ELEMENTE ELASTICE ŞI DE AMORTIZARE

8/17/2019 ELEMENTE ELASTICE ŞI DE AMORTIZARE

1/96


2/96

ORGANE DE MAŞINI

#arcuri "ară de torsiune, arcuri elicoidale şi arcuri spirale plane$+ criteriul solicitării principale amaterialului) trac!iune compresiune #arcuri inelare$, torsiune #arcuri "ară de torsiune, arcurielicoidale de trac!iune compresiune$, &nco(oiere #arcuri &n foi, arcuri disc, arcuri elicoidale detrac!iune compresiune$+ criteriul rigidită!ii) rigiditate constantă #arcuri "ară de torsiune, arcurielicoidale$, rigiditate (aria"ilă #progresi(ă sau regresi(ă arcuri disc$+ criteriul naturiimaterialului) materiale metalice #feroase sau neferoase$, materiale nemetalice #cauciuc, plută,

mase plastice, aer$+ criteriul formei sec!iunii semifa"ricatului) rotundă #arcuri "ară de torsiune,arcuri elicoidale$, inelară #arcuri inelare, arcuri "ară de torsiune$, dreptung/iulară sau pătrată#arcuri &n foi, arcuri spirale plane şi arcuri elicoidale$, profilată% Amortizoarele sunt folosite, &n cele mai multe cazuri &n construc!ia suspensiilor%3uspensia este un ansam"lu de elemente montate &ntre maşină şi funda!ie cu rolul de a reduce

fie amplitudinea mişcării transmise de la funda!ia (i"rantă la maşină, fie for!a transmisă de lamaşină la funda!ie% 8n cazul (e/iculelor, suspensiile se montează &ntre sistemul de rulare şi şasiucu rolul de a reduce efectul şocurilor preluate de la sistemul de rulare #produs de deni(elărilesuprafe!ei de rulare$ sau de a reduce influen!a (i"ra!iilor şasiului #&n special datorită func!ionăriimotoarelor cu ardere internă la auto(e/icule$ asupra sistemului de rulare%

3tudiul suspensiilor se efectuează prin asimilarea acestora cu un sistem cu un grad de li"ertate

#fig% -%7$, &n care) c este coeficientul de amortizare #al amortizorului$+ 9 : rigiditatea arcului+ m :masa care eecută mişcarea (i"ratorie+ 0 : for!a ecitatoare #pertur"atoare tsin00 ; ω⋅= ,unde ω este pulsa!ia for!ei ecitatoare, t timpul, iar 0; for!a ecitatoare maimă$%

0ig% -%7

1ăr!ile componente principale ale unei suspensii sunt) elementele elastice #arcurile$, cu rolulde sus!inere a sarcinii şi elementele de disipare a energiei (i"ra!iilor #amortizoarele$% Eistăsitua!ii &n care arcul, datorită pierderilor mari prin frecare internă, cumulează şi func!ia dedisipare a energiei% Dar, &n cele mai multe cazuri pentru disiparea rapidă a energiei (i"ra!iilor sefolosesc amortizoarele, care sunt construite cu destina!ie specifică) pentru suspensii de (e/icule

rutiere, fero(iare, suspensii pentru maşini:unelte etc%2lasificarea amortizoarelor se poate face după principiul de func!ionare): amortizoare cu frecare &n strat de fluid #amortizorul ('scos$+: amortizoare cu frecare coulom"iană+: amortizoare cu pierderi prin curen!i tur"ionari%

Materiale şi tehnoloii !olo"ite #n $on"tr%$ţia ar$%rilor

1rincipalele calită!i impuse materialelor pentru arcuri sunt) rezisten!ă la rupere ridicată+

proprietă!i elastice deose"ite+ rezisten!ă la o"oseală ridicată% 8n anumite condi!ii de func!ionare,sunt impuse şi calită!i speciale, precum) rezisten!ă la temperaturi ridicate+ rezisten!ă la

7


3/96

ORGANE DE MAŞINI

coroziune+ lipsa proprietă!ilor magnetice+ dilatare termică redusă+ independen!a comportăriielastice fa!ă de temperatură%

Materialele feroase folosite &n construc!ia arcurilor sunt o!elurile car"on de calitate şi o!elurilealiate #ta"elul -%.$% Elementele de aliere contri"uie la &m"unătă!irea calită!ilor arcurilor şi acomportării lor &n func!ionare) 3i creşte rezisten!a şi tenacitatea+ = creşte rezisten!a lao"oseală+ Mn, 2r măresc căli"ilitatea şi rezisten!a la rupere+ > măreşte temperatura de

func!ionare% 4a"elul -%.

