Universitatea Politehnica BucureştiFacultetea de Inginerie AerospaţialăDisciplina : Organe de Maşini şi Mecanisme

Proiect OMM I

Student : Jipa Ioan VasileAn : IIIGrupa : 933

Titular curs : Prof.Dr.Ing Ştefan Stanciu Îndrumător proiect :Şef lucrări Lucian Seiciu

An universitar 2001—2002Universitatea Politehnica Bucureşti Student : Jipa Ioan VasileFacultatea de Inginerie Aerospaţială Anul III , Grupa 933.Disciplina :OMM Îndr.proiect :Şef lucrări Lucian Seiciu

Tema de proiect

Să se proiecteze o „Presă cu piuliţă rotitoare” având regimul de frecare la limită (ungere rară). Dispozitivul este prevăzut cu un rulment axial protejat împotriva prafului (etanşat). Mecanismul are un dispozitiv cu clichet.

1

Caracteristicile tehnice ale dispozitivului sunt : forţa maximă aplicată : F=24000 N cursa maximă a traversei : H=200 mm deschiderea maximă : D=200 mm

Schema cinematică a dispozitivului este prezentată mai jos :

Universitatea Politehnica Bucureşti Student : Jipa Ioan VasileFacultatea de Inginerie Aerospaţială Anul III , Grupa 933.Disciplina :OMM Îndr.proiect :Şef lucrări Lucian Seiciu

Fişa de lucru

Nr. Crt Data Etapa Stud. Prof.

1. 10.10.2001 Primire tema 100%

2. 24.10.2001

Calculul gradului de mobilitate. Diagrama de forte si momente din piesele principale. Alegerea materialelor pentru piesele principale. Alegerea tipului de filet. Verificarea conditiei de autofranare. Determinarea

100%

2

numarului de spire al piulitei. Verificarea preliminara a surubului la flambaj.

3. 07.11.2001

Proiectarea completa a surubului si piulitei. Alegerea rulmentului axial. Desen de ansamblu preliminar.

100%

4. 21.11.2001 Proiectarea dispozitivului de actionare cu clichet. Desen de ansamblu avansat. 100%

5.05.12.2001

Calculul celorlalte piese. Calculul randamentului mecanismului. Desen de ansamblu definitiv. Desen de executie incipient.

60%

6. 19.12.2001 Desene de execuţie definitive Fisa de lucru pentru surub si piulita.

7. 15.01.2002 Predare şi susţinere proiect

1.Caracterizarea Transmisiei Şurub-Piuliţă

Transmisia şurub-piuliţă este alcătuită dintr-un şurub şi o piuliţă aflate în mişcare relativă. În timpul funcţionării se realizează transformarea mişcării de rotaţie a piuliţei în mişcare de translaţie a şurubului.

Presa cu piuliţă rotitoare este un mecanism plan la care gradul de mobilitate se calculează cu formula:

M=3n-2C5-C4

În cazul nostru n=3 numărul de elemente în mişcare,C5 numărul de cuple clasa 5-a, C4=0 numărul de cuple clasa 4-a. Fornula devine:

M=3·3-2·4-0=9-8=1În pagina următoare am alcătuit diagrama de eforturi pentru a identifica şi observa zonele şi punctele critice.

Şurubul în diagramele I şi II este solicitat la compresiune şi la răsucire cu excepţia porţiunii de deasupra piuliţei unde nu este solicitat deloc.

3

Din schema cinematică unde este reprezentat simbolic şurubul încastrat în traversa 6 ce execută presarea pe porţiunea comună şurubului şi piuliţei în spirele acestora forţa de compresiune pe care trebuie să o asigure presa se distribuie uniform în spirele şurubului (l1 este lungimea şurubului).Momentul cu care se acţionează prin intermediul pârghiei 3 asupra piuliţei 2 se împarte la rândul său în două momente M21 şi M25 , adică piuliţa la rândul ei acţionează asupra şurubului şi asupra coloanelor corpului 5.

În spirele şurubului pe porţuinea comună cu piuliţa, momentul M12 se distribuie uniform pe lungimea l2 a piuliţei de aceea pe porţiunea 2’4’ momentul variază liniar. În încastrarea 6 avem reacţiunile M21 şi F.

Din diagramele III şi IV piuliţa este solicitată la tracţiune şi răsucire. Piuliţa este prinsă în corpul 5 iar reazemul corpului 5 a fost înlocuit aşa cum se vede în figură cu forţa F2 .În spirele piuliţei forţa F2 şi momentul M12 se distribuie uniform pe lungimea ei. Sunt asigurate relaţiile F2=F şi M12=M21 conform principiului acţiunii şi reacţiunii. Pentru ca bara să fie în echilibru mai trebuie să avem relaţia în momente M=M12+M52. Unde M52 este aplicat în punctul 5 şi reprezintă momentul în care corpul 5 acţionează asupra piuliţei.În punctul 2 se aplică momentul M care este momentul cu care se acţionează asupra piuliţei prin intermediul pârghiei 3. Astfel, forţa axială variază liniar pe porţiunea 1-5 iar momentul pe 1-2 liniar până în valoarea pe urmă apare un salt datorită momentului M şi scade tot liniar până în 5 la valoarea M52 .

