proiect om

30
TEMA PROIECTULUI: Sa se proiecteze in sistem mecanic verificarea unei sarcini axiale F folosind 2 cuple elicoidale de miscare (de tip surub piulita) cu dubla actiune cu actionare cu clichet vertical pentru realizarea unei curse de lucru intre inaltimea minima Hmin si inaltimea maxima Hmax. Carcteristici tehnice (date initiale de proiectare): - sarcina de ridicare: - inaltimea minima: Hmin = 250 mm - inaltimea maxima : Hmax=500 mm 2. Mermoriu de prezentare: - schema constructiva - modul de functionare - compararea cu alte solutii similare din punct de vedere constructive , functional , tehnologic , de exploatare , prêt de cost. - justificarea solutiei alese (avantaje, dezavantaje) - materialele utilizate - precizia de executie - indicatii de montaj , transport , exploatare si intretinere - norme de tehnica si securitatea muncii. 2.1. Generalitati: - transmisia surub piulita reprezinta o cupla tribologica filetata (elicoidala ) cu miscare de alunecare intre spire fiind utilizate la transformarea miscarii de rotatie in translatie si transmiterea sarcinilor. Avantaje: - posibilitatea transmiterii sarcinilor mari . - Asigurarea conditiei de autofranare - Functionare silentioasa - Gabarit redus si pret de cost redus. 2.2. Schema constructive si modul de functionare 1

Upload: alexandrubtnr

Post on 19-Jun-2015

1.050 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: proiect OM

TEMA PROIECTULUI:

Sa se proiecteze in sistem mecanic verificarea unei sarcini axiale F folosind 2 cuple elicoidale de miscare (de tip surub piulita) cu dubla actiune cu actionare cu clichet vertical pentru realizarea unei curse de lucru intre inaltimea minima Hmin si inaltimea maxima Hmax. Carcteristici tehnice (date initiale de proiectare):

- sarcina de ridicare: - inaltimea minima: Hmin = 250 mm- inaltimea maxima : Hmax=500 mm

2. Mermoriu de prezentare:- schema constructiva- modul de functionare- compararea cu alte solutii similare din punct de vedere constructive , functional , tehnologic , de exploatare , prêt de cost.- justificarea solutiei alese (avantaje, dezavantaje)- materialele utilizate- precizia de executie- indicatii de montaj , transport , exploatare si intretinere- norme de tehnica si securitatea muncii. 2.1. Generalitati:- transmisia surub piulita reprezinta o cupla tribologica filetata (elicoidala ) cu miscare de alunecare intre spire fiind utilizate la transformarea miscarii de rotatie in translatie si transmiterea sarcinilor.Avantaje:

- posibilitatea transmiterii sarcinilor mari .- Asigurarea conditiei de autofranare - Functionare silentioasa- Gabarit redus si pret de cost redus.

2.2. Schema constructive si modul de functionare

1

Page 2: proiect OM

1 – piesa de reazem2 – surub principal (I)3 – sistem de actionare manuala cu manivela4 – surub secundar5 – piulita fixa6 – suport sau corp

Particularitati constructive Sistemul mecanic face parte din categoria cu 2 cuple elicoidale .Piesa de reazem 1 este solidara fata de surubul principal 2 deplasandu-se odata cu acesta.Cursa de ridicare este obtinuta prin sumarea deplasarii de translatie realizate de cele 2 suruburi: principal si secundar. Modul de functionare Prin actionarea cu o forta Fm asupra manivelei sistemului 3 atasat surubului secundar 4 acesta se deplaseaza pe verticala datorita rotirii fata de piulita fixa 5 determinand si deplasarea surubului principal datorita rotirii acestuia fata de piulita realizata in surubul secundar 4. Sitemul de actionare trebuie sa realizeze un moment motor (Mm)Fm – este forta aplicata asupra manivelei Lc – lungimea bratului manivelei (recomandate de proiectant)Mm trebuie sa preia cele 2 momente de frecare care apar in cuplele elicoidale .MtI – momentul de frecare in cupla I MtII – momentul de frecare in cupla IIMm = MtI + MtII

