proiect om 2

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV

DepartamentulAutovehicule i TransporturiDisciplina Organe de Maini

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini I

Autor: Student Becsek Lrnd benedekProgramul de studii: Inginerie MecanicaGrupa AR 1121

Coordonatori: Prof. univ. dr. ing. Gheorghe MOGANDr. ing. Silviu POPA

2014UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV

FACULTATEA DE INGINERIE MECANIC

Disciplina Organe de Maini

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini I

Autor: Student Becsek Lrnd BenedekGrupa AR1121

Coordonatoritiinifici: Prof. univ. dr. ing. Gheorge MOGANDr. ing. Silviu POPA

2013

CUPRINS

Introducere 6

A. MEMORIUL JUSTIFICATIV7

1. Tematica i schemastructural-constructiv91.1. Tematica i specificaii de proiectare101.2.Schema structural-constructiv102. Proiectarea elementelor i legturilor132.1. Proiectarea elementului 1 (crligul de remorcare)13 2.2. Proiectarea elementului 4 (tirantul superior)162.3.Proiectarea legturii 1-4 (asamblare filetat)192.4. Proiectarea elementelor 5 i 6 (coloana superioar i corp coloan superioar)22 2.5. Proiectarea legturii 4-5 (mbinare sudat)23 2.6. Proiectarea legturilor 5-6262.6.1 Proiectarea legturii 5-6, asamblare eav-eav ptrat262.6.2Proiectarea legturii 5-6,asamblare prin bol292.7. Proiectarea elementelor 7 i 8 (tirant inferior i corp tirant inferior)322.8. Proiectarea legturii 6-7 (mbinare sudat)362.9.Proiectarea legturilor 6-7392.9.1Proiectarea legturii 6-7, eav-eav ptrat 392.9.2Proiectarea legturii 6-7, asamblare prin bol412.10. Proiectarea elementelor 11 i 12/12 (bara central i coloana stnga/dreapta)442.11.Proiectarea legturilor 8-9 i 10-11(mbinri sudate)472.12. Proiectarea legturii 9-10 (asamblare prin uruburi)50 2.13. Proiectarea legturilor 11-12/12532.13.1Proiectarea legturii 11-12/12, eav-eav ptrat532.13.2Proiectarea legturii 11-12/12, asamblare prin bol552.14.Proiectarea elementului 13/13 (tirant stnga/dreapta)582.15.Proiectarea legturii 12-13/12-13(mbinare sudat)612.16.Proiectarea elementului 3/3 (suport stnga/dreapta)642.17.Proiectarea legturii 13-3/13-3 (asamblare prin uruburi)67

Bibliogarafie70

B. ANEXE 71

Desen de ansamblu (vedere, seciune principal i seciuni pariale)Desen de execuie crlig de remorcareDesen de execuie subansamblu sudat S4 (elementele 10 i 11 sudate)

INTRODUCEREScopul proiectului de an la disciplina Organe de maini este s dezvolte abilitile practice ale studenilor de proiectare i sintetizare a cunotinelor de mecanic, rezistena materialelor, tehnologia materialelor i reprezentare grafic n decursul anilor I i II, precum i modul n care acetia pot rezolva n mod independent o lucrare de proiectare, pe baza algoritmilor, metodelor specifice i programelor din domeniu.

Pentru utilizarea corect sunt decisive datele productorului de autovehicul, repectiv sarcinile prescrise ca apsare pe vertical, masa de tractare, unde nu pot fii depite valorile crligului de remorcare. Crlig de remorcare este dedicat tractrii remorcilor, care sunt echipate cu cupla remorcare, i montrii bilelor de tractare cu permisiunea pentru montarea lor la crlige de remorcare. Este permis s utilizarea omologat a suporturilor care se prind pe bila de tractare. O alt utilizarea este interzis. Utilizarea trebuie s fie n conformitate cu normele rutiere.La utilizarea remorcii se schimb proprieti de manevrabilitate autovehiculului. Trebuie luat n vedere manualul productorului de vehicul cu instruciunile de utilizare. Punctele de prindere i montare standard specificate de productor al autovehiculului trebuie respectate. V recomandm s purtai cu actele de la autovehicul i manualul cu instruciuni de montare i operare.

Informaii operaionale:

Toate cuplurile de strangere ale dispozitivului de remorcare montai conform manualului de montare i verificai-le dup cca 1000 km parcuri cu remorca Sfera trebuie meninut curat i uns cu vazelina tehnic La utilizarea stabilizatorilor de cuplare sfera nu trebuie uns Respecai informaiile incluse n manuale de montare Starea de uzur a sferei: dac diametrul ei a atins valori sub 49, 00 mm nu mai poate fii utilizat; inlocuii dispozitivul cu unul nou

Autorul, Becsek Lrnd Benedek

MEMORIULTEHNIC

1. TEMATICA I SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIV1.1 TEMATICA I SPECIFICAII DE PROIECTARE

Tema de proiectare a unui produs este lansat de ctre un beneficiar i reprezint o niruire de date, cerine i condiii tehnice care constituie caracteristicile i performanele impuse viitorului produs.n cazul proiectului de an nr. 1 tema de proiectare, pornind de la necesitatea unor dispozitive de remorcare auto modulare adaptabile pentru diverse situaii practice presupune concepia i dimensionarea unui dispozitiv de remorcare cu funcia global de legare i tractare a miniremorcilor i rulotelor de autovehiculelede capacitate mic (fig. 1.1). Dezvoltarea acestui produs este cerut de inexistena unor produse similare care, pe de-o parte, s poat fi folosite pentru mai multe tipuri de autovehicule, remorci i rulote i pe de alt parte, s includ componente tipizate (uruburi, boluri aibe) existentela preuri reduse i performane ridicate. Astfel, se preconizeaz c noul produs executat n serii mari de producie poate fi competitiv i din punct de vedere economic.Dispozitivul de remorcare ca sistem mecanic demontabil, fr micri relative ntre elemente, are ca parametrii de intrare, forele de interaciune din cadrul cuplei sferice de remorcare, i ca parametrii de ieire, forele i momentele din asamblrile dispozitivului cu lonjeroanele asiului.Pe lng funcia principal de transmiterea sarcinilor de la intrarea I la ieirea E(fig. 1.1) materializat de cele dou asamblri cu lonjeroanele asiului autovehiculului, pentru noul produs se urmrete i ndeplinirea urmtoarelor funcii auxiliare: respectarea prevederilor de interschimbabilitate cerute de standardele din domeniu; respectarea condiiilor de protecie a omului i mediului; diminuarea distrugerilor care ar putea aprea la coliziuni.Pentru proiectarea de ansamblu a dispozitivului de remorcare (fig. 1.2)se impune personalizarea listei de specificaiicu urmtoarelecerine principale:1. Forele exterioare: FX , FY , FZ [N].1. Tipul sarcinii: static sau variabil.1. Restricii dimnesionale x1>0, x2 0, z2 > 0(fig. 1.2).1. Condiii de funcionare: temperatura, caracteristicile mediului n care funcioneaz.1. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea.1. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

Fig. 1.1 Vedere generala unui dispozitiv de remorcare integrat

n tabelul 1.1 se prezint valorile parametrilor fizici i geometrici impuse pentru o situaie practic cerut.

Tab. 1.1 Valorile parametrilor fizici i geometriciForele exterioare [N]Coordonatele punctelor impuse [mm]

FXFYFZX1X2X3Y1Z1Z2

1550450650150-150-350660-250250

Fig. 1.2Parametrii fizici i geometrici impui

1.2 SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIV

Din punct de vedere constructiv, dispozitivul de remorcare formeaz un ansamblu compus din subansamble i elemente constructive, identificabile cu uurin n schema structural-constructiv din fig. 1.3.Ansamblul asociat interacioneaz cu remorca prin intermediul unei cuple sferice prin elementul 1 (fig. 1.4) i cu lonjeroanele asiului autovehiculului prin asamblri cu uruburi cu elementul 3.Subansamblele sunt structuri independente, care se evideniaz printr-un grup compact compus, n configuraie minimal, din cel puin dou elemente constructive sau din alte subansamble i elemente constructive, n interaciune permanent, formate inndu-se cont, cu precdere, de tehnologiile de montaj, de ntreinere i de exploatare.n cazul dispozitivului de remorcare din fig. 1.2 s-au definit subansamble avnd la baz structurile compacte obinute prin sudare. n figura 1.3 se prezint, la general, structura constructiv i o schema structural-constructiv a dispozitivului de remorcare cu intrarea I, materializat printr-o cupl (articulaie) sferic, i ieirea E, materializat printr-o asamblare cu uruburi montate cu joc cu un suport fixat pe lonjeroanele asiului. Ansamblul dispozitivului de remorcare conine elementele 1 i 3 ce formeaz legturile de intrare/ieire i subansamblele S1, S2 S5/S5 formate din cte dou elemente sudate. n schema structural nu se evideniaz elementele de asamblare (boluri, uruburi, aibe) care se vor defini i dimensiona odat cu proiectarea legturilor i se vor evidenia n desenul de ansamblu.n tab. 1.2 se evideniaz subansamblele i elementele dispozitivului de remorcare precizndu-se tipul, denumirea i subcapitolul n care se va trata proiectarea acestora. n tab. 1.3 n tab. 1.3 se evideniaz legturile nedemontabile (mbinri sudate) i demontabile (asamblri filetate, prin bol, prin uruburi) care urmeaz s fie proiectate in continuare.a

b

cFig. 1.3Structura constructiv a dispozitivului de remorcare: a integrat; b explodat; c schema bloc

Tab. 1.2Subansamblele i elementele dispozitivului de remorcareNr. crt.Codul subans.Codul elem.TipulDenumireaTratare n subcap.

