Asamblari Filetate Si Transmisii Surub.1

  • View
    561

  • Download
    9

Embed Size (px)

Text of Asamblari Filetate Si Transmisii Surub.1

ASAMBLARI FILETATE SI TRANSMISII SURUB-PIULITA 2.1. Definire, caracterizare, domenii de folosire Asamblarile filetate sunt asamblari demontabile utilizate frecvent in constructia de masini; se realizeaza prin intermediul a doua piese filetate conjugate, una filetata la exterior numita surub, cealalta filetata la interior numita piulita (sau piesa cu rol de piulita). Avantajele asamblarilor filetate sunt: . realizeaza forte de strangere mari cu forte de actionare relativ mici; . permit o montare si o demontare usoara; . au un cost relativ redus datorita executiei in serie mare, in fabrici specializate, pe utilaje de inalta productivitate;. asigura interschimbabilitatea, datorita standardizarii si tipizarii pe plan national si international; . sunt sigure in exploatare. Principalele dezavantaje ale asamblarilor filetate sunt: . filetul este, prin forma sa, un puternic concentrator de tensiuni; . nu se poate stabili cu precizie marimea fortei de strangere realizata; . necesita elemente suplimentare pentru asigurarea impotriva autodesfacerii. Asamblarilefiletateseregasesc,ingeneral,incomponentaoricareiconstructiimecanice,apreciindu-secapeste60%din pieseleuneimasiniaufilete.Caatareatentiaacordatastudiului,calcululuisirealizariiasamblarilorfiletatetrebuiesafie deosebita, buna functionare a masinilor sau instalatiilor complexe fiind direct legata de fiabilitatea asamblarilor filetate. Asamblarile filetate dintre doua sau mai multe piese se pot realiza in mai multe moduri: cu surub montat cu joc si piulita (fig. 2.1, a); cu surub montat fara joc (surub de pasuire) si piulita (fig. 2.1, b); cu surub montat cujoc si insurubat in piesa ( fig. 2.1, c); cu surub de pasuire insurubat direct in piesa (fig. 2.1, d); cu prezon si piulita (fig. 2.1, e). Transmisiilesurub-piulita sunttransmisiicare,prinintermediuluneicupleelicoidale,transformamiscareaderotatiein miscare de translatie, concomitent cu transmiterea unei sarcini. Cupla elicoidala este elementul determinant al transmisiilor surub-piulita. Aceasta poate fi cu frecare cu alunecare sau cu frecare cu rostogolire (cupla elicoidala cu bile).

