proiect de an(var finala)

PROIECT DE AN-ORGANE DE MASINI pag. 1

UNIVERSITATEA TEHNICA CLUJ-NAPOCAFACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ

DISCIPLINA: ORGANE DE MAŞINI

PRESĂ CU PIULIŢĂ FIXĂF = 15300Nh = 130mm

STUDENT: Szasz Csaba

Titular curs: ...................................Îndrumător proiect: ......................................

2009-2010


CUPRINS pag:Tema de proiect 1. MEMORIU TEHNIC1.1 Denumire si domeniu de utilizare 31.2 Caracteristici generale 31.3 Alegerea variantei constructive 41.4 Descrierea functionarii 61.5 Alegerea tipului de surub 71.6 Alegerea materialelor pt cupla surub-piulita 81.7 Diagrama de forte si momente 91.8 Indicatii de exploatare 101.9 Intretinere 101.10 Masuri de protectie a muncii 11

2. BREVIAR DE CALCUL2.1 Calculul si proiecterea surubului2.1.1 Alegerea profilului filetului 122.1.2 Alegerea materialului 122.1.3 Calculul diametrului mediu al filetului 122.1.4 Alegerea preliminara a sectiunii de calare 132.1.5 Alegerea numarului de inceputuri 152.1.6 Calculul numarului de spire in contact 152.1.7 Calculul lungimii filetului piulitei 152.1.8 Calculul lungimii filetului surubului 162.1.9 Proiectarea extremitatilor surubului 162.2 Verificarea surubului2.2.1 Verificarea tijei surubului la solicitari compuse 182.2.2 Verificarea sectiunii de calare la rasucire 18 2.2.3 Verificarea sectiunii de calare la strivire 192.2.4 Verificarea surubului la flambaj 192.2.5 Verificarea spirelor surubului2.3 Calculul si proiectarea piulitei 222.4 Calculul de verificare al piulitei2.4.1 Verificarea corpului piulitei la rasucire 232.4.2 Verificarea gulerului piulitei la incovoiere 242.4.3 Verificarea gulerului piulitei la forfecare 242.4.4 Verificarea gulerului piulitei la strivire 242.4.5 Verificarea spirelor piulitei 262.5 Calculul mecanismului de actionare 272.6 Verificarea mecanismului de actionare 28 2.7 Calculul de proiectare a batiului 282.8 Verificarea batiului 31


Tema de proiect:Să se proiecteze o presă cu piuliţă fixă având următoarele caracteristici:

-forta nominala de presare: F=15300 [N] -cursa de lucru a berbecului: h=130 [mm] 1.MEMORIUL TEHNIC

1.1)DENUMIREA ŞI DOMENIUL DE UTILIZARE

DENUMIREA :Presa cu surub si piulita fixa Presele cu şurub cu acţionare manuală se utilizează în construcţia de maşini, în

ateliere mecanice , pentru îndoirea şi ambutisarea unor piese de dimensiuni reduse. De asemenea presele se mai folosesc la realizarea unor asamblari cu strangere şi la

operaţia tehnologică de matriţare.

1.2)CARACTERISTICI GENERALE

Presa cu piuliţă fixă are 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: săniile maşinilor-unelte, berbecul de la prese, etc.

Piuliţele sunt elemente de asamblare care se înşurubează pe piesele filetate (şuruburi, axe filetate, etc.).

Utilizarea mecanismelor cu şuruburi de mişcare în construcţia de maşini se datorează avantajelor pe care le prezintă şi anume:

- construcţie simplă şi tehnologie de execuţie uşor realizabilă- posibilitate de transmitere a unor sarcini axiale mari utilizând forţe de acţionare

mici- raport mare de transmitere care duce la viteze mici- compactitatea construcţiei şi gabarit mic

- funcţionare lină şi fără zgomot- permite utilizarea de materiale ieftine

- preţ de cost scăzutÎntre neajunsurile mecanismelor cu şuruburi de mişcare se menţionează:

- existenţa unei frecări mari între spirele filetului şurubului şi piuliţei care conduce la uzura pieselor şi la un randament scăzut

