Cap.3.nou.Op.de as.+ echil 2014

UNIVERSITATEA TEHNIC din CLUJ-NAPOCAFacultatea Construcii de Maini Catedra T.C.M

OPERAII DE ASAMBLARECapitolul 3 N

Acad.Prof.Dr.Dr.h.c.ing.Gyenge Csaba

Procesul tehnologic de asamblare este compus din urmtoarele operaii :1. Manipularea materialelor i a componentelor2. Poziionare i reglare3. Prelucrare n timpul asamblrii4. Fixare5. Control6. Echilibrare

3.1. Manipularea materialelor n timpul asamblriiUtilajele manipulrii sunt : electrocarul , palanul, tamburul de ridicat, cilindru pneumatic de ridicat, diferite macarale.n cazul asamblrii mobile, care este forma organizatoric cea mai frecvent a asamblrii, echipamentul de manipulare trebuie ales dup urmtoarele considerente :masa i gabaritul piesei transportate; cantitatea ce trebuie manipulat;mrimea ritmului de asamblare i eventuale fluctuaii posibile ale acestuia;numrul locurilor de munc de asamblare i poziionarea acestora;amplasarea magaziilor care deservesc atelierul de asamblare.

3.1. Manipularea materialelor n timpul asamblriiFig.3.1. Instalaiile de transport utilizate la asamblarea mobil:a) band transportoare; b) transportor cu plci; mas rotativ; d) conveior suspendat;e) conveior suspendat cu palete; f) transportor suspendat cu lan; g) transportor cu ci de rulare; h) transportor cu valuri

3.2. mbinare, potrivire- reglare

Prin mbinare nelegem acea operaie de asamblare n decursul cruia are loc are loc introducerea, respectiv aezarea suprapus a unitilor de asamblare. Dac prin aceast operaie nu se asigur poziia relativ corect prescris, atunci dup mbinare trebuie prescris o operaie de potrivire sau reglare.mbinarea se poate realiza prin aezare sau suprapunere

3.2. mbinare, potrivire- reglareFig.3.2. Imbinare prin aezare , respectiv suprapunere

3.2. mbinare, potrivire- reglareFig.3.3. mbinare prin introducere

3.2. mbinare, potrivire- reglare

Reglarea se poate realiza n scopul funcionrii, a obinerii poziiei reciproce sau pentru realizarea unei anumite dimensiuni.n cazul reglrii pentru funcionare, pentru verificarea poziiei reciproce a pieselor care se asambleaz, nu se utilizeaz dimensiunile geometrice, ci anumii parametri funcionali. De exemplu pretensionarea unei frne pe baza timpului de reacie .Reglarea se poate efectua pe baza toleranelor de poziie suprafeelor care sunt alese drept baze.La reglare se pot utiliza instrumente de msur universale ( ublere, micrometre, indicatoare cu cadran, rigle de control, etc.) . Pe lng acestea , frecvent se utilizeaz aparate de reglat speciale( fig. 3.4).

3.2. mbinare, potrivire- reglareFig.3.4. Aparat special pentru verificarea coaxialitii a doi arbori

3.3. Prelucrare n timpul asamblrii

Precum s-a artat n capitolul 2, precizia elementului de nchidere, nu poate fi realizat totdeauna prin metoda interschimbabilitii totale. n multe situaii, n special n cazul asamblrii echipamentelor complexe ( maini-unelte, dispozitive de lucru, aparate de control, etc.) precizia prescris a diferitelor componente ct i poziia lor relativ se obine prin metoda ajustrii. Ajustarea se realizeaz prin ndeprtare de material cu ajutorul urmtoarelor metode : pilire, lefuire, rzuire, rectificare, burghiere, filetare, alezare.


a) Pilirea , n aplicaii industriale se utilizeaz n urmtoarele situaii : realizarea dimensiunii necesare a elementului compensator, ndeprtarea bavurilor, corectarea unor defeciuni ale componentelor suferite la transport sau manipulare.Sculele utilizate la pilire sunt caracterizate pin seciunea lor, ct i prin numrul de dini pe 10 mm2. n cazul pilelor de degroat acest numr este ntre 5-12, iar la pilele de finisat ntre 13-24. Desimea dinilor pilelor depinde i de felul materialului prelucrat i anume, n cazul materialelor mai moi se utilizeaz pile cu dini mai rari, dect la prelucrarea materialelor mai tari.Cu pile de degroare se pot realiza precizii de ordinul a 0,2 mm, iar cu pile de finisare chiar precizii de ordinul a 0,005 mm.


