F f=22,1105107.848,179

(1.350)2=122.649,087N

c=F fF max

c = coeficient de siguran la flambaj

ca=35

c=122.649,08725.000 =4,905

cca (verific)

2.10 Proiectarea formei constructive a urubului.

Se traseaz axa urubului i se reprezint filetul (cu d i d 1 din STAS) f '=6mm (degajarea filetului) R=2mm (raza) d 0=d4,3 => d 0=424,3=37,7mm (degajarea filetului trapezoidal conform STAS

3508/5) ) Dc=H c=(1,51,8)d =>alegem constructiv Dc=H c=1,542=63mm d c=(0,60,8)d => alegem constructiv d c=0,742=29,4mm30mm

2.11 - Verificarea final la flambaj.

Se stabilete nlimea cupei: hcd c=30mm

hc'=45mm

Lungimea total a urubului L=Hmax+H p+hc+hc'=500+36+30+45=611mm

unde H p=zP+ f'

6

P=3mm (pasul filetului)f '=6mm (degajarea filetului)

z=4F max

(d 2D12)pa

(numrul de spire)

Materialul cuplei este oel pe bronz i pa=(713)MPa Alegem pa=13 MPa

z= 425103

(422392)13=10,076 Adoptm z=10

H p=103+6=36mm (nlimea piuliei)

Momentul de inerie minim al seciunii urubului cu seciune circular ( Imin )

I min=d1

4

64mm4

I min=38,54

64=107.848,179 mm4

Raza minim de inerie a seciunii imin

imin= I minA mm A=

d 12

4=38,5

2

4=1.164,156mm2 (Aria seciunii transversale a urubului)

imin= 107.848,1791.164,156 =9,625mm Determinarea lungimii de flambaj ( lf )

l f=kll=(1,351,45)L (lungimea total a urubului)

Alegem l=1,35Ll=1,35611=824,85mmk = 2 (coeficient care ine seama de modul de prindere)

lf=2824,85=1.649,7mm Stabilirea domeniului de flambaj

=l fimin

=1.649,79,625 =171,397

= coeficient de zveltee0 = 105 (pentru OL42)

171,397105

0 => domeniu elastic de flambaj.

7

Verificarea la flambaj pentru domeniul elastic

Sarcina critic de flambaj

F f=2EI min

l f2

E=2,1105 MPa (formula lui Euler pentru oel)

F f=22,1105107.848,179

(1.649,7)2=82.133,798 N

c=F fF max

c = coeficient de siguran la flambaj

c=82.133,79825.000 =3,28

ca=353,283

cca (verific)

Cap. III Calculul piuliei

3.1 Determinarea numrului de spire (z).

z=4F max

(d 2D12)pa

Materialul cuplei este oel pe bronz i pa=(713)MPa Alegem pa=13 MPa

z= 425103

(422392)13=10,076 Adoptm z=10

3.2 Verificarea spirelor piuliei la solicitarea de ncovoiere.

i=M iW z

=

F maxzW z

l iai

unde: l i=H 12+ac=

1,52+0,25=1mm

W z=D4(

p2+2l1tg 15 )

2

6=42,5( 3

2+21tg 15 )

2

6=92,235mm3

8

i=

25103

1092,235

1=27,104MPa

Pentru piulia din bronz ai=(4045)MPa

27,104 MPa40 MPa

iai (verific)

3.3 Verificarea spirelor piuliei la solicitarea de forfecare f .

f=

F maxzA

a funde:

A=D4[p2+2(

H 12+ac )tg15 ] (aria seciunii de ncastrare a unei spire pe corpul piuliei)

A=42,5[ 32+2( 1,5

2+0,25)tg15 ]=271,828mm2

f=

25103

10271,828

=9,197MPa

Pentru piulia din bronz a f=(3035)MPa

9,197 MPa30MPa

fa f (verific)

3.4 Determinarea diametrului exterior al piuliei De

Pentru filetul trapezoidal De= 4F maxac +D42 unde:

=(1,271,32) i alegem pentru filetul trapezoidal =1,32

Pentru bronz ac(t)=(4045)MPa Alegem ac(t)=40MPa

De= 41,322510340 +42,52=53,44mm lum De=55mm

3.5 Verificarea corpului piuliei la solicitrile compuse .

9

Verificarea grosimii peretelui piuliei DeD4

25

5542,52 =6,255

(verific)

la ntindere t(c)=4F max

(De2D4

2)

t (c)=425103

[(55)2(42,5)2 ]=26,117 MPa

la rsucire t (c)=M f 1

De3

16[1(

D4De

)4

]

