as filetate

8/6/2019 As Filetate

1/35

Note de curs . Capitolul 3.Asamblari demontabile

15

I. ORGANE DE ASAMBLARE

Generalita i n practic se ntlnesc dou mari tipuri de asamblri1. Asamblri demontabile care n urma desfacerii pieselor asamblate nu are

nici-o deteriorare a vreuneia dintre piese. Din aceast categorie amintim:

asamblri filetate (urub - piuli);

asamblri prin form (pene, caneluri, profile poligonale);

asamblri prin frecare (pe con, cu strngere);

asamblri elastice.

2. Asamblri nedemontabile care n urma desfacerii pieselor asamblate are deteriorarea a cel puin uneia dintre ele

asamblri sudate

asamblri prin lipire

asamblri prin ncheiere

asamblri nituite

3. Asambl ri demontabile

3. 1 . Asambl ri filetate

3.1 .1 . Caracterizare, rol func ional, domenii de aplicare

a) CaracterizareAsamblrile prin uruburi fac parte dintre cele mai r spndite asamblri

demontabile. Ele au n compunere cel puin dou piese cu fileti cea de-a treia cu/sauf r filet.

Filetul reprezint urma (suprafaa) lsat de un profil oarecare (triunghiular, ptrat, trapezoidal, circular) pe un cilindru sau con n deplasarea axial a acelui profil(fig. 3.1)


2/35


16

AB = d0 lungimea de desf urare a cilindruluiBC = p pasul filetului (distana msurat ntr-un plan paralel cu axaurubului

sau n acelai plan median, ntre punctele omoloage pe dou flancuri consecutive)d 0 diametrul

- unghiul de nclinare al spirei

Relaia ntre , p i d 0 este

0d p

tg

= (1)

Pr ile componenteale asamblrii filetate.

ntr-o asamblarefiletat a dou piese (AiB) pot exista dou variante constructive (fig.

3.2).nvrtind piulia 2

(fig. 3.2.a) urubul 1fiind inut pe loc eaalunec pe spire i

elice

d0

d0

p

C

B

A

Fi .3.1.

b

A

B

B = 21

23

1

Fig.3.2.

a


3/35


17

nainteaz n direcia axial, similar mpingerii unui corp pe plan nclinat.n fig.3.2.b este prezentat asamblarea a dou piese prin strngerea direct a

urubului n gaura filetat, executat n una din piese (B), care ia rolul piuliei.b) Rolul func ional i domenii de aplicare

Rolul funcional alurubului este- de strngere cu rol de a crea tensiuni ntre piesei deci de a etana diferite

medii, de a transmite diferite for e sau momente

Exemple: asamblri demontabile (uruburi de fixare)

creare de tensiune (asamblarea capetelor de tirani)

nchidere etan (dopuri filetate)- de reglaj pentru fixarea poziiei relative sau strngerea ulterioar n scopul

eliminrii jocurilor dup uzur

Exemple: cuzinei

uruburile de reglare ale penelor sniilor mici

- transformarea mi crii rotative n mi care axial sau invers

Exemple: urubul central la strunguri

deplasarea mesei la strungurile normale, paralele

- transformare de for e periferice mici n for e axiale mari

Exemple: prese

organe de nchidere

menghine

- m surare

Exemple: micrometrul Avantaje: - gabarit redus (datorit spirei care se nf oar pe un cilindru se poate obine o

suprafa mai mare de contact prin mrimea lungimii de nf urare


4/35


18

- posibilitatea adaptrii formei capuluiurubuluii piuliei la forma pieselor deasamblati la condiiile de acces

- execuie relativ uoar Dezavantaje:

- filetul este un concentrator de tensiuni (datorit formei), periclitnd rezistena laoboseal;

- necunoaterea precis a for ei de strngere a piuliei (poate duce lasuprasolicitri periculoase) necesit utilizarea cheilor dinamometrice pentrucunoaterea for ei de strngere;

- asigurarea contra desfacerii;- randamentul sczut (lauruburile de micare);- uzura flancurilor (care pot introduce jocuri n cazuluruburilor de micare)- lipsa de autocentrare.

3.1 .2. Elementele asambl rii prin uruburi

Filetul constituie partea caracteristic a urubului.Dup formai rolul funcional filetele pot fi:

a) de fixare, respectiv de strngere de obicei filetul triunghiular b) de strngerei etanare, pentruevi (filetul triunghiular f r joc la vrfuri,

filetul conic)c) de micare (filetul dreptunghiular, trapezoidal n form de fer str u, rotund

Dup sensul de nf urarea) spre dreapta b) spre stnga (pentru reglarea coincidenei sensulului strngerii piuliei i cel al

rotaiei unui arbore spre a nu se sl bi n timpul exploatrii, filetul de la buteliile dearagaz, etc.)

