proiect p.a.c. popa bogdan 20.05.2011

38
CUPRINS Cap.1 - Memoriu de prezentare; Cap.2 - Elaborarea soluţiilor constructive; Cap.3 - Calculul ajustajului cu strângere; Cap 4 - Calculul de dimensionare a şurubului de acţionare; Cap 5 - Alte calcule de rezistenţă şi verificare la rezistenţă. Anexe 1. Desen de ansamblu 2. Desene de executie pentru placa extractor, brate si surub 3. Model geometric tridimensional 0

Upload: popa-stefan

Post on 23-Jul-2015

425 views

Category:

Documents


5 download

TRANSCRIPT

Page 1: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

CUPRINS

Cap.1 - Memoriu de prezentare;

Cap.2 - Elaborarea soluţiilor constructive;

Cap.3 - Calculul ajustajului cu strângere;

Cap 4 - Calculul de dimensionare a şurubului de acţionare;

Cap 5 - Alte calcule de rezistenţă şi verificare la rezistenţă.

Anexe

1. Desen de ansamblu

2. Desene de executie pentru placa extractor, brate si surub

3. Model geometric tridimensional

0

Page 2: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

TEMA DE PROIECT

Să se proiecteze un extractor de rulmenţi cu trei braţe, a cărui soluţie

constructivă se prezintă în figura 1, pentru extragerea rulmenţilor radiali cu bile

montaţi cu strângere pe arbore, ajustajul format (între rulment şi arbore) fiind H7/r6.

Semnificaţia notaţiilor din figură este:

1. Taler de sprijin;

2. Gheară extractoare;

3. Piuliţă (corpul extractorului);

4. Mâner de acţionare;

5. Tijă filetată;

Arborele este în clasa 7 de precizie, iar inelul interior al rulmentului în clasa 6 de

precizie ( H7/r6).

Conţinutul proiectului:

- Partea scrisă:

Cap.1 Memoriu de prezentare;

Cap.2 Elaborarea soluţiilor constructive (minim 3);

Cap.3 Calculul ajustajului cu strângere;

Cap 4 Calculul de dimensionare a şurubului de acţionare;

Cap 5 Alte calcule de rezistenţă şi verificare la rezistenţă.

- Partea grafică (realizată CAD):

- desen de ansamblu;

- desene de execuţie pentru reperele: 3,5,2

- modelul geometric tridimensional pentru întreg ansamblu.

Se vor elabora 3 soluţii constructive pentru schema de principiu prezentată în

figura 1.

1

Page 3: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

Figura 1). Schema de principiu a unui extractor de rulmenţi

Condiţiile de elaborare a proiectului:

Partea scrisă:

Se elaborează asistat de calculator în WORD ver.7 sau XP cu următoarele precizări:

Formatul paginii A4;

Marginile:stânga 2.5, dreapta 2.5, sus 2.5, jos 2.5;

Paragrafele la 1,5 rânduri;

Fonturile utilizate ARIAL 12;

Figurile inserate în text.

Titlul capitolelor se va scrie BOLD cu MAJUSCULE, ARIAL 14,

Aliniat la un Tab. Capitolele se vor numerota cu 1, 2, 3, 4, ….

Subcapitolele vor fi numerotate 1.1, 1.2, 1.3 etc.

BOLD, ITALIC, ARIAL 12, aliniate la două Tab-uri.

Figurile se numerotează 1.1, 1.2, în funcţie de capitolul din care fac parte (în

exemplu capitolul 1). Sub figuri se trece semnificaţia.

Relaţiile se scriu pe rânduri fără text, se numerotează, se centrează pe mijlocul

paginii şi sunt precedate şi urmate de un rând liber.

2

Page 4: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

C = A +B [mm] (1.1)

unde:

C= ….;

A=….;

B=…. .

Conţinutul:

Copertă;

Tema de proiect;

Cuprins;

Conţinutul părţii scrise;

Partea grafică (scoasă la imprimantă).