1A11ColoanCrlig de remorcare

2S14TirantTirant superior

35ColoanColoan de remorcare

4S26CorpCorp coloan

57TirantTirant inferior

6S38CorpCorp tirant inferior

79FlanFlan fa

8S410FlanFlan spate

911BarBar central

10S512 (12)ColoanColoan stnga/dreapta

1113(13)TirantTirant stnga/dreapta

12A12 (2)SuportSuport stnga/dreapta

13A13 (3)BarTirant de rigidizare stnga/dreapta

Tab. 1.3 Legturile elementelor dispozitivului de remorcareNr. crt.CodulTipulDenumireaTratare n subcap.

1IDemontabilAsamblare sferic

21-4 (1-S1)DemontabilAsamblare filetat

34-5Nedemontabilmbinare sudat

45-6 (S1-S2)DemontabilAsamblare eav-eav ptrateAsamblare cu bol

56-7 Nedemontabilmbinare sudat



89-10 (S3-S4)DemontabilAsamblare cu uruburi



1112-13 Nedemontabilmbinare sudat

1213-2DemontabilAsamblare cu uruburi

1313-3DemontabilAsamblare cu urub

142-3DemontabilAsamblare cu urub

15EDemontabilAsamblare cu uruburi

2. 75

3. PROIECTAREA ELEMENTELOR I LEGTURILOR 2.1 PROIECTAREA ELEMENTULUI 1 (CRLIGUL DE REMORCARE) I.Date de proiectareS se proiecteze crligul de remorcare, poziia 1 din fig. PRC-A.1.1.1.1.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la o cupl de remorcare, poziia 2, la elementul 4 din componena dispozitivului de remorcare cu luarea n considerare a urmtoarelor specificaii impuse: Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N; se calculeaz fora transversal, = 1710 N, Tipul sarcinii: static Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat Condiii constructive: interschimbabilitate cu sistemele de cuplare existente (fig. PRC-A.1.1.1.1.1,a) Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieiiII.Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologieiDeoarece crligul de remorcare cu sfer drept este o pies important n componena dispozitivului se adopt, oel de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 360 Mpa, r = 610 Mpa.

a b

Fig. 2.1.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip crlig de remorcare cu sfer drept: a ansamblu crlig-cupl; b schema constructiv

Fig. 2.1.2 Parametrii geometriciFig. 2.1.2Modelul de calcul Funcionali i constructivi

III.Adoptarea formelor constructiveCaracteristici i restricii funcionale i constructivePentru asigurarea celor trei micri relative de rotaie la unghiuri de rotire de 300 se impune ca unghiul determinat de intersecia sferei cu tija crligului s fie aprox. 15o.25o; n vederea asigurrii interschimbabilitii cuplelor sferice de remorcare precum i modularizrii constructive s-au dezvoltat dispozitive de cuplare cu diametrul sferei Ds {1, 2, 2} oli sau Ds {47,625; 50,8; 58,7375} mm.Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi:Diametrul sferei, Rs, pentru a respecta punctul b de mai sus, se adopt n funcie de sarcina de tractare FX astfel: Ds = 50,8 mm, pentru FX < 1kN; Ds = 50,8 mm, pentru 1kN 2kN; pentru cazul considerat, Ds = 50,8 mm; Diametrul tijei, D, pentru a respecta punctul c de mai sus, se determin cu relaia, D = sin100 Ds; pentru cazul considerat, D = sin200 50,8 = 18 mm; se adopt D = 18 mm; l3 0,5 D.(fig. 2.1.2)

IV.Schema de calcul, dimensionare si verificareIpoteze de calcul:-Modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, cu secine circular constant de diametru D, solicitat la traciune de fora FZ, la ncovoiere de fora Ft i la forfecare de fora Ft.-Se neglijeaz tensiunile de forfecare generate de eforturile tietoare.Date cunoscute:-despre ncrcare: Ft = 1710 N fora transversal i FZ = 650 N fora axial aplicate static-despre forme i dimensiuni: bar circular cu diametrul, D = 24 mm;-despre material: 02 = 360 MPa tensiunea limit de curgere; c = 34 - coieficientul de siguran; at = 02/c = 360/34 = 80120 [MPa] tensiunea admisibil la traciune.

Relaii de calcul:-eforturi n seciunea critic: N = FZ = 650 N (efort axial); M = Ft l (efort de ncovoiere)-condiia de rezisten la traciune i ncovoiere n seciunea critic A-B (n punctul B cele dou tensiuni au acelai sens), ; (PRC-A.1.1.1.1.4.1)-dimensionare, din relaia (PRC-A.1.1.1.1.4.1) se determin lungimea,= 18,236 mm; se adopt l = 19 mm.(fig. 2.1.2)V. Proiectarea formei tehnologice-ca urmare a calculelor tirantului 4 (Subcap. 2.2) se obine grosimea acestuia, h = 15 mm i innd cont de nlimea piuliei (fer. AFS-P.3), m = 12 mm, i grosimea aibei plate (fer. AFS-P.4), h = 2,5 mm i a aibei Grower (fer. AFS-P.5) g = 3,5 mm, se adopt l2 = 34 mm i l1 = 20 mm.-prelucrarea crligului de remorcare cu sfer drept se poate face prin strunjire;-calitatea suprafeelor Ra = 6,3 m; calitatea suprafeei sferice, deoarece aceast formeaz mpreun cu cupla de agare o articulaie sferic, se adopt Ra = 3,2 m.-pentru facilitarea prelucrrii se practic guri de centrare A1,6 (fer.PRC-P.1) -deoarece elementul funcioneaz n mediu corosiv (cu umezeal) i pentru a se asigura calitatea suprafeei sferice pe toat perioada de funcionare se va realiza protecia prin cromareVI.Verificarea modelului cu Pachetul Performant MDESIGNn acest caz, avnd n vedere c modelul de calcul este simplu att ca ncrcare precum i ca form a seciunii nu se impune verificarea cu pachetul de calcul MDESIGN.

2.2 PROIECTAREA ELEMENTULUI 4 (TIRANTUL SUPERIOR)

I. Date de proiectareS se proiecteze tirantul superior, poziia 4 din fig. 2.2.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 2, la suportul 5 cu luarea n considerare a urmtoarelor specificaii impuse:1. forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N, acioneaz la distana L1 = 26mm; se calculeaz momentele n centrul gurii de trecere: MX4 = FY L1 = 11700 Nmm, MY4 = FX L1 = 40300 Nmm;1. tipul sarcinii: static; 1. restricii dimensionale: D1 = 14 mm; b > d2 = 20 mm; L2 = 150 mm;1. condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansat;1. Condiii constructive: material sudabil;1. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

a b Fig. 2.2.1Schema de ncrcare: a exterioar la nivelul dispozitivului; b exterioar, redus la nivelul elementului 4

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Deoarece tirantul este o pies care se va suda se adopt, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2), oel S235 cu 02 = 235 MPa ir = 360 MPa.III. Adoptarea formelor constructiven vederea creterii eficienei economice se adopta semifabricat de tip oel lat (platband) cu dimensiunile b i h standard i b/h 4 (fig. 2.2.2).IV. Schema de calcul, dimensionare i verificarePentru dimensionare se adopt modelul dinfig. 2.2.3 cu urmtoarele ipoteze de calcul: modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, cu seciune dreptunghiular solicitat la traciune de fora FX; la ncovoiere oblic de sarcinile FZ, FY i MY4; la torsiune de momentul MX4; la forfecare de forele FZ i FY; elementele 4 i 5 sunt asamblate prin sudare i pentru calcul de dimensionare a tirantului 4 se consider c acesta este ncastrat n centrul cordonului de sudur i seciunea critic, A-A este dreptunghiular cu dimensiunile b i h;

deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FZ i momentul MY4; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN (etapa VI).Din condiia de rezisten la solicitarea de ncovoiere n planul XZ se determin grosimea h cu relaia [ Mogan, 2012],

= 14,79 mm,

n care, s-a considerat, M max = 140400 Nmm i a = 70 MPa. Ca urmare, innd cont c b = 4h = 59,8 mm se adopt (conform DIN) semifabricat de tip platband (oel lat) cu b = 60 mm i h = 15 mm.

V. Proiectarea formei tehnologiceinnd cont de parametrii geometrici definii n fig. 2.2.2 i de rezultatele obinute la proiectarea asamblrii cu filet 1-4 i a mbinrii sudate, se adopt: R = 30 mm, D1 = 14 mm, = Prelucrarea elementului 4 presupune frezarea poriuni de cap i gurirea;calitatea suprafeelor prelucrate Ra= 12,5 m.VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGNDin analiza rezultatelor obinute n urma analizei cu MDESIGN a structurii elementului proiectat (anexa 2.1) se observ c n seciunea din ncastrare tensiunile tangeniale sunt maxime. Tensiunea maxim de forfecare generat de fora FZ n punctele P6 i P2 (fig. 2.2.4,a) are valoarea 1,17 MPa i se neglijeaz pentru calculul tensiunii echivalente. Tensiunea maxim normal generat de fora FX i momentele MY MZ n punctul P1 (fig. 2.2.4,b,c,d; 2.2.4) are valoarea 61,14 MPa i este mai mic dect tensiunea admisibil care are valoarea 65 MPa.

ab

cd

Fig. 2.2.4Distribuii ale tensiunilor secionale din ncastrare: a de forfecare generate de fora FZ; b normale generate de FX; c normale generate de momentul MY; d normale generate de momentul MZ

Fig. 2.2.5Valorile tensiunilor normale secionale din ncastrare

2.3 PROIECTAREA ANGRENAJELOR

.