b) lefuirea este un procedeu de finisare. Se poate realiza cu segmeni sau benzi abrazive ct i cu pulbere abraziv. Segmenii abrazivi se utilizeaz de obicei, la finisarea suprafeelor prelucrate anterior prin pilire. Seciunea transversal a segmenilor abrazivi, n mod asemntor cu a pilelor, poate avea diferite forme.Cu ajutorul benzilor abrazive cu suport textil sau de hrtie, se poate mbunti rugozitatea suprafeelor.lefuirea cu pulbere abraziv seamn cu lustruirea, cu deosebirea c scula este piesa conjugat. Se utilizeaz n special la realizarea mbinrilor corecte n cazul supapelor, capacelor de etanare, etc.

3.3. Prelucrare n timpul asamblriic) Rzuirea se realizeaz cu diferite scule de rzuit ( fig.3.5), cu ajutorul crora se ndeprteaz straturi subiri de material de pe suprafeele de aezare relativ.Fig.3.5.Geometria e achiere a rzuitoarelorCu ajutorul rzuitoarelor cu geometria din figura 3.5,a se pot ndeprta straturi cu grosime de 0,005 mm, iar cu cele din figura 3.5,b , starturi cu grosime de pn la 0,07 mm- ca urmare acestea din urm se utilizeaz la degroare.

3.3. Prelucrare n timpul asamblriiTabelul 3.1.Adaosuri de prelucrare la rzuirea suprafeelor plane

3.3. Prelucrare n timpul asamblriiPrecizia suprafeelor rzuite se controleaz fie cu contrapiesa, fie cu ajutorul plcilor de control, prin aplicarea unei paste speciale ( albastru de Prusia) pe suprafaa plcii de control. Calitatea se apreciaz n funcie de numrul de pete pe o suprafa de 25x25 mm2.Tab.3.2. Numrul de pete de contact dup rzuire

3.3. Prelucrare n timpul asamblriiFig.3.6. Schema unei maini de rzuit mecanice


d ) Rectificarea se utilizeaz n special la piesele turnate, pentru ndeprtarea neregularitilor , sau n locul operaiilor de pilire sau rzuire. Operaia se realizeaz cu ajutorul mainilor de rectificat portabile , care sunt asemntoare cu mainile de gurit portabile (v.fig3.7).


e) Burghierea. n cadrul operaiilor de asamblare burghierea se utilizeaz n urmtoarele cazuri :- la prelucrarea simultan a gurilor n dou sau mai multe elemente, pentru asigurarea unor poziii reciproce precise;- dac gaura este greu accesibil pentru prelucrare pe maini fixe de gurit;- pentru recondiionarea unor defecte de la turnare.Operaia se realizeaz cu maini de gurit portabile cu acionare electric sau pneumatic ( fig.3.7).

3.3. Prelucrare n timpul asamblriiFig. 3.7. Maini de gurit portabile cu acionare pneumatic


f) Tarodarea se utilizeaz , n general n aceeai situaii ca i burghierea.De obicei, operaia de tarodare se execut manual cu porttarozi. n cazul tarozilor de diametru mic ( sub 56 mm), din cauza unor abateri de poziie a axelor , sau neperpendicularitatea suprafeei frontale a alezajului pe axa acestuia, se poate rupe tarodul n gaur. Scoaterea tarodului rupt din gaur s poate realiza prin urmtoarele metode :prin introducerea unor tifturi n canalele de achii ale tarodului rupt i rotirea invers a acestuia din urm cu ajutorul acestor tifturi;prin spargerea n buci a tarodului i scoaterea acestora;prin electroeroziune.g) Alezarea, n general se utilizeaz pentru finisarea gurilor realizate n timpul asamblrii. Ca scule se utilizeaz alezoare fixe, sau reglabile cu dini drepi sau elicoidali.

3.4. Fixarea (mbinarea)

Prin fixare nelegem operaia de asamblare, prin care se realizeaz legtura rigid dintre piesele anterior suprapuse sau introduse reciproc. Fixarea poate fi nedemontabil sau demontabil.3.4.1.Fixarea nedemontabil se poate realiza prin : sudare, nituire, lipire, roluire, deformare plastic, nclzire sau rcire.Sudarea se utilizeaz n special n cazul elementelor componente din tabl.Nituirea se utilizeaz n special n cazul mecanicii fine .Lipirea are dou variante : lipirea moale i lipirea tare. Lipirea moale se realizeaz cu aliaje de zinc cu temperatur de topire de pn la .Lipirea tare se realizeaz la temperaturi de 6001100 .Ca material de adaos se utilizeaz cupru, zinc, aliaj de argint ( n cazul n care mbinarea este solicitat puternic).naintea lipirii, piesele trebuie curite atent, degresate, iar n timpul operaiei trebuie utilizate materiale antioxidante ( sacz, clorur de zinc, clorur de amoniu, iar la lipirea tare borax sau fluorin.nclzirea zonelor de mbinare i a materialului de adaos se realizeaz cu ciocan de lipit, cu arztor cu flacr sau cu aparat cu frecven ridicat.