Dup numrul de nceputuri


5/35


19

a) cu un singur nceput b) cu mai multe nceputuri (lauruburile de micare pentru mbunirea

randamentului)Dup forma lui :

a) triunghiular cu unghiul la vrf 600 (filete metrice) sau de 550 (la uruburile noli Whitworrh) (fig.3.3.a)

b) ptrat sau dreptunghiular (fig.3.3.b)c) trapezoidal (fig. 3.3.c)d) fier str u (fig. 3.3.d)e) rotund

Caracteristicile geometrice ale filetului (fig. 3.4) Elementele geometrice ale unui filet sunt standardizate (STAS 3872)

- profilul- unghiul la vrf - pasul p - numarul de inceputurii- diametrul exterior d; D- diametrul interior d 1;D 1

550600

a b c

d e

Fig. 3.3


6/35


20

- diametrul mediud 2; D 2 - nalimea profilului primitiv (generator) pentru filetul metric H=0,8660p )

- nlimea efectiv H 1 - unghiul de nf urare (nclinarea elicei)(

2d p

tg

= )

- sensul de nfaurare (dreapta, stnga)

Se observ c desf urnd spira, unghiul flancurilor are mrimea1, 2 sau dup cum este determinat de diametrul interior d1, mediu d2 sau exterior d (fig.3.5)

11 d

ptg

= d

ptg

= 2

2 d ptg

=

n calcule, unghiul se consider totdeauna n raport cu diametrul mediud 2. Interschimbabilitatea este asigurat atunci cnd, pentruuruburile de aceleai fel i de

aceeai mrime, sunt respectate dimensiunile date prin standarde pentru:d, d 1 , d 2 , p i .

p

r

urub

d d 2

d 1 D

2 D 1 D

H

1 H / 2

H / 2

DiametreleurubuluiDiametrele piuliei

Piuli

Axaurubuluii piuliei

r

Fig.3.4


7/35


21

Observa ie: Dimensiunile diametrelor urubuluid 1 , d 2 , d respectiv D1 , D 2 , D difer ntreele (pentru acelai diametru) numai prin valoarea toleranei, avnd aceeai cot

nominal.

3.1 .3. Materiale i tehnologie

Alegerea materialului organelor de ansamblare filetate se face pe baza critercare privesc ndeplinirea funciunii, tehnologia de fabricaie i costul.

Pentruuruburi se folosesc:- oeluri laminate OL37, OL42, OL50, OL60 (STAS 500/2 ) cu capacitate bun de

deformare plastic la rece- oeluri de calitate OLC35, OLC45 (STAS 880) pentru solicitri medii- oeluri aliate 41C10, 33MoC11 (STAS 791) pentruuruburi supuse la condiii

severe de solicitare

- materialei aliaje neferoase Al i Cu pentru condiii care cer materiale cu o bun conductibilitate electric i

termic

Titan pentruuruburi solicitate n condiii de tempeaturi ridicatei mediucoroziv

p

d

d2d1

1

2

Fig.3.5


8/35


22

- materiale plastice (poliamide, nylon, teflon) pentru cerine de rezisten lacoroziune, izolare termic i electric.

Pentru piulie se folosesc- oel fosforos OLF (STAS 3400)- fonta- bronzAlegerea unuia sau altuia dintre materiale se face n funcie de temperatura de

lucru a asamblrii:- T < 2300C oeluri normale de nalt rezisten;

- T = 2300C 4800C oeluri aliate cu Cr, Mo, Va

- T = 4800C 6500C aliaje de Fe, Nii Cr

- T = 6500C 8800C aliaje pe baz de Ni

- T = 8800C 11000C aliaje Ni CoCa procedee tehnologice de prelucrare, alegerea depinde de seria de fabricaie- manual (tarodi filier ) pentru unicate;- pe strung cu cuitul (cuitul de filet simplu, pieptne);- pe strunguri automate;- prin frezare;- filetarea n vrtej;- rulare (cu pstrarea continuitii fibrelor de material);Filetele se pot rectifica (pentru cele de micare) crendu-se o stare favorabil a

tensiunii remanente.


9/35


23

3 .1 .4. Considera ii teoretice

3.1 .4. 1 . Sistemul de for e din asamblarea filetat

Strngerea piuliei unuiurub sub aciunea unei for e axiale F poate fi echivalat cu deplasarea unui corp cu greutatea F pe un plan nclinat, al crui unghi fa de

orizontal este egal cu unghiul 2 de nclinare a spirei filetului. For a H necesar pentrumpingerea corpului F pe planul nclinat corespunde for ei H care d natere momentuluinecesar pentru deplasarea aceleiai sarcini F (fig.3.6)

Se consider cunoscute:- F for a ce trebuie transmis de laurub la piuli i invers;- p, d 1 , d 2 , d geometria filetului;- materialulurubuluii piuliei;Se cere s se determine:- H for a cu care acionm asupra piuliei sauurubului;- M ins momentul de nurubare;- M des momentul de deurubare.