2.3. Stabilirea incarcarilor elementelor constructivePiesa de reazem 1 si surubul principal 2 sunt solicitate axial de forta exterioara F fiind solicitate la compresiune si de momentul MtI la torsiune.Surubul secundar 4 piulita 5 si suportul 6 sunt solicitate la compresiune de F si la torsiune de MtII. 2.4. Alegerea tipurilor de filete pentru cuplele elicoidale .Tipuri de filete de miscare 2.5. Materiale 3.Memoriu justificativ de calcul.3.1. Proiectarea surubului principal3.2. Proiectarea piesei de reazem3.3. Proiectarea surubului secundar.3.4. Proiectarea piulitei fixe.3.5. Proiectarea corpului.3.6. Proiectarea sistemului de actinoare .

2

Page 3: proiect OM

3.1. Proiectarea surubului principal

a) Alegerea materialului. Otelurile laminate OL 37 , Ol 50 , Rmb) Predimensionarea surubului consta in determinarea diametrului minim a sectiunii transversale a surubului d1 (diametrul interior al filetului ) din conditia de rezistenta la flambaj.

lf – lungime de flambaj

Relatii intre inaltimi

d1 – se rotunjeste la o valoare STAS pentru unul din filetele de miscare

3

Page 4: proiect OM

a = 335b = 0,62c = 0

3.1.3.Verificarea autofranarii consta in stabilirea inegalitatii

- unghiul de infasurare a elicei filetului calculat cu relatia:

º

- unghiul de frecare intre spirele surubului si piulitei - coefficient de forfecare pe spire

- unghiul dintre flancurile filetului = 30º

3.14. Stabilirea dimensiunilor pentru surubul principal - sunt cele adoptate la filetele surubului principal

dh – se alege in functie de marimea surubului de fixare a opritorului pentru limitarea pe verticala a deplasarii surubului principal.

- se alege din stasul de degajari pentru iesirea filetului trapezoidal - reprezinta diametrul de asamblare cu piesa de reazem

- se alege intre (0,15….0,25)dR

4

Page 5: proiect OM

- se alege dupa proiectarea surubului secundar

3.1.5. Verificarea surubului principal la solicitarea compusa.Solicitarea este de compresiune si torsiune.

- momentul de forfecare in filet

3.2. Proiectarea piesei de reazem

- Alegerea materialului Piesa de reazem se realizeaza prin turnare din otel: OT 40, OT 60.- Alegerea formei constructive

(cele mai sus calculate)

5

Page 6: proiect OM

3.2.1.Verificarea piesei de reazemVerificarea la : - forfecare:

- la strivire :1) intre stift si piesa de reazem:

2) intre stift si surubul principal:

3.3.Proiectarea surubului secundar

3.3.1.Alegerea materialului Pentru realizarea surubului secundar se recomanda aceleasi materiale ca si in cazul surubului principal OL 37 , OL 50 (STAS 500 – 80 ) sau OL 35 , OL 45 (STAS 880 – 80).

3.3.2.Stabilirea dimensiunilor

6

Page 7: proiect OM

1) Pentru surubul principal ● Numarul de spire ale pilitei – se determina din conditia de rezistenta la strivure a peliculei de lubrifiant cu relatia:

in care : - tensiunea admisibila la strivire are valori recomandate intre 7…10 MPa pentru contactul otel/otel.Valoarea calculata pentru se adopta intreaga , mai mare decat cea calculata , in intervalul 6…10 spire. ● Inaltimea (lungimea ) piulitei este data de :

[mm]cu: - pasul filetului surubului principal. ● Lungimea filetului se determina cu relatia:

care se poate calcula dupa adoptarea pasului pentru filetul surubului secundar. 2) Pentru surubul secundar Se calculeaza sau se adopta urmatoarele marimi : ● Diametrul alezajului pentru trecerea surubului principal:

[mm] ● Diametrul filetului exterior se stabileste functie de valoarea calculata pentru diametrul interior al filetului :