=momentul distribuit pe lungimea l2’ =momentul distribuit pe lungimea l2’’

=> + = ; l = l2’+ l2’’ . Despre coloanele de ghidare ale corpului 5 se va discuta şi se vor trasa separate diagramele de eforturi.

Pentru aceasta trebuie presupus un model pentru corpul 5. Corpul 5 este format dintr-o traversă fixă şi din coloanele de ghidare, aşa cum se vede în următoarea figură :

Se observă că sistemul este încărcat cu forţa F de presare ce se transmite prin şurub care se află în planul cadrului dar şi cu forţele P1 şi P2 provenite

4

din tendinţa de rotire a piuliţei şi forţele P3 şi P4 provenite din tendinţa de rotire a plăcii de presare. Forţele P1,P2,P3,P4 care sunt perpendiculare planul cadrului se pot neglija deoarece sunt mici în comparaţie cu F=24000 N. Atunci sistemul nostrum devine un sistem dublu static nederminat.Lungimea coloanei nu se cunoaşte şi se va nota cu h. Lungimea traversei se ştie fiid egală cu deschiderea maximă D=200 mm.

Pentru trasarea diagramelor de eforturi se va ţine seamam că sistemul

este simetric din punct de vedere al încărcării şi se va lucra cu jumătate de system. Sistemul fiind simetric, necunoscutele vor fi x1 pentru forţa axială şi x2 pentru momentul de încovoiere. Sistemul se va rezolva prin metoda eforturilor

M2,0 = M3,0=

Din figurile : scriem relaţia :

M2,0 = M3,0-

5

Desfăşurat avem:

Se presupune că momentul de inerţie al coloanelor este egal cu cel al traversei şi deci avem : şi se vor calcula coeficienţii de influenţă

Din desenele următoare avem formulele:

6

Coloanele sunt solicitate totodată şi la tracţiune de forţele

.

7

8

2.ALEGEREA MATERIALELOR PENTRU CUPLA ŞURUB PIULIŢĂ

Condiţiile care trebuie îndeplinite de către materialele cuplei şurub-piuliţă ne conduc la alegera materialului pentru şurub şi piuliţă.Pentru şurub se va alege un material cu rezistenţă la solocitari compuse a lui şi a spirelor.Materialul trebuie să reziste la uzură şi să aibă un preţ scăzut.

În cazul şurubului se va folosi oţelul iar pentru piuliţă se por folosi diferte aliaje cum ar fi fonta,bronzul,aluminiu şi aliajele pe bază de aluminiu.

Pentru a rezista la uzură se va alege un matreial cu calităţi antifricţiune.La şurub se vom folosi un oţel carbon de calitate pentru tratament termic de îmbunătăţire. La piuliţă se va folosi fonta care rezistă la uzură un condiţii de frecare cu ungere.

Şurubul se realizează din OLC 45 (tratat termic) aparţinând STAS-ului 880-80 , care are următoarele caracteristici mecanice:

- limita de curgere ;- rezistenţa de rupere la tracţiune .

Se allege acest oţel deoarece limita de curgere este sufficient de mare pentru ca şurubul să reziste în exploatare. Pentru a se asigura

oţelul se căleşte iar apoi se execută o revenire înaltă (CR). Piuliţa se execută din fontă antifricţiune FcX350 din STAS 8541-86, care are următoarele caracteristici mecanice:

- rezistenţa de rupere la tracţiune (minim);

- rezistenţa la încovoiere (minim);

- modulul de elasticitate .Se alege această marcă de fontă turnată în piese pentru maşini-unelte deoarece conţine grafit lamelar, care conferă rezistenţă mare la uzură.

3.PREDIMENSIONAREA FILETULUI. ALEGEREA TIPULUI FILETULUI ŞI A DIMENSIUNILOR STANDARDIZATE

Necunoscutele care trebuie determinate în cazul dimensionării unei cuple şurub-piuliţă sunt:

tipul filetului; mărimea filetului (diametere etc.);

9

numărului de spire în contact.

a) Alegerea tipului filetului

Filetul ales este cu profil trapezoidal. Are o bună rezistenţă şi rigiditate;permite eliminarea jocului axial rezultat în urma uzării;poate treansmite sarcini mari,variabile,în ambele sensuri.

b) Predimensionarea filetului

Dimensiunile filetului trebuie să corespundă simultan următoarelor cerinţe necesare:

rezistenţa corpului şurubului la solicitere compusă.Din diagramele de eforturi-pentru construcţiile prezentate-rezultă că şurubul este solicitat la compresiune, răsucire, încovoiere.

rezistenţa spirelor la strivire ( uzare); rezistenţa spirelor la solicitarea compusă de încovoiere şi forfecare; dacă şurubul este solicitat la compresiune, să nu flambeze; să asigure condiţia de autofrânare.