Ipoteze:- urcarea pe plan se face cu vitezav = ct (acceleraia a = 0)- urcarea pe plan se face cu frecarea dintre spireleurubuluii piuliei

H2

H1

Ff

2

d2

pH

F

F2

F1

FH

Fig.3.6


10/35


24

- greutatea corpului pe spir este neglijabil Se descompun cele dou for e F i H pe direcia planuluii perpendicular pe plan

F 1 = Fsin 2 H 1 = H cos 2 ( 3.2) F 2 = F cos 2 H 2 = H sin 2 Dac micarea se face cu frecare, la nurubare apare o for de frecare F f care se

opune micrii

F f = F n = (H 2 + F 2 )

H cos 2 Fsin 2 - (H sin 2 + Fcos 2 ) = 0

H = F 22

22

sincos cos sin +

Observa ie asupra coeficientului de frecare

Coeficientul de frecare se nlocuiete cu unghiul de frecare

F f = F n

tg = =u

f

F

F

nlocuind coeficientul de frecare cu unghiul de frecare n relaia (3.5) se obineexpresia for ei H, necesar pentru mpingerea corpului pe planul nclinat sau altfel sp pentru deplasarea piuliei peurub

H = F tg ( 2 + ) (3.6)

Cum unghiul de nf urare este mic, < 70 .. 80, for a H va fi

H(0,16 0,17) FLa desfacerea piuliei ca i la coborrea corpului pe planul nclinat, for a de

frecare i schimb sensul, for a H fiind nlocuit cu

H de = F tg ( 2 - ) (3.7)Pentru strngerea piuliei pe urub, trebuie nvins un moment care pentru filetu

ptrat are expresia:

R Fu

Ff


11/35


25

M ins = H ( )+= 222 22 tg d

F d ( 3.8)

Iar pentru deurubare, expresia momentului va fi:

M des =H de ( )= 222 22 tg d

F d (3.9)

La filetul triunghiular (fig. 3.7) for a de frecare va fi

F f = F n (3.10)

dar

F n =

2cos

F

(3.11)

nlocuind relaia (3.11) n relaia (3.10) vom avea:

F f =

2cos

F

se noteaz cu j =

2cos

care se numete coeficient de frecare n jgeab.

Se poate spune c pentru o suprafa nclinat

F f = j F (3.12)Pentru o suprafa plan (filetul ptrat) fig.(3.8) valoarea for eide frecare va fi

F f = F n (3.13)

Din relaiile (3.12)i (3.13) se constat c for a de frecare pe osuprafa nclinat ( 'f F ) este mai mare dect for a de frecare pe

o suprafa plan 'f F > F

deoarece

Fig.3.7

F

Fn

/ 2

Fig. 3.8

F

Fn


12/35


26

j =

2cos

>

Cu aceast interpretare, pentru filetul cu profil ptrat relaiile r mn valabilei pentru filetul cu profil triunghiular, cu condiia nlocuirii coeficientului de frecare cu

j i jarctg ='

H = F tg ( 2 + ) (3.10)

H de = F tg ( 2 - ) (3.11)

M ns = F 22d

tg ( 2 + ) (3.12)

M de = F 22d

tg ( 2 - )

Fcnd o analiz a influenei unghiului de frecare asupra for ei tangeniale H seconstat c

H rostog < H p trat < H trapezoidal < H triunghiular

sau referindu-ne la momentele de nurubare se constat c efortul depus pentru

nurubarea unui filet cu profil rotund este mult mai mic dect pentru a nuruba un filettriunghiular

M ins rotund < ..


13/35


27

Pentru valori ntre 0i 900 se poate scrie c tg ( ) 2 < tg0

2 < 0 2 (3.13)

Relaia (3.1.3) ne spune faptul c, condiia de autofrnare este ndeplinit.Autofrnarea se poate pierde lauruburile de micare cu mai multe nceputuri.

triunghi > trapez > p trat > rostog.

Randamentulurubului este definit ca raportul dintre lucrul mecanic util Lu ilucrul mecanic consumat Lc (fig. 3.9)

Lu = F p

Lc = H d 2

=2d H

p F Lc Lu

= (3.14)

nlocuind n rel.(3.14), expresia for ei H (rel. 3.6) i expresia unghiului denf urare (rel. 3.1), se obine:

22

22

22 d )( tg F tg d F

d )( tg F Fp

+

=+= sau

=( )+

2

2

tg tg

uruburile de strngere care trebuie s ndeplineasc condiia de autofrnarelucreaz ntr-o zon cu randament sczut (pentru asemeneauruburi este mai important condiia de autofrnare).

Randamentuluruburilor de micare este de luat n considerare se recurge lfilete cu unghi de nclinare a spirei mare, dei apare simultan dezavantajul creteriifor ei H .

triunghi < trapez < p trat < rotund

Fig.3.9

p

d2

H

2 F


14/35


28

Compromis- pentru filetele de micare sunt utilizate filete trapezoidale, deoarece au situat

ntre triunghi i ptrat, dar aui condiia de autofrnare asigurat;- pentru a ndeplini condiia de autofrnare de multe ori se recurge la o alt pies.