2.3 PROIECTAREA LEGTURII 1-4 (ASAMBLARE FILETAT)I.Date de proiectare

S se proiecteze asamblarea cu urub montat cu joc dintre crligul de remorcare cu sfer drept, poziia 1 din fig. AFS-A.1.1.1 cu funcia principal de transmitere prin frecare a forelor FX, FY i FZ la suportul poziia 4.Specificaii impuse a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N; se calculeaz fora transversal, = 1710 Nb. Tipul sarcinii: staticc. Numrul de suprafee de frecare, i=1d. Date despre asamblare (opional): n = 1, numrul de uruburi; e. Tipul asamblrii, urub montat cu joc (transmiterea forelor prin frecare)f. Coeficientul de frecare dintre tablele asamblate, = 0,25g. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oCh. Condiii constructive: interschimbabilitatea i. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

II.Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei

Poriunea de urub este corp comun cu corpul crligului de remorcare cu sfer drept definit n aplicaia PRC-A.1.1.1 i, deci, materialul este, oel de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) Fig. AFS-A.1.1.1 Schema funcional-constructivFig. AFS-A.1.3.1 Parametrii geometrici ai asamblrii

III.Adoptarea formelor constructiveCaracteristici i restricii funcionale i constructive:- asamblarea presupune montajul poriunii filetate cu joc i meninerea acestuia pe durata funcionrii; - pentru asigurarea strngerii asamblrii se utilizeaz o aib plat cu diametrul exterior mai mare ca diametrul gulerului, d2Parametrii geometrici principali:- diametrul nominal al filetului, d, din condiii de interschimbabilitae i standardizare se adopt filet metric - diametrul gurii de trecere, D1, se adopt din standard

IV.Dimensionare si verificare

Ipoteze de calcul:- modelul de calcul a urubului este o bar dreapt ncastrat n corpul crligului de remorcare, cu seciune circular constant de diametru d1 (diametrul interior al filetului), solicitat la traciune de fora axial, Fa.- se neglijeaz momentul de torsiune care apare la strngerea asamblrii i, deci, i tensiunile de forfecare generate de eforturile tietoare asociate;- fora exterioar, FZ, care n timpul funcionrii poate aciona n ambele sensuri se consider, pentru acest calcul, c acioneaz n sensul pozitiv al axei Z situaie ce conduce la solicitarea suplimentar a asamblrii cu urub.Date cunoscute:- despre ncrcare (tab. AFS-A.1.1.1): Ft = 1710 N fora transversal i FZ = 650 N fora axial, aplicate static- despre asamblare (tab. AFS-A.1.1.1 ): i = 1, n = 1, = 0,25- despre material (subcap. AFS-A.1.2): 02 = 360 MPa tensiunea limit de curgere; c = 34 - coieficientul de siguran; at = 02/c = 360/34 = 80120 MPa tensiunea admisibil la traciune (se consider, at = 100 MPa);- tensiunea admisibil a materialelor elementelor 1 i 4 n contact as = 6090 MPa. (se consider, as = 60 MPa).Relaii de calcul: - fora axial din urub din condiia de transmitere a forei Ft prin frecare (Ft Ff, fora de frecare, v. subcap. AFS-T.1),= 8209,248 N; (AFS-A.1.4.1) - fora axial total din urub (pentru cazul n care FZ acioneaz nspre n sus), = 8859,248 N; (AFS-A.1.4.2) - din condiia de rezisten la traciune a tijei filetate,,se determin diametrul interior al filetului, (v. subcap. AFS-T.1),= 9,69 mm, (AFS-A.1.4.3) din fer. AFS-P.1, se adopt ( ) parametrii filetului: d1 = 10,106 mm, d2 = 10,863 mm, d = 12 mm (M12), p = 1,75 mm; se adopt din fer. AFS-P.2 corelat cu dimensiunea filetului (M16) diametrul gurii de trecere, D1 = 14 mm (execuie mijlocie);- din condiia de rezisten la strivire a materialelor n zonele de contact dintre elementele 4 i 1, respectiv 4 i aiba plat, apare presiunea,, (AFS-A.1.4.4) se determin diametrul gulerului elementului 1, respectiv, diametrul exterior minim al aibei plate,= 24,32; (AFS-A.1.4.4) se adopt, din fer. AFS-P.4, d2 = 28 mm

V.Proiectarea formei tehnologice Parametrii tehnologici i de reprezentare pe desen:- cotele privind lungimile s-au determinat innd cont de grosimea piuliei m = 16 mm (PRC-P.2), aiba plat, aiba Grower i elementului 4 care rezult n urma calculului acestuia din subcap. PRC-A.1.2.1;- pentru a se facilita obinerea perpendicularitii suprafeei frontale pe axa piesei se adopt raza de racordare R0,5;- prelucrarea filetului se poate face achiere;- calitatea suprafeei Rz = 6,3

VI. Verificarea modelului cu Pachetul Performant MDESIGN

n acest caz, avnd n vedere c modelul de calcul este simplu att ca ncrcare precum ca i form a seciunii nu se impune verificarea cu pachetul de calcul MDESIGN.

2.4 PROIECTAREA ELEMENTELOR 5 I 6 (COLOANA SUPERIOAR I CORP COLOAN SUPERIOAR)

I. Date de proiectareDefinirea problemei de proiectare a elementelor de tip coloan Schema funcional-constructiv a elementului coloan superioar: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Subtema de proiectare:S se proiecteze coloana superioar, poziia 5 din fig. PRC-A.1.1.2.1.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la tirantul 4 la suportul 6 din componena subansamblului sudat S1 al dispozitivului de remorcare.Specificaii impuse a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 150 mm; L3 = -250 mm; se calculeaz momentele de ncovoiere n centrul profilului ptrat (mbinarea sudat): MX5 = FY L1 = 11700 Nmm, MY5 = FX L1 + FZ L2 = 40300 Nmm, MZ5 = FY L2 = 67500 Nmm. b. Tipul sarcinii: staticc. Restricii dimensionale: se va utiliza semifabricat din eav ptrat, pentru care innd cont c se mbin prin sudare cu tirantul 4 de lime b = 60 mm (PRC-A.1.2.1), deci, din considerente de posibilitate a aplicrii cordonului de sudur de col, se impune ca latura, h < 50 mm; a. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansatd. Condiii constructive: interschimbabilitatea, modularizareab. Condiii de ecologie : utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

2.5 PROIECTAREA LEGTURII 4-5 (MBINARE SUDAT)I. Date de proiectare S se proiecteze mbinarea sudat a tirantului, 4, cu coloana 5 din fig. 2.5.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX5, MY5, MZ5.

a.b.

Fig. 2.5.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impuse sunt:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 48 mm; L2 = 60 mm; se calculeaz momentele n centrul profilului cordonului de sudur (ptrat): MX5 = FY L1 = 11700 Nmm, MY5 = FX L1 = 40300 Nmm, MZ5 = FY L2 = 67500 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c. Date despre asamblare (opional); tirantul este executat din platband b = 60 mm i h = 15 mm; coloana 5 din eava ptrat cu dimensiunea h5 = 50 mm i grosimea t5 = 5 mm; d. Tipul mbinrii, sudur de col;e. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;f. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 4 i 5 formeaz un subansamblu sudat i, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III. Alegerea schemei constructive Se impune asigurarea perpendicularitii celor dou elemente, iar grosimea cordonului de sudur a este mai mic dect grosimea peretelui evii.

Fig. 2.5.3 Parametrii geometrici ai mbinrii

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Pentru a calcula lungimea cordonului de sudur se vor folosi urmtoarele ipoteze de lucru:- deoarece ncrcarea exterioar este compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru calculul clasic se consider un model simplificat care ia n considerare ncrcarea cu forele transversale FX i FY;- tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea cordonului n plan longitudinal i transversal;- se neglijeaz solicitrile la ncovoiere.

Fig. 2.5.4 Schema de calcul

Pentru a dimensiona sudura se va utiliza condiia de rezisten la forfecare a sudurii:= 0,117 mm, unde afs=50 MPa. Din considerente tehnologice se va adopta a4-5=2 mm.

V. Proiectarea formei tehnologice Sudura se va realiza dup contur nchis i dup sudare se va aplica un tratament termic de recoacere de detensionare.

VI. Verificarea modelului cu pachetul MDesign S-a urmrit obinerea confirmrii rezistenei cordonului de sudur la solicitri, momentul My cauznd cea mai mare solicitare: 25.531 N/mm2.

Fig. 2.5.5 Distribuii ale tensiunilor secionaleStresses

Stresses in the weldsDes.Maximum load N/mm

Stresses caused by axial force Fx 12.500

Stresses caused by shear force Fy -8.057

Stresses caused by shear force Fz 59.400

Stresses caused by bending moment My 4.919

Stresses caused by bending moment Mz 9.369

Stresses caused by torsional moment Tx 3.000

staticdynamic

proof proof

Resultant normal stressres= 21.869 - N/mm

Resultant shear stressres= 62.400 - N/mm

Allowable normal stresszul= 160.000 - N/mm

Allowable shear stresszul= 98.000 - N/mm

2.6 PROIECTAREA LEGTURILOR 5-6

2.6.1 PROIECTAREA LEGTURII 5-6, ASAMBLARE EAV-EAV PTRAT

I. Date de proiectare S se proiecteze legtura (asamblarea) a dou evi ptrate concentrice, poziiile 5 i 6 din fig. 2.6.1.1 cu funcia principal de transmitere prin form a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX6, MY6, MZ6.

a.b.