Predimensionarea la soliciterea compusă, în condiţiile date, se face la compresiune pe baza unei forţe de calcul ,F1 fiid forţa de care acţionează asupra şurubului principal, iar ( >1) factor de majorare a forţei F1 pentru a considera şi solicitarea de răsucire:

alegem şi calculăm diametrul necesar pentru şurub:

unde :

d3=diametrul interior al filetului şurubului ;

= tensiunea admisibilă la compresiune, ;

= limita de curgere .

= coeficientul de siguranţă . În gereral practica de proiectere recomandă pentru coeficientul de siguranţă normală .

10

Pentru predimensionarea şuruburilor de mişcare valorile coeficientului de siguranţă, pot fi mai mari penru a asigura şi siguranţa la flambaj ca şi pentru a obţine un număr rezonabil de spire în contact. O astfel de recomandare este :

pentru d3 < 30mm, pentru d3 > 30mm

Alegând =1,5 avem , pentru

avem de unde => ,

şi =>

Ţinând cont şi de celelalte verificări care urmează şi de alte solicitări care pot să apară, vom considera =29mm. Acest filet trapezoidal are următoarele date : Tr 36x6 STAS 2114/3-75:

- diametrul interior al filetului: d3=29mm;- diametrul nominal al filetului: d =36mm;- diametrul nominal mediu: d2 =33mm;- pasul filetului: p =6mm.

11

4.VERIFICAREA CONDIŢIEI DE AUTOFRÂNARE

La sistemele acţionate manual este preferabil ca autofrânarea să se realizeze direct de către filet. Filetele asigură autofrânarea atunci când unghiul de înclinare al filetului, , este mai mic decât unghiul de frecare redus, ’ :

unde: iar în care : reprezintă unghiul

profilului filetului. Pentru filetul trapezoidal = 300 , este coeficientul de frecare ce depinde de cuplu de materiale, de calitatea şi starea de ungere a suprafeţelor. În czul de faţă cuplul de materiale este oţel-fontăantifricţiune pentru

care . Dacă alegem =0,1 avem

de unde rezultă că , şi

,

, deci condiţia de frânare este îndeplinită .

12

5.VERIFICAREA LA FLAMBAJ

Am ales această variantă de flambaj deoarece se presupune că piuliţa cu rulment este o articulatie iar şurubul cu traversa o considerăm tot

articulaţie.

Pentru un calcul acoperitor se ia unde

, este cursa de realizat. În această lungime au fost introduse porţiunea de şurub care intră în traversă şi porţiunea de şurub care intră în piuliţă.Se calculează coieficientul de zvelteţe şi se determină tipul flambajului:

este coeficientul de zvelteţe, unde este lungimea

de flambaj; este raza de inerţie minimă cu formula de calcul:

Pentru un calcul acoperitor, se poate lua

şi . Avem un

,

< => flambajul este plastic (

13

pentru OLC 45 STAS 880-80). reprezintă valoarea limită a coeficientului

de zvelteţe. Se calculează coeficientul de siguranţă la flambaj .

,unde : este coeficientul de siguranţă admisibil, iar

este forţa critică de flambaj. Pentru flambajul plastic avem cu . Calculând avem şi

iar =>

şurubul rezistă la flambaj, fără să se rupă dar se deformează plastic.

6. DETERMINAREA NUMĂRULUI DE SPIRE ÎN CONTACT

Numărul de spire necesare fi în permanenţă în contact ,z, se determină din condiţia de rezistenţă la uzură.

În acţionarile cu viteze mici, principalul parametru care determină intensitatea uzurii şi implicit durabilitatea, sunt tensiunile în contact (presiunea) între spire. În ipoteza repartizării uniforme a sarcinii pe spire şi neglijînd unghiul de înclinare al spirei, numărul de spire necesare rezultă din relaţia :

este presiunea admisibilă de strivire. Pentru ca uzura să fie foarte mică se allege =10MPa. Pentru cuplul de materiale oţel-fontă antifricţiune valorile presiunii admisibile se pot găsi în domeniul =10-15MPa;

spire.

Se allege 8 spire pentru ca jocul dintre şurub şi piuliţă să fie foarte mic (se consideră încastrare).

7.VERIFICAREA SPIREI FILETULUI

Gândind pe modelul fizic al unei grinzi încastrate (vezi figura), solocitările spirei filetului sunt: încovoierea şi forfecarea.