- prezenta unor puternici concentratori de tensiune în zona filetată care afectează rezistenţa la oboseală a şurubului

- lipsa autocentrării - necunoaşterea exactă a forţelor de strângere


1.3)ALEGEREA VARIANTEI CONSTRUCTIVE

În fig.1. este prezentată 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.

fig.1. Presa cu batiu deschis turnatÎn fig.2. este prezentată o presă cu piuliţă fixă cu corp din profil laminat. La

această variantă de construcţie batiul este realizat 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 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.

fig.2. Presa cu cadru sudat În fig.3. este prezentată o presă cu piuliţă fixă asamblată cu ajutorul a două

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

fig.3. Presa cu coloaneAm optat pt proiectarea presei în varianta I si anume cu batiu cu consolă ,deorece

– batiul are o construcţie robustă obţinută prin turnare, – mişcarea berbecului este mai precisă, fiind ghidată pe sanie.– posibilitatea înlocuirii uşoare a şurubului respectiv a piuliţei – este mai estetică – spaţiul de acces la zona de lucru a presei este mai mare ca la celelte tipuri

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

- şurubul de mişcare - piuliţa fixă - batiu obţinut prin turnare– berbec– ghidaj pt. berbec - manivela care acţionează şurubul de forţă;- talpă turnată, prevăzută cu canale T

Manivela la rândul său este formată din:- butucul manivelei;- bratul manivelei- bila pt actionare

1.4)DESCRIEREA FUNCŢIONĂRII

Şurubul presei acţionată de manivela se mişcă în interiorul piuliţei fixate de batiu.Astfel mişcarea de rotţie a şurubului este transformată într-o mişcare de translaţie şi

transmisa berbecului prin intermediul unei crapodine. Berbecul se mişcă într-un ghidaj fixat de asemenea pe batiu.

Jocul dintre berbec şi ghidaj se compensează cu ajutorul unei pene verticale.


1.5)ALEGEREA TIPULUI DE FILETSe alege între filetul trapezoidal (STAS 2114/1-75) şi filetul ferăstrău ( STAS

2234/1-75 ).Avand in vedere forta mica, de directie constanta care actioneaza int-un singur sens,la alegerea profilul filetului am optat pt tipul trapezoidal ;Caracteristici:- are profilul de forma unui trapez rezultat din teşirea unui triunghi isoscel cu

unghiul la vârf de 30 grade şi baza egală cu pasul- flancul filetului are o înclinare de 15 grade - jocurile la diametrul interior şi exterior sunt egale - fundul filetului este rotunjit cu r=0,25mm pentru P=8-12mm şi respectiv r=0,5mm

pentru P>12- are o rezistenţă şi o rigiditate mai mare decât filetul pătrat- asigură o bună centrare între şurub şi piuliţă- se poate executa si prin procedeul de frezareFiletul trapezoidal are dimensiunile standardizate conform STAS/ 2114-75 putând fi

executat cu pas normal, fin sau mare :La acest tip de filete, pasul fin si cel normal asigura conditia de autofranare,

conditie care nu se impune la presele cu surub.Deasemenea, filetele cu pas fin au randamente mai scazute decat cele cu pas mare

Din aceasta cauza vom alege un filet cu pas normal

1.6 Alegrea materialelor pt cupla surub-piulita:Avand in vedere functia si solicitarile importante ale şurubului , se recomandă ca

acesta sa fie executat din oţeluri de calitate (OL-OLC)sau chiar aliateDuritatea şurubului după prelucrarea mecanică si tratamentul termic adecvat trebuie

sa fie 240...280HB iar in lungul piesei sa nu depaseasca 30 HB.


Alegerea materialului pt piulita ca element a cuplei de frecare se face inasa fel incat sa se limiteze presiunea de contact dintre spirele piulitei si ale surubului la valori cat mai reduse, evitandu-se astfel uzarea prematura.