Marcao!elului

?imită decurgere #

c ;7σ = σ $R p;,7, N@mm7

Rezisten!a derupere la trac!iune# r σ $ R m N@mm7

Alungire larupere

Duritate BrinellCB

laminat recopt

O?2 A ; .;; 5 7 776O?2 5A -; 6; .; 7 776O?2 -;A -6; .;; 6


4/96

ORGANE DE MAŞINI

mari tratamentul se aplică ulterior eecu!iei formei constructi(e% 2a urmare, la acestea din urmăapare posi"ilitatea decar"urării stratului superficial &n timpul tratamentului, a formării de crusteşi fisuri pe suprafa!a materialului ceea ce influen!ează negati( calitatea arcului% 1entru arcurilesupuse la o"oseală este important să se o"!ină suprafe!e fără concentratori de tensiuni, ceea ceimpune o cură!are de oizi prin rectificare sau sa"lare, urmată de aplicarea unei protec!iianticoroziune%

Dintre materialele nemetalice, cel mai utilizat este cauciucul natural sau sintetic, nearmat sauarmat cu plăci metalice, fire metalice sau tetile% Arcurile pe "ază de cauciuc natural aucaracteristici elastice "une, iar cele pe "ază de cauciuc sintetic au o rezisten!ă mecanică "ună,comport'ndu:se satisfăcător şi la ac!iunea unor agen!i ca uleiuri şi "enzine% 0olosirea arcurilor din cauciuc este redusă din cauza limitelor de temperatură &n care pot func!iona%

Arcurile eecutate din materiale plastice se folosesc &n cazuri speciale, c'nd alte materiale nurezistă atacului acizilor oidan!i%

Cara$teri"ti$ile ar$%rilor

2aracteristica unui arc este principala mărime care determină comportarea &n func!ionare şireprezintă dependen!a dintre sarcina care ac!ionează asupra arcului #for!ă sau moment$ şideforma!ia elastică produsă de aceasta, pe direc!ia de ac!iune a sarcinii #săgeată sau ung/i$%Această dependen!ă poate fi eprimată prin rela!iile)

( )δ= 00 sau ( )t tM M ,= θ #-%.$unde δ reprezintă deforma!ia liniară #săgeata arcului$, iar θ : deforma!ia ung/iulară #ung/iul

de torsiune$%Graficul caracteristicii arcului #fig% -%


5/96

ORGANE DE MAŞINI

7. .? 0 9 %7 7

= × × δ = × × #-%


6/96

ORGANE DE MAŞINI

2oeficientul de amortizare se eprimă prin raportul

ca

c

? ?c %

? ?

−=

+ #-%6$

0ig% -%

Dacă un arc este folosit pentru amortizarea unei sarcini (aria"ile sau de şoc, se urmăreşterealizarea unui ca c't mai mare, adică a unui lucru mecanic cedat ?c c't mai mic%

Monta*ul &n grup se foloseşte c'nd se impun condi!ii de ga"arit sau c'nd se urmăreşteo"!inerea unei anumite caracteristici care nu se poate realiza cu un arc simplu%

Montarea &n paralel a două arcuri conduce la realizarea unor caracteristici simple #fig% -%5$, iar rigiditatea se o"!ine cu rela!ia

7.7.

7,. 9 9 00

9 +=δ+

= #-%.;$

sau pentru n arcurin

i ntot i .

4 ii .

00

9 9 ,=

=

∑= = = ∑

δ δ #-%..$

unde 0i este for!a preluată de un arc, iar δ : săgeata arcurilor #egală pentru toate arcurile$%

0ig% -%5

Montarea &n serie a două arcuri cu rigidită!ile 9 . şi 9 7, conduce la o"!inerea unei rigidită!ieprimată prin rela!ia

.,7

. 7

. 7

0 .9 %

. .9 9

= =

δ + δ + #-%.7$

7


7/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%-

Montarea &n serie permite o"!inerea unor caracteristici simple sau compuse, liniare sauneliniare, &n func!ie de modul de (aria!ie al rigidită!ii arcurilor componente%

8n cazul a n arcuri legate &n serie, rigiditatea totală se o"!ine cu rela!ia

4 n ntot

ii . i . i

0 0 .9 %

.