Deoarece cele doua eforturi apar în secţiunea de încastrare, se recomandă să se verifice la solicitare compusă atât spirele piuliţei (material cu caracteristici mecanice reduse), cât şi ale şurubului (secţiunea de încastrare mai mică).

14

a) verificarea piuliţei

- solicitarea de încovoiere : , unde

,

- solicitarea la forfecare , unde

=> mm2 ; Km este coeficientul de corecţie . Acest coieficient ţine seamă de repartiţia neuniformă a tensiunilor. Se allege =0,6 pentru a asigura un calcul acoperitor.

Rezultă .

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

15

, unde pentru fontă , iar

. Se alege =2,5 fiid cazul cel mai defavorabil;

.

=> spirele piuliţei rezistă la solicitarea compusă.

b) verificarea şurubului

- solicitarea de încovoiere ; , unde : => .

=>

- solicitarea de forfecare ;

rezultă : şi .

Tensiunea echivalentă pentru un calcul acoperitor, se calculează cu

teoria a III-a de echivalenţă: , unde pentru oţel.

, ,

, => spirele şurubului

la soliciterea compusă .

8. VERIFICAREA PRELIMINARĂ A PORŢIUNII FILETATE A ŞURUBULUI

16

Deoarece dimensiunea filetului determină implicit dimensiunile altor elemente ale sistemului, este util ca încă din această fază, acolo unde este pisibil,să se efectueze şi o verificare la solicitare compusă a porţiunii filetate a şurubului, care este de obicei secţiunea periculoasă, având diametrul cel mai mic. Solicitarea este de copresiune cu forţa F şi răsucire cu momentul de înşurubare M12.În cazul modelului de faţă al presei nu este nevoie să calculăm momentul de frecare în cel de-al doilea reazem.

;

solicitarea la compresiune este ,

;

solicitarea de răsucire este ,

;

calculăm un ; unde ,

,

, => < .

9.PROIECTAREA PIULIŢEI ROTITOARE DE PRESĂ

Piuliţa are rolul de a prelua sarcina de la şurub prin intermediul spirelo în contact. Sarcina preluată de piuliţă este transmisă către corpul traversei printr-un rulment axial, pentru ca randamentul ansamblului să fie cât mai bun.La partea superioară a piuliţei se găseşte roata de clichet, care serveşte la acţionarea piuliţei prin intermediul unui mecanism cu clichet. În această soluţie constructivă roata de clichet nu face corp comun cu piuliţa.

a) Dimensionarea piuliţei;

17

Considerăm forţa de calcul : ,unde este un factor care ţine seama

de efectul răsucirii. Se alege =1,2 => =28800 N. , în

care: ; pentru fontă .

Se alege => ; .

, unde este diametru nominal exterior al filetului

interior. .Vom alege = .

În acest caz, a fost determinat dintr-o predimensionareb la tracţiune cu o forţă de calcul . În continuare se dimensionează diametrul exterior al al gulerului ( ), cu relaţia: , unde este diametrul exterior al rulmentului. Se alege .

Înălţimea gulerului piuliţei se poate dimensiona din solicitarea de încovoiere, prin neglijarea forfecării.Utilizând un model fizic similar celui de la studiul solicitărilor spirei filetului se poate scrie:

, unde ; pentru fontă .

; ,înlocuind se obţine:

.Se alege .

18

Înălţimea totală a piuliţei se determină cu relaţia: ,unde -numărul de spire ale piuliţei

-pasul filetului,

- reprezintă teşiturile piuliţei.

.

b)Alegerea rulmentului;

Se alege un rulment axial 51111 STAS 3921-86,care are următoarele caracteristici tehnice:

d=55mm D=78mmD1=57mmT=16mmr=1mmCo=76,5 KN.

c) Dimensionarea şurubului:

Se estimează lungimea totală minimă a părţii filetate (Lf):Lf=Hp+H, unde: H-cursa de realizat ;

Hp-înălţimea părţii filetate a şurubului care se află în piuliţă. Această dimensiune este cunoscută de la punctul a).Lf=54+200=254. Luăm Lf=260mm.

Şuruburile care folosesc un reazem fix pentru preluarea sarcinii nu trebuie să se rotească. Pentru aceasta, momentul de frecare la nivelul

19

reazemului trebuie să fie mai mare decât momentul de înşurubare în piuliţă.

Se alege diametrul capului şurubului => .La partea inferioară a şurubului se execută o gaură pe unde va trece

un ştift pentru fixarea şurubului de traversa mobilă. 10.CALCULUL MOMENTULUI DE FRECARE DINTRE SPIRE

De regulă, solicitarea este de compresiune cu forţa F şi de răsucire cu momentul de înşurubare M12.

=>

11. CALCULUL MOMENTULUI DE FRECARE DIN RULMENT

Momentul de frecare din rulment se estimează:

20

, unde ,iar .