a b cdeFig. 2.1 Principalele avantaje ale transmisiilor surub-piulita sunt: . transmit sarcini relativ mari; . functioneaza cu zgomot redus; . sunt sigure in functionare. Dezavantajele transmisiilor surub-piulita sunt: . randamentul este redus in cazul folosirii cuplei elicoidale cu frecare cu alunecare; . constructiapiulitelorestecomplicatadacaestenecesarareglareajoculuidintrespire,ceeaceducelacosturirelativ ridicate. Transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie se realizeaza in mai multe moduri: surubul executa miscarea de rotatie iar piulita miscarea de rotatie (masini unelte, cricurile cu parghii etc.); surubul executa ambele miscari, de rotatie si de translatie(criculsimplu,cricultelescopic,surubulsecundaralcriculuicudublaactiuneetc.);piulitaexecutamiscareade rotatie iar surubul miscarea de translatie (cricul cu piulita rotitoare, surubul principal al cricului cu dubla actiune etc.); piulita executa ambele miscari, de rotatie si de translatie (folosita doar cand este necesara obtinerea unei constructii deosebit de rigida, prin incastrarea surubului). 2.1.1. Filetul Filetulreprezintaelementulprincipalsidistinctivalsurubuluisipiulitei.Derezistentasirigiditatealuidepindesigurantain functionare a transmisiei. Moduldegenerareafiletului. Prininfasurareaunuiplaninclinatpeosuprafataderevolutie(cilindricasauconica, interioarasauexterioara)numitasuprafatadirectoareseobtineolinieelicoidalanumita elicedirectoare (fig.2.2,a). Alunecareaunuiprofiloarecare,numit profilgenerator,inlunguleliceidirectoare,danastereuneiurmenumite spira filetului (fig. 2.2, b). ab Fig. 2.2 Clasificarea filetelor, dupa o serie de criterii, este prezentata in continuare. . In functiededestinatie,sedeosebesc: filetedefixare,utilizatelaasamblari filetate; filete de miscare, utilizate la transmisii surub-piulita; filete de masurare, utilizate la aparate929c21jdemasura; filetedereglare,utilizatelapozitionarearelativaaunor elemente din constructia dispozitivelor sau masinilor unelte. . In functie de numarul de inceputuri, filetele pot fi: cu un inceput, cele mai utilizate; cu douasaumaimulteinceputuri.Filetelecumaimulteinceputuri(fig.2.3)auun randamentmairidicat,darexistapericolulneindepliniriiconditieideautofranare.Intre pasulreal P aluneispiresipasulaparent P' alfiletuluiexistarelatia,in care i reprezinta numarul de inceputuri; ca atare, deplasarea axiala corespunzatoare unei rotatii complete este mai mare decat in cazul suruburilor cu un inceput. . In functiedesensuldeinfasurareaspirei,sedeosebesc:fileteobisnuite, cu sensuldeinfasuraredreapta (fig.2.4,a),la carevectorii v si auacelasisens;filete cusensuldeinfasurarestanga (fig.2.4,b),lacarefactorii v si ausensuridiferite, acestea fiind utilizate atunci cand acest sens este impus de conditiile de functionare. . In functiedesistemuldemasurare,filetelepotavea: dimensiunilemasuratein milimetri,utilizatecelmaimultinconstructiademasini; dimensiunilemasurateintoli, utilizate la masini din import si la tevi. . In functiedeformasuprafeteidirectoare,sedeosebesc: filetecilindrice,celemai raspandite; filete conice, cand se impun conditii de etansare sau de compensare a jocurilor aparute datorita uzurii. . In functiedemarimeapasuluifiletului,sedeosebesc: filetecupasmare; filetecu pasnormal; filetecupasfin.Filetelecupasmareimbunatatescvitezadeplasariiaxialela actionare,darexistapericolulneindepliniriiconditieideautofranare.Filetelecupasfin, utilizatecafiletedemasuraresaureglare,marescrezistentatijeifiletate,asigura indeplinireaconditieideautofranare(autofixare),darmicsoreazarezistentaspirei.Filetele cupasnormalindeplinescconditiadeautofranare(autofixare)concomitentcuasigurarea rezistentei tijei surubului. . In functiedeprofiluldirectoralspireifiletului,sedeosebesc:filetetriunghiulare; filete patrate; filete trapezoidale; filete rotunde; filete ferastrau. 2.1.2. Caracterizarea principalelor tipuri de filete Filetele triunghiulare au profilul generator un triunghi, echilateral (o = 600) - in cazul filetelor metrice, respectiv un triunghi isoscel(o =550)-incazulfiletelorWhitworth,masurateintoli;acestefileteseutilizeazalaasamblarifiletate,deoarece asigura o buna autofixare. In fig. 2.5 sunt prezentati parametrii geometrici ai filetului triunghiular metric, semnificatia acestora fiind prezentata mai jos: d - diametrul nominal al filetului, egal cu diametrul exterior al filetului surubului; Fig. 2.3 Fig. 2.4 D - diametrul exterior al filetului piulitei; d2, D2 -diametrelemediialefiletelor surubuluisipiulitei,aceleasicudiametrul cilindruluipeacaruigeneratoareplinulsigolul sunt egale; d1, D1 -diametreleinterioarealefiletelor surubului si piulitei; P -pasulfiletului,adicadistantadintredoua puncte omologe de pe doua spire vecine; H - inaltimea profilului generator; H1 - inaltimea efectivaaspireifiletului surubului; H2 - inaltimea utila,adicainaltimeadecontactdintrespirelefiletelor surubului si piulitei; o - unghiul profilului generator al filetului; |1, |2, | - unghiul deinclinarealspireifiletuluicorespunzator diametrului interior, diametrului mediu, respectiv diametrului nominal (fig. 2.6); se utilizeaza in calcule unghiul |2, determinat cu relatia (2.1) Filetelemetricesepotexecutacupasnormal-simbolizateM d -saucupasfin-simbolizateM d x P.Fundulfiletului surubului (v. fig. 2.5), poate fi drept sau rotunjit (utilizat in cazul unor sarcini dinamice, pentru micsorarea concentratorului de tensiuni).