Bibliografie;

Opis;

Plic cu CD care conţine partea scrisă şi grafică a proiectului

3

Page 5: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

1. MEMORIU DE PREZENTARE

Exploatarea corectă a lagărelor cu rulmenţi este determinată şi de alegerea

soluţiilor pentru montarea şi demontarea acestora, corespunzătoare tipului şi

dimensiunilor rulmentului, felul ajustajului, productivităţii operaţiei etc.

Rulmenţii mici şi mijlocii, formând în carcasă şi/sau pe arbore un ajustaj cu

joc, se montează cu mâna, urmărindu-se o conducere şi aşezare corectă pe

suprafeţele de sprijin. Rulmenţii de dimensiuni mari sunt fixaţi cu mijloace adecvate

de sprijinire şi conducere, în cazul rulmenţilor care se montează în carcasă şi/sau pe

arbore cu ajustaje cu strângere se folosesc metode şi mijloace specifice.

Pentru uşurarea introducerii rulmenţilor în carcase şi/sau pe arbori, atât în

cazul ajustajelor cu joc, cât şi în cazul ajustajelor cu strângere, suprafeţele de montaj

ale arborilor şi carcaselor se ung cu un strat subţire de ulei. Demontarea rulmenţilor

din carcase şi de pe arbori se face, de asemenea, cu mâna sau mijloace specifice

corespunzătoare felului ajustajului, tipului şi mărimii rulmentului, a necesităţii de

refolosire atât a rulmenţilor, cât şi a carcaselor sau arborilor.

La demontarea rulmenţilor cu alezaj cilindric de pe arbori şi din carcase,

ordinea operaţiilor este inversă acelora de montare. Astfel se va demonta mai întâi

subansamblul montat cu ajustaj cu joc sau strângere mai mică (fig. 2.1, fig. 2.2),

urmând apoi demontarea elementelor montate cu strângere mai mare.

4

Page 6: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

2. ELABORAREA SOLUTIILOR CONSTRUCTIVE

Extractor rulmenţi UNIMAX 76 mm

Extractor rulmenţi UNIMAX 305 mm

5

Page 7: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

3. CALCULUL AJUSTAJULUI CU STRANGERE

3.1. Alegerea din STAS a rulmentului (radial cu bile):

Rulmentul se alege în funcţie de diametrul arborelui: d = 45 mm.

Rulment radial cu bile pe un rând cu cale de rulare Seria 6209 ( STAS 3041 - 80):

d = 45 mm;

D = 85 mm;

B = 19mm;

r = 5 mm;

m = 0.429 kg/buc

Capacitatea de încărcare:

- dinamică Cr=33000 N

- statică C0r= 20300 N

Fig.3.1. a

6

Page 8: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

Fig 3.1.b

Rulmenţii radiali cu bile sunt simpli din punct de vedere constructiv, uşor de

montat şi de întreţinut. Ei pot funcţiona la turaţii ridicate şi pot prelua atât sarcini

radiale, cât şi axiale.

7

Page 9: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

3.2 Calculul forţei de extragere a rulmentului.

În această parte se va determina valoarea forţei de extragere a rulmentului

care este necesară pentru dimensionarea elementelor în cadrul calculului de

rezistenţă.

Fig 3.2

3.3. Abateri limită pentru ajustajul cu strângere H7/r6.

Ajustajul H7/r6 se utilizează la fixarea “mijlocie” a pieselor din metale feroase

şi fixarea uşoară la piese din metale neferoase (bucşe presate în lagăre, ghidaje,

capete de bielă, fixarea rotorilor de pompă pe arbore etc.).

Strângerea maximă pentru ajustajul H7/r6 este:

Smax = dmax – Dmin

unde: dmax = N + Asd

Dmin = N + AiD

8

Page 10: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

Fig. 3.3

r6 – abaterea superioară a arborelui:

- Asd =+50; dmax = 45,50mm;

- abaterea inferioară a arborelui:

- Aid = +34; dmin = 45,34 mm;

H7 – abaterea superioară a alezajului:

- AsD =+25; Dmax = 85.25 mm;

- abaterea inferioară a alezajului:

- AiD = 0; Dmin = 85.00 mm.