Fig. 2.6.1.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii (legturii) eav-teav ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaiile impuse sunt:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 150 mm; L3 = -250 mm; se calculeaz momentele n centrul asamblrii cu bol: MX6 = FY (L1 + L3) = 124200 Nmm, MY6 = FX (L1 + L3) = 525300 Nmm, MZ6 = FY L2 = 67500 Nmm; b. Tipul sarcinii: static;c. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h5 = 40 mm i grosimea t5 = 4 mm;d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conform;e. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;f. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea;g. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialelor, tratamentelor termice i a tehnologiei Elementele 5 i 6 sunt incluse n subansamble sudate i deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III. Alegerea formei constructive Pentru asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 5 i 6 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora.

Fig. 2.6.1.2 Parametrii geometrici ai asamblrii

eava ptrat interioar, dimensionat n subcapitolul 2.4, are dimensiunile h5 = 40 mm, t5 = 4 mm i pentru asigurarea contactului conform dintre evile ptrate interioar i exterioar se adopt, conform DIN 10058, dimensiunile evii exterioare h6 = 50 mm i grosimea t6 = 5 mm.

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipotezele de calcul i solicitri:- transmiterea forelor FX, FY i a momentelor MX6 i MY6 de la eava 5 la eava 6 se face prin contactul direct dintre cele dou evi montate cu joc (distribuie liniar a presiunilor de contact) dup suprafeele dreptunghiulare I, II, III i IV;- transmiterea forei FZ de la eava 5 la eava 6 se face printr-un bol montat cu joc n eava 5 i cu strngere mic n eava 6 ;- Forele FX i FY genereaz pe suprafeele de contact I i, respectiv, II presiuni de strivire (pFX, pFX) distribuite uniform;- momentele MX6 i MY6 genereaz pe suprafeele de contact I, III i, respectiv, II, IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximele pmaxMX i, respectiv, pmaxMY;- momentul MZ6 genereaz pe suprafeele de contact I, II, III i IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximul pmaxMZ; - pentru calculul asamblrii nu se consider gurile pentru bol.

a. b.

c.d.

Fig. 2.6.1.3 Schema i modelul de calcul a asamblrii: a schema ncrcrii; b distribuiile presiunilor generate de sarcinile FX i MY6 ; c distribuiile presiunilor generate de sarcinile FY i MX6 ;d distribuiile presiunilor generate de momentul de rsucire MZ6

Dimensionarea asamblrii eav-eav se face folosind condiia de rezisten la strivire a evilor: H=h6=50 mm; L=l6 - valoare necunoscut, iar as = 60 MPaRezult c L'= 39,3 i L''=23,059 mm, dar se adopt L=60 mm.

V. Proiectarea formei tehnologice Diametrul alezajului se determin ca urmare a calculului asamblrii cu bol din subcapitolul 2.6.2, gaura de bol se aplic la partea inferioar la distana 1,5 * Diametrul bolului i rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m; rugozitatea alezajului Ra = 3,2 m.

Observaie: Verificarea modelului cu pachetul MDesign s-a realizat combinat cu modelul coloanei superioare (subcapitolul 2.5).

2.6.2 PROIECTAREA LEGTURII 5-6, ASAMBLARE PRIN BOL

I. Date de proiectare S se proiecteze asamblarea) cu bol cilindric a dou evi ptrate concentrice, poziiile 5 i 6 din fig. 2.6.2.1 cu funcia principal de transmitere prin form a forei FZ.

a. b.

Fig. 2.6.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol cilindric a evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaiile impuse:1. Fora exterioare: FZ = 650 N; 1. Tipul sarcinii: static1. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h5 = 50 mm i grosimea t5 = 5 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h6 = 60 mm i grosimea t5 = 5 mm;1. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conform;1. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansat;1. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea;1. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Pentru elementele 5 i 6 s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa, iar bolul se va executa din oel pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005) cu 02 = 295 MPa i r = 390 MPa.

III. Alegerea formei constructive Se va realiza asamblare transversal prin ambii perei a evilor, iar asamblarea cu bol se poziioneaz la partea inferioar a ansamblului eav-eav 5-6.


D5 diametrul bolului (valoare standard); b5 poziia gurii n eava 5; b6 poziia gurii n eava 6.

IV. Schema de calcul, dimensionare i ipoteze

Fig. 2.6.2.2 Schema de calcul

Ipoteze de calcul: fora FZ se transmite prin form (contact direct) de la eava 5 la bol prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent mrit, se consider ca apar presiuni de strivire cu distribuie cosnusoidal cu maximul p5; fora FZ se transmite prin form (contact direct) de la bol la eava 6, de asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent redus, se consider c apar presiuni de strivire cu distribuie uniform cu maximul p6.

Diametrul bolului se va calcula utiliznd condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu bol: = max (2,70; 2,16), unde as = 60 MPa.Se va adopta ns D5 = 8 mm.Condiia de verificare: 80 MPa

V. Proiectarea formei tehnologice Bolul se execut n forma standard - lungime de 60 mm, iar pentru asigurare se va folosi plint cu diametru de 1,6 mm i lungime de 10 mm.

VI. Verificarea modelului cu pachetul MDesign Dei am verificat prin metoda clasic rezistena bolului din aceast asamblare, o mai riguroas ncercare este prin MDesign - corobornd cele dou metode proiectantul va dormi linitit noaptea:

Bending MomentMb= 0.79 0.35 0.44 N*m

Existing Bending Stressbvorh= 25.07 11.14 13.93 N/mm

Existing Shear Stressvorh= 7.43 7.43 7.43 N/mm

Mean Surf. Pressure (Pole)psvorh= 8.75 8.75 8.75 N/mm

Mean Surf. Pressure (Fork)pgvorh= 7.00 7.00 7.00 N/mm

Rezultatele obinute confirm rezistena bolului cu dimensiunile calculate.

2.7 PROIECTAREA ELEMENTELOR 7 I 8 (TIRANT INFERIOR I CORP TIRANT INFERIOR)

I. Date de proiectare S se proiecteze subansamblul tirant inferior i corp tirant inferior, poziiile 7 i 8 din fig. 2.7.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 1, la flana 9.

a.b.

Fig. 2.7.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip tirant solicitat excentric: a subansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1500 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 150 mm; L3 = -250 mm; h6 = 60 mm; se calculeaz momentele n centrul gurii de trecere: MX7 = FY (L1+L3) = 79200 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h6/2) = 81000 Nmm, MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2) = 544800 Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc. Restricii dimensionale: L4 = -150 mm; eava ptrat 7 se va suda n T pe corpul 6 i se impune ca latura ptratului, h7 < h6 = 50 mm;d. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;e. Condiii constructive: materiale sudabile;f. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Deoarece tirantul inferior i corpul tirantului inferior sunt piese care se vor suda se adopt oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2), cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III. Adaptarea formelor constructive Se adopt semifabricate de tip ev ptrat standard cu laturile ptratelor h7 i h8 i grosimile pereilor t7, respectiv, t8. = L4 h5/2 x = 130 mm, unde x=45 mm; = /2 = 37,5 mm.

Fig. 2.7.2 Parametrii geometrici, funcionali i constructivi

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul:-modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, compus din 2 evi ptrare- solicitat la traciune de fora FX ; la ncovoiere oblic de sarcinile FZ, FY i MY4, MZ4; la torsiune de momentul MX4; la forfecare de forele FY i FZ;-elementele 7 i 8 formeaz n zona median legtur eav-eav i sunt fixate axial printr-o asamblare cu bol; -pentru calculul de rezisten se consider c anasamblul celor dou bare este ncastrat n centrul flanei 9;-deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FZ i momentul MY7; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN.

Fig. 2.7.3 Modelul de calcul

Dimensionarea tirantului inferior, 7, se face innd cont c, uzual, evile cu profil ptrat au raportul lungime exterioar/ lungimea peretului de 0,1. Astfel, folosind condiia de rezisten la ncovoiere n seciunile critice S1 i S2:= 43,57 mm, unde M max S1= 569550 Nmm i at = 110 MPa.Dar, conform DIN 10058, se vor adopta h7=50 mm i t7=5 mm.innd cont de faptul c eava 7 intr n eava 8 h8 = h7 + 2 t8. Aadar, h8=60 mm i t8=5 mm. Verificarea se face i prin metoda clasic - cu creionul pe hrtie, folosind relaia:= 51,41 MPa = 110 MPa,unde M max S2=593550 Nmm.

V. Proiectarea formei tehnologice Rugozitatea de prelucrare, Ra = 6,3 m, iar diametrul bolului i lungimea elementului 7 se vor determina ulterior (subcapitolul 2.9.2, respectiv 2.9.1).