Se alege deoarece acesta este cazul cel mai defavorabil.

;

, .

12. CALCULUL EFORTURILOR, FORŢELOR ŞI MOMENTELOR ÎN DISPOZITIVELE MECANISMULUI

F1=F2=F5=F6=F=24000 N

F1-forţa care acţionează asupra şurubului,F2-forţa care acţionează asupra piuliţei,F5-forţa care acţiomează asupra corpului presei,F6-forţa care acţionează asupra traversei,M12-momentul de frecare dintre spirele piuliţei şi ale şurubului,M25-momentul de frecare în rulment,M12=64,3 Nm (se alege în funcţie de condiţiile de lucru)

,

13. VERIFICAREA COMPLETĂ A ŞURUBULUI ŞI A PIULIŢEI

Şurubul şi piuliţa trebuiesc verificate în toate secţiunile periculoase:

21

1-1: În această secţiune de diametru Dc=36mm apare o solicitare de compresiune cu forţa F=24000 N şi o solicitare de răsucire cu momentul M12=64,3Nm.

,

,

, ,

=>porţiunea de asamblare a traversei va rezista la solicitare comusă care apare.

2-2: În această secţiune a degajării filetului, de diametru do=d3, solicitarea este de compresiune şi de răsucire cu un moment mai mic decât cel de înşurubare. Pentru o verificare cât mai bună se alege momentul în secţiune Mo egal cu momentul de înşurubare M12.

22

=> ; => secţiunea degajării filetului

nu este în pericol.

3-3: În această secţiune a filetului de diametru d3=29mm (diametru interior al filetului) apare o solicitare de compresiune cu forţa F şi o solicitare de răsucire cu momentul M12 (calculate anterior).

=> ;

, => secţiunea de diametru d3 a şurubului rezistă

la solicitarea de compusă. Implicit rezultă că rezistă şi la secţiunea de diametru d a şurubului.

4-4: În această secţiune a piuliţei, care are diametrul De’=46mm (aici se montează inelul de siguranţă), apare o solicitare de compresiune cu forţa F şi o solicitare de răsucire cu momentul M12.

=> ,

=> ,

, unde < => piuliţa rezistă la solicitarea compusă. 14. ALEGEREA AJUSTAJELOR ŞI TOLERANŢELOR:

Se va realiza un şurub cu filet trapezoidal Tr 36x6 STAS 2114/1-7 cu lungimea de înşurubare de 260mm, în condiţii de execuţie obişnuite.

Se aleg: - clasa de execuţie : mijlocie;- lungimea de înşurubare: lungă (L);- treptele de precizie: 4 pentru D1 şi d; 8 pentru D2,d2,d3

Se vor folosi următoarele câmpuri: d-4h D1=4H d2-8e D2=8H d3-8h.

15. ABATERELE FUNDAMENTALE ŞI TOLERENŢELE VOR FI:

23

Filet exterior:-diamerul exterior:-d=36Tr 36x6-e8 -as=0µm

-Td=375µm

-diamertu mediu: -d2=33mm -as=-118µm -Td2=425µm

-diametrul interior:-d3=29mm

-as=0µm -Td3=649µm

Filet interior: -diametru mediu: -D2=33mmTr 36x6-H8 -Ai=0µm

-TD2=560µm -diametru interior:-D1=30mm

-Ai=0µm -TD1=500µm

16.PREDIMENSIONAREA COLOANELORSe alege soluţia constructivă în

care sunt asamblate ambele capete şi se face o predimensionare doar la tracţiune a secţiunii periculoase (cea din zona degajărilor). Pentru siguranţă, tensiunile admisibile la tracţiune se vor lua mult mai mici decât cele normale (C c = 3 4). Se alege: C c

= 2,5.

, unde:

Coloana se realizează din oţel OLC 45 CR STAS 500/280, care are rezistenţa la rupere la tracţiune: R m= c = 430 MPa.

24

Se alege: d 0 = 14 mm, iar constructiv:

D 0 = 16 mm; D = 24 mm;h 260 mm; d 0’ = 10 mm.

Verificarea coloanelor se face la solicitarea de tracţiune în zona degajărilor:

secţiunea degajării (d 0’) rezistă la tracţiune. Dacă rezistă secţiunea de diametru d 0’ rezistă, rezultă că rezistă şi secţiunea de diametru d 0.

Dimensionarea plăcii de presiune:Dimensionarea se face constructiv, după care se fac verificările

necesare.Asamblarea dintre capul şurubului şi placa de presiune se face cu un

ştift cilindric B 8 60 STAS 159980, realizat din oţel OL 60 STAS 500/280. Dimensiunile acestui ştift sunt: diametrul: d = 8 mm; lungimea: l = 60 mm; înălţimea maximă a teşiturii: c max = 1,6 mm.