9 = =

= = =δ δ∑ ∑ #-%.


8/96

ORGANE DE MAŞINI

7.&. Ar$%ri eli$oi'ale $ilin'ri$e 'e $o()re"i%ne

7.&.1. Ele(ente $on"tr%$ti*e

Arcul elicoidal cilindric de compresiune cu sec!iunea spirei rotundă are următoarele elementeconstructi(e #fig% -%6$) ;α : ung/iul de &nclinare al spirei # ;α 5%%%6$+ dDi m= : indicelearcului # [ ].5,Fi ∈ pentru arcurile &nfăşurate la rece şi [ ].;,Fi ∈ pentru arcurile &nfăşurate la cald+conform 34A3 -;5-$+ C; : lungimea arcului &n stare li"eră+ d diametrul sec!iunii spirei+ t

pasul+ D diametrul eterior+ Dm diametrul mediu de &nfăşurare+ Di diametrul interior%

0ig% -%6

Arcurile elicoidale #compresiune, trac!iune sau torsiune$ se eecută din s'rmă sau "are dediferite sec!iuni, &nfăşurate &n elice, pe o anumită suprafa!ă directoare, s'rma fiind standardizată

prin 34A3 67:6 şi 34A3 6


9/96


10/96

ORGANE DE MAŞINI

s c ă z u t ă R 3 + c u r e z i

s t e n ! ă m e d i e

+ R M + c u r e z i s t e n ! ă r i d i c a t ă R R %

8 n c a z u r i

s p e c i a l e ,

l a s i m " o l u r i l e c a l i t ă ! i i s e a d a u g ă l i t e r a s # s u p a p ă , ( e n

t i l e e t c $ % 3 i m " o l u l

e t r u l s ' r m e i , g r u p a d e a " a t e r i l i m i t ă # A s a u B $ ş i n u m ă r u l s t a n d a r d u l u i % E e m p l u ) s ' r m ă R M

: 7 B

3 4 A 3 6 < : 6

%

4 i p u l s e m i :

f a " r i c a t u l u i

3 ' r m ă r o :

t u n d ă 3

' r m ă p ă :

t r a t ă

3 ' r m ă l a t ă

7


11/96

ORGANE DE MAŞINI

2aracteristica elastică a unui arc elicoidal cilindric de compresiune este reprezentată &n figura-%.;, folosindu:se pe l'ngă nota!iile din figura -%6 şi următoarele nota!ii) 0. sarcina aială de

precomprimare #sarcina ini!ială sau sarcina de monta*$+ .δ , C. săgeata, respecti( lungimeaarcului corespunzătoare sarcinii de monta*+ maδ , Cm săgeata, respecti( lungimea arcului,

corespunzătoare sarcinii maime de func!ionare 0ma+ "δ , C " săgeata, respecti( lungimeaarcului "locat #arcul comprimat spiră pe spiră$, corespunzătoare sarcinii de "locare 0 ", sarcinalimită a arcului+ / cursa de lucru a arcului% 2a urmare a neuniformită!ii pasului spirelor t,

por!iunea finală a caracteristicii, la sarcini apropiate de 0 ", poate de(eni neliniară% 1entru aasigura arcului o caracteristică liniară se recomandă ca

( )ma "0 ;, %%%%;, 6 0 %≤ #-%.-$

0ig% -%.;

in'nd seama de toleran!ele diametrului s'rmei de arc, pentru a se e(ita contactul &ntre spireleacti(e, *ocul ∆ dintre spire, corespunzător sarcinii maime de func!ionare, tre"uie să fie cel pu!in;,.d%

2aracteristici elastice neliniare #progresi(e$ ale arcurilor elicoidale se o"!in &n cazul arcurilor

elicoidale conice, arcurilor elicoidale cilindrice cu pas (aria"il, arcurilor elicoidale cilindrice cu pas constant şi diametrul s'rmei (aria"il etc%