VI. Verificarea modelului cu pachetul MDesign Din analiza datelor de mai sus, precum i a celor rezultate din programul se evideniaz eforturile i tensiunile axiale i globale n toate punctele critice din seciunea critic. Tensiunea maxim este in punctul P3 i are valoarea de 43,97 N/mm2, dup cum se poate observa n tabelul de mai jos:

Maximum value of the normal stress

Salient pointTension-pressure-stresszd N/mmBending stress in consequenceof Mymax (Mmax)max N/mmBending stress in consequenceof Mzmax (Mmax)max N/mmCombined characteristicof normal stressres N/mm

P1 2.22 -3.86 37.89 36.25

P2 2.22 0.00 37.89 40.11

P3 2.22 3.86 37.89 43.97

P3* 2.22 3.86 37.89 43.97

P4 2.22 3.86 0.00 6.08

P5* 2.22 3.86 -37.89 -31.80

P5 2.22 3.86 -37.89 -31.80

P6 2.22 0.00 -37.89 -35.66

P7 2.22 -3.86 -37.89 -39.53

P7* 2.22 -3.86 -37.89 -39.53

P8 2.22 -3.86 0.00 -1.64

P1* 2.22 -3.86 37.89 36.25

Modul n care acioneaz forele Fx, Fy, Fz i momentele My, Mz este reprezentat n figurile de pe pagina urmtoare.

Fig. 2.7.3 Distribuii ale tensiunilor secionale2.8PROIECTAREA LEGTURII 6-7 (MBINARE SUDAT)I. Date de proiectare S se proiecteze mbinarea sudat a tirantului inferior, 7, cu corpul coloanei superioare 6 din fig. 2.8.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX7, MY7, MZ7.

a.b.

Fig. 2.8.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate - cazul 2 (6-7): a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impuse:a.Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 150 mm; L3 = -250 mm; h6 = 60 mm; se calculeaz momentele n centrul gurii de trecere: MX7 = FY (L1+L3) = 79200 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h6/2) = 81000 Nmm, MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2) = 544800 Nmm;b.Tipul sarcinii: static;c. Date despre asamblare; tirantul i corpul tirantului superior sunt executate din eav ptrat cu dimensiunea h6 = h7= 60 mm i grosimea t6 = t7 = 5 mm; d.Tipul mbinrii, sudur de col;e.Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;f.Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 6 i 7 formeaz un subansamblu sudat, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III. Alegerea formei constructive Se impune asigurarea perpendicularitii celor dou elemente i grosimea cordonului de sudur a trebuie s fie mai mic dect grosimea peretelui evii t6,7.

Fig. 2.8.2 Parametrii geometriciai mbinrii

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul:-deoarece ncrcarea exterioar este compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru calculul clasic se consider un model simplificat care ia n considerare ncrcarea cu sarcinile maxime, fora FX i momentul MY7;- tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea celor dou cordoane de sudur;-se neglijeaz solicitrile la ncovoiere i forfecare.


Din relaia condiiei de forfecare a sudurii se obine grosimea cordonului de sudur:= 3,26 mm, unde afs=50 MPa.Se adopt a6-7=3 mm.

V. Proiectarea formei tehnologice Dup sudare se va aplica tratament termic de recoacere de detensionare i sudura se va realiza dup contur nchis.

VI. Verificarea modelului cu pachetul MDesign n tabelul de mai jos se afl valorile solicitrilor produse de ctre forele Fx, Fy, Fz i de ctre momentele Mx, My, Mz n cordonul de sudur.

Des.Maximum load N/mm







Fig. 2.8.4 Distribuii ale tensiunilor secionale

2.9 PROIECTAREA LEGTURII 6-7

2.9.1 PROIECTAREA LEGTURII 6-7, EAV-EAV PTRATI. Date de proiectare S se proiecteze legtura (asamblarea) a dou evi ptrate concentrice, poziiile 7 i 8 din fig. 2..9.1.1 cu funcia principal de transmitere prin form (contact) a sarcinilor: FX, FY, MX7, MY7, MZ7.

Fig. 2.9.1.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii (legturii) eav-eav ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, Fy = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 100 mm; L3 = -250 mm; = 100 mm; se calculeaz momentele n centrul asamblrii cu bol: MX7 = FY (L1+L3) =79200 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h5/2+) =12600 Nmm, MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2+) = 609800 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h7 = 50 mm i grosimea t7 = 5 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h8 = 60 mm i grosimea t5 = 5 mm; d. Tipul legturii (asamblrii): cu contact conform;e. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;f. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea;g. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologieiElementele 7 i 8 sunt incluse n subansamble sudate, deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III. Alegerea formei constructivePentru asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 7 i 8 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora, iar evile ptrate, interioar i exterioar, dimensionate n subcapitolul 2.7, au dimensiunile: h7 = 50 mm, t7 = 5 mm; h8 = 60 mm, t8 = 5 mm.

Fig. 2.9.1.2 Parametrii geometriciai asamblrii

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Legtura dintre evile ptrate 7 i 8 (fig. 2.9.1.3,a) este similar cu legtura dintre evile 5 i 6 (fig. 2.6.1.3,a) tratat n subcap. 2.6.1 cu urmtoarele deosebiri: - ncrcrile exterioare sunt: FY = 450, FZ = 350 N; MX7 =79200 Nmm, MZ7 = 126000 Nmm, MY7 = 609800 Nmm;- dimensiunile alezajului ptrat, H = h7 = 50 mm, lungimea L = l8 cu valoare necunoscut; grosimea evii interioare, t7 = 5 mm, i respectiv exterioare t8 = 5 mm;- sistemul de coordonate adoptat are axa axial X n loc de Z i axa trnsversal Z n loc de X.

a.b.Fig. 2.6.1.3 Similitudinile modelelor de calcul: a legtura dintre evile 5 i 6; b legtura dintre evile 7 i 8

Astfel, avem relaiile: , unde as = 60 MPaEcuaiile au soluiile maxime = 50,30 mm i = 23,33 mm, dar, din considerente tehnologice se adopt l8= 55 mm.

V. Proiectarea formei tehnologice Rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m; rugozitatea alezajului Ra = 3,2 m, iar diametrul gurilor de bol se vor determina n urmtorul subcapitol. Observaie: verificarea modelului cu pachetul MDesign se face combinat cu modelul coloanei superioare i se gsete n subcapitolul 2.7.

2.9.2 PROIECTAREA LEGTURII 7-8, ASAMBLARE PRIN BOL

I. Date de intrare S se proiecteze asamblarea) cu bol cilindric a dou evi ptrate concentrice, poziiile 7 i 8 din fig. 2.9.2.1 cu funcia principal de transmitere prin form a forei FX.

Fig. 2.9.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol a evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impuse:a. Fora exterioare: F = Fx= 1550 N; b. Tipul sarcinii: static;c.Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h7 = 50 mm i grosimea t7 = 5 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h8 = 60 mm i grosimea t8 = 5 mm;d.Tipul legturii (asamblrii), cu contact conform;e.Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansat;f.Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea;g.Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii,

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Pentru elementele 7 i 8 s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa, iar bolul se va executa din oel pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005) cu 02 = 295 MPa i r = 390 MPa.

III. Alegerea formei constructive Asamblarea cu bol se poziioneaz n centrul asamblrii eav-eav, 7-8, iar asamblarea transversal se va realiza prin ambii perei a evilor.


- D7 diametrul bolului (valoare standard);- b7 poziia gurii n eava 7;- b8 poziia gurii n eava 8

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare


Ipoteze de calcul:- fora FX se transmite prin form (contact direct) de la eava 7 la bol prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent mrit, apar presiuni de strivire cu distribuie cosinusoidal cu maximul p7;- fora FX se transmite prin form (contact direct) de la bol la eava 8, de asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent redus, apar presiuni de strivire cu distribuie uniform cu maximul p8.Din condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu bol reiese: = max (6,45;5,16 ), undeas=60MPa

Se adopt din considerente tehnologice, dar i de interschimbabilitate, D7 = 8 mm. V. Proiectarea formei tehnologice Bolul se execut n form standard, cu lungimea de 65 mm, iar pentru a-l asigura se va folosi un plint cu diametrul de 3,2 mm i lungimea de 14 mm, iar pentru a mpiedica deplasrile axiale se va folosi o aib pentru boluri cu diametrul interior de 10 mm, cel exterior de 20 mm i cu grosimea de 3,5 mm.

VI. Verificarea modelului cu pachetul MDesign Pentru a avea certitudinea c nu am subdimensionat bolul, acesta a fost supus la ncercri virtuale prin intermediul programului MDesign. Rezultatele, prezentate n tabelul de mai jos, obinute sunt satisfctoare, reprezentnd un gir al bunei funcionri a crligului de remorcare.