17. VERIFICAREA ASAMBLĂRII CU ŞTIFT:

Asamblarea este solicitată de către momentul de înşurubare în piuliţă: M t = M21 = 33.930,269 Nmm.

a) solicitarea de forfecare:

25

, unde: = 80 MPa, Dc este diametrul capului

şurubului care se fixează în placa de presiune, iar d s reprezintă diametrul ştiftului.

În acest calcul

am folosit = 30 MPa ( = 20 40 MPa ) pentru a evita griparea şi pentru asigurarea unei durabilităţi ridicate. Se alege: Dc = 36 mm.

asamblarea cu ştift rezistă

la solicitarea de forfecare.

b) solicitarea de strivire ştift şurub:

, unde: = 100 120 MPa.

asamblarea rezistă la solicitarea de strivire dintre ştift şurub.

c) solicitarea de strivire ştift placă de presiune:

, unde: =

100 120 MPa, iar s = 10 mm reprezintă grosimea peretelui plăcii de presiune în zona asamblării.

asamblarea rezistă la

solicitarea de strivire dintre ştift placă de presiune.

18. PROIECTEREA SISTEMULUI DE ACŢIONARE:

26

Pentru sistemul în discuţie, acţionarea se face prin elementul care execută mişcarea de rotaţie. Această acţionare poate fi privită ca o introducere de energie în sistem energie necesară învingerii rezistenţelor din cupla şurub – piuliţă. Corespunzător acestor rezistenţe, în diagrama de eforturi s-a folosit notaţia M tot pentru momentul rezistent total.

În principiu, dispozitivul cu clichet permite acţionarea de pe o singură parte, prin mişcări alternante la care o cursă este activă şi una pasivă. În cursa activă clichetul împinge în dintele roţii de clichet care antrenează piuliţa.

a) Proiecterea roţii de clichet şi a clichetului:Roata de clichet este plasată în fluxul de forţă între clichet şi elementul

final de antrenare (piuliţă).În zona asamblării cu piuliţa, roata de clichet este solicitată la strivire.

Dinţii roţii de clichet şi clichetul sunt solicitate la strivire, încovoiere şi forfecare.

Alegerea materialelor: roata de clichet se realizează din fontă FCX 200 STAS 854186, iar clichetul din oţel OL 50 STAS 500/280.

Asamblarea dintre roata de clichet şi piuliţa pe care se montează se realizează printr-un profil hexagonal. Se alege diametrul cercului exterior profilului: de = 40 mm. Latura profilului va fi: a 0,5 d e = 20 mm.

Diametrul cercului înscris în hexagon este:

. Se alege di = 35 mm pentru ca peretele piuliţei să

fie suficient de gros şi să reziste la solicitarea de strivire.Din solicitarea de contact se determină lăţimea minimă necesară a

profilului:

, unde: , în care: n = 6

reprezintă numărul de laturi ale profilului, iar = 80 120 MPa. Se alege: = 100 MPa pentru ca uzura să fie cât mai mică. Rezultă:

Se aleg dinţi cu profil dreptunghiular, cu flancurile paralele. Profilul dreptunghiular permite o inversare mai rapidă a sensului de rotaţie prin mutarea clichetului în poziţia simetrică. Împingătorul cu arc al clichetului şi forma simetrică a clichetului fac posibil acest lucru.

Stabilirea numărului de dinţi:Diametrul interior al danturii (Di) trebuie să fie suficient de mare

pentru a cuprinde asamblarea roată piuliţă şi pentru a asigura rezistenţa corpului roţii. Se recomandă:

Di d e + (10 15) mm Di 40 + 15 = 55 mm. Se alege: Di =58 mm, iar numărul de dinţi ai roţii se poate lua z = 10.

27

Diametrul exterior al danturii (De), în ipoteza unor dinţi cu înălţimea h = 0,25 pe (unde pe este pasul pe cercul exterior):

Se alege De = 84 mm, iar apoi se calculează diametrul mediu:

Se calculează înălţimea h şi lăţimea b = 0,4 p e a dinţilor în funcţie de valorile finale ale diametrelor D i, D e şi z :

Se alege b = 11 mm, apoi se determină lăţimea minimă necesară roţii de clichet la contactul cu clichetul. Solicitările sunt de încovoiere şi strivire, iar forfecarea se neglijează.

Din solicitarea de încovoiere, în ipoteza acoperitoare că forţa s-ar aplica la capul dintelui, rezultă:

, unde:

, iar = 80 MPa.

Se alege B = 15 mm.

Din solicitarea de strivire rezultă:

, unde:

h’ reprezintă înălţimea efectivă de contact; se alege h’= 12,5 mm.

Pentru oţel/fontă = 80 120 MPa. Se alege = 80 MPa pentru ca uzura să fie mică.