[mm]care se rotunjeste la o valoare superioara din SR ISO 2904 pentru profil trapezoidal cu pas normal, dupa care se aleg toate dimensiunile filetului surubului secundar:

● Deschiderea hexagonului pentru montarea rotii de clichet :

[mm]

● Diametrul gulerului de piulita pentru roata de clichet: [mm]

[mm] ● Lungimea filetata :

in care : - se determina dupa proiectarea piulitei fixe . ● Degajarea pentru iesirea filetului:

7

Page 8: proiect OM

mm ● Latimea rotii de clichet:

mm ● Suport clichet:

mm ● Inel de fixare :

mm

3.3.3. Verificarea conditiei de autofranare Se efectuieaza similar ca la surubul principal cu relatia :

unde: - unghiul de infasurare a spirei filetului surubului secundar dat de relatia :

Si - unghiul apparent de frecare intre spirele surubului secundar si piulitei fixe,

calculate ce:

In cazul neverificarii conditiei se propun solutii pentru respectarea acesteia. 3.3.4. Verificarea la solicitare compusa Surubul secundar este solicitat la compresiune de sarcina axiala F si la torsiune de momentul de frecare in filet , relatia de verificare fiind de forma:

Tensiunea maxima echivalenta se determina cu relatia bazata pe ipoteza energetica de rupere a materialului surubului secundar :

[MPa]in care : tensiunea efectiva maxima de compresiune este :

[MPa]

si tensiunea efectiva maxima de torsiune se determina cu relatia :

[MPa]

cu:

8

Page 9: proiect OM

[N mm]

3.3.5.Determinarea randamentului Un indicator important in functinonarea sistemelor de ridicare cu suruburi de miscare cu frecare de alunecare intre spire este randamentul . Relatia de calcul difera in functie de solutia constructiva adoptata:

● Cric cu surub telescopic

3.4. Proiectarea piulitei fixe

3.4.1.Alegerea materialului In functie de functiile constructiv – functionale impuse diferitelor variante de sisteme de ridicare cu surub de miscare, pentru piulita fixa se pot utiliza urmatoarele categorii de materiale: ● Oteluri laminate de uz general pentru constructii:

OL 37, OL 42 , OL 50 – STAS 500/2; ● Oteluri carbon de calitate :

OLC 35, OLC 45 – STAS 880 ; ● Fonta cenusie

Fc 200 – SR ISO 185 ; ● Bronz cu staniu

CuSn 10, CuSn 11 – SR ISO 197/1 .

3.4.2.Stabilirea dimensiunilor piulitei fixe 1) Alegerea formei constructive Se proiecteaza o piulita cu guler de rezemare fata de suportul care sustine ansamblul de ridicare a sarcinii exterioare, cu schema din figura.

9

Page 10: proiect OM

2) Stabilirea dimensiunilor ● Determinarea numarului de spire – se face din conditia de rezistenta a peliculei de lubrifiant dintre spire, cu relatia:

in care: - tensiune admisibila de strivire se adopta in functie de materialele pieselor aflate in contact (surubul secundar si piulita fixa ) astfel: 7…13MPa - otel/otel sau otel/bronz; Valoarea rezultata din calcul se rotunjeste la un numar intreg mai mare din intervalul 6 – 10 spire. ● Inaltimea (lungimea) piulitei

[mm] ● Diametrul exterior al corpului

[mm] ● Diametrul exterior al gulerului

[mm] ● Inaltimea gulerului:

[mm] ● Alegerea stiftului filetat de fixare a piulitei in suport (corp)

- cu crestatura , cu cep cilindric STAS 10422

3.4.3.Verificarea piulitei La piulita fixa intereseaza trei tipuri de verificari:

1) Verificarea spirei filetuluiSe efectueaza la: ● solicitarea la incovoiere - tensiunea in spira:

[MPa] umde: - tensiunea admisibila la incovoiere ia urmatoarele valori:60…80MPa – piulita de otel;

● solicitarea la forfecare – tensiunea este:

10

Page 11: proiect OM

[MPa]

in care: - tensiunea admisibila la forfecare are valori functie de material:50….65MPa – piulita din otel;30….35MPa – piulita din fonta sau bronz.