Filetul Whitworth,destinatasamblariitevilor,seexecutacupasfin,cufundulsivarfulprofiluluirotunjite,farajoclafundul filetului,asigurandobunafixaresietansare.SesimbolizeazaGdi,unde di estediametrulinterioraltevii,intoli(pentru exemplificare, G 3/4reprezinta filetul unei tevi cu diametrul interior di = 3/4'). Filetul patrat (fig. 2.7) este destinat transmisiilor surub-piulita. Profilul filetului, un patrat (o = 00) cu latura egala cu jumatate din marimea pasului, conduce la urmatoarele caracteristici ale filetului: Fig. 2.5 Fig. 2.6 . randament ridicat; . rigiditate si rezistenta scazute pentru spira; . centrare necorespunzatoare a piulitei pe surub, in urmafunctionariiputandapareajocuricenusepot elimina; . productivitatedeexecutieredusa,filetul prelucrandu-se numai prin strunjire. Filetelepatratesuntstandardizatecutreimarimidepasi (mare, normal sau fin) si se simbolizeaza Pt d x p. Filetultrapezoidal (fig.2.8)estedestinattransmisiilor surub-piulita. Profilul trapezoidal, cu unghiul la varf o = 300, conduce la urmatoarele caracteristici ale filetului: . randament mai redus decat al filetului patrat; . rigiditate si rezistenta a spirei mai ridicate decat la filetul patrat; . centrare buna (pe flancuri) a piulitei pe surub; . productivitateridicatadeexecutie,asiguratade posibilitatea prelucrarii prin frezare. Acestecaracteristicifacdinfiletultrapezoidalcelmai frecvent utilizat la transmisiile surub-piulita. Standardul prevede trei marimi de pasi (mare, normal sau fin) si se simbolizeaza prin Tr d x P. Filetulrotund (fig.2.9)areprofilulformatdindrepteracordateprinarcedecerc.Esteuncazparticularalfiletului trapezoidal, avand varful si fundul profilului in arc de cerc. Prin aceasta se adauga la caracteristicile filetului trapezoidal o rezistenta sporita la oboseala, ceea ce il face avantajos ca filetdemiscareincazulunorsarcinidinamice,inconditii greledeexploatare(cuplelevehiculelorferoviare,armaturi hidrauliceetc.).Seexecutacupasmare,normalsaufin fiind simbolizat prin R d x P. Un caz particular al filetului rotund il reprezinta filetul Edison, formatnumaidinarcedecerc.Acestaseobtineprin deformarea plastica a pieselor cu pereti subtiri si este intalnit cu precadere la instalatii electrice. Fig. 2.7 Fig. 2.8 Fig. 2.9 Filetulferastrau (fig.2.10)estedestinat transmisiilorsurub-piulita.Profilul,cuflanculactiv foarte putin inclinat (30) si cu flancul inactiv inclinat cu300,esteocombinatieaprofilelorpatratsi trapezoidal,conducandlaurmatoarele caracteristici: . randament apropiat de cel al filetului patrat; . rigiditate si rezistenta ale spirei asemanatoare cu ale spirei filetului trapezoidal; . rezistenta buna la oboseala, datorata fundului racordatalspirei,caremicsoreazaconcentratorul de tensiuni; . productivitate ridicata de executie, asigurata de posibilitateaprelucrarii prin frezare; . constructia asimetrica permite preluarea sarcinii intr-un singur sens. Acestecaracteristicirecomandafiletulferastraupentrupreluareaunorsarcinimari,cusoc,careactioneazaintr-unsingur sens (dispozitivele de strangere ale laminoarelor, constructia preselor etc.). Standardul prevede trei marimi depasi (mare, normal sau fin) si se simbolizeaza prin S d x P. 2.2. CONSTRUCTIA SURUBURILOR SI PIULITELOR Suruburiledemiscaresunt,deregula,filetatepetoatalungimea,iarmoduldeprindereacapetelorsurubuluisiforma constructiva a piulitei depind de destinatia transmisiei surub-piulita. 2.2.1. Constructia suruburilor de fixare Suruburiledefixare suntcelemaiutilizateorganedeasamblarefiindrealizateintr-omarediversitatedeformesi dimensiuni. Profilul si dimensiunile limita ale filetelor metrice ISO utilizate in Romania sunt prezentate in STAS 6564 si 8164. Formele suruburilor de fixaredepindde forma capului, forma tijei si forma capului tijei. Din punct de vedere al preciziei de executie,suruburileseexecutaingradulA(executieprecisa),gradulB(executiesemiprecisa)sigradulC(executie grosolana). Forma capului surubului, forma tijelor suruburilor si a varfurilor acestora depinde de destinatia surubului, principalele for me fiind prezentate in fig. 2.11 si 2.12. Se prezinta, in continuare, particularitatile suruburil or executate de firmele