Avand in vedere sarcina scazutaa cu care aceasta presa est incarcata , pentru realizarea mecanismului vom alege o cupla de frecare compusa din otel necalit pe fonta cenusie avand;

-presiunea admisibila la strivire qa=5 N/mm2;

-rezistenta admisibila la strivire σstr=35...45N/mm2;

Astfel, surubul se va realizează din OL 60 STAS 500-80, iar piuliţa din fontă antifricţiune Fc 200, STAS 568-82, care au următoarele caracteristici mecanice:

Caracteristici mecanice De tensiunePt

Cupla de frecare OL 60 Fc 200Surub-piulita STAS 500/2-80 STAS568/80

Rezistenta la tractiune 590...610 160..270

Limita de curgere320 -

Alungirea la rupere16 -

%Duritate

- 170...210

−Rm-N/mm2

−Rpo,2-N/mm2

−Α-

−ΗΒ-


Rezistentele admisibile pt aceste materiale sunt:

1.7)DIAGRAMA DE FORŢE ŞI MOMENTE

PtOL 60 OL 60

STAS 500/2-80 STAS568/80 STAS 500/2-80 STAS568/80

58 19..38 160 53..89

58 48..80 160 133..223

64...70 32..54 184 90..150

35...38 23..38 104 64..107

46 15..26 128 -

Piese cu concentratori Piese fara concentratori Rezistente admisibile de tensiune de tensiune

Cupla de frecare Fc 200 Fc 200Surub-piulita

Rezistenta la tractiune −σat-

N/mm2

Rezistenta la compresiune −σac-

N/mm2

Rezistenta la incovoiere −σai-

N/mm2

Rezistenta la rasucire −τat-

N/mm2

Rezistenta la forfecare −τaf-

N/mm2


Surubul este organul principal al acestor prese.Solicitarile acestuia rezulta din schema de mai sus.Pe portiunea a-b rezulta o solicitare la compresiune sub actiunea fortei F si o solicitare la torsiune datorita momentului de frecare M1 din crapodina.Pe portiunea b-c solicitrea este de compresiune datorate aceleeasi forte F si de torsiune de la momentul M'=1/2(M+M1) care , in punctul c atinge valoarea maxima M=M1+M2, unde M2 este momentul de frecare in piulita.Pe portiunea c-d surubul este solicitat numai la torsiune, la momentul M

1.8)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 vaselină. La fel şi parţile în contact ale berbecului şi ghidajului axial vor fi gresate cu vaselină în vederea unei bune funcţionări. Se interzice vopsirea porţiunilor filetate ale tuturor organelor de asamblare, precum si a suprafeţelor de aşezare a plăcii de bază.

1.9)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.

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.


1.10)PROTECŢIA MUNCII

Pentru a se evita accidentele la locul de muncă în timpul utilizării se vor avea în vedere următoarele:

- presa va fi amplasata 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.


2. BREVIARUL DE CALCUL

2.1) CALCULUL ŞI PROIECTAREA ŞURUBULUI SI AL PIULITEI

2.1.1) Alegerea profilului filetului

Se alege filet trapezoidal cu pas normal standardizat în STAS 2113/66

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:

[3] 2,51,2ψ ;dmψ

[3] ale trapezoidfilete la 0,5P

Hψ

m2

m

1h

==

==

d2F

π ψh⋅ ψm⋅ qa⋅:=


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

Pt realizarea mecanismului am ales o cupla de frecare compusa din otel calit pe fonta antifrictiune avand;

-presiunea admisibila la strivire qa=5 N/mm2;-rezistenta admisibila la strivirt σstr=35...45N/mm2;

cu aceste valori rezultă:

Cf STAS 2113-66 se alege filet trapezoidal avînd diametrul mediu imediat superior celui calculat :

d2=33 mm

Filetul ales va fii Tr 36x6(2 incep), avînd principalele dimensiuni prezentate în tabelul de mai jos:

Relaţiile de calcul: [3]