28

b) Proiecterea asamblării dintre clichet şi manivelă:Asamblarea dintre clichet şi manivelă se realizează printr-o

articulaţie, cu ajutorul unui bolţ cilindric cu cap, realizat din oţel OLC 45 STAS 88080.

Solicitările în zona asamblării clichet bolţ sunt: forfecare (două secţiuni) şi strivire.

Diametrul bolţului (d b) se determină din solicitarea de forfecare:

, unde:

Se alege =120 MPa 80 MPa.

Se alege: d b = 8 mm.

Lungimea minimă de contact dintre bolţ şi clichet (B) se determină din solicitarea de strivire:

, unde: = 20 40 MPa. Se alege = 20

MPa pentru ca uzura să fie mică.

Se alege: B = 14 mm.

Lungimea minimă de contact dintre bolţ şi manivelă ( m) se determină din solicitarea de strivire. Manivela se confecţionează din oţel OL 34 STAS 500/280.

În ipoteza unui contact mobil (ipoteză

acoperitoare), = 20 40 MPa. Pentru ca uzura să fie mică se alege = 20 MPa.

Se alege: = 8 mm.

Se alege un bolţ B 8 30 STAS 5754/180/OLC 45. La montarea bolţului cu cap se foloseşte o şaibă prelucrată pentru bolţuri: şaibă 8 STAS 597480, realizată din oţel OL 37 STAS 500/280 şi un şplint 2 16 STAS 199189, realizat din sârmă moale de oţel OL 34 sau OL 37 STAS 500/280.

c) Proiecterea împingătorului cu arc:Împingătorul cu arc are rolul de a asigura refacerea rapidă şi sigură a

contactului dintre clichet şi dinţii roţii. Arcul împingătorului trebuie să aibă rigiditate mică pentru a nu împiedica oscilaţiile clichetului în cursa pasivă, atunci când el trebuie să treacă peste dinţii roţii. Astfel, în cursa pasivă clichetul ar antrena roata şi ar produce deşurubarea. Rigiditatea arcului trebuie să fie mică şi pentru şi pentru a putea fi comutat, prin simpla apăsare cu degetul, pe poziţia corespunzătoare deşurubării.

Unghiul la vârf al împingătorului se stabileşte în funcţie de forma clichetului. Pe desen s-a stabilit cursa s = 2,5 mm a împingătorului

29

(săgeata arcului în funcţionare) atunci când clichetul este basculat pe poziţia de deşurubare.

Se impune săgeata la montaj f 1 = 3 mm. Rezultă deformaţia maximă în funcţionare a arcului: f n = f 1 + s f n = 3 + 2,5 = 5,5 mm.

Se impune forţa maximă de funcţionare F n 10 N.Arcul se va confecţiona din oţel OLC 55A STAS 79580.Se alege D m = 6,37 mm < B = 13 mm, unde B este lăţimea

clichetului şi i = 10 indicele arcului. Diametrul sârmei arcului este:

Se alege sârmă RR 06, 2 STAS 89389.

Numărul de spire active se determină cu relaţia:

, unde: G OL = 8,5 10 4 MPa este modulul de elasticitate

transversal, iar C rigiditatea arcului.

spire.

Se alege un arc de compresiune 0,6 6,37 6 STAS 12243/286, care are următoarele dimensiuni: L n = 7 mm;

d = 0,6 mm; D = 6,97 mm;D 1 = 5,77 mm; F n = 13,4 N;D m = 6,37 mm; C = 0,94 mm.

30

În continuare se calculează rigiditatea arcului cu valorile finale d, D m şi n:

Forţa maximă în funcţionare a arcului va fi: F n = C f n = 0,887 5,5 = 4,883 N. Se verifică tensiunile din arc corespunzătoare săgeţii maxime:

, unde: 900 MPa (STAS 89380), iar

arcul rezistă la

tensiunea maximă care poate să apară.Forţa de prestrângere la montaj: F 1 = C f 1 = 0,887 3 = 2,663 N.Numărul total de spire: n t = n + n r , unde: n r = 1,5 2 reprezintă

numărul spirelor de reazem pentru un arc cu capete închise prelucrate. Se alege: n r = 2 n t = 6 + 2 = 8 spire.

Pasul arcului: , unde: j 0,1 d este jocul dintre spire în

stare încărcată.

j = 0,1 0,6 = 0,06 mm ; mm.

Înălţimea arcului în stare liberă: H 0 = t n + (n r 0,5)d = 1,576 6 + (2 0,5)0,6 = 10,36 mm.

Înălţimea arcului în stare montată: H n = H 0 f 1 = 10,36 3 = 7,36mm.

Unghiul de înclinare al spirelor:

Lungimea sârmei:

d) Proiectarea manivelei:Manivela susţine roata de clichet, clichetul, bolţul şi împingătorul cu

arc. Forma şi dimensiunile manivelei sunt determinate de condiţiile tehnologice (execuţie şi montaj) şi de solicitările mecanice care apar.