7.&.+. Ele(ente 'e $al$%l

A. Cal$%l%l 'e re,i"tenţă3pira arcurilor elicoidale de compresiune #sau de trac!iune$ este o "ară cur"ă, solicitată de

for!a 0, orientată după aa arcului #fig% -%..$% Aa spirei este cuprinsă &n planul .π , &nclinat fa!ăde planul perpendicular pe aa arcului 7π cu ung/iul α %

0or!a aială 0 se reduce, &n centrul unei sec!iuni normale pe aa spirei, la torsorul format din(ectorul for!ă 0 , paralel cu aa arcului şi (ectorul M , perpendicular pe acesta% 2omponentele

7


12/96

ORGANE DE MAŞINI

acestor (ectori, cuprinse &n planul sec!iunii normale şi cele orientate după aa perpendiculară peaceastă sec!iune, sunt): momentul de torsiune

α⋅⋅

= cos7

D0M mt + #-%.$

: momentul de &nco(oiere

α⋅⋅= sin7

D0M mi + #-%.6$

: for!a normală N 0 sin %= × α #-%7;$

0ig% -%..

Deoarece ung/iul de &nfăşurare are (alori mici # α 5%%%6$, iar tensiunea produsă de for!atăietoare 4 este negli*a"ilă, &n calcule se poate considera spira ca fiind solicitată doar demomentul de torsiune

mt

0 DM %

7

×= #-%7.$

Negli*area influen!ei ung/iului de &nfăşurare α ec/i(alează cu tratarea arcului elicoidal ca peo "ară dreaptă o"!inută prin desfăşurarea arcului #fig% -%.7, "$ şi supusă ac!iunii momentului Mt,care determină tensiunea

m

t mt < <

p

D0

M 0 D7 %> d d

.5

× ×τ = = =

π× π×

#-%77$

Datorită cur"urii spirei, tensiunea tangen!ială tτ nu este uniform distri"uită pe &ntreaga

periferie a sec!iunii acesteia+ (aloarea maimă matτ apare &n partea interioară a spirei #fig%-%.7, c$ şi se determină cu rela!ia

t ma f tc ,τ = × τ #-%7


13/96

ORGANE DE MAŞINI

1rin eplicitarea mărimii d, rela!ia #-%7$ de(ine

f m f <

at at

c 0 D c 0 id ,

× × × × ×= =

π×τ π×τ #-%75$

ser(ind la dimensionarea s'rmei pentru arc%=alorile rezisten!ei admisi"ile atτ se sta"ilesc &n conformitate cu 34A3 -;5- #ta"elul -%F$%

1entru arcuri &nfăşurate la rece şi supuse la solicitări oscilante, rezisten!a admisi"ilă la torsiunematat τ=τ se alege din diagrame de o"oseală sta"ilite de producătorul de semifa"ricate sau de

arcuri%Rezisten!ele admisi"ile pentru arcurile de compresiune &nfăşurate la cald, eecutate din o!el şi

supuse la solicitări oscilante se sta"ilesc conform recomandărilor din 34A3 -;5-)

[ ]ats

;%%%.7;M1a

. R • τ =

− : pentru arcuri eecutate din "are trase şi fără defecte de suprafa!ă+

[ ]ats

7;;%%%


14/96

ORGANE DE MAŞINI

-. Cal$%l%l 'e!or(aţiilor3u" ac!iunea for!ei 0 arcul se comprimă cu săgeata δ #fig% -%.7, a$

m


15/96

ORGANE DE MAŞINI

-%.F #arcul nu (a flam"a dacă punctul se află su" cur"a a:pentru arcuri cu suprafe!ele de reazemrectificate şi perpendiculare pe aa arcului sau su" cur"a ": pentru alte arcuri$ se poatedetermina săgeata critică cr δ sau cu a*utorul rigidită!ii arcului 9, se determină for!a critică deflam"a*

cr cr 0 9 %= ×δ #-%


16/96


17/96

ORGANE DE MAŞINI

=%% ng/iul de &nclinare al spirei, &n stare li"eră a arcului [ ]grade;α

m; D

tarctg

⋅π=α +

=%6% ?ungimea semifa"ricatului #s'rmei$ pentru arc [ ]mmls

;

tm

s cos

nD

l α

⋅⋅π

= +=%.;% 3ăgeata şi sarcina de "locare [ ]mm "δ , [ ] N0 " )

∆⋅+δ=δ sma " n +

( ) " " ma mama

0 0 .,.%%%%.,7 0δ

= × >δ

#dacă condi!ia nu este &ndeplinită se măreşte ∆ $+=I% 8ntocmirea desenului de eecu!ie şi trasarea caracteristicii elastice a arcului #fig% -%.$%

0ig% -%.