Dmax = N + Asd = 85.25 mm

Dmin = N + AiD = 85.00 mm

3.4. Calculul forţei de extragere a rulmentului.

Forţa de extragere este determinată de presiunea de contact dintre arbore şi

alezajul rulmentului, de coeficientul de frecare la depresare şi de aria de contact

dintre rulment şi arbore. La rândul ei, presiunea de contact este determinată de

câmpurile de toleranţă ale elementelor ajustajului şi de dimensiunile inelului interior al

rulmentului.

9

Page 11: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

3.4.1. Calculul presiunii de contact.

Între două piese asamblate prin strângere după dimensiunea “d” din figura 4

va aparea o presiune de contact “p” dată de formula:

p=Smax

d (C A

E A

+CB

EB)

[ daN /mm2 ]

unde: Smax – strângerea maximă [mm];

p – presiunea pe suprafaţa de contact [daN/mm²]

C A=1+( d1

d )2

1−( d1

d )2−γ A

CB=1+( dD )

2

1+( dD )2+γB

unde:

C A ,CB – constante pentru arbore, respectiv butuc;

,Aט – Bט coeficientul lui Poisson pentru materialele arborelui, respectiv butucului

(rulment);

;B = 0,3 pentru oţelט ,A ט

EA , EB – modulele de elasticitate ale arborelui, respectiv butucului (rulment);

EA=EB = 2,1·104 [daN/mm²]

Smax = 0,16 [mm]

d = 45 [mm]

D = 85 [mm]

d1= 0

10

Page 12: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

C A=1+( 0

45 )2

1−( 045 )

2−0,3=1

1−0,3=1−0,3=0,7

CB=1+(45

85 )2

1−(4585 )

2+0,3=1 ,279

0 ,721+0,3=1.773+0,3=2 ,073

p=0 ,16×2,1×104

45 (0,7+2 ,073 )=3360

45×2 . 773= 3 . 360

124 ,785=26926

daN /mm2

P= 26.926 daN /mm2

3.4.2. Determinarea forţei de extragere a rulmentului

La depresare trebuie să se deplaseze relativ cele două elemente ale

ajustajului, fiind necesar să se învingă forţa de frecare generată datorită presiunii de

contact “p”.

Această forţă este dată de relaţia:

Ff = μ·N [daN]

unde: Ff – forţa de frecare;

μ – coeficientul de frecare la depresare, dependent de modul în care sa

realizat presarea;

μ=0,1 pentru presarea la rece longitudinală;

N – normala pe suprafaţa de contact;

N = p·A = p·π·d·B

A – aria de contact.

11

Page 13: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

Condiţia de extragere este:

Fex > Kc·Ff

Fex – forţa extractoare;

Kc – coeficient de corecţie;

Kc = 2...5

Fex > Kc·μ·N

Fex > Kc·μ·p·π·d·B

Fex > 3·0,1·26.926 ·3,14·45·19

Fex > 7805,228 [daN]

Forţa de extragere este:

Fex = 21686.468 [daN]

4. CALCULUI DE DIMENSIONARE A FILETULUI SURUBULUI DE

ACTIONARE

Acest capitol cuprinde calculul de rezistenţă al şurubului, inclusiv al lagărului

axial cu pastilă sferică. Se justifică alegerea materialelor pentru aceste elemente,

dimensionarea şi alegerea preciziei dimensionale şi calităţii geometrice a

suprafeţelor.

Şurubul constituie partea cea mai importantă a extractorului de rulmenţi de pe

capete de arbori şi de aceea proiectarea lui are o importanţă deosebită.