H=1,866p d1=d-2h1h=0,5p D1=d-ph1=0,5p+a D2=d2

d2=d-0,5p D=d+2a

2.1.4 Alegerea preliminara asectiunii poligonalaSe face verificarea preliminară a secţiunii poligonale. Această secţiune se verifică la

răsucire: [3]

d2 31.209= mm( )

Diametrele filetului Surub Piulita Pasul Inaltime Jocul RazaExterior Interior Mediu Exterior Interior

-d- -d1- -d2- -D- -D1- -p- -t1- -2a- -r-

36 29 33 37 30 6 3,5 1 0,25


Vom alege pentru extremitatea superioară o secţiune pătrată (fara concentratori de tensiune)

In aceasta situatie, pt piese executate din OL 60 τta=104 N/mm2;Daca d1=29, valoarea maxima a laturii secţiunii patrate: a<0,707*d1=20,50 mmVom alege latura a=20 mm

pentru lagarele de alunecare k 2:=

d2 33:=

P 6:=

F 15300:=

a 20:=

βm180π

atanP

π d2⋅

:= βm 3.312=

µ 0.14:=α1 15:=

ϕ1803.14

atanµ

cos α1 deg( )

:= ϕ 8.251=

Mt11

2000d2⋅ F⋅ tan βm ϕ+( )deg ⋅:= Mt1 51.653=

Wp 0.208 a3⋅:= Wp 1.664 103×=

τt103k Mt1⋅

Wp:= τt 62.082=


Se observa ca; τt=62,082 N/mm2; < τta=104 N/mm2;

deci, conditia de rezistenta la rasucire pt sectiunea patrata a extremitatii surubului este satisfacuta

2.1.5) Alegerea numărului de începuturi

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. Vom alege un surub cu filet trapezoidal cu doua inceputuri

Tr 36x6 (2 incep)

2.1.6) Calculul numărului de spire în contact [3]

Din expresia factorului 22

m dzP

dmψ == se deduce numărul de spire:

Se impune ca 6 ≤ z ≤ 11

In calcule vom lucra cu z=11

2.1.7Calculul lungimii filetului piuliţei [3]

m z p⋅: = m 66= mm( )

d2 33: =

zψ m d2⋅

p: =

z 11=


2.1.8Calculul lungimii filetului şurubului [3]

2.1.9roiectarea extremităţilor şurubului principal [4]

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

Dimensionarea extremităţii inferioare:

Determinarea diametrului Dp2 a crapodinei se face cu relatia

unde;

Lh h m+ 3 p⋅+: = Lh 214= mm( )

k2 0.25: =

Dp24F

π 1 k22−

qa⋅

: =

Dp2 64.466= mm


-F este forta normala la care se dimensioneaza presa -k2 =Dp1/Dp2=0,2...0,3 factor dimensional -qa este presiunea de contact admisibila: qa=7...9 N/mm2;În calcule vom folosi Dp2=65 mm

Grosimea minima hp a crapodinei se calculeaza din conditia de rezistenta la incovoiere

Diametrul Dt a gatului crapodinei se adopta constructiv:Dt= d+(10...15 ) mmDt= 40 mm

2.1.10.Ansamblul surub-piulitaCu aceste dimensiuni construim ansamblul surub-piulita:

σ ai 65: =

hp3 F⋅ Dp2 Dt−( )

π Dt⋅ σ ai⋅: =

hp 11.853=


2.2) VERIFICAREA ŞURUBULUI

2.2.1) Verificarea tijei la solicitări compuse [3]

σech =22,6 N/mm2<σat=58 N/mm2 Înseamnă că în secţiunea critică, tija şurubului rezistă la solicitarea compusă de

torsiune şi compresiune.

4.2.2) Verificarea la răsucire a secţiunii de calare a surubului in butucul manivelei [3]

σ c4F

π d12

: =

σ c 17.888= N/mm2

Mt21

3000µ F⋅

Dp23 Dp1

3−

Dp22 Dp1

2−⋅: =

Mt2 48.731= N·m

τ t16 103⋅ Mt2⋅

π d13⋅

: =

σ ech σ c2 4τ t

2+: =

σ ech 22.6=

Mtot Mt1 Mt2+ 100.372=: =

τ t103 Mtot⋅

Wp: = τ t τ ta≤

τ t 60.319= N/mm2

τ a 104: = N/mm2


τt=60, 319 N/mm2 < τa=104 N/mm2 deci secţiunea de calare a roţii de manevră rezistă la solicitarea de răsucire.