3.1 .5. Solicit rile principale din urub i piuli

(sub ac iunea unei for e axiale centrice)

3.1 .5. 1 . Solicit rile urubului i piuli ei

For a F transmis de laurub la piuli i invers are urmtoarele efecte:a) urubul este solicitat n ansamblu la ntindere sau compresiune n funcie de

sensul for ei F; b) piulia este solicitat n ansamblu la compresiune sau traciune (invers ca la

urub).a) Solicitarea urubului la trac iune sau compresiune se raporteaz la seciunea

plin a urubului de diametrud 1 (fig. 3.10). Mrimea tensiunii axiale la traciune sau

compresiune :

t,c =

4dF

AsF

21

= adm.s (3.15)

adm.s = ccscurgerescritic =

c coeficient de siguran

c = 1, 2 .. . 2 (2,5)

d2

d

d1

Fig.3.10


15/35


29

b) Solicitarea piuli ei la compresiune / trac iune (fig. 3.11)

comp. p=

( ) pacomp

e

p D D

F A F

=22

4

(3.16)

acomp. p= cc p p curgerecritic =

3.1 .5.2. Solicit rile filetului

Spira filetului poate fi privit ca o grind curb ncastrat pe cilindrul de baz.Pentru uurina calculului, spira se desf oar , solicitat de sarcina F/z (fig. 3.12)

Ipoteze

Se consider c n contactul dintreurubi piuli se gsesc z spire

Se consider c sarcina se repartizeaz uniform pe cele z spire

F 1 = z

F (3.17)

Fluxul de for se transmite prin suprafaa de contact dintre spiraurubuluii piuliei

Se consider c presiunea de contact este uniform For a F 1 care acioneaz asupra spirei filetului solicit filetul la:a) ncovoiere (seciunea i-i) b) forfecare (seciunea i-i)c) strivire (seciunea i, j, k,h)a) ncovoierea se calculeaz deci pentru sec iunea i-i (considernd-o de form

dreptunghiular ) fig.3.12.

De

Fig.3.11

D


16/35


30

cd a

b F

d a

b F W Mi

r cais

i

=

=

=

==

121

121

66

nlocuind pe F 1

ais21

i adz bF6

=

b) forfecarea se

determin tot pentru seciuneai-i

cdaz/F

AF r c

afs1f

1f

=

==

(3.19)

c) strivirea filetului are loc pe suprafaa ijkh datorit for ei, care acioneaz perpendicular pe suprafa

pst = astrp str

n

fd z F

d f

F

A F

=

=1

1

1 /

2cos

2cos/

(3.20)

De regul, pentru verificare se ia ast pentru piuli.Experimental se constat c deteriorarea prin forfecare poate fi neglijat. Se poate

spune atunci c solicitrile principale din filet sunt fi ncovoiereai strivirea.

ik


17/35


31

3.1 .6. Determinarea n l imii piuli ei

Determinarea nlimiim = z p a piuliei se reduce la calculul numrului de spire

active z .Calculul numrului de spire se face n baza condiiei de egal rezisten a tijei

urubuluii a filetului.n aceste condiii, se poate scrie c for a capabil dinurub F cap este egal cu for a

capabil a filetului la strivire sau la ncovoiere Fcapfilet.

4d

F 21

sat caps

= (3.21)

b6 z ad

F 2

1aiinc filet cap

= (3.22)

z d f F 1 piulita filet . str a striv filet cap = (3.23)

Egalnd relaiile (3.21)i (3.22)i respectiv (3.21)i (3.23) rezult numrul despire

2

1

ai

ats

21

21

ai

ats

a

bd

2

3

b6 ad 4

d z

=

=

(3.24)

respectiv

f 4d

d f 4d

z 1 pas

ats

1

21

pas

ats

=

= (3.25)

Geometria filetului fiind standardizat, nseamn c ntre elementele geometriceale filetului exist anumite legturi definite de tipul filetului.

Pentru filetul metric normal al unuiurub, executat din oel OL37 cu at = 80

MPa i as = 35MPa, nlocuindd 1 0,8d; d 2 0,9d, H 2 0,54p rezult - cu relaiile (3.21)i (3.22)

m = z p = 0,54d


18/35


32

- cu relaiile (3.21)i (3.23)

m = z p 0,75d

Cum spirele filetului trebuie s poat suporta ambele solicitri, prin STAS 922 afost stabilit pentru nlimea piuliei valoarea

m = 0,8d

Cnd piulia este din material cu rezisten inferioar celei a materialuluiurubului, se impune verificarea spirelor piuliei din condiia nr.(3.25). Pentru piuli din

font, a i p= 25 30 MPai urub din oel cua i = 80MPa, nlimea necesar piulieidevine m = 1,3d

La uruburile de micare, limitarea presiunii de contact n scopul evitrii uzurii premature duce la nlimi ale piuliei sensibil mai mari.

Dup cum se observ, nlimea piuliei m depinde numai de diametrulurubuluii de forma profilului filetului, f r a fi condiionat de fineea lui.