2.10 PROIECTAREA ELEMENTELOR 11 I 12/12 (BARA CENTRAL I COLOANA STNGA/DREAPTA)

I. Date de intrare S se proiecteze subansamblul bar central i coloane stnga/dreapta, poziiile 11 i 12/12 din fig. 2.10.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 1, la tiranii 13/13.

a.b. Fig. 2.10.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip bar: a subansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impusea. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 100 mm; L3 = -250 mm; L4 = -150 mm; se calculeaz momentele n centrul barei centrale: MX11 = FY (L1+L3) = 124200 Nmm, MZ11 = FY (L2 + L4) = 135000Nmm, MY11 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 + L4) = 622800 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c. Restricii dimensionale: L5 = 660 mm; elementele 12/12 i 11 se vor executa din evi cu profil ptrat care se vor asambla interior-exterior;d. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;e. Condiii constructive: materiale sudabile;f. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Deoarece legturile cu elementele adiacente sunt mbinri prin sudare pentru bara central i coloanele stnga/dreapta se adopt oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III. Adoptarea formelor constructive Se adopt semifabricate de tip ev ptrat standardizat cu laturile ptratelor h11 i h12 i grosimile pereilor t11 i, respectiv, t12.L5'= L5/2 = 330 mm



Ipoteze de calcul:-modelul de calcul este o bar dreapt rezemat la capete, compus din 2 evi ptrare - solicitat la traciune de fora FY ; la ncovoiere oblic de sarcinile FZ, FX i MX11, MZ11; la torsiune de momentul MY11; la forfecare de forele FX i FZ;-elementele 11 i 12/12 formeaz legturi ev-ev i sunt fixate axial prin asamblri cu bol; - pentru calculul de rezisten se consider c ansamblul celor trei elemente este agat de tiranii 13/13;- deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care neglijeaz tensiunile generate de eforturile axiale, tietoare i de momentul de torsiune ia n considerare solicitrile de ncovoiere generate de momentele maxime ortogonale din plan orizontal i vertical, MmaxH i respectiv, MmaxV; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN.Dimensionarea barei centrale 11 rezult din condiiile de rezisten la ncovoiere n seciunile critice S1 i S2:= 49,8 mm, unde MmaxH=645500 Nmm, MmaxV=338700 Nmm i a = 110 MPa.t/h = 0,1 acesta fiind raportul dintre lungimea evii i grosimea pereilor ei n cazul evilor ptrate i conform DIN 10058 se va adopta h11=50 mm, iar t11=5 mm. Deoarece eava 12 intr n eava 11, h12 = h11 - 2 t11, aadar h12=40 mm i t12=4 mm.Verificarea se face conform relaiei: = 49,43 MPa = 4080 MPa

V. Proiectarea formei tehnologice Rugozitatea de prelucrare este Ra = 6,3 m.

VI. Verificarea modelului cu pachetul MDesign Este necesar sigurana structurii proiectat, astfel nct trebuie verificat ct mai meticulos, pachetul MDesign fiind un foarte bun ajuttor. n tabelul de mai jos sunt prezentate valorile tensiunilor, observndu-se n punctul P7 o tensiune de 70,56 N/mm2.



P1 0.44 15.52 -54.59 -38.63

P2 0.44 0.00 -54.59 -54.15

P3 0.44 -15.52 -54.59 -69.67

P3* 0.44 -15.52 -54.59 -69.67

P4 0.44 -15.52 0.00 -15.08

P5* 0.44 -15.52 54.59 39.51

P5 0.44 -15.52 54.59 39.51

P6 0.44 0.00 54.59 55.04

P7 0.44 15.52 54.59 70.56

P7* 0.44 15.52 54.59 70.56

P8 0.44 15.52 0.00 15.97

P1* 0.44 15.52 -54.59 -38.63

Fig. 2.10.3 Distribuii ale tensiunilor secionale2.11 PROIECTAREA LEGTURILOR 8-9 I 10-11(MBINRI SUDATE)I. Date de proiectare S se proiecteze mbinrile sudate a corpului tirantului inferior, 8, cu flana fa 9 i a flanei 10 cu bara 11 (fig. 2.11.1) cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX10, MY10, MZ10.

a. b. Fig. 2.11.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate - cazul 3 (6-7; 10-11): a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Ipoteze de calcul:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 100 mm; L3 = -250 mm; L4 = -150 mm; y = h11 = 33 mm se calculeaz momentele n centrul flanei 10: MX10 = FY (L1+L3) = 124200 Nmm, MZ10 = FY (L2 + L4) 13500 Nmm, MY10 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 + L4 - y) = 601350 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c.Restricii dimensionale: se impune ca dimensiunile flanelor asamblate s permit strngerea asamblrii cu chei standard respectnd condiia de gabarit minim;d. Condiii de funcionare: coeficientul de frecare dintre flane, = 0,150,25 (frecare usat, oel-oel); temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansate. Condiii constructive: materiale sudabile;f. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 8, 9, 10 i 11 formeaz un subansambluri sudate i, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa ir = 360 MPa.

III. Alegerea formei constructive Se impune asigurarea perpendicularitii elementelor sudate, iar grosimea cordonului de sudur a este mai mic dect grosimea peretelui evii t8,11 = 5 mm.

Fig. 2.11.2 Parametrii geometrici ai mbinrilor sudate

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul:-deoarece ncrcarea exterioar este compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru calculul clasic se consider un model simplificat care ia n considerare ncrcarea cu sarcinile maxime, fora FX i momentul MY10;- tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea celor dou cordoane de sudur;-se neglijeaz solicitrile la ncovoiere i forfecare.


Din relaia condiiei de forfecare la sudur se obine grosimea cordonului de sudur:= 2,51 mm, unde afs= 50 MPa i h=h11= 50 mm.Se va adopta, din motive tehnologice a8-9=3 mm.

V. Proiectarea formei tehnologice Sudura se va realiza dup contur nchisi dup sudare se va aplica tratament termic de recoacere de detensionare.VI. Verificarea modelului cu pachetul MDesign Se verific adoptrile fcute n urma calculului clasic i se rein pentru proiectare celelalte date legate de calculul la oboseal i la deformaii care nu au putut fi determinate cu precizie prin metode clasice. Tabelul de mai jos exprim valorile solicitrilor din interiorul cordonului de sudur.

Solicitrile din suduriDes.Maximum load N/mm







Solicitrile statice i cele dinamice se pot observa n datele de mai jos:

SolicitriSolicitri

statice dinamice

Resultant normal stressres= 3.149 - N/mm

Resultant shear stressres= -1.110 - N/mm

Allowable normal stresszul= 160.000 - N/mm

Allowable shear stresszul= 98.000 - N/mm


2.12 PROIECTAREA LEGTURII 9-10 (ASAMBLARE PRIN URUBURI)I. Date de intrare S se proiecteze asamblarea cu uruburi solicitate combinat (axial i transversal) care leag flana 9 de flana 10 din fig. 2.12.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 1, la bara central 10.

a.b.Fig. 2.12.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcareSpecificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450 N, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 100 mm; L3 = -250 mm; L4 = -150 mm; y = h11/2 + g9 + g10 = 33 mm; se calculeaz momentele n centrul flanei 9: MX10 = FY (L1+L3) = 124200 Nmm, MZ10 = FY (L2 + L4) = 13500 Nmm, MY10 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 + L4 - y) = 589650 Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc.Restricii dimensionale: se impune ca dimensiunile flanelor asamblate s permit strngerea asamblrii cu chei standard respectnd condiia de gabarit minim;d. Condiii de funcionare: coieficientul de frecare dintre flane, = 0,150,25 (frecare usat, oel-oel); temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;e. Condiii constructive: materiale sudabile;f. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnlogiei Se adopt pentru uruburi din materiale incluse n grupa de caracteristici 6.8 cu r = 800 MPa i 02 = 480 MPa.

III. Proiectarea formelor constructive Dimensionarea flanelor se va face din considerente de gabarit pentru a se permite sudarea corpului tirantului 8 n zona central i pentru a se putea strnge asamblarea cu cheia. pentru flanele 9 i 10 se adopta din DIN 10058 semifabricat de tip platband i, innd cont c n centru se va suda corpul tirantului (h8 + a 65 mm) i spre exterior se va aloca spaiu de aciune a cheii de fixare (28 mm, pentru uruburi de pn la M10), cu dimensiunea Lf = 106 mm i grosimea g = 8 mm. Gurile de trecere a uruburilor cu diametrul D1 se vor dispune n colurile unui ptrat cu latura L = 86 mm.


IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul: - transmiterea sarcinilor de la flana 5 la flana 6 se face prin intermediul tijelor celor patru uruburi i prin filetele acestora; pentru calculul de dimensionare se impune identificarea asamblrii cu urub cea mai solicitat prin bazat pe principiul superpoziiei aciunii forelor; - fora FX solicit asamblarea axial centric; momentele MZ10 i MY10 solicit asamblarea axial excentric; forele FY, FZ i momentul MX10 solicit asamblarea transversal centric; - uruburile se monteaz cu joc i solicitarea tijelor acestora este traciunea;- dup dimensionarea urubului cel mai solicitat se va face dimensionarea acestuia din condiia de rezisten a tijei urubului i apoi se va face verificarea cu pachetul MDESIGN

Fig. 2.12.3 Schema de calcul a forelor din uruburi

Dimensionarea urubului cel mai solicitat din condiia de rezisten la traciune presupune determinarea diametrului interior al filetului necesar:= 6,665 mm, unde Fa=max(Fa1, Fa2, Fa3 ,Fa4)= 6066 N i at = 200 MPa.Conform STAS 510-74 se adopt urub cu diametrul interior d1 = 8 mm (M10) i diametrul gurii de trece D1 =10 mm i cu pasul de 1,25 mm.

Observaii: -pentru calculul de rezisten s-a considerat cazul cel mai defavorabil care presupune aciunea tuturor forelor exterioare pentru a se evita descrcarea asamblrii, deci neasigurarea condiiei de transmitere a forelor FY i FZ i a momentului MX10 prin frecare;-deoarece s-a adoptat piuli cu filet standardizat nu a mai fost necesar calculul de rezisten a filetului, aceasta fiind ndeplinit prin construcie; - n cazul filetelor metrice nu se impune verificarea condiiei de autofixare, aceasta fiind asigurat prin construcie.V. Proiectarea formei tehnologice Rugozitatea de prelucrare a alezajelor flanelor 9 i 10 este Ra = 6,3 m. Pentru siguran se vor folosi aibe plate cu diametrul interior de 6,5 mm, diametrul exterior de 16 mm i grosime de 1,6 mm, dar i o aib Grower din seria mijlocie cu diametrul de 13 mm. Lungimea urubului este l= 22,5 mm i lungimea filetului lf = 12 mm.