specializate. Suruburilecu caphexagonal (fig.2.11,a.h)suntcelmaifrecventutilizatedeoarecenecesitacelmairedusspatiupentru manevrarecucheiafixa,lamontaresaudemontare.Suprafatadeasezare(scaunuldereazem),prevazutasubcapul surubului (v.fig.2.11, a, d, e), este o suprafata tehnologica, dar reduce si concentratorul de tensiuni reprezentat de trecerea dediametrudelatijasurubuluilacapulacestuia;launeleconstructii(fig.2.11,b,c)nuseprevedescaunuldereazem. Tijele acestor suruburi pot fi filetate pe o anumita lungime (fig.2.11,a, b, c, f, g, h), filetate pana sub cap (fig. 2.11, d) sau pe toata lungimea (fig. 2.11, e). In cazul in care tija nefiletata a surubului are diametrul mai mic decat altijei filetate (fig. 2.11, c), se reduce concentratorul de tensiuni reprezentat de iesirea filetului, iar tija surubului devine mai elastica, deci surubul rezista mai bine la solicitari dinamice. . Suruburile de pasuire (fig. 2.11, f) au tija nefiletata mai mare decat tija filetata, aceste suruburi fiind utilizate mai ales la transmiterea de sarcini transversale. Crestaturile executate pe suprafata frontala exetrioara a capului surubului (fig. 2.11,g) permiteodeformareacapuluisurubuluisirealizareauneiautoblocariaacestuia.Suruburilecuguler(fig.2.11,h)sunt utilizate la asamblareapieselor executatedin materiale moi (aluminiu, bronz, alamaetc.) deoarece suprafata mai mare de sprijin micsoreaza presiunea si, implicit, deformatia pieselor asamblate. Fig. 2.10 Fig. 2.11 . Suruburilecu cappatrat (fig.2.12)asiguraosuprafatadecontactcucheiamaimaredecatsuruburilecucap hexagonal fiind utilizate la montari si demontari repetate asigurand o durabilitate ridicata. Pot fi cutija filetata pe o anumita lungime (fig. 2.12, a), pe toata lungimea, cu cep cilindric (fig. 2.12, b), cu cap patrat mic si filetat pe toata lungimea (f ig. 2.12, c) sau cu cap patrat si guler, filetat pe o anumita lungime (fig. 2.12, d). Fig. 2.12 . Suruburilecu captriunghiular (fig.2.12,e)seutilizeazaincazulunorspatiiredusesaugreuaccesibilesaucandse doreste limitarea celor care au acces la asamblare. . Suruburile cu cap ciocan si gat patrat (fig. 2.12, f) se folosesc, de regula, la strangerea pieselor pe mesele masinilor unelte, in vederea prelucrarii. . Suruburile cu cap bombat (semirotund) se utilizeaza atat pentru asamblari metalice cat si pentru lemn. Pentru a evita rotirea surubului la montarea piulitei, suruburile sunt prevazute cu portiuni profilate patrat (fig. 2.12, g) sau cu nas (fig. 2.12, h). . Suruburilecu capcilindricsilocashexagonal (fig.2.13,a)se utilizeazaladispozitiveintroducandu-seinlocasuri executateinpiesa;locasulhexagonalinteriorsefoloseste pentrumontareasau demontareasurubuluicuajutorulunorchei hexagonale sub forma de L. Fig. 2.13 . Suruburilecu capcilindric (fig.2.13,b), cucapbombat (fig.2.13,c), cucapinecat (fig.2.13,d) saucucap semiinecat (fig.2.13, e) sunt cu locasuri pentru surubelnita normala sau in cruce (fig. 2.13, f) si sunt utilizate pentru forte de strangere mici si un aspect placut al asamblarii; . Suruburile pentrutabla seexecutacu pasmaresiadancimerelativmareaspireisi seutilizeazalaasamblareatablelorde grosimimici,inindustriadeautovehicule.Se executacucaphexagonal(fig.2.14,a),cu capcilindric,capinecatsicucapsemiinecat (fig. 2.14, b), intre diametrele 2,2 mm si 8 mm si se simbolizeaza prin STd. . Suruburile pentrulemn aufiletulascutit, cupasmare,pentruaprindeintrespirecat maimultlemnasigurand-serezistenta asamblarii.Seexecutacucaphexagonal, cilindricbombatculocascruciform(fig.2.14, c),cucapinecatcrestat(fig.2.14,d),cucap semiinecat sau cu cap patrat (fig. 2.14, e). . Suruburile autofiletantepentru metal autijaprevazutacusanturipentru evacuareaaschiilorrezultateinurma insurubarii.Acestesuruburiseexecutadin oteluridecementaresauoteluricalitecare dauorezistentamaremuchiilortaietoareale surubului.Constructiv,acestesuruburipotfi cucaphexagonal(fig.2.14,f),cilindricbombat,inecatsausemiinecat,culocasuripentrusurubelni tanormalasaulocas cruciform. Fig. 2.14 . Suruburile pentrufundatii suntprevazutecuuncapatprofilat-pentrumontareainfundatie-sicucelalaltcapatcu filet, pentru fixare cu piulita (fig. 2.15); se utilizeaza la