3.1 .7. Strngerea ini ial a asambl rilor filetate

n numeroase cazuri, condiiile de funcionare corect a unui subansamblu impunstrngerea n stare de repaus, a asamblrilor prin filet, cu o for F 0 de strngere iniial (sau de prestrngere). Pe perioada de funcionare a subansamblului, for a de exploatare

F 1, acionnd static sau dinamic, se suprapune peste strngerea iniial.Pentru determinarea relaiilor de legtur dintre for ele care apar ntr-o astfel de

asamblare, se construiete diagrama de funcionare a asamblrii. Aceast diagram

reprezint grafic dependenele for - deforma ie pentruurubi respectiv, pentru pieselestrnse.

Pentru exemplificare, se va considera cazul asamblrii cu uruburi a flaneicapacului unui recipient de corpul acestuia (fig. 3.13).

La o astfel de asamblare, n procesul de strngere rezult trei situaii.


19/35


33

Cazul I are loc strngerea uoar . Piulia nu strnge flana, deformaiile tuturor mbinrilor fiind nule.

Cazul II are loc cnd piulia a fost strns cu cheia. Fiecareurub strngeasamblarea cu o for iniial F 0 (necesar pentru asigurarea etaneitii).

n acest, cazurubul se ntinde cul s, iar piesele se comprim cu l f .Cazul III - n timpul exploatrii, presiunea fluidului din recipient acioneaz ca o

for de exploatare F 1 0 (for ce tinde s desfac asamblarea). Dac F 0 este mic, presiunea din interior fiind mare, fluidul va putea iei din recipient. Sub aciunea for ei

de exploatareuruburile se alungesc suplimentar cul s, permind pachetului de piese

strnse s-i revin elastic cu aceeai cantitatel f. n acest caz, este necesar ca ntre piesele strnse s avem o rezerv de restrngere sau o for necesar etanrii F 2.

Se cunosc:- geometria pieselor strnse- materialul pieselor strnsei urubului

F1

l

f

l f

l s

FoF10

F2

F1Fo

Fo

Fo0

Fo=0

Fig.3.13


20/35


34

- geometriaurubului- for a de exploatare F 1

- rezerva de prestrngere F 2 (0,2 .. 0,7) F 1 sau funcie de materialul garniturii de etanareSe cere:- for a de strngere iniial a urubului.

Ipoteze:

Se admite c deformaiile urubuluii pieselor strnse se gsesc n domeniulelastic, respectndu-se legea lui Hook

EllE == E

ll

AF

=

n aceste condiii, se traseaz cele dou drepte care reprezint dependenadeformaiilor de for a de solicitare (fig.3.14). Se translateaz dreapta corespunztoaredeformaiilor pachetului (de piese strnse) pn la suprapunerea for elor de strngereiniial.

Se noteaz: - unghiul f cut de liniaurubului cu axa deformaiilor

- unghiul f cut de linia pieselor cu axa deformaiilor

Observa ie: relaia ntre unghiul i deformaie este

tg =s

ss

s

s

sx

sx

sx

ss

sx

x

s

0

lAE

lA

lA

lF

lF

DCAC

=

=

=

=

=

nclinarea depinde de elasticitatea materialului E s i elementele geometrice A s , l s

Notm c = tg - rigiditateaurubului, ca fiind o caracteristic geometric i dematerial

c s = tg = E s s

s

lA

n mod similar


21/35


35

c f = tg = E f f

f

l

A

unde:c s , c

f rigiditateaurubului / flanei

E s , E f modulul de elasticitate al materialuluiurubului/flanei

Observa ie:

Pentru determinarea rigiditii pieselor strnse din materialei geometrii diferitei pentru determinarea rigiditii uruburilor cu mai multe seciuni variabile se consider solicitarea unor elemente n serie.

l tot = l 1 + l 2 + .. + l n = 1l 1 + 2l 2 + .. + nl n =11E

l 1 +

22

E

l 2 + .. +n

n E

l n

= nnn

l E A

F l

E A F

l E A

F 1..11 222

111

+++

Dac se consider raportul siii

i

c1

E Al

= atunci

Fig.3.14

lf

ls=lf

Liniaurubului

ls l

M

G

A

F

Fo

Dl p

B

Fo

F 1

F z

Linia pieselor strnse

F 2

N

C


22/35


36

F c

F c

F cc

F

su s s s

1...1121

+++= sausn2s1ss c1...

c1

c1

c1

+++=

Dup cum se vede n fig. 3.14i conform relaiilor (3.26)i (3.27)

n AGM tg = c s =ls

F

M GM

' z

= i AMN tg = c f =

lf

F F AM MN z

'1

=

unde F z for a suplimentar va fi

F z = F 1 f s

s

ccc+

(3.28)

Cu ctrubul este mai elastic n raport cu flanele, cu att for a suplimentar F z

este mai redus Dar GM GC MC = ''

F 0 = F 1 + F 2 F z = F 1 + F 2 F 1 f s

s

ccc+

= F 1 2 F ccc

f s

f ++

For a de strngere F 0 va fi

F 0 = F 1 2 F ccc

f s

f ++

(3.29)

Dac for a de exploatare este F = F c r = f

f s

c

cc F )(0 + , atunci for a remanent devine

nul, pierzndu-i etaneitatea.