4.1. Alegerea materialului

Alegerea materialului se face pe baza criteriului îndeplinirii funcţiunii, criteriul

tehnologic şi criteriul economic.

a) Criteriul îndeplinirii funcţiunii impune ca materialul ales să asigure rezistenţa

piesei la solicitări mecanice, deformaţii, uzură-coroziune şi la vibraţii. Deteriorarea

cea mai frecventă a unui astfel de şurub este reprezentată de pierderea stabilităţii

elastice, celelalte solicitări (compresiunea şi răsucirea) fiind nepericuloase.

Îndeplinirea funcţiunii reclamă deci un material cu o bună stabilitate elastică.

Deoarece această proprietate depinde numai de modulul de elasticitate longitudinal

12

Page 14: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

al materialului, care nu variază sensibil de la oţel la oţel, se poate alege practice

pentru şurub orice calitate de oţel.

b) Criteriul tehnologic ia în considerare capacitatea materialului de a se

prelucra uşor prin aşchiere şi de a nu necesita tratamente termice complexe. Întrucât

solicitările din şurub sunt moderate, este recomandabilă adoptarea unui oţel carbon

obişnuit (STAS 500/2-77) care se prelucrează cu uşurinţă.

c) Criteriul economic impune ca preţul global, de fabricaţie şi de exploatare, să

fie cât mai mic posibil. Deoarece şurubul presei nu necesită o întreţinere deosebită,

iar oţelurile carbon obişnuite sunt cele mai ieftine, rezultă că utilizarea unui

asemenea oţel la confecţionarea lui este pe deplin justificată.

Materialul ales este: OLC 45 (STAS 500/2-77) tratat prin călire urmată de o

revenire joasă.

Σc= 230 [MPa]

σr= 370 [MPa]

σp = 200 [Mpa]

σc, σr, σp – limita de curgere, de rupere, respectiv de proporţionalitate a oţelului

4.2. Stabilirea formei constructive

Datorită răspândirii în domenii şi condiţii funcţionale variate, şuruburile se

întâlnesc într-o mare diversitate de forme constructive.

Pentru îndeplinirea funcţiunii, şurubul trebuie să aibă forma prezentată în figura :

Fig. 4.1

13

Page 15: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

4.3. Determinarea diametrului interior al filetului şurubului

Pentru a evita flambajul şurubului, forţa maximă de compresiune care

acţionează asupra sa în exploatare, F, trebuie să îndeplinească inegalitatea:

F·c < Fcr, unde: Fcr

c = 4...5 - coeficientul de stabilitate elastică.

Expresia de calcul a forţei critice de flambaj depinde de domeniul -elastic sau

plastic- în care acesta are loc, definite de anumite valori limită ale tensiunii critice de

flambaj, σcr, sau ale coeficientului de zvelteţe.

Se calculează diametrul necesar:

d=√ 4×Fex

π×σac = 4

unde: Fex – forţa extractoare;

σac – efortul unitar admisibil de compresiune [daN/mm²]

σac = 60 ... 80 [MPa] - pentru sarcina de lucru F ≥ 20000 [daN]

d=√ 4×27000 3 ,14×80

=√108000251 .2

=√429 .936=20 .734=21mm

Diametrul necesar este:

dnec= 21 [mm]

Dimensionarea şurubului

Pentru o mai bună proporţionalitate între diametrul şurubului şi diametrele rulmentului

si pentru o siguranta crescuta alegem:

- diametrul interior al şurubului: d1= 24 [mm]

- lungimea şurubului: l = 300 [mm]

14

Page 16: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

4.4. Alegerea filetului şurubului

4.4.1. Alegerea tipului de filet

Alegerea filetului se face în funcţie de destinaţia şurubului; pentru extractorul

de rulmenţi se foloseşte un şurub de mişcare pentru care se recomandă un filet

pătrat, trapezoidal sau ferăstrău.