2.13 PROIECTAREA LEGTURILOR 11-12/122.13.1 PROIECTAREA LEGTURII 11-12/12, EAV-EAV PTRATI. Date de proiectare S se proiecteze legtura evilor ptrate concentrice, poziiile 11 i 12 i 11 i 12 din fig. 2.13.1.1 cu funcia principal de transmitere prin form a sarcinilor: FX, FY, MX11, MY11, MZ11.

a.b.Fig. 2.13.1.1 Schema funcional-constructiv a legturilor eav-eav cu profil ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcareSpecificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 150 mm; L3 = -250 mm; L4 = -150 mm; L5' = 330 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul asamblrii cu bol: FXs = FXd = FX/2 = 775 N; FZs = FZd = FZ/2 = 325 N; MX11 = FY (L1+L3)/2 = 62100 Nmm, MZ11 = FY (L2+ L4)/2 + FX L5'/2 = 323250 Nmm, MY11 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 213900 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c.Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h12 = 40 mm i grosimea t12 = 4 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h11 = 50 mm i grosimea t11 = 5 mm;d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conform;e.Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;f.Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea;g.Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 11 i 12/12 sunt incluse n subansamble sudate, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III. Alegerea formei constructive Pentru asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 11 i 12/12 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora.



a.b.

Fig. 2.13.1.3 Similitudinile modelelor de calcul: a legtura dintre evile 5 i 6; b legtura dintre evile 11 i 12 Legtura (asamblarea) dintre evile ptrate 11 i 12 (fig. 2.13.1.3,b) este similar cu legtura dintre evile 5 i 6 (fig. 2.13.1.3,a) tratat n subcapitolul 2.4 cu urmtoarele deosebiri: - ncrcrile exterioare sunt: FXs = 775 N; FZs = 325 N; MX11 = 62100 Nmm, MZ11 = 323250 Nmm, MY11 = 213900 Nmm;- dimensiunile alezajului ptrat, H = h12 = 40 mm, lungimea L = l11 cu valoare necunoscut; grosimea evii interioare, t12 = 4 mm, i respectiv exterioare t11 = 5 mm;- sistemul de coordonate adoptat are axa axial Y n loc de Z i axa trnsversal Z n loc de Y Aceste deosebiri nu implic modificri ale modelului de calcul (subcapitolul 2.4), aadar se menin aceleai ipoteze i relaii de dimensionare n care se modific doar indicii asociai modificrii sistemului de coordonate (Y Z, Z Y) i elementului de baz (6 11): ,unde as=60 MPa

Ecuaiile au soluiile pozitive maxime L1'= 38,09 mm i, respectiv, L1''= 13,77 mm, dar din motive tehnologice se adopt L = l11 = 50 mm.

V. Proiectarea formei tehnologice Rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m i rugozitatea alezajului Ra = 3,2 m, iar gaura de bol se aplic la partea inferioar la distana 1,5 * Diametrul bolului, diametru ce va fi determina n urmtorul subcapitol.

2.13.2 PROIECTAREA LEGTURII 11-12/12, ASAMBLARE PRIN BOLI. Date de proiectare S se proiecteze asamblarea) cu bol cilindric a dou evi ptrate concentrice, poziiile 11 i 12/12 din fig. 2.13.2.1 cu funcia principal de transmitere prin form a forei FYs.

Fig. 2.13.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol a evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impuse:a. Fora exterioare: FY = 450 N; FYs = FY/2 = 225 N;b. Tipul sarcinii: static;c.Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h12 = 40 mm i grosimea t12 = 4 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h11 = 50 mm i grosimea t11 = 5 mm;d. Tipul legturii, cu contact conform;e.Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansat;f.Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea;g. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Pentru elementele 11 i 12/12 s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa, iar bolul se va executa din oel pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005) cu 02 = 295 MPa i r = 390 MPa.

III. Alegerea formei constructive

Fig. 2.13.2.2 Parametrii geometrici ai asamblrii cu bol

Se va realiza asamblarea transversal prin ambii perei a evilor, aceasta poziionndu-se la cotele b11 i b12 de capetele evilor 11, respectiv 12.



Ipoteze de calcul:- fora FYs se transmite prin form (contact direct) de la eava 12 la bol prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent mrit, se consider ca apar presiuni de strivire cu distribuie cosnusoidal cu maximul p12 ;- fora FYs se transmite prin form (contact direct) de la bol la eava 11, de asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent redus, se consider c apar presiuni de strivire cu distribuie uniform cu maximul p11 .Dimensionarea se realizeaz din condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu bol: = max (1,17; 0,75), unde as = 60 MPa. Se adopt din considerente tehnologice, dar i de interschimbabilitate, D12 = 8 mm (se va readopta diametrul bolului, acesta eund testul de siguran - subcapitolul VI).Verificarea clasic se realizeaz cu relaia:

V. Proiectarea formei tehnologice Alezajul din eava 11 se va aleza Ra = 3,2 m; alezajul din eava 12 se va realiza prin gurire, Ra = 6,3 m. Pentru asigurare se vor folosi plinturi cu diametrul de 1,6 mm.

VI. Verificarea modelului cu pachetul MDesign Se va uzita i pachetul MDesign pentru a verifica dimensionarea bolului, astfel completnd verificarea calculelor efectuate. Tabelul de mai jos atest calculele i rezultatul lor drept just - bolul astfel rezist forei i momentelor ce acioneaz asupra sa.






Testul de siguran ns nu a fost trecut, astfel c se va adopta D12=10 mm.

Safeties

Building Case 1 2 3

For BendingSb= 11.78 26.51 21.21

For ShearingSt= 21.21 21.21 21.21

For Surface Pressure (Pole)Sps= 25.20 25.20 25.20

For Surface Pressure (fork)Spg= 31.50 31.50 31.50

Max. Normal Stress (Cheek Profile)w= 7.50 N/mm

Allowable Normal Stress (Cheek Profile)wzul= 117.50 N/mm

Ultimate Strength for CrossboltRm= 360.00 N/mm(for deff = 10.00 mm)

Ultimate Strength for ForkRm= 360.00 N/mm(for deff = 10.00 mm)

Ultimate Strength for PoleRm= 360.00 N/mm(for deff = 10.00 mm)

Yielding Point for PoleRe= 235.00 N/mm(for deff = 10.00 mm)

2.14 PROIECTAREA ELEMENTULUI 13/13 (TIRANT STNGA/DREAPTA)

I. Date de intrare S se proiecteze tirantul stnga/dreapta, poziia 13/13 din fig. 2.14.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor (fore i momente) de la coloana, poziia 12/12 la coloana 9.

a.b.Fig. 2.14.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip tirant solicitat excentric: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm, L2 = 150mm, L3 = -250 mm, L4 = -150 mm, L5 = 660 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul mbinrii sudate 12-13 (12-13) : FXs = 775 N, FYs = 225 N, FZs = 325 N; MX13 = FY (L1+L3)/2 = 62100 Nmm, MZ13 = FY (L2+L4)/2 = 67500 Nmm, MY13 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 311400 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c.Restricii dimensionale: L6 = 200 mm; d. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;e.Condiii constructive: materiale sudabile;f.Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Se adopt oel sudabil S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III. Adaptarea formelor constructive Pornind de la dimensiunea cordonului de sudur gabaritul exterior al acesteia este delimitat de un contur ptrat cu latura de 45 mm.


De asemenea, se adopt semifabricat de tip platband cu dimensiunile seciunii b13 i grosimea g i a = 65 mm, b=12,5 mm.

IV.Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul:- modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, solicitat la traciune de fora FXs ; la ncovoiere oblic de sarcinile FZs, FYs i MZ13, MY13; la torsiune de momentul MX13; la forfecare de forele FYs i FZs;-elementele 13/13 i 3/3 formeaz asamblri cu uruburi montate cu joc; -deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FYs i momentul MZ13; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN.


Dimensionarea se obine din relaia condiiei de rezisten la ncovoiere n seciunea critic:= 9,41 mm , unde a = 110 MPa.Conform DIN 10058 se adopt b13= 90 mm i h13= 15 mm.

V.Proiectarea formei tehnologiceNumrul de rnduri guri i, deci, cursa de reglare se vor determina innd cont de distana dintre guri de 75 mm, iar rugozitatea de prelucrare Ra = 6,3 m.

VI.Verificarea modelului cu pachetul MDesignConform tabelului unde sunt afiate momentele maxime n condiii de stres normal se observ c valoarea maxim este n punctul P1 i are valoarea de 365,91 N/mm2.



P1 1.39 359.90 4.63 365.91

P2 1.39 0.00 4.63 6.02

P3 1.39 -359.90 4.63 -353.88

P3* 1.39 -359.90 4.63 -353.88

P4 1.39 -359.90 0.00 -358.51

P5* 1.39 -359.90 -4.63 -363.14

P5 1.39 -359.90 -4.63 -363.14

P6 1.39 0.00 -4.63 -3.24

P7 1.39 359.90 -4.63 356.66

P7* 1.39 359.90 -4.63 356.66

P8 1.39 359.90 0.00 361.28

P1* 1.39 359.90 4.63 365.91

Fig. 2.14.4 Distribuii ale tensiunilor secionale 2.15 PROIECTAREA LEGTURII 12-13/12-13(MBINARE SUDAT)I.Date de proiectareS se proiecteze mbinarea sudat a coloanei stnga/dreapta, 12/12, cu tirantul stnga/dreapta 13/13 din fig. 2.15.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX7, MY7, MZ7.