2) Verificarea corpului piulitei ● Solicitarea de strivire a gulerului de reazem :

cu: - tensiunea admisibila la strivire adoptata 60 MPa. ● Solicitarea de forfecare a gulerului de reazem :

[MPa]

unde: - se adopta : 40…55 MPa - pentru otel;

30…35MPa – pentru fonta sau bronz.

● Solicitarea compusa (compresiune , torsiune)

Tensiunea echivalenta maxima din piulita :

[MPa]

Tensiunea efectiva de compresiune a piulitei :

[MPa]

Tensiunea efectiva de torsiune a piulitei :

[MPa]

Tensiunea admisibila de tractiune este recomandata functie de materialul

pilitei:

60…80MPa – pentru otel;

40….45MPa – pentru fonta sau bronz.

3) Verificarea stiftului filetat

Se efectueaza functie de momentul care solicita stiftul:

11

Page 12: proiect OM

cu: - momentul de frecare pe suprafata de sprijin a gulerului pilitei fixa fata de

suport dat de relatia :

[Mpa]

in care: - coeficientul de frecare pe suprafata de reazem a piulitei in suport ;se

adopta :

0,15…0,2 - otel/otel;

0,12…0,15 - otel/fonta,fonta/fonta,bronz/fonta.

Observatie :

Deoarece valoarea calculata pentru este foarte mica sau negativa, nu este

necesara verificarea stiftului filetat .

3.5. Proiectarea suportului

3.5.1.Alegerea materialului

Analizand forma constructiva stabilita in figura , suportul poate fi realizat prin

turnare din otel OT 45 – STAS 600 sau din fonta Fc 200 – STAS 580.

In cazul cand cricul este produs in serie mica sau individuala se poate recurge la o

constructie sudata din otel Ol 37 – STAS 500.

3.5.2.Alegerea dimensiunilor

Dimensionarea suportului se realizeaza pe baza de recomandari si constructii

asemanatoare, verificand unde este cazul.

● Dimensiunile : - sunt cele de la piulita fixa;

● Diametrul interior :

12

Page 13: proiect OM

[mm]

● Unghiul conicitatii :

● Grosimea peretelui - se allege in functie de material si gabaritul maxim,

astfel:

g = 7 mm - pentru otel si mm;

● Grosimea talpii

mm

● Inaltimea partii tronconice :

[mm]

● Inaltimea partii cilindrice :

mm [mm]

● Inaltimea totala:

[mm]

● Diametrul interior la baza suportului:

[mm]

● Diametrul exterior la baza suportului :

mm [mm]

● Razele de racordare:

si [mm]

● Pozitia stiftului filetat :

[mm]

Toate valorile obtinute se rotujesc conform STAS 406 – Dimensiuni nominale.

3.5.3.Verificarea suportului

Se realizeaza doua verificari in sectiunile periculoase :

- Verificarea la compresiune in sectiunea 1-1: tensiunea de compresiune a

suportului:

13

Page 14: proiect OM

[MPa]

- Verificarea la strivire a suprafetei de sprijin a suportului se face cu relatia :

[MPa]

in care: - tensiunea admisibila de strivire se alege in functie de natura solului pe care

se sprijina suportul cricului , astfel:

2,5…..25MPa - beton;

40….100Mpa - granit;

2,5….6MPa - zidarie;

0,75…..1,5MPa - sol argilos.

3.6.Proiectarea sistemului de actionare

Exista doua constructii diferite de sisteme de actionare :

- cu clichet orizontal – utilizat la toate tipurile constructive de cricuri;

- cu clichet vertical – se poate atasa la sistemele de ridicare mai putin cricul

cu surub si parghii (datorita pozitiei acestuia in plan vertical).

Din aceste motive se va adopta aceasta solutie pentru cricurile care lucreaza in

domenii de sarcini ridicate (telescopice , cu dubla actiune,cu piulita rotitiare ,

prese).