Recomandări pentru stabilirea tipului de filet

Tipul

filetuluiSTAS Se recomandă la:

Pătrat -Forţe mici şi medii de direcţie constantă acţionând într-un

singur sens; randament ridicat

Trapezoida

l2114-75

Forţe mari de direcţie variabilă acţionând în ambele

sensuri; randament mai mic cu 4-5% decât filetul pătrat

Fierăstrău 2234-75

Forţe mari, variabile şi cu şoc acţionând într-un singur

sens; direcţia forţei constantă; randamentul comparabil cu

a filetului pătrat.

Rotund 668-80Este un filet cu destinaţie specială; forţe dinamice mari;

înşurubări şi deşurubări repetate în condiţii grele de lucru.

La alegerea tipului de filet se vor avea în vedere următoarele aspecte:

- pierderile prin frecare la deplasarea sub sarcină trebuie să fie cât mai mici,

învederea realizării unui randament cât mai bun;

- frecarea la deşurubare trebuie să fie pe cât posibil, cât mai mare, pentru a

asigura autofrânarea.

Alegem filet patrat cu pas normal (STAS 1450/1-74).

1) Diametrul exterior al şurubului d = 30,500 [mm]

2) Pasul filetului p = 6 [mm]

3) Înălţimea filetului la şurub t1 = 0,5·p = 0,5·6 = 3 [mm]

4) Raza de racordare a filetului la şurub r = 0o

5) Adâncimea filetului la şurub e = 0,5·p = 0,5·6 = 3 [mm]

15

Page 17: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

Filet interior

Filet exteriord

d2 d1 D1

D2

D

p

Axa filetului

6) Diametrul interior al şurubului d1 = d - 2t1 = 30 - 2·3 = 24 [mm]

7) Diametrul mediu al şurubului 27 [mm] d2=

d+d1

2=54

2=27mm

8) Jocul axial j = 2·a = 2·0,25 = 0,5 [mm]

9) Diametrul exterior al piuliţei D = d + 2·a = 30 + 2·0,25 = 30,5 [mm]

10) Diametrul interior al piuliţei D1 = d1 = 24 [mm]

11) Diametrul mediu al piuliţei D2 = d2 = 27 [mm]

12) Înălţimea filetului la piuliţă t = 0,5·p + a = 0,5·6 + 0,25 = 3,25 [mm]

13) Adâncimea filetului la piuliţă e = 0,5·p = 0,5·6 = 3 [mm]

14) Teşirea piuliţei t2 = t1 – t = 3 – 1 = 2 [mm]

Tabel

Dimensiunile nominale ale filetului pătrat Pt

Diametrul

nominal

d [mm]

Pasul

P [mm]

Diametrul mediu

d2 = D2 [mm]

Diametrul

Exterior D [mm]

Diametrul interior

d1 = D1 [mm]

0 1 2 3 4

102 9,000 10,500 8,000

3 8,500 10,500 7,000

122 11,000 12,500 10,000

3 10,500 12,500 9,000

14 2 13,000 14,500 12,000

16

Page 18: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

3 12,500 14,500 11,000

162 15,000 16,500 14,000

4 14,000 16,500 12,000

182 17,000 18,500 16,000

4 16,000 18,500 14,000

202 19,000 20,500 18,000

4 18,000 20,500 16,000

22

2 21,000 22,500 20,000

5 19,500 22,500 17,000

8 18,000 22,500 14,000

24

2 23,000 24,500 22,000

5 21,500 24,500 19,000

8 20,000 24,500 16,000

26

2 25,000 24,000

5 23,500 26,500 21,000

8 22,000 18,000

28

2 27,000 26,000

5 25,500 28,500 23,000

8 24,000 20,000

3 28,500 27,000

30 6 27,000 30,500 24,000

10 25,000 20,000

3 30,500 29,000

32 6 29,000 32,500 26,000

10 27,000 22,000

36

3 34,500 33,000

6 33,000 36,500 30,000

10 31,000 26,000

40 3 38,500 37,000

6 37,000 40,500 34,000

17

Page 19: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

10 35,000 30,000

44

3 42,500 41,000

8 40,000 44,500 36,000

12 38,000 32,000

5. ALTE CALCULE DE REZISTENTA SI VERIFICARE LA REZISTENTA

5.1. Stabilirea formei constructive a piulitei

Piuliţele au o mare diversitate de forme constructive, ce depind de scop,

spaţiu disponibil şi sistemul de asigurare. Pentru cazul de faţă, decisiv în alegerea

formei constructive este scopul, piuliţa fiind piesa pe care se sprijină traversa şi care

preia de la şurub forţa de depresare.