3.1 .8. Solicit rile suplimentare din uruburi

a) Solicitarea suplimentar de torsiune ca urmare a strngerii piuliei.La montarea piuliei nurub sunt de nvins:

a1) momentul necesar pentru deplasarea piuliei pe elice, cu considerarea frecriidintre spirele n contact

a2) momentul dat de frecarea piuliei pe suprafaa ei de reazem.


23/35


37

a1) Momentul de nurubare aprut va avea efectul unei torsiuni aurubului caurmare a strngerii piuliei.

( )

16 d

tg 2

d F

W M

31

22

ps

tsts

+== (3.30)

Dac n relaia (3.30). se pune n eviden solicitarea principal din urub-traciunea, atunci

( )( )

+=+

=

==

21

2ts

1

2

21

ts

2

1 s

ts

tg d d

2

4d

tg 2d

4d

F

4d

F A F

(3.31)

innd seama de simultaneitatea prezenei celor dou tensiuni t i t , se va face

echivalarea lor cu una din ipotezele de rupere ; cea mai utilizat fiind ipoteza a IV-a aenergiei de rupere.

( ) +

+=+= 2

22

1

22ts

2ts

2ts

2ts IV tech tg d

d 433

cum d 1 , d 2 , 2 sunt elemente standardizatei cu valori de circa 6-10o, rezult

= IV tech 1 ,3 ts

Se poate spune c efectul torsiunii este de circa 30% din solicitarea principal.Bazat pe aceast concluzie, predimensionareauruburilor se face la traciune sau

compresiune cu luarea n considerare a torsiunii determinate de frecarea dintre sp piuliei i urubului. n acest caz, se va considera for a majorat cu 30%


24/35


38

ts =

4d

F 3 ,121

ats

a2) Momentul necesar pentru strngerea piuliei (fig.3.15)In afara momentului de frecare dintre spirel

urubului i cele ale piuliei (M t 1), n procesul destrngere a pieselor mai aparei frecarea dintre piuli sau urub i suprafaa de reazem ale acesteia sauacestuia (M t2).

=

======

2/

2/ 221

3310

331

2

1

24)(4

)(2

2422

D

D f f r fpt

D D

D D F D D prdr pr pdAr rdF dM M M

Deci M t2 = 221

331

031

D D

D D F

, pentru filete metrice Mtotal M t 1 + M t2 0,152 F 0 d

b) Solicitarea suplimentar de ncovoiere a urubului . Aceast solicitare apareatunci cnd suprafaa de reazem a capuluiurubuluii/sau piuliei nu este perpendicular pe axaurubului (fig. 3.16).

DD1

dr

r

Fig.3.15

Fo


25/35


39

ls lungimeaurubului n stare nestrns;d diametrulurubului;

- unghiul pe care-l fac piesele dup strngere;

- raza de curbur a axei urubuluideformat.

Deformaiile urubului secalculeaz pe baza ecuaiei fibreimedii deformate:

I E M i

= 1 unde

1 -

curbura, - raza de curbur ; M i momentul de ncovoiere; E modulul

de elasticitate longitudinal; I momentul de iner ie geometric al seciuniiurubuluiPentru a putea determina tensiunile de ncovoiere la care sunt supuse astfe

uruburi, se presupun cunoscute: l s , (rad), d, E Se cere tensiunea de ncovoiere is

Se aproximeaz arcul de cerc de raz cu coarda l s cu msurat n radiani.Dar cum

3232

31

31

d M

d

M W M

iii

i

ii

===

atunci

64d

E

32d

14

31

is

= i

21

l d

d d

E l

32d

64d

E s

3

1 s31

4

is

=

=

l s

d

A

B

Fig.3.16


26/35


40

Exemplu: dac = 0 030=0,5 / 180 rad ; ;51

lds

= ;2,1dd

1= E = 2, 1 105 N/mm2

is = 600 MPa = 600 N/mm 2

Pentru OL 37 cuc = 220 N/mm2, nseamn c urubul se va rupe ca urmare astrngerii.

Pentru a evita solicitarea de ncovoiere, suprafaa de reazem trebuie s fie perpendicular pe axaurubului. Aceasta presupune, fie o lamare a suprafeei de aezarea capuluiurubului sau piuliei, fie se prevd aibe de compresare care s aduc capulurubului sau piulia perpendicular pe suprafaa de aezare, fie un bosaj pe care se va prelucra o suprafa perpendicular pe axa gurii.

c) Lipsa de uniformitate a reparti iei sarcinilor asupra spirelor n contact

Cercetrile experimentale au ar tat c sarcina nu se repartizeaz uniform pe cele z spire din contact , ca urmare a deformrii inegale aurubuluii piuliei.

n aceste condiii, tensiunile din spirele mai solicitate vor fi semnificativ mai mi pot fi considerate ca solicitri suplimentare fa de solicitrile medii. Pentru reducereaacestor solicitri suplimentare se folosesc soluii constructive de piulie care s asigure orepariie ct mai bun a sarcinii pe cele z spire, de exemplu piulia cu guler de reazem

Lamareaib compensatoareBosaj


27/35


41

(fig.3.17).