Deoarece sistemul de actionare este aclcatuit din mai multe elemente

constructive , proiectarea acestora se va face in etape diferite.

3.6.1.Proiectarea manivelei

Pentru actionarea manuala a sistemului mecanic de ridicare cu doua suruburi

(telescopic, cu dubla actiune ) se calculeaza lungimea manivelei cu relatia:

[mm]

14

Page 15: proiect OM

in care: - lungimea de calcul stabilita in functie de numarul de muncitori care

contribuie la ridicarea sarcinii exterioare n=1….2 si un coefficient de

nesimultaneitate a actiunii acestora pentru n=1 sau pentru n=2 :

n=1,

[mm]

cu: - forta dezvoltata de un muncitor pentru actionarea levierului;

- momentul de incovoiere total , egal cu momentul de frecare total calculat pentru

fiecare din variantele constructive:

- la cricul cu dubla actiune:

[N mm];

Lungimea reprezinta lungimea suplimentara pentru prinderea cu mana a manivelei

sau levierului si se adopta:

pentru n=1;

Dupa valoarea rezultata sunt posibile doua solutii constructive pentru manivela

de actionare :

● manivela are lungimea ;

lungimea prelungitorului:

l=80 mm – lungimea de ghidare a prelungitorului.

Diametrul interior al prelungitorului - se determina din conditia de rezistenta

la incovoiere fata de sectiunea A-A cu relatia :

in care: - tensiunea adimsibila la incovoiere ia valori 100…..120 MPa.Pentru

diametrul interior se alege o valoare intreaga mai mare decat cea calculate.

Diametrul exterior al prelungitorului este dat de :

15

Page 16: proiect OM

unde: - grosimea peretelui prelungitorului.

Valoarea calculata se rotunjeste dupa STAS 530/1 – Tevi din otel fara sudura , trase

sau laminate la rece.

3.7.Proiectarea rotii de clichet

3.7.1.Alegerea materialului

In literatura de specialitate , pentru rotile de clichet se recomanda otel carbon

de uz general OL 50, OL 60, otel carbon de calitate OLC 45 sau otel aliat 40 Cr 10.

3.7.2.Stabilirea formei si dimensiunilor rotii de clichet

Forma constructiva pentru roata de clichet este data din figura , iar

dimensiunile se aleg dupa cum urmeaza :

● deschiderea locasului hexagonal S=30;

● unghiul de rotire 45º;

● numarul de dinti z = 360/

● diametrul mediu ;

● latimea dintelui ;

● grosimea dintelui

● inaltimea dintelui h=(0,6….0,8)b=7;

●diametrul interior al danturii

● diametrul exterior al danturii

3.73. Verificarea rotii de clichet

Deoarece roata de clichet a fost dimensionata constructiv pe baza

recomandarilor , sunt necesare urmatoarele:

● Verificarea dintelui

16

Page 17: proiect OM

- la incovoiere – tensiunea efectiva de incovoiere a dintelui se determina considerand

dintele ca o grinda cu profil paralelipipedic incastrata la un capat si libera la celalalt,

solicitata de o forta aplicata la capatul liber:

in care: - forta pe dinte (exercitata de clichet) este data de:

Conditia care trebuie indeplinita este : , cu .

- la forfecare - tensiunea efectiva de forfecare este :

Pentru tensiunea admisibila la forfecare se recomanda valori .

- la strivire – tensiunea de strivire a suprafetei dintelui rotii la constact cu clichetul se

calculeaza cu relatia:

unde: .

● Verificarea asamblarii pe contur hexagonal – Schema de calcul data in figura permite

determinarea tensiunii de strivire pe conturul hexagonal intre roata de clichet si surubul

secundar cu relatia :

cu: a – latura hexagonului:

.

3.8.Proiectarea clichetului vertical

17

Page 18: proiect OM

3.8.1.Alegerea materialului

Pentru realizarea clichetului se utilizeaza otel laminat OL 60, otel laminat de

calitate OLC 45, OLC 60 sau otel aliat 40 Cr 10 sub forma de tabla.