Forma constructivă a piuliţei este prezentată în figura.

Fig. 5.1

Piuliţa este filetată pe toată înălţimea H; forma şi dimensiunile filetului se aleg în

funcţie de filetul şurubului.

5.2. Alegerea materialului

18

Page 20: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

Se alege oţelul: OLC 45 (STAS 500/2) cu următoarele caracteristici mecanice:

- σc= 230 [MPa] - limita de curgere;

- σr= 410...490 [MPa]

5.3. Calculul numărului de spire

unde: Pa = 7 ... 13 [MPa] - pentru oţel / oţel;

z=4×Fex

π (d2−D12) pa

z ≤ 10 (număr întreg)

z= 4×25000

3 ,14×( 302−242 )×13=100000

13225 . 68=7 .54

≈ 8 spire

Z = 8 spire

5.4. DETERMINAREA DIMENSIUNILOR PIULIŢEI

5.4.1. Determinarea înălţimii piuliţei

Înălţimea piuliţei, H, se determină, în ipoteza că forţa axială se repartizează uniform

asupra tuturor spirelor, din condiţia de rezistenţă a acestora la contact şi încovoiere.

Condiţia de evitare a strivirii este:

Fex=π×d2×h×z×pax

unde: z – numărul de spire al piuliţei;

h – înălţimea radială de contact între spirele piuliţei şi şurubului;

t – înălţimea filetului la piuliţă;

t = h = 3,25 [mm]

pax - presiunea se alege tabelar

pax= 13 [MPa]

19

Page 21: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

z=250003 ,14×27×3 ,25×13

=250003581 ,995

=6 . 97 ≈ 7 spire

H = z · p = 7·6 = 42 [mm]

p – pasul filetului

Condiţia de rezistenţă la încovoiere a spirelor piuliţei:

σ i=3×Fex (d2−d1)π×d1×h2×z

≤σai

unde: σai = 60 ... 80 [MPa] – tensiunea admisibilă la încovoiere

σi < σai

σ i=3×25000× (27−24 )3 ,14×24×3 ,252×7

=2250005571 .93

=28 ,66 ≈40.38 MPa

σ i=40<60=σai

Verificarea la forfecare

τ f=Fex

π×d1×h×z≤τaf

τ af=50 . .. 60 MPa

τ f=250003 ,14×24×3 . 25×7

=250001714 ,44

=14 ,58 MPa

τ f=14 ,58<50=τ af

5.4.2. Determinarea diametrului exterior al piuliţei

Diametrul D4 al piuliţei se determină din condiţia de rezistenţă la tracţiune a

20

Page 22: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

cilindrului cuprins între D3 şi D4.

F=π4 (D3

2+D42 )×σ a=

3 ,144

(50 ,52+30 ,52)×60=3 ,144

(2550 .25+930 ,25)=163931 ,55daN

σ a=60 .. . 80MPa

Dacă D3 rezultă prea apropiat de diametrul D4 se adoptă constructiv:

D3= D4 + 10 = 30,5+ 10 = 40,5 [mm]

D4= D = 30,5 [mm]

Pentru o mai ridicata siguranta am marit dimensiunile cu 5 mm pe raza.