M f 1=F maxd22tg (m+ ' ) (Momentul de frecare ntre spirele filetului)

M f 1=25103

40,52 tg (1,35+5,32)

=59.201,993Nmm

t (c)=59.201,993

(55)3

16[1( 42,5

55)

4

]=2,816 MPa

3.6 Calculul tensiunii echivalente ech

ech= t (c)2 +4t (c)2 ac(t )

ech=(26,117)2+4(2,816)2=26,331MPa

26,331MPa40MPa

echac( t) (verific)

3.7 Verificarea gulerului de sprijin D g al piuliei la strivire.

D g=(1,31,5)De

Dg=1,555=82,5mm

s=4F max

(Dg2D e

2)ac(t )

s=425103

[(82,5)2(55)2]=8,418 MPa

10

8,418MPa40 MPa

sac( t) (verific)

3.8 Verificarea gulerului piuliei la forfecare.

f=Fmax

Dehga f

hg=(0,20,25)H p

hg=0,2536=9mm

f=25103

559=16,076 MPa

Pentru bronz a f=(3035)MPa

16,076 MPa30 MPa

fa f (verific)

Cap. IV Calculul asamblrii presate ntre piuli i corpul cricului

=De => =55mm

2=D g+(58)mm => 2=82,5+5=87,5mm

L=H phg => L=369=27 mm

1=D4 => 1=42,5mm

hg=(0,20,25)H p=0,2536=9 mm

Pentru cuplul font / bronz, =(0,050,07) ca=120 MPa - limita de curgere a materialului arborelui (piulia de bronz) cb= r=200MPa - limita de curgere a materialului butucului (corpul cricului din font)c=(23) - coeficient de siguran

4.1 Calculul presiunii minime necesare Pmin

pmin=2M f 1

d 2L

11

M f 1=F maxd22tg (m+ ' ) (Momentul de frecare ntre spirele filetului)

M f 1=25103

40,52 tg (1,35+5,32)

=59.201,993Nmm

pmin=259.201,9930,0742227

=11,304MPa

4.2 Calculul strngerii necesare minime Smin

Smin= pmin( K aEa +K bEb )

K a=2+1

2

212v a ; K b=

2+12

212+vb

Pentru piulia din bronz Ea=(11,1)105 MPa i va=0,33

Pentru corpul cricului din font Eb=(1,21,6)105MPa i vb=0,25

Ka=(55)2+(42,5)2

(55)2(42,5)20,33=3,364

K b=(55)2+(42,5)2

(55)2(42,5)2+0,25=4,214

Smin=11,30455( 3,3641,1105+ 4,2141,6105 )=0,035mm

4.3 Calculul strngerii necesare corectate S cor

S cormin=Smin+C r unde: C r=1,2(Rmax a+Rmax b)=1,2(210

3+5103)=0,008mmRmax a i Rmaxb - rugozitile suprafeelor n funcie de prelucrarea suprafeelor.Ra=(110)m - pentru prelucrarea suprafeelor prin strunjire obinuita.Rb=(1,83,2)m - pentru prelucrarea suprafeelor prin strunjire fin, alezare, broare.

Scormin=0,035+0,008=0,043

4.4 Alegerea ajustajului conform STAS 8104 68 i STAS 8105 69 .

Alegem ajustajul cu strngere foarte mare H 5/ t6 cu : A s=+13103mm

Ai=0mm

12

a i=66103mm

as=85103mm

S tmin=aminbmax=55,06655,013=0,053mm

S tmax=amaxbmin=55,08555=0,085mm amin=+ai=55+6610

3=55,066mm bmin=+A i=55+0=55mm amax=+as=55+8510

3=55,085mm bmax=+A s=55+13103=55,013mm

0,053mm0,043mmSt minScormin (verific)

0,085mm0,079mm StmaxScormax (verific)

4.5 Calculul presiunii maxime de contact.

pmax a= ca2c

[1( 12 )2]

ca=120MPa (limita de curgere a bronzului)

pmaxa=12022

[1( 42,587,5 )2]=22,922 MPa

pmax b= cb2c

[1( 2 )2]

cb=200 MPa (limita de rupere a fontei)

pmaxb=20022

[1( 5587,5 )2]=30,244 MPa

pmax=min( pmax a , pmax b)=min(22,922 ;30,244) => pmax=22,922MPa

Smax= pmax( KaE a +KbE b )