2.2.3) Verificarea la strivire a porţiunii de calare a surubului in butucului manivelei [3]

În zona asamblării cu surubul, butucul manivelei este solicitat la strivireEfortul unitar de strivire pe aceasta suprafata se determina cu relatia

unde; n=4 nr. Laturilor sectiunii a=20 mm dimensiunea laturii sectiunii r=lp=35 mm inaltimeaprfilului de antrnare Pentru cupla de frecare otel pe otel: σastr=65....100 N/mm2

Facand inlocuirile obtinem: σs2=25,09 N/mm2

se observa ca: σs2=25,09<σastr=65....100 N/mm2, deci sectiunea de calare rezista la strivire

2.2.4) Verificarea şurubului la flambaj [3]

Prin definiţie flambajul este pierderea stabilităţii elastice a unui corp solicitat la compresiune, fenomen care apare la acţiunea unei forţe critice (valoare a forţei la care

σ.s212 103⋅ M.tot⋅

n.1 a2⋅ δ⋅: =


apare fenomenul de flambaj). Pentru a verifica şurubul la flambaj, trebuie să determinăm mai întâi coeficientul de zvelteţe l al acestuia.

Daca l<60, verificarea la flambaj nu mai este necesara. Consideram Imin momentul de inertie minim al sectiunii d1 de flambaj, iar A aria

acestei sectiuni. d1 =29mm (paragraful 2,1,3)

Jocurile intre flancurile spirelor surubului si piulitei nefiind neglijabile si deasemenea nici jocul intre crapodina si alezajul din brbec, putem considera cazul de verificare a surubului la flambaj de articulare la ambele capete,

In acest caz lf=l2

-unde l2 este lungimea filetului cuprinsa intre cele doua articulatii Daca Lf respectiv m, sunt: Lf- lungimea filetata a surubului (in cazul nostru Lf=Lh=214 mm) m-lungimea filetata a piulitei (m=66 mm)atunci vom avea:

λ=17,469 < 60 rezultă că şurubul nu se verifică la flambaj Trebuie totuşi să respectăm condiţia: lf<2hIn cazul nostru lf=l2=214-66=148 mm<2x130=260 mmdeci conditia este satisfacuta

l2 Lf m−: =

l2 148=

lf l2: =

Iminπ d1

4⋅

640.4 0.6

dd1

⋅+

: =

Imin 6.139 104×=

A πd1

2

4⋅: =

A 855.299=

λ lfA

Imin⋅: =

λ 17.469=


2.2.5) Verificarea spirelor şurubului [3]O mare parte a eforturilor sunt preluate de către spirele şurubului fapt pentru care

este necesară o verificare a acestora la solicitările de strivire, încovoiere şi forfecare.Valorile obţinute prin calcul se compară cu valorile maxime admisibile ale

materialului folosit pentru şurub din paragraful 1.6

Stiind că H1 este înălţimea utilă pentru filetul trapezoidal si ca are valoarea: H1=0,5P Verificarea la strivire se face dupa conditia q<qa=5

q=4.72<qa=5 deci spirele şurubului rezistă la soloicitare de strivire

Verificarea la solicitarea de incovoiere se face punand conditia: σi < σai

σi=17,88 < σai=64...70 (N/mm2) deci spirele şurubului rezistă la încovoiere.

Conditia de rezistenta la solicitarea de forfecare este: τf < τaf

τf=4,47 < τaf=46 (N/mm2) deci spirele şurubului rezistă la forfecare

H1 0.5 P⋅: =

qF

zπ d2 H1⋅: =

q 4.472=

τ fF

zπ d1⋅ h1⋅:=

τ f 4.472=

h1 0.5 P⋅: =

σ i

6FH12

ac+

⋅

π z d1⋅ h12⋅

: =

σ i 17.888=


2.3.Dimensionarea piuliţei

Cu ajutorul notaţiilor din figura de mai jos, vom calcula dimensiunile piuliţei fixe.