Pentru sigurant am ales D3=50.5 [mm]

5.5 CALCULUL DE VERIFICARE ŞURUBULUI DE ACŢIONARE

5.5.1. Verificarea la solicitări compuse

Şurubul trebuie acţionat în timpul extragerii rulmentului de un moment total,

Mt, compus din momentul de frecare din filet, Mf, şi momentul din lagărul axial, Mp:

Mt= Mf+ Mp [daN·mm]

M f=Fex×d2

2×tg (βm+ϕ)

M p=3πγ

×μ×a×Fex

unde: Fex- forţa extractoare;

d2 – diametrul mediu al şurubului;

φ – unghiul de frecare: φ = arctg μ = arctg 0,1 = 5,71º

21

D32−D4

2= 4×Fπ×σa

=4×163931,553 ,14×60

=348 ,058mm

Page 23: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

μ – coeficientul de frecare dintre materialul piuliţei şi al şurubului: μ= 0,1

βm – unghiul de înclinare a elicei medii care se calculează în funcţie de diametrul

mediu, d2, al filetului şi pasului său, p;

γ= 0,18;

tg βm= βπ×d2

= 63 ,14×27

=0 .070

Verificarea condiţiei de autofrânare: βm ≤ φ unde:

βm= arctg 0,070= 4.00417o

4.00417º < 5,71º

M f=Fex×d2

2×tg (βm+ϕ)=25000×27

2×tg (4 ,00417+5 ,71 )=337 ,50×tg 9 ,71417=57 ,775daN /mm

Contactul se face pe un cerc de rază “a” dată de relaţia:

R= D /2tg 300

=30 /20 . 57

=26 ,31

Unde:

ᶯ =0.000086

a=0 ,9086×3√η×R×Fex=0 ,9086×3√0 ,000086×26 ,31×25000=3 ,487

a=3 ,487

EA = EB = 2,1·104 [daN / mm]

22

Page 24: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

M p=3 πγ

×μ×a×Fex

M p=3×3.140 . 8

×0,1×3 ,487×25000

M p=102648 ,562 [daN /mm ]M t = M f + M p = 57,775 +102648,562 = 102706,375 [ daN mm ]

23

Page 25: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

Tabel

Tensiuni admisibile pentru materialele utilizabile la executarea şuruburilor de forţă

Nr.crtMarca

materialului

Clasa de

calitate

(tratamen

t termic)

Cu concentratori de tensiune Fără concentratori de tensiune

Rezistenţa

la

tracţiune

at = ac

[MPa]

Rezistenţa

la

încovoiere

ai [MPa]

Rezistenţa

la răsucire

at [MPa]

Rezistenţa

la

forfecare

af [MPa]

S o l i c i t a r e a

Tracţiune

at = ac

[MPa]

Încovoiere

ai [MPa]

Răsucir

e

at

[MPa]

Forfecare

af [MPa]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1 OL32 1 31 34 ... 37 19 ... 20 25 85 98 55 68