montarea pe fundatie a constructiilor care sustin diversele ansamble (reductoare de turatie, motoare electrice etc.) sau subansamble. Fig. 2.15 . Suruburile speciale suntdestinateunorsituatii concretesicuprind:suruburilecuochi(fig.2.16,a), utilizateladispozitive;inelelesurubderidicare(fig. 2.16,b),montatepeansamblesisubansamblepentru ridicareasimanevrareaacestora;suruburilecucap striat (fig. 2.16, c), utilizate la strangerea cu mana, cand este necesara o forta de strangere redusa. Prezoanele pot fi definite ca suruburi de fixare faracap si filetate la ambele capete, pe o anumita lungime sau pe toata lungimea. Se utilizeaza cand materialul uneia din piesele asamblate are caracteristici mecanice reduse si filetul nu asigura o durabilitate suficienta la montari si demontari repetate ale surubului. Se mai utilizeaza si cand nu este posibila utilizarea suruburilor (de exemplu, spatiu insuficient pentru montarea suruburilor).Din punct de vedere al preciziei de executie, prezoanele, ca si suruburile, se executa in gradul A, B sau C.Prezoaneleseexecutainmaimultevarianteconstructivestandardizatesaunestandardizate,principaleletipurifiind prezentateinfig.2.17(a-prezondeinsurubatinotel;b-prezonpentruasamblareaflanselor,cucephexagonalsicu diametrul tijei nefiletate egal cu cel al filetului; c - prezon pentru asamblarea flanselor, cu cep hexagonal si cu diametrul tijei nefiletate mai mic decat al filetului, caz utilizat cand in asamblare actioneaza sarcini dinamice). Fig. 2.17 Stifturilefiletate suntutilizatepentruaimpiedicadeplasarearelativaa douasaumaimultepiese,fiindsolicitatelacompresiune.Formele constructive ale stifturilor filetate (fig. 2.18) sunt foarte variate depinzand de lungimeafiletataatijei(intreagasaupartiala),de formavarfului(plat-fig. 2.18,asib;tronconic-fig.2.18,c;cuceptronconic-fig.2.18,d; cucep cilindric - fig. 2.18, e; cu con interior - fig. 2.18, f), de modul de antrenare (cu crestatura pentru surubelnita normala - fig.2.18, a si c.e; cu locas hexagonal lainterior -fig.2.18,b).Stifturilefiletatepotfiprevazutesicu autoblocare, cupastiladematerialplasticincorporataintija(fig.2.18,b.f).Stifturile filetate se executa in gradul A, B sau C de precizie. 2.2.2. Constructia piulitelor de fixare Piuliteledefixaresuntcufiletinteriorsiseasambleazapesuruburi, prezoane, stifturi filetate si pe portiunile filetate ale arborilor si ale altor piese de revolutie. Piulitele de Fig. 2.19 fixarerealizeazaoasamblaredemontabila intre doua sau mai multe piese. Se executa in treicategoriidepreciziesianumegradulA (precise),B(semiprecise)sauC(grosolane), iarinfunctiedeinaltimepiulitelepotfi normale, inalte sau joase. Piuliteledefixareseexecutaintr-o marevarietatedeformeconstructive, principaleleconstructiifiindprezentateinfig. Fig. 2.18 2.19:piulitahexagonalaobisnuita(fig.2.19,a),cupasmare,cupasfin,constructieIPdeinaltarezistent a,pentru pretensionare etc.); piulita hexagonala joasa (fig. 2.19, b) sau inalta (fig. 2.19, c); piulita hexagonala cu suprafata de asezare sferica,pentruocentrarebunapesurubapieseistranse(fig.2.19,d);piulitahexagonalacuguler(fig.2.19,e);piulita hexagonalainfundata(fig.2.19,fsig);piulitahexagonalacugulersisuprafatadeasezaresferica(fig.2.19,h),utilizata pentru centrarea jentilor de automobil pe tija surubului de prindere. In fig. 2.20 sunt prezentate alte tipuri de piulite utilizate in diverse scopuri, a caror constructiedepindedeloculdeutilizare. Astfel,infig.2.20,aesteprezentatapiulita patrata;infig.2.20,bpiulitatriunghiulara, utilizatalainchidereatablourilorelectricesi inaltesituatiiundeestenecesarao siguranta suplimentara; in fig. 2.20, c piulita pentrucanaleT,iarinfig.2.20,dopiulita utilizatapentruprindereainmateriale plastice.Piulitelecugauriradiale(fig.2.20, e), cu gauri frontale (fig. 2.20, f), striata (fig. 2.20,g)saufluture(fig.2.20,h)sunt utilizate pentru strangere cu mana, cand se realizeaza forte de strangere mici. Infig.2.21suntprezentatepiulitele crenelate(fig.2.21,a),piulitacanelata, pentrufixarearulmentilorpefusurile arborilor(fig.2.21,b),piulitacuinelde plasticpentruasigurareaautofranarii(fig. 2.21,c)sipiulitaelastica,executatadinotel de arc (fig. 2.21, d). 