3.1 .9. Calculul asambl rilor filetate

a) Asambl ri cu prestrngere ini ial - sarcina de exploatare constant ( F 1)

- Predimensionarea se face la solicitarea principal a urubului, considernd for atotal

F t = F 1 + F 2

(F 2 for a de etanare sau rezerva de prestrngere) F 2= (0,3. 1 ,5) F 1 rezult d 1 i apoi celelalte elemente standardizate (d 2 , d, p) ;

- Stabilirea solu iei constructive a urubului i piuliei n funcie de piesele deasamblat,

- Verificarea se face, pentruurub, la solicitare compus ( traciune i torsiune),

solicitarea fiind dat de for a de strngere iniial F 0 : - determinarea for ei suplimentare F z = F 1 c s /(c s + c f ) ( a se vedea diagrama for e

deformaii);- determinarea for ei F 0 = F 1 + F 2 - F z ;- determinarea tensiunii de traciune dinurub, ts = F 0 / ( d 12 /4);

Ft/2Ft/2

Z

10 0,15

6 0,08

Z

10

5

0

0,013 0,34 %Ft0 0,26 %Ft

Fig.3.17


28/35


42

- determinarea tensiunii de torsiune din tijaurubului, ts = ( M t 1 + M t2 )/ W ps

-determinarea tensiunii echivalente, ts = atststs + 22 3

b) Asambl ri cu strngere ini ial - for a de exploatare variabil ( F 1 max , F 1min )- Predimensionarea se face la for a de exploatare total maxim

F tot = F 1max + F 2, rezult d 1, apoid 1STAS i apoi celelalte dimensiuni standardizate (d 2 ,d, p );

- Stabilirea solu iei constructive a urubuluii piuliei n funcie de piesele deasamblat.

- Verificarea se face, pentruurub la montaj, la solicitare compus ( traciune itorsiune), solicitarea fiind dat de for a de strngere iniial F 0 i la oboseal n timpulexploatrii: -la montaj (F 0 ) F 0 = F 1max + F 2 - F z se determin tensiunea de traciune, tensiunea detorsiune date de for a F 0 , tensiunea echivalent i se compar cu rezistena admisibil latraciune aurubului-n exploatare ca urmare a for ei de exploatare variabil, apare fenomenul de oboseal.

Acest fenomen se evaluiaz prin intermediul coeficientului de siguran.For a deexploatare variaz ntre valoarea minim F tot min i F tot max :

F tot min = F 0 ; F tot max = F 1 max + F 2 = F 0 + F z , ca atare

t min = F tot min / ( d 12 /4), t max = F tot max / ( d 1

2 /4),

- amplitudinea ciclului de solicitare v = ( t min - t max )/2 ; - media ciclului de solicitare m = ( t min + t max )/2 ;

- coeficientul de siguran la oboseal

c = adm

cr

m

1

vk c

1 +

n care k este coeficientul concentratorului de tensiuni, dependent de formai geometriaconcentratorului de tensiuni ( filet)i materialuluiurubului;- coeficient ce ia n


29/35


43

consideraie dimensiunileurubului n comparaie cu dimensiunile epruvetelor pentrucare s-a determinat rezistena dup ciclul alternant simetric -1; cr rezistena critic a

materialuluiurubuluii care este rezistena de curgere pentru materialele tenaceirezistena de rupere pentru materialele casante sau fragile;cadm coeficientul desiguran admisibil, care ,pentru condiii normale de lucru, se poate consideracadm =1,53. c) uruburi supuse la sarcini transversale (fig.3. 18)

uruburile pot fi montate cu joc sau f r joc.n cazul montajuluiuruburilor cu joc, for a F setransmite prin frecare F s = F /.

For a dinurub F s determin tensiuni de traciuneide torsiune ( solicitare compus).n cazul montajuluiuruburilor f r joc, for a F determin forfecarea uruburilor n seciunea de

contact cu piesele strnse.

3.1 .10. Asambl ri urub piuli cu elemete intermediare

nlocuirea frecrii de alunecare dinurubul clasic, prin frecarea de rostogolire salichid, n vederea mririi randamentului mecanismuluiurub piuli, se utilizeaz totmai frecventuruburile conductoare cu elemente intermediare sau cu sustentaie

hidrostatic (la mainile unelte cu comand numeric).3.1 .10.1 . uruburi conduc toare cu elemente intermediare

uruburile conductoare cu elemente intermediare (1) pot fi cu bile sau cu ro(fig.3.19)i nlocuiesc frecarea de alunecare dintreurub (3)i piulia (2), cu cea derostogolire dintre acestea.

F

F

Fig.3.18Fs


30/35


44

Calculul uruburilor cu bile pornete de la premisa c sunt cunoscute: cursasubansamblului mobil, viteza de deplasare (v = p .n n mm/s)i sarcina axial care

trebuie deplasat F. Diametrulurubului se predimensioneaz la compresiune utiliznd relaia (3.14)

dup care se alegeurubul tipizat, cu pasul necesar vitezei pe care acesta trebuie s orealizeze, urmnd verificarea la flambaj.