3.4. Fixarea (mbinarea)Tabelul 3.3. Clasificarea materialelor adezive pe baza utilizrii lor

3.4. Fixarea (mbinarea)Fixare prin mandrinare se utilizeaz n cazurile n care pe lng fixare trebuie asigurat i o anumit etanare. Fazele mandrinrii sunt artate n figura 3.8.Fig.3.8.fazele mandrinrii manuale


Fig.3.9. Dispozitiv pentru mandrinarea capetelor de evi de dimensiuni mari

3.4. Fixarea (mbinarea)Presarea este operaia de mbinare i fixare a pieselor care se mbin reciproc. Boluri de dimensiuni mici, pene, dopuri, se asambleaz prin lovituri de ciocan. Dac fora necesar realizrii mbinrii cu strngere depete 200300 N, se recomand realizarea mbinrii prin presare mecanic.

3.4. Fixarea (mbinarea)Fora maxim de presare se poate calcula cu expresia :,( 3.1)unde : d i l sunt dimensiunile de gabarit a ajustajului , n mm; p este presiunea care se nate ntre suprafeele care se mbin, n N/mm2 ;- - coeficientul de frecare ntre suprafeele de mbinare.Presiunea de contact se poate calcula cu relaia :,

(3.2)

unde : - d- este strngerea maxim , n ,E1 - , respectiv E2 -modulul de elasticitate a piesei cuprinztoare, respectiv cuprinse , n N/mm2 ;- constanta lui Poisson ( pentru oel aproximativ 0,3

3.4. Fixarea (mbinarea)Tab.3.4. Coeficienii de frecare pentru asamblri presate cu bolul din oel, iar partea cuprinztoare din diferite materiale

Nr.crt.Materialul prii cuprinztoare1Oel0,060,222Font0,060,143Alam0,050,104Aliaj de aluminiu0,020,08

3.4. Fixarea (mbinarea)n cazul n care strngerea prescris a ajustajului este mai mare dect H7/s6, mbinarea se realizeaz prin nclzirea piesei cuprinztoare.Mrimea temperaturii de nclzire se stabilete, pe baza condiiei, ca dilatarea termic s depeasc mrimea strngerii. Pe baza notaiilor din figura 3.11, se poate scrie :,

(.3.3)unde : a este coeficientul de dilatare liniar a materialului piesei cuprinztoare.Fig.3.11.mbinare prin fretaj


3.4.2. mbinrile demontabile se pot realiza cu ajutorul diferitelor uruburi, tifturi, pene, cleme.mbinarea cu uruburi continu s fie mbinarea demontabil, cea mai des utilizat n industrie. Pentru realizarea unor mbinri filetate de calitate este necesar s fie ndeplinite urmtoarele condiii:dimensiunile suprafeelor de mbinare , s se ncadreze n cmpurile de toleran prescrise;suprafeele pe care se sprijin capul urubului, respectiv piulia, s fie perpendiculare pe axa urubului;axele elementelor care se mbin s fie poziionate reciproc n cadrul limitelor de toleran prescrise;la asamblare s se respecte succesiunea strngerii;s se asigura momentul de rotaie necesar strngerii.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaien timpul rotaiei apare o for centrifug dinamic care este proporional cu ptratul turaiei. Cauzele dezechilibrului pot fi : Concepia greit a formei organului respectiv; Erori de fabricaie; Neomogenitatea materialului din care s-a confecionat piesa.Natura dezechilibrului este determinat de poziia centrului de greutate a piesei, de poziia relativ a axei de inerie n raport cu axa de rotaie. n funcie de acestea , deosebim trei situaii de baz (fig. 3.12).