2.2.3. Constructia saibelor Saibelesefolosescatatpentru micsorarea presiunii dintre piulita si piesa carese sprijinacatsipentruasezarea corecta a piulitei sau capului surubului. Saibeleplate(fig.2.22,a) se executa inmaimultevariantede dimensiuni:normale,largisau extralargi, modificandu-sediametrul exteriorsi grosimea saibei. Saibele de compensare, de forma patrata,seexecutacuoinclinarede 14 (fig.2.22,b),pentruprofileIsicu 8 (fig.2.22, c), pentru profile U. Aceste saibe au rolul de a asigura o asezare perpendiculara a piulitei sau capului surubului pe axa acestuia. 2.3. Sarcini in asamblarile filetate si in transmisiile surub - piulita 2.3.1. Ecuatia de echilibru a piulitei La strangerea sau desfacerea asamblarilor filetate (fig. 2.23, a) si laurcarea sau coborarea unei sarcini cu ajutorul unei transmisii surub-piulita (pentru exemplificare se considera cricul cu surub simplu, prezentat schematizat in fig. 2.23, b), asupra elementelor componente actioneaza o serie de sarcini exterioare si de legatura. Sarcina exterioara este un moment la cheie (moment motor) M cheie, determinat cu relatia Fig.2.21 (2.2) Fig. 2.23 in care Fm reprezinta forta exterioara, care actioneaza la capatul cheii (manivelei), iar L - lungimea cheii (manivelei). Datoritastrangeriipiulitei,inasamblareafiletataapareofortaaxiala F,careintindesurubulsicomprimapiesele asamblate. O forta axiala F apare si in transmisiile surub-piulita, aceasta fiind sarcina de deplasat. Sub actiunea fortei F, in asamblarile filetate si transmisiile surub-piulita apar doua momente rezistente: . Mins (des) - momentul de insurubare sau desurubare, care apare in cupla elicoidala datorita formei filetului si frecarii dintre spire; . Mf - momentul de frecare, care ia nastere intre piesa rotitoare (capul surubului sau piulita) si suprafata pe care aceasta se sprijina. Echilibrul piesei asupracareia actioneaza momentul motor (piulita, in cazulasamblarii filetate, respectiv surubul, in cazul cricului cu surub simplu - v. fig. 2.23) se exprima prin relatia .(2.3) 2.3.2. Momentul de insurubare. Momentul de desurubare Modul de generare a filetului conduce la posibilitatea unei analogii a fenomenelor care au loc la insurubare (desurubare) cu cele de la urcarea (coborarea) unui corp pe un plan inclinat. In cadrul acestei analogii, unghiul planului inclinat corespunde unghiului mediu de inclinare al spirei filetului (|2) si greutatea corpului de pe planul inclinat corespunde fortei axiale (F) care incarcacuplaelicoidala.Rationamentuldemaijosseefectueazainpremisaunuiunghialprofiluluifiletuluio =00, corespunzator filetului patrat. Semnificatia fortelor care apar in schema de calcul din fig. 2.24 este: . H, H' -fortatangentialacare,aplicatalabratul d2/2,creazamomentuldeinsurubare,respectivdesurubaresieste aceeasi cu forta care impinge in sus, respectiv in jos, corpul pe planul inclinat; Fig. 2.24 . N - reactiunea normala a planului inclinat; . Ff - forta de frecare, care se opune deplasarii corpului pe planul inclinat (Ff = N, fiind coeficientul de frecare); . R - reactiunea cu frecare, care face unghiul cu normala, = arctg fiind denumit unghi de frecare. Ecuatia de echilibru a corpului in urcare pe planul inclinat (v. fig. 2.24, b) este (2.4) Din poligonul fortelor (fig. 2.24, c), rezulta forta de impingere la urcare pe planul inclinat (insurubare) (2.5) si momentul de insurubare corespunzator (2.6) La coborarea corpului pe planul inclinat - desurubare (v. fig. 2.24, d) - ecuatia de echilibru este (2.7) Din poligonul fortelor (fig. 2.24, e), rezulta forta de impingere la coborare pe planul inclinat (desurubare) (2.8) si momentul de desurubare corespunzator (2.9) Fig. 2.25 In cazul filetelor cu unghiul profilului o = 0, forta normala la profilul spirei este mai mare decat forta axiala (fig. 2.25). Forta de frecare, determinata in functie de forta normala, este (2.10) unde reprezintacoeficientuldefrecareaparent.Seobservacavaloareacoeficientuluidefrecareaparent crestecumarimeaunghiului o.Acestfaptdeterminautilizareafiletelormetrice(o =600)cafiletedefixare.Unghiulde frecareaparent',corespunzatorcoeficientuluidefrecareaparent',se determina cu relatia