3.8.2.Stabilirea formei constructive si dimensiunilor

In figura este reprezentat clichetul vertical , iar in figura se pot stabili

dimensiunile de montare a clichetului:

● ;

● .

Dimensiunile clichetului sunt:

● inaltimea dintelui h –de la roata de clichet;

● lungimea dintelui se alege constructiv,

● lungimea clichetului

● diametrul alezajului pe bolt: dB=8 , R1 = dB

3.8.3.Verificarea clichetlui

Dimensionarea fiind facuta constructive , este necesara verificarea clichetlui la incovoiere

pe baza schemei din figura.

Conditia de verificat este data de relatia :

cu: si tensiunea admisibila .

18

Page 19: proiect OM

3.9.Proiectarea asamblarii clichetului

3.9.1.Alegerea solutiei constructive

Pentru asamblarea clichetului pe suportul de clichet cu care se realizeaza

actionarea manuala de la manivela se propun doua solutii constructive, prezentate in

figura:

- cu surub de montaj (a);

- cu bolt cilindric si stift transversal (b).

3.9.2.Stabilirea dimensiunilor elementelor de asamblare

Se prezinta separate elementele specifice de calcul pentru cele doua variante

constructive.

1 )Asamblarea cu bolt cilindric si stift transversal

● Boltul

- Material : se recomanda OL 50 , OL 60 sau OLC 45 .

- Forma constructiva : bolt cu cap mic STAS 5754/2.

- Dimensiuni: se aleg din standard .Se recomanda diametre ale boltului

.

● Stiftul transversal pentru fixarea boltului in suportul de clichet

- Material: se recomanda OL 50 , OL 60 sau OLC 45 .

- Forma constructiva : stift conic STAS 3436.

- Dimensiuni : se aleg din standard .Se recomanda diametre ale stiftului

3.9.3.Verificarea asamblarii

1)Asamblarea cu bolt cilindric si stift transversal

Verificarile se efectueaza in sectiunile periculoase , pe baza schemelor din figura:

- la forfecare – tensiunea efectiva de forfecare a boltului data de :

19

Page 20: proiect OM

trebuie sa fie:

Forta care solicita boltul este reactiunea R din articulatie , reprezentarea

schemei de calcul fiind data in figura , din care rezulta:

in care marimile bratelor parghiei sunt :

- calculata la clichet ;

- la strivire – tensiunea de strivire a boltului cu suprafata gaurii de trecere

din clichet se verifica daca este:

- la incovoiere – tensiunea de incovoiere a boltului data de :

trebuie sa indeplineasca inegalitatea : .

3.10.Proiectarea suportului pentru clichet

3.10.1.Alegerea materialului

Avand in vedere forma piesei care se poate realiza in conditii de productivitate

mare numai prin forjare in matrita sau inelul prin stantare la rece si manivela de actionare

sudata de acesta , se recomanda OL 37, OL 42 , respectiv OL 37, OL 52 – 2K.

3.10.2.Stabilirea formei constructive si dimesiunilor

Dimensiunile suportului se aleg constructiv, urmand sa se faca verificari acolo

unde este necesar, astfel:

20

Page 21: proiect OM

● diametrul interior al inelului : =26mm ;

● diamterul exterior al inelului : ; cu - de la

roata de clichet;

● grosimea suportului: ;

● inaltimea pentru asamblarea cu bolt : - de la dimensiunile de montare ale

clichetului;

● distanta pana la peretele interior al suportului : - de la dimensiunile de

montare a clichetului;

● lungimea partii cilindrice a suportului:

3.10.3.Verificarea suportului de clichet

Suportul de clichet se verifica la efort compus in sectinuea X – X, datorita

solicitarilor de:

- rasucire cu momentul

- incovoiere cu momentul

Tensiunea echivalenta este :

Tensiunea de incovoiere :

Tensiunea de rasucire :

in care:modulul de rezistenta polar este dat de:

cu:

pentru

Pentru verificare trebuie satisfacuta inegalitatea : .

21