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaiea)b) c)Fig.3.12. Cele trei variante de baz ale dezechilibrului:Axa de simetrie este paralel cu axa de rotaie;b) Axa de simetrie intersecteaz axa de rotaie;c) Centrul de greutate nu se afl pe axa de rotaie

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieCazul a). Axa principal care conine centrul de greutate este paralel cu axa de rotaie. Centrul de greutate se afl la distana , fa de axa de rotaie. Rezultanta forelor dezechilibratoare este o singur for care trece prin centrul de greutate.Cazul b. Centrul de greutate este pe axa de rotaie ( ) i axa principal a centrului de greutate intersecteaz axa de rotaie. Forele dezechilibratoare produc un moment de rotaie denumit moment de deviaie.Cazul c). Centrul de greutate nu se afl pe axa de rotaie, iar axa principal a centrului de greutate este nclinat fa de axa de rotaie. Rezultanta forelor centrifugale este un cuplu de for i moment. Este cazul cel mai frecvent ntlnit n practic.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaie

Scopul operaiei de echilibrare este de a determina mrimea dezechilibrului i apoi prin ndeprtare sau adugare de material n anumite poziii, asigurarea unei echilibrri ct mai bune. n cazul n care echilibrarea se face numai n direcia forei rezultante cu o singur contragreutate, operaia este denumit echilibrare static, iar n cazul n care echilibrarea se execut pe baza momentului dezechilibrator, cu dou contragreuti, operaia este denumit echilibrare dinamic.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaie3.5.1. Echilibrarea staticPrin echilibrarea static nu putem echilibra momente , ca urmare aceast metod numai acolo se poate utiliza unde mrimea momentului dezechilibrator este mic.Momentul :,Se poate neglija n cazurile n care k este mic i fora F este i ea mic. Limitele forei centrifuge F , sunt date n funcie de turaie . n general sub n = 300 rot/min este suficient echilibrarea static ( n anumite cazuri aceast limit poate crete pn la n = 1000 rot/min dac masa rotorului nu depete 5 % din masa utilajului).Principiul echilibrrii statice este prezentat n figura 3.13.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieFig.3.13. Metodele echilibrrii statice a)b ) c ) Metodele a) i b) sunt apte numai pentru determinarea direciei dezechilibrului : piesa considerat ca o pendul , n poziie static ocup poziia n care masa suplimentar este jos. Mrimea masei suplimentare se determin prin ncercri succesive,, pn cnd piesa este n echilibru n orice poziie. Precizia echilibrrii este determinat de rezistena la rostogolire : mm.Cu ajutorul aparatului de echilibrat din figura 3.12,c se poate determina i mrimea dezechilibrului.Precizia este mai mare : mm.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaie3.5.2. Echilibrarea dinamic

Fig.3.14. Schema de principiu a echilibrrii dinamicePiesa care se rotete cu viteza unghiular , nvingnd forele elastice de caracteristic c a celor dou arcuri, se poate roti n jurul axei verticale a centrului de greutate. Sub influena componentei orizontale a momentului de deviere, se deplaseaz din poziia de echilibru , printr-o rotaie cu unghiul n jurul axei x- x .

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaiePe baza celor de mai sus , ecuaia de micare a corpului n plan orizontal

.(3.9)

( - este momentul de inerie a corpului raportat la axa x x.) :Ecuaia (3.9) este ecuaia de micare a elongaiei excitate. Soluia general a ecuaiei difereniale neomogene lineare se compune din dou pri.n prima parte elongaia proprie amortizat, n scurt timp se oprete, din acest motiv putem neglija rezolvarea general a ecuaiei difereniale. Cea de-a doua parte elongaia forat- pe lng o excitaie continu- va fi o elongaie staionar cu viteza unghiular :

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieConstantele funciei care descrie elongaia se calculeaz cu expresiile :(3.11)(3.12)

Axa piesei ajunge la deviaia maxim C, dac :

respectiv : .

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieCa urmare deviaia maxim atunci apare, cnd planul n care se afl suprasarcina, s-a rotit fa de planul orizontal cu unghiul . Acest rezultat se poate folosi la stabilirea planului n care se afl supragreutatea. Astfel, dac rotim n ambele sensuri piesa, planul supragreutii se va afla n dreptul bisectoarei planurilor marcate ( fig. 3.15).