7F


18/96

ORGANE DE MAŞINI

7.&.&. 2i/raţiile ar$%rilor eli$oi'ale

1entru studiul (i"ra!iilor arcurilor se foloseşte un model matematic o"!inut prin negli*areatuturor factorilor pertur"atori, &n care sunt studiate (i"ra!iile longitudinale #mişcarea se eecută

paralel cu aa arcului$%

nul din o"iecti(ele studiului (i"ra!iilor unui arc este acela de a determina pulsa!iile propriiale arcului şi compararea acestora cu pulsa!iile for!ei ecitatoare #&n (ederea e(ităriirezonan!ei$%

1ulsa!iile proprii ale arcului se determină consider'ndu:l pe acesta un sistem cu masădistri"uită% Arcul elicoidal cilindric este ec/i(alent cu o "ară dreapta cu lungimea l ", sec!iuneaA ", densitatea "ρ şi modul de elasticitate E "% Masa şi rigiditatea "arei (or fi egale cu mărimilecorespunzătoare arcului%

St%'i%l *i/raţiilor li/ereEcua!ia de mişcare se o"!ine prin izolarea din "ară a unui element de lungime d #fig% -%.5$,

aplic'ndu:i for!ele de legătură 0, ( ) d00 ⋅∂∂+ şi iner!ie7

i " " 7ud0 A d,t∂= −ρ × × ×∂

#-%


19/96

ORGANE DE MAŞINI

( ) ( ) ( )u , t H 4 t ,= × #-%


20/96

ORGANE DE MAŞINI

3tudiul (i"ra!iilor for!ate urmăreşte determinarea pulsa!iilor la care apare fenomenul derezonan!ă mecanică, &n (ederea e(itării acestui regim de func!ionare al arcului%

1entru eemplificare se prezintă arcurile supapelor de la motoarele cu ardere internă, care auun capăt fiat rigid, iar celălalt este ac!ionat de o camă care eecută o mişcare periodică 4 #fig%-%.-$%

Deplasarea Cu se poate scrie ca o sumă de mişcări armonice

( )n

C ; T TT .

u 2 2 sin T t %=

= + × ω + ϕ∑ #-%F$

0ig% -%.-

8nlocuind arcul cu o "ară dreaptă ec/i(alentă #ca &n cazul (i"ra!iilor li"ere$, se o"!ine ecua!iadiferen!ială a mişcării #rela!ia#-%


21/96

ORGANE DE MAŞINI

Ar$%ri eli$oi'ale $ilin'ri$e 'e $o()re"i%ne $% "e$ţi%nea")irei 're)t%nhi%lară

8nfăşurarea arcurilor elicoidale cilindrice de compresiune cu sec!iunea spirei dreptung/iulară poate fi făcută, pe o suprafa!ă directoare, fie cu latura mică paralelă cu aa arcului #fig% -%., a$,

fie cu latura mare paralelă cu aa arcului #fig% -%., "$%

0ig% -%.

Eecu!ia acestor arcuri prezintă deza(anta*ul deformării sec!iunii "arei care capătă formătrapezoidală+ mai mult, c/iar &ntr:o sec!iune nedeformată, tensiunile se distri"uie neuniform pe

periferie, cu un maim pe mi*locul laturii mai mari şi cu (alori nule la col!uri, ceea ce conducela o utilizare ineficientă a materialului%

2a a(anta*e se pot men!iona posi"ilitatea de a prelua sarcini eterioare mai mari şi de a

&nmagazina o cantitate mai mare de energie, la aceleaşi dimensiuni de ga"arit, &n compara!ie cuarcurile elicoidale cu sec!iune rotundă%Arcurile elicoidale cilindrice de compresiune cu sec!iunea spirei dreptung/iulară pot a(ea

caracteristici elastice apropiate de cea liniară, dacă se &nfăşoară a('nd latura mare paralelă cuaa arcului #fig% -%., "$%

Metodologia de calcul #şi proiectare$ a arcurilor elicoidale de compresiune cu sec!iunea spireidreptung/iulară, cuprinde următoarele etape)