Formulele de calcul pt dimensionarea piulitei sunt urmatoarele:

Unde la alegerea rezistentei admisibile la tractiune σat (N/mm2) se va tine seama de prezenta filetului ca si concentrator de tensiune σat=25 N/mm2 -β=1,3 factor adimensional-F=15300 N forta nominala a presei-D4=36 mm diametrul interior al spirei piuliteiCu aceste valori De=48 mmIn continuare, vom adopta De=50 mmDiametrul Dg al gulerului piuliti se ia:

Dg=(1,3...1,5) DeIn cazul nostru Dg=1,5x50=75 mm

Avand in vedere ca, piuliţa este fixată de corpul presei cu ajutorul unor şuruburi cu cap ingropat cu locas hexagonal, a fost nevoie de o supradimensionare a gulerului.

Valoarea aleasă este: Dg=90 mm

D.e4 β F⋅π σ.at⋅

D.42+:=


Grosimea hg a gulerului piulitei se determina cu relatia: hg=(0,2...0,25)mIn cazul nostru hg=0,25x66=16,5 mmDin aceleasi considerente ca si la alegerea diametrului Dg, am ales hg=25 mmConditia care se impune la dimensiunile piulitei este ca gp>5,unde

In cazul nostru gp=(50-36)/2=7 mm, deci conditia este satisfacuta.

2.4 VERIFICAREA PIULITEI

Piuliţa fixă este supusă la solicitări compuse fapt pentru care necesită o verificare la solicitările de tracţiune şi răsucire la corp şi încovoiere şi forfecare la guler.

2.4.1 Verificarea corpului la tractiuneAceasta verificare se face dupa formula:

Inlocuind in formula vom obtine: σts=17,224 [N/mm2]. Pt fonta Fc 200 σat=(19...38) [N/mm2]. Se obesrva ca σts=17,224<σat=(19...38), deci corpul piulitei rezista la solicitarea de

tractiune

2.4.2 Verificarea corpului la rasucireAceasta verificare se face dupa formula: σechs ≤ σats

unde

Inlocuind in formula vom obtine: τts=3,005 [N/mm2].Fiind o solicitare compusa:

Inlocuind in formula vom obtine:

g.pD.e D.4−

2: =

σ.ts4 F

π D.e2 D.4

2−( )⋅: =

τ.ts16 103⋅ M.t1⋅ D.e⋅

π D.e4 D.4

4−( ): =

σ.echs σ.ts2 4 τ.ts

2+: =


τechs=18,2 [N/mm2]. Pt fonta Fc 200 σat=(19...38) [N/mm2]. Se obesrva ca τechs=18,2<σat=(19...38), deci corpul piulitei rezista la

solicitareacompusa de tractiune si rasucire.

2.4.3 Verificarea gulerului la incovoiere Conditia de rezistenta la incovoiere este: σip ≤ σaip, unde

Facand inlocuirile obtinem: σip=42,9 [N/mm2].

-σip=42,93 N/mm2 < σaip=(32...54) N/mm2 , deci gulerul piulitei

rezista la solicitarea de încovoiere.

2.4.4 Verificarea gulerului la forfecare Conditia de rezistenta la forfecare este:

unde:

Facand inlocuirile obtinem: τfp = 5.9 [N/mm2]

- τ.fp=5,903 N/mm2 < τ.afp = (15...26) N/mm2, deci gulerul piulitei rezista la solicitarea de forfecare.

2.4.5 Verificarea gulerului la strivire Conditia de rezistenta la strivire este:

unde:

Daca:

σ.ip 3 F⋅D.g1 D.e−( )π D.e⋅ h.g

2⋅⋅:=

τ.fp τ.afp≤

τ.fpF

π D.e⋅ h.g⋅:=

σ.strp σ.astrp≤

σ.strp4 F⋅

π D.g12 D.e

2−( ) n d.g2⋅−

:=


Facand inlocuirile obtinem: σstrp=3,869 N/mm2

-σstrp=3,869 N/mm2 < σastrp =(35...45) N/mm2,deci gulerul piulitei rezista la solicitare de strivire.