Se determină raza (R a) la care trebuie aplicată forţa muncitorului:

31

, unde: F m = 100 150 N. Se alege F m = 100 N pentru ca

muncitorul să nu depună un efort prea mare.

Se alege: = 600 mm.

Manivela are un prelungitor montat într-un alezaj cilindric. Prelungitorul trebuie verificat la încovoiere în secţiunea de încastrare în corpul manivelei:

, unde: , iar = 220 mm se determină de pe

desen. Se alege: d p = 15 mm.

Faţă de limita de curgere, se recomandă un coeficient de siguranţă:

2 3.

Prelungitorul se execută din OL 34 STAS 500/280, care are limita de curgere: = 190 N/mm2.

prelungitorul va rezista la solicitarea de

încovoiere.Se alege o bară din oţel rotund 15 N STAS 33387/OL 34 STAS

500/280.

19. EVALUAREA RANDAMENTULUI TRANSMISIEI:

Randamentul transmisiei este: , în care:

L u este lucrul mecanic util, corespunzător unei rotaţii complete a elementului de antrenare. Acesta este dat de deplasarea sarcinii F pe o distanţă .

L u = F = 24.000 6 = 144.000 Nmm, unde: = p, p fiind pasul filetului.Lc este lucrul mecanic consumat, corespunzător unei rotaţii complete a elementului de antrenare. Acesta se estimează pe baza momentului total (M tot) din diagramele de eforturi.

L c = M tot 2 = 72300 2 = 454274,3 Nmm.

Randamentul transmisiei este: %.

32

Fişa film pentru şurub

Nr. crt.

Operaţia Schiţa Maşini + SDV

1 Debitare SN 400ŞublerCuţit de debitare

2 Găurire de centrare

SN 400Burghiu 10,5; 8,5; 10Cuţite interioare

3 Strunjire SN 400Şubler Cuţit de strunjire

4 Teşire muchii SN 400Cuţit de teşire

5 Filetare exterioară SN 400Cuţit de filetare

6 Găurire Burghiu 7

33

Fişa film pentru piuliţă

Nr.Crt.

Operaţia Schiţa Maşini + SDV

1 Turnare semifabricat Formă + miezCuptor

2 Strunjire frontală 1 SN 400ŞublerCuţit de strunjire frontală

3 Strunjire interioară 2 şi centrare

SN 400Cuţit de interiorCeas comparator

4 Strunjire 3 SN 400Şubler Cuţit de degroşareCuţit de finisare

34

5 Strunjire 4 SN 400Ceas comparatorCuţit de degroşareCuţit de finisare

6 Strunjire 5 SN 400ŞublerCuţit de strunjire frontală

7 Strunjire interioară SN 400ŞublerCuţit de strunjire interioară

8 Teşire muchii exterioare

SN 400Cuţit de strunjire

9 Strunjire degajări SN 400Cuţit pentru degajări

35

10 Filetare interioară SN 400ŞublerCuţit pentru filetare interioară

11 Filetare exterioară SN 400Cuţit de filetare exterioară

CUPRINS

36

A. Memoriu tehnic de calcul1. Descrierea sistemului mecanic cu transmisie şurub-piuliţă1.1 Carcterul transmisiei1.2 Schema de principiu a sistemului mecanic proiectat1.3 Calculul gradului de mobilitate1.4 Diagrama de forţe şi momente1.5 Alegerea materialului pentru şurubul de mişcare şi piuliţa

de mişcare1.6 Dimensionarea şurubului1.7 Alegerea tipului de filet1.8 Verificarea condiţiei de autofrânare1.9 Determinarea numărului de spire al piuliţei1.10 Alegerea rulmentului axial2. Alegerea materialeor pentru elementele componente3. Calculul şurubului3.1 Predimansionarea şurubului, alegerea filetelor şi piuliţei3.2 Verificarea şurubului4. Calculul piuliţei4.1 Calcule în piuliţă4.2 Predimensionarea corpului piuliţei4.3 Verificarea corpului filetului piuliţei4.4 Alegerea toleranţelor filetului şi corpului piuliţei5. Calculul dispozitivului de actionare cu clichet5.1 Calculul şi proiectarea manivelei5.2 Calculul şi proiectarea roţii de clichet5.3 Calculul şi priectarea clichetului 5.4 Calculul şi proiecterea bolţului5.5 Calculul şi proiectarea arcului6. Calculul elmentelor secundare7. Calculul randamentului sistemului mecanic8. Tehnologia de execuţie8.1 Fişa tehnologică de execuţie a şurubului8.2 Fişa tehnologică de execuţie a piuliţei9. BibliografieB. Partea grafică1. Desenul de ansamblu2. Desenul de execuţie2.1 Desenul de execuţie a şurubului2.2 Desenul de execuţie a piuliţei

37

38

39