Fig.3.15. Stabilirea planului supragreutii

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieCea de-a doua metod se bazeaz pe stabilirea zonei de rezonan prin variaia vitezei unghiulare. n acest caz este posibil ca pentru C s se obin valoarea maxim. Cifra de autooscilaie : , (3.14)unde : - este masa corpului oscilant, redus la locurile de lgruire. Aceast mas se poate determina din ecuaia :.(3.15)Dup nlocuire i ordonare ecuaia (3.14), devine :.(3.16)Din ecuaiile (3.15) i ( 3.12),rezult valoarea deviaiei sistemului n stare de rezonan :(3.17)


Pentru unghiul de faz a masei suplimentare, din ecuaiile ( 3.16) i (3.12) se obine c :. Ca urmare, deviaia maxim este la fa de planul masei suplimentare.n ceea ce privete mrimea masei suplimentare, se observ c momentul produs de acesta nu poate fi determinat exact din ecuaiile (3.16) i (3.4) : , (3.18)ntruct nu cunoatem valoarea lui K, dar cu ajutorul mainii de echilibrat, prin ncercri repetate se poate determina poziia n care deviaia maxim s indice i momentul maxim. Echilibrarea o efectum cu contragreuti a cror moment corespunde cu momentul masei suplimentare.Pentru echilibrarea practic, schema din figura 3.14 se modific conform figurii 3.16.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieFig. 3.16. Principiul echilibrrii dinamice efectivePiesa de echilibrat se fixeaz pe un cadru oscilant . Pe desenele piesei sunt marcate locurile unde se pot fixa contragreutile ( planele B i C).Echilibrarea se realizeaz n dou etape. n prima etap, se efectueaz echilibrarea n planul C, cadrul poate oscila n jurul articulaiei din dreptul planului B, iar arcul este n planul C.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieMrimea contragreutii care trebuie fixat n planul C, n urma stabilirii dezechilibrului, se poate calcula cu expresia :(3.18)n etapa doua, schimbnd locul articulaiei i a arcului, n planul B se determin, n mod asemntor :.(3.19)

Prin adunarea ecuaiilor ( 3.18) i (3.19), i ordonare se obine : , (3.20)Din aceast ecuaie deducem, c prin echilibrarea dinamic , am efectuat i echilibrarea static.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaie3.5.3. Maini de echilibratMainile de echilibrat moderne, pe baza principiului determinrii dezechilibrului se mpart n dou mari grupe :maini care lucreaz pe principiul compensaiei;maini dotate cu aparatur de msurare direct.La mainile care lucreaz pe principiul compensaiei, se poate excita o oscilaie cu frecvena identic cu frecvena de rotaie a corpului, a crei mrime i faz se poate modifica dup necesitate. Mrimea i faza acestei micri oscilatorii, denumit i contravibraie astfel se regleaz, ca, corpul rotativ s rmn n repaus. Dintre mainile de acest tip, cele mai rspndite sunt acelea de sistem Trebel , la care contraforele se obin cu ajutorul unor arcuri ( fig. 3.17).

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieFig. 3.17. Schema de principiu a unei maini de echilibrat, care folosete principiul compensrii. Poziia reprezentat n figur, este poziia corect pentru echilibrarea masei m2 . Arcul g asigur fora de reacie n planul lui m2. ntre antrenorul k fixat pe arbore, i antrenorul m fixat pe arborele principal, se asigur o legtur elastic prin banda l. Poziia unghiular a excentricului o, i prin aceasta - faza excitaiei n raport cu rotaia piesei, se regleaz cu melcul n i diferenialul legat de el, cu ajutorul unei roti de mn. Balansierul p , transmite micarea la braul q , care se poate deplasa i astfel se poate regla mrimea amplitudinii oscilaiei. Scala r este dimensionat n pcm ( poundcentimetru) i indic valoarea dezechilibrului. n scopul reglrii poziiei de rezonan, se realizeaz prin tensionarea arcurilor d .

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieLa mainile de echilibrat dotate cu aparate de msurat , se msoar frecvena i amplitudinea vibraiei, i pe baza acestor valori, direct sau indirect, se poate determina valoarea dezechilibrului. Ca exemplu, n figura 3.18 este reprezentat schema unei maini de echilibrat de acest fel.

3.5. Echilibrarea pieselor si a subansamblelor n micare de rotaieFig.3.18. Schema unei maini de echilibrat, dotat cu aparat de msur electrodinamic.Elementul a care se rotete este sprijinit n lagrele b , care pot efectua micri verticale sub aciunea dezechilibrului. n spaiul magnetic d al bobinelor c care se rotesc mpreun lagrele, se induce un curent electric a crei tensiune este proporional cu elongaia. Tensiunea este conectat pe wattmetrul f, prin intermediul transformatorului e.Bobina wattmetrului este legat de un generator care se rotete simultan cu piesa. Statorul g a generatorului se poate roti n timpul funcionrii mainii. Prin rotirea corespunztoare a statorului se poate gsi poziia n care wattmetrul indic zero. Aceast poziie determin planul dezechilibrului. Mrimea dezechilibrului , se poate citi, dup rotirea statorului cu .

Documents

Cap.3.nou.Op.de as.+ echil 2014