2.4.6 Verificarea spirelor filetului piuliteiGândind pe modelul fizic al unei grinzi încastrate, solicitările spirei filetului sunt: încovoierea şi forfecarea. Deoarece cele două eforturi apar în secţiunea de încastrare, se recomandă să se verifice la solicitare compusă atât spirele piuliţei (material cu caracteristici mecanice reduse), cât şi ale şurubului (secţiunea de încastrare mai mică).

Rezistenta spirelor la solicitarea de incovoiere se determina cu relatia

Unde:

iar

Facand inlocuirile obtinem: li=2mm Wsp=167,48Cu aceste valori calculam σi=16,61 N/mm

2

n 4:= nr suruburilor de fixare

dg 8.4:= diametrul de trecere pt suruburie de fixare

W

lzF

WM i

ii

⋅==σ

l.iH.12

a.c+:=

W.sp

π D.4⋅P2

2 l.i⋅ tan 15( )⋅ deg+( )2

⋅

6:=


Rezistenta spirelor la solicitarea de incovoiere se determina cu relatia

unde

Facand inlocuirile obtinem: Asp=815,40 mm2Km =0,55...0,75 este coeficientul de corecţie. Acest coeficient ţine seama de

repartiţia neuniformă a tensiunilor. Se alege Km =0,6 pentru a asigura un calcul acoperitor şi se determină τfsp=2,843N/mm

2

Tensiunea echivalentă, pentru un calcul acoperitor, se calculează cu teoria a III-a de echivalenţă:

afiech στσσ ≤+= 22 4

unde:

r

ra C

σσ =

pentru fontă:

σr= 250 N/mm2, iar Cr = 2,5 ... 5. Se alege Cr = 5 pentru că este cazul cel mai defavorabil.Cu aceste valori obtinem: σa=50 N/mm

2

σechsp=17,55 N/mm2

Conditia de rezistenta la solicitare compusa pt spira piulitei:

σechsp=17,55<σa=50 N/mm2

este satisfacuta, deci spirele piuliţei rezistă la aceasta solicitarea .

τ.fsp

Fz K.m⋅

A.sp:=

A.sp π D.4⋅P2

2 l.i⋅+ tan 15( ) deg−( )⋅: =


2.5. Calculul mecanismului de actionare

Lungimea Lc de calcul a manivelei de actionare a presi se determina In functie de nomentul de torsiune Mtot care trebuie sa fie realizat decatre muncitor pt actionarea presei:

Lungimea efectiva a manivelei L=Lc+l0

unde l0=50mm si reprezinta lungimea din manivela necesara prinderiicu manaIn formula Lc notatiile au urmatoarele valori si semnificatii: -Mtot=Mt1+Mt2=100,3 Nm momentul de torsiune total -n1=1 nr de muncitori care actioneaza presa -K=0,8 coeficient de nesimultaneitate Fm=150...350 N (Fm=275 N) forta cu care actioneaza un muncitor

Facand inlocuirile obtinem: L=556,2 mmVom lua: L=580 mm Diametrul d5 al manivelei se determina din conditia de solicitare la incovoiere si are

urmatoarea formula de calcul

In cazul nostru Lm=0, si reprezinta lungimea propriu-zisa a manivelei in cazul in

care s-ar folosi prelungitorFacand inlocuirile obtinem: d5=20,42 mmVom lua:

L.c103 M.totK n.i⋅ F.m⋅

:=

d.5

3 32 K⋅ n.i⋅ F.m⋅ L.c L.m−( )⋅

π σ.ai:=


d5=20 mm 2.6 Verificarea mecanismului de actionare Manivela mecanismului de actionare se se verifica la incovoiere in sectiunea A-A de incastrare a acestuia in butuc