(2.11) Generalizarearelatiilormomentuluideinsurubaresiamomentuluidedesurubare,princonsiderareaunghiuluiprofilului filetului, se exprima sub forma (2.12) (2.13) Compararea relatiilor (2.6) si (2.9), respectiv a relatiilor (2.12) si (2.13), demonstreaza inegalitatea Mins > Mdes. 2.3.3. Momentul de frecare Aparepeo suprafata, sub forma de coroana circulara, intre piesa rotitoare(surubsaupiulita)sipiesapecaresesprijina.Incazul asamblarilor filetate (fig. 2.26, a), diametrul interior d0 al suprafetei este egal cu diametrul gaurii de trecere, iar diametrul exterior este egalcudeschidereacheii S (egalcudiametrulscaunuluide asezare) sau cu capul diametrul varfului surubului sau stiftului). In cazulcupleiderotatiedintresurubulcriculuisicuparotitoare(fig. 2.26, b), dimensiunile coroanei circulare sunt d0 si dc. Ipotezeledecalculconsiderateincontinuareladeterminarea momentului de frecare sunt: . coeficientul de frecare este constant (1 = const.) . presiunea pe suprafata de contact este uniforma, adica

(2.14) Momentul de frecare elementar, corespunzator unei suprafete circulare elementare (v. fig. 2.26, c) este (2.15) Integrarea pe intreaga suprafata a momentului de frecare elementar conduce la (2.16) Din relatiile (2.14) si (2.16) rezulta, pentru asamblarea filetata, relatia de calcul a momentului de frecare (2.17) relatia de calcul a momentului de frecare pentru cupla surub-cupa fiind (2.18) Prin inlocuire in relatia (2.3), rezulta (2.19) Fig. 2.26 Aceastarelatiepermitedeterminareaunuiadintreceitreiparametri F, Fm sau L,candsecunoscceilaltidoi.Incazul asamblarilorfiletate,dacaseimpunefortalacheieFm silungimeacheii (L ~ (12.20) d,lacheilefixe),rezultafortaaxialaF (F ~ 80 Fm),uneoriimpunandu-selimitareastrangeriiasamblarii surubului(prinutilizareaunorcheidinamometrice)pentrucasanuexistepericolulruperii.Incazulcricurilor,cunoscand sarcinaaxialaderidicat F siconsiderandcunoscutafortalamanivela Fm(Fm =150.350N)rezultalungimea L necesara manivelei. 2.3.4. Conditia de autofixare (autofranare) Conditiadeautofixare (utilizataincazulasamblarilorfiletate)esteconditiacasubactiuneaforteiaxialecareincarca asamblarea filetata aceasta sa nu se desfaca singura. Conditia de autofranare (utilizata in cazul transmisiilor surub-piulita) este conditia ca sa nu apara deplasari relative in cupla elicoidalaatransmisiilorsurub-piulitasubactiuneaforteiaxialecareoincarca,inmomentulincarenuseaplicaniciun moment motor. Prin analogie cu cazul corpuluipeplanul inclinat, conditia de autofranare (autofixare) esteaceea ca sub actiunea greutatiiproprii corpul sa nu coboare pe planul inclinat. Conditia de autofixare (autofranare) este echivalenta cu inegalitatea matematica Mdes > 0, care conduce (v. relatia (2.13)) la ' > |2.(2.20) Chiardacafileteledefixareindeplinescconditiadeautofixare,incazulasamblarilorfiletateestedes intalnitfenomenul autodesfacerii. Autodesfacerea apare, in principal, datorita sarcinilor variabile, a socurilor sau a variatiilor de temperatura. Ca urmare, pentru evitarea consecintelor nedorite ale autodesfacerii, asamblarile filetate pot fi prevazute cu sistemesuplimentaredeasigurare.Atatconstructivcatsidinpunctdevederealimportanteiasamblarii,potfiintalniteo mare diversitate de sisteme de asigurare. Acestea au la baza producerea urmatoarelor fenomene: . marirea fortelor si deci a frecarii dintre elementele asamblarii; . impiedicarea, prin forma, a rotirii piulitei sau surubului; . impiedicarea, prin deformare locala sau sudura, a rotirii piulitei sau surubului. Sisteme de asigurare bazate pe marirea fortelor dintre elementele asamblarii. Evitarea autodesfacerii prin marirea fortelor dintre elementele asamblarii filetate se poate realiza prin: . asigurareacucontrapiulitacaredetermina,prinstrangere,marireaforteiaxialedinsurub,provocandsio alungire suplimentara a tijei surubului (fig. 2.27, a); . asigurarea cu piulita elastica din tabla, ai carei dinti indeplinesc rolul filetului, iar la st rangere, apasa pe filetul surubului (fig. 2.27, b si c); . asigurareacupiulitaelasticasectionata,caredupaasamblareseblocheazapesurub,prin strangereasurubului de reglare cu care e prevazuta (fig. 2.27, d); . asigurareacupiulitaavandosectiuneelastica (fig.2.27,e)sau cupiulitaavandosectiuneelastica sidoua portiunifiletatedeplasateaxial,carelaasamblareapesurubrevinladistantaimpusadefiletulsurubului, deformatiile elastice marind apasarea pe filetul acestuia (fig. 2.27, f); . introducerea, pe surub sau in piulita, a unor insertii elastice nemetalice, care la asamblare sunt filetate fortat, marind frecarea in filet (fig. 2.27, g); . asigurareacusaibeelastice,carelastrangereduclamarireaforteiaxialedinasamblaresiimpiedica eventualele rotiri relative- aici se pot aminti saiba Grower (fig. 2.27, h), saibe elastice cu dinti la interior sau exterior, atat plane cat si conice (fig. 2.27, i). Sisteme de asigurare bazate pe impiedicarea, prin forma, a autodesfacerii. Evitarea autodesfacerii prin forma are la baza introducerea in asamblarea filetata a unui element suplimentar caruia, eventual, dupa realizarea asamblarii, i se da o forma menita sa impiedice rotirile relative. Sunt des intalnite: . asigurareacusplint,careprinintroducereaingauratransversaladinsurub,respectivprintrecrenelurile piulitei, impiedica rotirile relative (fig. 2.28, a); . asigurarea cu saibe plate prevazute cu nas sau aripioare, care prin indoire fixeaza saiba atat fata de piesa pe care se sprijina, cat si fata de piulita, impiedicand rotirile relative (fig. 2.28, b si c)- o varianta a acestora este saiba de siguranta canelata, destinata sa impiedice rotirile relativedintre piulita de rulment si arbore(fig. 2.28, d); . asigurarea cu saibe plate a caror forma copiaza profilul poligonal al capului de surub, pe care se aseaza dupa strangere, fixarea fata de piesa urmand a se face cu un alt surub, mai mic ca dimensiuni(fig. 2.28, e); . asigurareagrupurilordedouasaumaimultesuruburiapropiate,fiecusaibeplatespecialecepotfiapoi rasfrante dupa forma capetelor de surub, fie prin legarea cu sarma introdusa in gaurile transversale existente incapetelesuruburilor(fig.2.28,f)-osituatieasemanatoareestelegareacusarmasiapoiaplicareaunui sigiliu, scopul principal fiind impiedicarea fraudarii aparatului sau instalatiei la o eventuala desfacere (fig. 2.28, g).