Calculul for ei la care apare flambajulurubului se face cu relaia:

F f = 2 E I min /l f 2

unde:E modulul de elasticitate al materialului;

I min momentul de iner ie geometric alurubului(I min= d o4 /64) l f lungimea de flambaj.

Randamentul urubului sedetermin cu relaia 3.14 n care se

pstreaz semnificaiile notaiilor:

= F p/H d 2

Cunoscnd c momentul detorsiune esteM t = H d 2 /2 atuncicuplul necesar antrenrii se

determin cu relaia:

M t = F p/2

Puterea necesar antrenrii uruburilor cu bile se determin cu relaia:

N = F v/

unde: F sarcina axial;v viteza de deplasare;

- randamentul transmisiei.

1 23

Fig.3.19.

FF


31/35


45

Durabilitatea acestor uruburi este sensibil diminuat de prezena cii derecirculare din piuli a bilelor, care creaz un concentrator de tensiune pentru eforturil

unitare la care acesta este solicitat. Utilizarea pe scar larg a transmisiilor urub piuli cu elemnte intermediare este limitat de construcia complicat care determin iun cost ridicat, aceste transmisii utilizndu-se numai n cazul n care deplasorganului de micare aflat pe ele, necesit o poziionare precis.

3.1 .11 . Elemente de asigurare a asambl rilor filetate

Practicai cercetrile experimentale au ar tat c dei la proiectarei montare estendeplinit condiia de autoblocare, totui asamblrile filetate nu sunt ntotdeauna stabilei prin sl birea de la sine a nurubrii (autosl birea), pot aprea urmri destul de grave.

Dup scop, prin soluiile constructive se pote urmri:- evitarea desfacerii completei a pierderii piuliei, sl birea nefiind important

pentru funcionare,Exemplu: capace de protecie

- asigurarea poziiei de montare a unei piese sau reglarea lungimii unei tije comand a unui element,

Exemple: reglarea tacheilor la motoare- mpiedicarea sl birii piuliei (urubului; n scopul meninerii strngerii iniiale).Exemple: capacele recipienilor sub presiune, strngerea semicarcaseloreductoarelor.

Din punct de vedere constructiv se pot deosebi metode de asigurare bazate pe:1)folosirea formeii a unor elemente speciale, f r introducerea de for e suplimentare norganele folosite;2)introducerea de for e suplimentare axiale, radiale sau combinate n scopul spoririimeninerii frecrii;3)deformaii plastice sau aport de material str in,


32/35


46

1) Din aceast categorie putem aminti ca soluii folosirea- cuiului spintecat (fig.3.20.a);

- piulia crenelat (fig.3.20.b);- trecerea unei srme prin capeteleuruburilor n serie (fig.3.20.c);- aibe de siguran cu umeri sau nas (fig. 3.20.g,h,I,j,k,l);- plci crestate (fig.3.20.d, e, f);- piulie cu guler i cuurub lateral de asigurare (fig. 3.20.f).2) Din aceast categorie fac parte (fig.3.21)- contrapiuli elestic(fig.3.21.a),- aibe elestice (Grower) (fig.3.21.b),- piuli cu inel interior de presiune (fig.3.21.c)- contrapiuliele (fig. 3.21.d);3) Din aceast categorie fac parte :- asigurarea prin refulare de material cu ajutorul unui dorn,- sudarea piulielor prin puncte de sudur fa de suprafaa de reazem,

- lipirea piuliei cu adezivi.


33/35


47

a b c


34/35


35/35


?? Intreb ri recapitulative

1. Ce reprezint pentru un filet nota ia M20 x 1

a) filet metric cu diametrul mediu 20 mm i pas normal 1mm;b) filet filet metric cu diametrul exterior 20 mm i pas fin 1mm;

c) filet metric cu l imea piuli ei 20 mm i pas normal 1mm;

2. Pentru un urub de mi care se pot utilize trei variante de filet: profil p trat

(randamentul 1 ), profil trapezoidal (randamentul 2 ), profil fier str u (randamentul

3 ). Considernd acelea i dimensiuni i acela i coefficient de frecare care dintre

afirma iile urm toare sunt adev rate?

a) 1= 2= 3

b) 1> 2> 3

c) 1< 2< 3

3. Momentul de strngere a uruburilor aplicat la cheie este:

a) suma dintre momentul de frecare dintre urub-piuli (M t 1 ) i momentul de frecare

dintre piuli i suprafa a de reazem (M t2 );

b) efectul cumulate al deforma iilor elastice ale pieselor cuplei;

c)nici una dintre defini ii nu este valabil .

4. Asigurarea uruburilor prin for urm re te crearea de for e suplimentare de frecare

ntre elementeleasambl rii, pe principiul:

a) realiz rii unor tensiuni suplimentare n organelle asambl rii datorit deforma iei

elastice a unui element intercalate;

b) major rii coeficientului de frecare dintre spirele urubului i piuli ei printr-o

prelucrare grosolan ;

c) realiz rii la montaj a unei strngeri majore a urubului, utiliznd o cheie de lungime

dubl .

as filetate

Documents