Facand inlocuirile obtinem: σi1=37,5 N/mm2Pentru oteluri carbo obisnuite si oteluri carbon df calitate σai1=100...120 N/mm2Se observa ca σi1 =37,5< σai1 =100...120 N/mm2 ,deci manivela rezista la

solicitarea de incovoiere

2.6 CONSTRUCŢIA ŞI CALCULUL CORPULUI:

σ.i1

32F.m

2

L.c2

⋅

π d.53( )

: =


Pentru realizarea corpului presei am ales o variantă care se realizează prin turnare. Materialul utilizat pentru realizarea corpului presei este fonta obisnuita : Fc 200 STAS 564-86/OL37 STAS 500-8e care are următoarele caracteristici:Solicitarea la:

2. tracţiune: σat = 19...38 [N/mm2] 3. încovoiere: σai = 32...54 [N/mm2]4. răsucire: τ at = 23...38 [N/mm2] 5. forfecare: τ af = 15...28 [N/mm2]

Forma si dimensiunile batiului s-au construit avand in vedere recomandarile din[3]

D5 Dg1 2+:=

D5 92= mm

D6 8.4:= mm STAS 3336-81

D7 70:= mm constructiv

D8 D7 D6+ 20+:= mm

D8 98.4= mm

Ca o masura de siguranta am optat pt D.8=110mm

D8r 110:= mm

Dp2a 36:= mm

D9 Dp2a 4+:= mm

D9 40= mm

a1 15:= mm

a2 0.8 a1⋅ 12=:= mm

Pentru a conferi greutate presei in vederea unei stabilitati cat mai bune, am considerat ca esteindicat, sa supradimensionam aceasta nervura.Din motive pur estetice am ales:

a2r 50: = mm


b2 D8r 20− 90=: = mm

b1 b2 0.8⋅ 72=: = mm

Am ales valoare rotunda:b1r 75:= mm

c1 1.5 a1⋅ 22.5=: =

Tot din considerentul de a conferi stabilitate prin marirea greutatii, am ales:

c1r 40:= mm

c2 c1 22.5=:= mm

Am ales:c2r 25: = mm

L1 2 D8⋅ 196.8=:=

Am ales:L1r 90:= mm

L2 L1 196.8=:= mm

Din motive estetice am ales:

L2r 250: = mm

H1p c1 40+ 62.5=:= mm

Am ales valoare rotunda:

H1pr 50: = mm

H2 hg 10+ 26.5=: = mm

Am ales valoare rotunda:H2r 25: = mm

H3 H2 De+ 76.5=: = mm

Am ales valoarea:H3r 75: = mm


2.8 VERIFICAREA BATIULUI [3] :

Calculul simplificat de verificare se face in sectiunea B-B la intindere excentrica.Efortul unitar maxim este in punctul Emax:

Unde:

-As fiind suprafata sectiunii considerate

-F fiind forta nominala a preseiiar

– Iz fiind momentul de inertie al sectiunii in raport cu axa Oz ce trece prin centrul de greutate G a sectiunii

– y fiind raza de giratie

σ.t1 σ.1t1 σ.2t1+ σ.at1≤:= σ.1t1

σ.1t1F

As:=

σ.2t1 F

L.12

l.2+ y+( )I.zy

⋅: =


Ne propunem sa executam corpul prin turnare folosind fonta obisnuita Fc 200avand σat1=19....32 N-mm2Folosind aceste relatii precum si notatiile din figura obtinem

Iar

Se observa ca σt1=22,21N/m2<σat1=19....32 N-mm2, deci corpul presei rezizta la solicitarea de intindere

σ1t1F

As3.4=:= N/mm2

σ2t1 F

L12

l2+ y+( )Izy

⋅ 18.813=: = N/mm2

σt1 σ1t1 σ2t1+ 22.213=: = N/mm2


BIBLIOGRAFIE:

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

2. MARIN Cornel Elemente de baza in rezistenta materialelorsi teoria elasticitatiiEditura Macarie, Targoviste 2002

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

proiect de an(var finala)

Documents