ab

cd

efgh

i Fig. 2.27

ab

c

de

fgFig. 2.28Sisteme de asigurare bazate pe impiedicarea, prin deformare locala sau sudura, a autodesfacerii. Inacestcaz,asamblareaestedefinitiva,oeventualadesfacerecearputeasurveninemaifiindposibiladecatprin distrugerea elementelor asamblarii. Sunt cunoscute: . deformarea locala prin chernaruire, fie a filetului surubului si al piulitei (fig. 2.29, a si b), fie a piesei, in cazul capetelor de surub ingropate(fig. 2.29, c si d); . sudarea piulitei de surub sau de piesa(fig. 2.29, e). abcd e Fig. 2.29 Pentru autofixarea asamblarilor filetate, conditia (2.20) este indeplinita prin utilizarea filetelor metrice standardizate, dar este suficienta doar in cazul incarcarii cusarcini statice. In cazul unor solicitari dinamice (datorita socurilor, vibratiilor, micsorarii frecariiintresuprafeteledefrecareetc.)siinabsentaunormasurisuplimentaredeasigurare,sepoateproduce autodesfacereaasamblarii.Dinaceastacauza,laasamblarifiletatenusemaifaceverificareateoreticaaconditieide autofixare si se utilizeaza mijloace de asigurare impotriva autodesfacerii. La transmisii surub-piulita, este absolut necesar sa se verifice conditia de autofranare deoarece, launele filete cu pas mare sau cu mai multe inceputuri, poate exista pericolul neindeplinirii acesteia. 2.3.5. Randamentul cuplei elicoidale si al transmisiilor surub-piulita Randamentulsedeterminacaraportdintrelucrulmecanicutil (Lu) si lucrulmecanic consumat (Lc) q = Lu/Lc siestecriteriu de comparare a filetelor de miscare si a transmisiilor surub-piulita, in general. Randamentulcupleielicoidale seobtinecaraportintrelucrulmecanicfarafrecare(util)silucrulmecaniccufrecare (consumat), corespunzator unei rotatii complete a elementului conducator (2.21) Deoarece ' creste cu valoarea unghiului profilului filetului, rezulta ca filetele cu flancurile inclinate au randamentul mai redus decat filetul patrat (o = 0). Randamentul prezinta interes minim in cazul filetelor de fixare, in practica utilizandu-se filete cu un singur inceput si cu pas normal. La suruburi de miscare, care functioneaza cu intreruperi scurte si dese, randamentul trebuie sa fie cat mai mare, in aceste cazuri alegandu-se filete cu pas mare si/sau cu mai multe inceputuri, chiar daca actionarea devine mai greoaie.Randamentultransmisiilorsurub-piulita tineseamadefrecareadincuplaelicoidalasidefrecareadintrecelelaltepiesein miscare relativa. Pentru cricul simplu (v. fig. 2.23, b) (2.22) 2.4. Calculul asamblarilor filetate si a transmisiilor surub - piulita 2.4.1. Cauzele deteriorarii asamblarilor filetate si a transmisiilor surub piulita Cercetariexperimentaledarsianalizaasamblarilorfiletatedistruseauconduslaconcluziaca asamblarilefiletate se deterioreaza ca urmare a ruperii tijei surubului sau a ruperii spirelor filetului surubului sau filetului piulitei. Cauza pri ncipala care conduce la ruperea tijei surubului este oboseala materialului favorizata atat de variatia sarcinii care incarca asamblarea catsideexistentaunorputerniciconcentratoridetensiuni.Incazulsarcinilorstatice,ruperileseproduccaurmarea supraincarcarii asamblarii filetate, mai ales la montaj, respectiv ca urmare a unor defecte de fabricatie