K a=2+1

2

212v a ; K b=

2+12

212+vb

Pentru piulia din bronz Ea=(11,1)105 MPa i va=0,33

Pentru corpul cricului din font Eb=(1,21,6)MPa i vb=0,25

13

Ka=(55)2+(42,5)2

(55)2(42,5)20,33=3,364

K b=(55)2+(42,5)2

(55)2(42,5)2+0,25=4,214

Smax=22,92255( 3,3641,1105+ 4,2141,6105 )=0,071mm4.6 Calculul strngerii critice corectate Scormax

Scormax=Smax+C r unde: C r=1,2(Rmax a+Rmax b)=1,2(210

3+5103)=0,008mmRmax a i Rmaxb - rugozitile suprafeelor n funcie de prelucrarea suprafeelor.Ra=(110)m - pentru prelucrarea suprafeelor prin strunjire obinuita.Ra=(1,83,2)m - pentru prelucrarea suprafeelor prin strunjire fin, alezare, broare.

Scormax=0,071+0,008=0,079mm

4.7 Calculul deformaiilor radiale ale pieselor asamblate .

=2pmed 2

2121Ea

pmed=pmin+ pmax

2=11,304+22,922

2=17,113MPa

=217,113 552

(55)2(42,5)2 42,5

2,1105=0,017mm

ac=D4d

2= 42,542

2=0,25 => 2ac=20,25=0,5

0,0170,5

2ac (verific)

4.8 Fora de presare necesar.

Fp=pmed Fp=0,085517,113=236,553N

4.9 Calculul tensiunilor mecanice maxime.

maxa=2pmed2

212limitaa - pentru arbore (piulia din bronz)

14

maxb=2pmed2

2

222

limitab - pentru piuli (corpul din font al cricului)

unde limitaa=100 MPa - pentru bronz limitab=r=200 MPa - pentru font

maxa=217,113(55)2

(55)2(42,5)2=84,95 MPa

84,95 MPa100 MPa => maxalimitaa (verific)

maxb=217,113(87,5)2

(87,5)2(55)2=56,581MPa

56,581MPa200MPa => maxblimitab (verific)

Cap. V Calculul i proiectarea dispozitivului de acionare

5.1 Acionarea direct cu prghie.

5.1.1 Distana de la axa urubului la fora de acionare Lc .

Ra=M tot

klFn=130.374,036

11200=651,87mm

Lc=RaD12=651,8739

2=632,37633mm

unde:F n=(150350)N - fora de acionare dezvoltat de o persoanl=1 - numarul de persoane care acioneaz manivelak=1 - coeficient de simultaneitate M tot=M f 1+M f 2 (Momentul rezultant)

M f 1=F maxd22tg (m+ ' ) (Momentul de frecare ntre spirele filetului)

M f 1=25103

40,52 tg(1,35+5,32)

=59.201,993Nmm

M f 2=13Fmax

D c' 3dc

'3

D c'2dc

'2 (Momentul de frecare ntre cup i capul urubului)

unde :Dc=H c=(1,51,8)d =>alegem constructiv Dc=H c=1,542=63mm d c=(0,60,8)d => alegem constructiv d c=0,742=29,4mm30mm

n urma efecturii teiturilor i a racordrilor, s-a msurat pe desen Dc'=58mm i d c

'=35mm =0,12 - coeficient de frecare oel pe font

15

M f 2=130,122510358

3353

582352=71.172,043 Nmm

M tot=59.201,993+71.172,043=130.374,036Nmm

5.1.2 Proiectarea prghiei de actionare.

Alegem OL50 pentru confecionarea prghiei de acionare.

d p=3 32FnLpac

unde: c=280 MPa - pentru OL50

ac=cc

; c=2

Ls=60mm ; Dc=63mml=1 - numarul de persoane care acioneaz manivela

Lp=Dc+Lc+ lLs=63+633+160=756mm

d p= 3 322007562802 =22,24 Alegem d p=25mm

5.2 Acionarea cu mecanism cu clichet orizontal.

5.2.1 Proiectarea roii de clichet.

a) Alegem forma cvasidreptunghiular cu profil radialb) Modulul roii de clichet:

m= 3 6M tot3zac(z)2 sin2 a z=10 - nr. de dini

a=

2z=

20=0,157 rad=0,157180 =8,995 9

c=(260280)MPa - pentru OL50

ac=cc

; c=2

ac=2802

=140 MPa

16

m=3 6130.374,036310140(10)2sin 29 =5,449mmse alege valoarea ntreag m=6mm

c) Elementele geometrice ale roii de clichet:

pa=m=6=18,849mm - (pasul danturii pe cercul de cap)