2 OL34 1 36 40 ... 43 22 ... 23 29 100 115 65 80

3 OL37 1 42 46 ... 50 25 ... 27 34 115 132 75 92

4 OL42 1 45 50 ... 54 27 ... 29 36 125 144 81 100

5 OL50 1 51 56 ... 61 31 ... 33 41 140 161 91 112

6 OL60 1 58 64 ...70 35 ... 38 46 160 184 104 128

7 OL70 1 67 74 ... 80 40 ...44 54 175 201 114 140

8 OLC15 Cr 67 74 ...80 40 ... 44 54 175 201 114 140

9 OLC20 CR 56 62 ... 67 34 ...36 45 155 178 101 124

10 OLC25 CR 65 72 ...78 39 ... 42 52 180 207 117 144

24

Page 26: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

11 OLC45 CR 87 96 ...104 52 ... 57 70 240 276 156 192

12 OLC45 N 65 72 ...78 39 ... 42 52 180 207 117 144

13 OLC50 N 67 74 ... 80 40 ...44 54 185 213 120 148

14 OLC50 CR 93 102 ...112 56 ...60 74 255 293 166 204

15 15Cr08 Cr 75 83 ...90 45 ...49 60 205 236 133 164

16 18MnCr10 Cr 98 108 …118 59 ...64 78 270 311 176 216

17 18MoCrNi13 Cr 126 139 …151 76 ...82 101 345 397 224 276

18 33MoCr11 CR 142 156 ...170 85 ... 92 114 390 449 254 312

19 OT400 1 36 40 104 ...113 29 100 110 253 -

20 OT450 1 43 47 117 ...127 34 120 132 286 -

21 OT500 1 51 56 131 ...142 41 140 154 319 -

22 OT600 1 64 70 157 ...170 51 175 192 384 -

Observaţii: N-normalizare; C-călire; r-revenire joasă; R-revenire înaltă.

25

Page 27: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

5.5.2. Verificarea la rezistenţă a şurubului

Sub piuliţă, şurubul se verifică la solicitarea compusă din compresiune şi

răsucire, comparând tensiunea efectivă dată de ipoteza energiei modificatoare de

formă cu limita admisibilă la tracţiune a materialului:

σ e=√σ c2+3×τ2≤σac

σac – efortul unitar admisibil de compresiune

σac= 60 ... 80 [MPa]

σc – tensiunea efectivă la compresiune [daN/mm²]

σ c=4×Fex

π×d12= 4×25000

3 ,14×242=55 ,29 MPa

T - tensiune de rasucire

τ=16M t

π×d13=16×102706,375

3 ,14×653=37 ,857MPa

σac= 37,857 [MPa]

σ e=√σ c2+3 τ2=√55 ,292+3×37 ,8572=√3056 ,984+4299 ,457=85 ,769 MPa

σe = 19,12 < 60 = σac

5.5.3. Calculul randamentului extractorului

η=Lu

Lc

Lu – lucrul mecanic util

Lc – lucrul mecanic consumat pe o rotaţie a şurubului

26

Page 28: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

Lu=F×p=π×d2×F×tg βm=3 ,14×752×43000×0 ,0045=3417693 ,75

Lc=2πd2

2×F×tg ( βm+ϕ )+2π×M p=2×3 ,14×35×43000×tg (0 ,257+5 ,71 )+2×3 ,14×287592 ,6

Lc=987878 ,751+1806081,528=2793960 ,279

η=3417693 ,752793960 ,279

=1 ,22

5.5.4. Verificarea la flambaj

Coeficientul de zvelteţe, λ, este definit ca raport între lungimea de flambaj, lf, şi raza

de inerţie, i, a secţiunii transversale:

λ=l fimin

lf = k· l – lungimea de flambaj

l – lungimea şurubului

k = 0,5 – se alege în funcţie de schema de flambaj

i min – raza de inerţie minimă

imin=√ lmin

A≃√ π×d1

4

π×d12=√ d1

2

4=√242

4=12mm

i min – moment de inerţie minim;

A – aria secţiunii transversale [mm²]

lf = 0,5 · l = 0,5 · 300 = 150 [mm]

λ=l fimin

=15012

=12 ,5

27

Page 29: Proiect P.a.C. Popa Bogdan 20.05.2011

λ=12,5 < 105= λ0 pentru OL 37 - ne aflăm în domeniul de flambaj plastic

Coeficientul de siguranţă la flambaj, c:

c=σ f

σ c

≥ca

unde: Ca = 3...5 - coeficient de siguranţă admisibil;

σf – tensiunea critică de flambaj [MPa];

σc – tensiunea efectivă de compresiune [MPa];

σf = 310 – 1,14·λ – pentru OL 37

σc = 335 – 0,62·λ – pentru OL 50

σ c=4×Fex

π×d12= 4×25000

3 ,14×242=55 ,290 MPa

c = 4,466 ≥ 4 =ca

σ f=310−1 ,14×λ=310−1,14×55 ,290=246 ,969MPa

c=σ f

σ c

=246 ,96955 ,290

=4 . 466

28