Fig. 2.15.1 Schema funcional-constructiv i de ncrcare a mbinrii sudate - cazul 4 (12-13; 12-13) Specificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm, L2 = 150 mm, L3 = -250 mm, L4 = -150 mm, L5 = 660 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul mbinrii sudate 12-13 (12-13) : FXs = 775 N, FYs = 225 N, FZs = 325 N; MX13 = FY (L1+L3)/2 = 62100 Nmm, MZ13 = FY (L2+L4)/2 = 311400 Nmm, MY13 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 67500 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c.Date despre asamblare; coloana stnga/dreapta este din eva ptrat cu latura h12 = 40 mm i grosimea t12 = 4 mm; tirantul stnga/dreapta este o platband cu limea b13 = 90 m i grosimea g13 = 15 mm; d. Tipul mbinrii: sudur de col;e. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;f. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II.Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 12, 13, i 12, 13 formeaz subansambluri sudate deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu r = 360 MPa i 02 = 235 MPa.

III.Alegerea formei constructiveSe impune asigurarea perpendicularitii elementelor sudate, iar grosimea cordonului de sudur a este mai mic dect grosimea peretelui evii t12 = 4 mm.

Fig. 2.15.2 Parametrii geometrici ai mbinrii sudateIV.Schema de calcul, dimensionare i verificareIpoteze de calcul i solicitri:- deoarece ncrcarea exterioar este compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru calculul clasic se consider un model simplificat care ia n considerare ncrcarea cu sarcinile maxime, fora FXs i momentul MY13;- tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea celor dou cordoane de sudur;- se neglijeaz solicitrile la ncovoiere i traciune.


Grosimea cordonului de sudur se obine din condiia de rezisten la forfecare a sudurii:= 0,92617 mm, unde afs = 50 MPa.Se adopt din motive tehnologice a4= 2 mm.

V.Proiectarea formei tehnologiceSudura se va realiza dup contur nchis, iar dup sudare se va aplica tratament termic de recoacere de detensionare.

VI.Verificarea modelului cu pachetul MDesignTensiunile din suduri, conform tabelului de mai jos, sunt n limite acceptabile - cea mai mare valoare este de 28,550 N/mm2 i este cauzat de tensiunea momentului de ncovoiere Tx , dar este o valoare ce nu pune n pericol rezistena asamblrii.

Stresses in the weldsDes.Maximum load N/mm








2.16 PROIECTAREA ELEMENTULUI 3/3 (SUPORT STNGA/DREAPTA)

I.Date de intrareS se proiecteze suportul stnga/dreapta, poziia 3/3 din fig. 2.16.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor (fore i momente) de la tirant, poziia 13/13, la flana de fixare de pe asiu.

a. b.

Fig. 2.16.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip coloan solicitat excentric: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcareSpecificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1550N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm, L2 = 150 mm, L3 = 100 mm, L4 = 150 mm, L5 = 550 mm; L6 = 200 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul asamblrii cu uruburi 13-3 (13-3): FXs = 775 N, FYs = 225 N, FZs = 325 N; MX3 = FY (L1+L3)/2 = 62100 Nmm, MZ3 = FY (L2+ L4+ L6)/2 + FX L5/2 = 596100 Nmm, MY3 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4+ L6)/2 = 376400 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c.Restricii dimensionale: L7 = 250 mm; L8 = 50 mm; a = 64 mm;d. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;e.Condiii constructive: materiale sudabile;f.Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

II.Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologieiSe adopt, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.

III.Adoptarea formelor constructiveSe adopt semifabricat de tip platband cu dimensiunile seciunii b3 = b13 = 90 mm i grosimea g = 15 mm, iar a = 64 mm i b=12,5 mm, dimensiunile de poziionare a gurilor fiind aceleai cu cele din cazul tirantului 13.


IV.Schema de calcul, dimensionare i verificareModelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, solicitat la traciune de fora FZs ; la ncovoiere oblic de sarcinile FXs, FYs i MX3, MY13; la torsiune de momentul MZ3; la forfecare de forele FYs i FZs. Elementele 3/3 formeaz asamblare cu uruburi montate cu joc, cu o flan fixat pe asiu i, deoarece modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FYs i momentul MX3; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN.


Limea tirantului se determin din condiia de condiia de rezisten la ncovoiere n seciunea critic:= 13,39 mm , unde a = 95 MPa.Conform DIN 10058 se adopt b3= 90 mm i h3= 15 mm.

V.Proiectarea formei tehnologiceNumrul de rnduri i, deci, cursa de reglare se vor determina innd cont de distana dintre guri - 75 mm, dar i de gabaritul inferior de rulare, iar rugozitatea de prelucrare este Ra= 6,3 m.

VI.Verificarea modelului cu pachetul MDesignValoarea maxim a tensiunii este de 355,15 N/mm2 i se afl n punctul P1. Maximum value of the normal stress


P1 1.11 350.33 3.70 355.15

P2 1.11 0.00 3.70 4.81

P3 1.11 -350.33 3.70 -345.52

P3* 1.11 -350.33 3.70 -345.52

P4 1.11 -350.33 0.00 -349.22

P5* 1.11 -350.33 -3.70 -352.93

P5 1.11 -350.33 -3.70 -352.93

P6 1.11 0.00 -3.70 -2.59

P7 1.11 350.33 -3.70 347.74

P7* 1.11 350.33 -3.70 347.74

P8 1.11 350.33 0.00 351.44

P1* 1.11 350.33 3.70 355.15


2.17 PROIECTAREA LEGTURII 13-3/13-3 (ASAMBLARE PRIN URUBURI)

I.Date de proiectareS se proiecteze asamblarea cu uruburi solicitate combinat (axial i transversal) care leag tirantul 13/13 de suportul 3/3 fig. 2.17.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor (fore i momente).

a.b. Fig. 2.17.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

Specificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1550 N, FY = 450, FZ = 650 N acionez la distanele L1 = 26 mm; L2 = 150 mm; L3 = -250 mm; L4 = -150 mm; L5 = 660 mm; L6 = 250 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul asamblrii: FXs = 775 N, FYs = 225 N, FZs = 325 N; MX3 = FY (L1+L3)/2 = 62100 Nmm, MZ3 = FY (L2+ L4+ L6)/2 = 112500 Nmm (din considerente de simetrie nu se ia n considerare momentul forei FX), MY3 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4+ L6)/2 = 376400 Nmm;b. Tipul sarcinii: static;c.Restricii dimensionale: dimensiunile elementelor asamblate fiind cunoscute se vor adopta patru uruburi care vor fi dispuse n vrfurile unui ptrat cu dimeniunile maxim posibil;d. Condiii de funcionare: coieficientul de frecare dintre elementele 13 i 3 (13 i 3), = 0,150,25 (frecare usat, oel-oel);e. Temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;f. Condiii constructive: materiale sudabile;g. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.II.Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologieiSe adopt uruburi din materiale incluse n grupa de caracteristici 6.8 cu r = 800 MPa i 02 = 480 MPa .

III.Adoptarea formelor constructiveGurile de trecere a uruburilor cu diametrul D1 se vor dispune n colurile unui ptrat cu latura L = 75 mm, iar elementele 13 i 3 au fost dimensionate n subcapitolele precedente i s-a folosit platband cu limea b = 90 mm i grosimea h = 8 mm.


IV.Schema de calcul, dimensionare i verificareTransmiterea sarcinilor de la tirantul 13 la suportul 3 se face prin intermediul tijelor celor patru uruburi i prin filetele acestora, iar pentru calculul de dimensionare se impune identificarea celei mai solicitate asamblri cu urub, determinare bazat pe principiul superpoziiei aciunii forelor. Fora FXs solicit asamblarea axial centric; momentele MZ3 i MY3 solicit asamblarea axial excentric; forele FYs, FZs i momentul MX3 solicit asamblarea transversal centric. uruburile se monteaz cu joc i tijele acestora sunt solicitate la traciune. Dup dimensionarea urubului cel mai solicitat se va face dimensionarea acestuia din condiia de rezisten a tijei urubului.

Fig. 2.17.3 Schema de calcul a forelor din uruburi

Diametrul interior al filetului urubului cel mai solicitat se afl cu relaia:= 8,311 mm, unde at = 200 MPa, = 1,1, Fa= 11791 N

Se va adopta un urub M10 cu lungimea de 43 mm i lungimea filetului de 27,37 mm.

Verificare cu metoda clasic:= 21860727,93 MPa = (190320) MPa, unde M= 105609,91 Nmm i d1=9,920 mm.

V.Proiectarea formei tehnologiceSe va adopta piuli M12 cu grosime de 10 mm i lungime de 19 mm; aib plat cu diametrul interior de 13 mm, diametrul exterior de 20 mm i grosimea de 2 mm; aib Grower de serie mijloci cu diametrul exterior de 18,2 mm i grosime de 2,5 mm. Rugozitatea de prelucrare a alezajelor pieselor 3 i 13, Ra = 6,3 m.

Observaie: ntruct s-a realizat verificarea prin metoda clasic i n plus uruburile sunt STAS, deci verificate n prealabil, folosirea pachetului MDesign este redundant.

BIBLIOGRAFIE

1. Jula, A. .a. Organe de maini, vol. I,II. Universitatea din Braov, 1986, 1989. 2. Mogan, Gh. .a. Organe de maini. Teorie-Proiectare-Aplicaii, Ed Universitii Transilvania din Braov, 2012 (format electronic).3. Rdulescu, C. Organe de maini, vol. I, II, III. Universitatea Transilvania din Braov, 1985. 4. *** Culegere de norme i extrase din standarde pentru proiectarea elementelor componente ale mainilor, vol. I. i II. Universitatea din Braov, 1984.

DESENE

proiect om 2

Documents