Da=mz=610=60mm -(diametrul de cap al roii)

h= m2 =62 =9,424mm

- (nlimea dintelui)

Df=Da2h=6029,424=41,152mm - (diametrul de picior al roii)

Sa=pa2=m

2=h=6

2=9,424 mm - (grosimea dintelui pe cercul de cap)

a=SaDa

=9,42460

=0,157 rad=0.157180 =8,999 9 (semiunghiul la centru, pentru un

dinte)

Sr=m(z)sin a=6(10)sin 9 =6,437mm (grosimea dintelui pe cercul de picior)

B=(23)m=36=18mm - (limea roii dinate)

Dm=Da+D f

2=60+41,152

2=50,576mm - (diametrul mediu).

d) Verificarea la strivire a zonei de contact ntre clichet i dinte.

N=2M totDa

=2130.374,03660

=4.345,801 N - (fora normal pe dinte)

s=NBh=

4.345,801189,424 =25,619 MPaas

unde:as=(80100)MPa

25,619 MPa80MPa

sas (verific)

e) Asamblarea prin pan ntre roat i clichet.

Dc'=58mm => 50mm

l p=4M totbD c

'af=4130.374,036

165880=7,0247mm

Se alege dimensiunea standardizat n STAS 1005-71 l p=16mm

16mm

K=1+1,6i=1+ 1,6

8=1,2 - (coeficient de form)

f m= f 1+s=0,758+2=2,758mm - (sgeata maxim)

F m=F 1f mf 1=32,758

0,758=10,915 N - (sarcina maxim)

t=8KF mDm

d 3=81,210,9158

13=266,83 MPaat - (tensiunea maxim de rsucire)

266,83 MPa650 MPa

tat (verific)

j=0,1d=0,11=0,1mm - (jocul dintre spire)

t=d +f mn+ j=1+ 2,758

5+0,1=1,651mm - (pasul arcului)

H 0=tn+(nt0,5)d=1,6515+(6,50,5)1=14,255mm - (nlimea arcului n stare liber)

H 1=H 0 f 1=14,2550,758=13,497 mm - (nlimea arcului n stare montat)

0=arctgt

Dm=arctg 1,651

8=3,758 - (unghiul de nclinare a spirei arcului nesolicitat)

l s=Dmntcos0

= 86,5cos(3,758)

=163,714mm - (lungimea srmei de arc)

5.3 Manivela de acionare cu prelungitor.

Lm=(0,30,4)Lp=0,35756=264,6265mm (lungimea manivelei)L0=80mm - (lungimea de ghidare a prelungitorului)F n=(150350)N - fora de acionare dezvoltat de o persoanl=1 - numarul de persoane care acioneaz manivelak=1 - coeficient de simultaneitate ai=(100120)MPa

Dm=1,4d p=1,425=35mm

i=klFn(RaLm)

d p3

32

=11200(651,87265)

253

32

=50,44 MPa ai

50,44 MPa100MPa

iai (verific)

19

i=klFn(RaLm+L0)

32Dm

4d p4

Dm

=11200(651,87265+80)

32

354254

35

=29,989 MPaai

29,989MPa100MPa

iai (verific)

Cap. VI Proiectarea corpului cricului

Se alege fonta cenuieg=(610)mm - (grosimea minim a peretelui)

Se alege g=10mmg t=(1,21,5)g - (grosimea tlpii)

Se alege g t=1,510=15mm Reg t=15mm - (raz de racordare)

gm=g+g t

2=10+15

2=12,5mm - (media aritmetic a pereilor racordai)

Ri=( 1613 )gm - (raz de racordare)Ri=

1512,5=2,5mm

Dc1=D e+(612)mmDe=55mm - (diametrul exterior al piuliei)

se alege Dc1=55+8=63mmse alege constructiv H c'=550mm astfel nct urubul s fie complet nurubat=10 - (unghiul de nclinare al peretelui)Dc3=155mm as=(25)MPa Dc4 - diametrul tlpii, rezult din condiia de rezisten la strivire:

Dc4= 4Fmaxas +D c32 = 4251033 +1552=186,105mm187mm r=200 MPaac=0,3 r=0,3200=60 MPa

c=4F max

(Dc32 D c1

2 )ac

c=425103

(1552632)=1,587MPa

1,587 MPa60 MPa

cac (verific)

20