I% Date de proiectareI%.% 3arcina maimă [ ] N0ma +

I%7% 3ăgeata maimă [ ]mmmaδ sau numărul spirelor acti(e ns+

I%


22/96

ORGANE DE MAŞINI

III%


23/96

ORGANE DE MAŞINI

ma;m CC δ−= +=%5% 3ăgeata la "locarea arcului [ ]mm "δ

";sma " CCn −=∆⋅+δ=δ +=%-% Diametrul eterior [ ]mmD

Um "DD += +

=%% Diametrul interior [ ]mmDiU

mi "DD −= +

=%6% ng/iul de &nclinare al spirei arcului, &n stare li"eră [ ]grade;α

m; D

tarctg

⋅π=α +

=%.;% ?ungimea semifa"ricatului pentru arc [ ]sl mm

m ts

;

D nl

cos

π× ×=

α +

=I% ?ucrul mecanic &nmagazinat la deformare [ ]V?

=G7

.?

7mat

7 ⋅⋅

τ⋅

Ω

ϕ⋅

π= ,

unde = este (olumul de material supus solicitării+=II% 8ntocmirea desenului de eecu!ie şi trasarea caracteristicii elastice a arcului%

0ig% -%.6

7.


24/96

ORGANE DE MAŞINI

7.&.3. Ar$%ri eli$oi'ale $ilin'ri$e 'e $o()re"i%ne $o()%"e

Arcurile elicoidale cilindrice de compresiune compuse #multiple$ se utilizează &n cazulsarcinilor mari, c'nd spa!iul disponi"il nu permite montarea unui arc de dimensiuni mari%Aceste arcuri se o"!in prin montarea coaial a două sau mai multe arcuri, unul &n interiorul

celuilalt, sensul &nfăşurării altern'nd #pentru a asigura centrarea reciprocă fig% -%7;$%

0ig% -%7;

1entru func!ionarea corectă a arcurilor compuse, tre"uie &ndeplinite următoarele condi!ii K.5L

KF7L) toate arcurile se (or eecuta din acelaşi material+ &n limitele cursei de lucru / #a arcurilor$,săge!ile acestora, su" ac!iunea for!ei 0, să fie egale+ toate arcurile să fie caracterizate prin acelaşiraport dDi m= + tensiunile tangen!iale din spire să fie egale%

3e consideră o asam"lare elastică compusă din p arcuri, a('nd diametrele s'rmelor din caresunt confec!ionate d., d7, %%%, d p, numărul spirelor acti(e ns., ns7, %%%, nsp şi diametrele medii de&nfăşurare Dm., Dm7, %%%, Dmp% 1entru a &ndeplini condi!ia egalită!ii săge!ilor se foloseşte rela!ia#-%7$, de unde rezultă

p

sp7mp

7

7s7

7m

.

.s7

.m

d

nD%%%

d

nD

d

nD ⋅==

⋅=

⋅ #-%;$

sau utiliz'nd rela!ia #-%76$

. s. 7 s7 p sp

. 7 p

0 n 0 n 0 n%%% %

d d d

× × ×= = = #-%.$

8nlocuind rela!ia #-%;$ &n rela!ia #-%.$ se o"!ine raportul for!elor care solicită două arcuriconsecuti(e

7

T . mT .

T mT

0 D,

0 D

− − = ÷ ÷

T 7 %%% p% #-%7$

Dacă &n rela!ia #-%7$ se foloseşte raportul dDi m= #c'nd este cunoscut şi i este constant,după cum cere una din condi!iile de func!ionare corectă$, se o"!ine

7T . T .

T T

0 d,

0 d

− − = ÷ ÷

T 7 S p% #-%


25/96

ORGANE DE MAŞINI

0or!a preluată de un arc compus #multiplu$ este<

pT

tT . mT

d0 %

D=

π= ×τ ×∑ #-%F$

7.&.7. Ar$%ri eli$oi'ale $% $ara$teri"ti$ă neliniară

Arcurile elicoidale cilindrice de compresiune cu caracteristică elastică neliniară, pot fi K.;LK7FL)

: cilindrice cu pas (aria"il+ : cilindrice cu pas constant şi diametrul s'rmei (aria"il+ : cilindrice cu pas (aria"il şi diametrul s'rmei (aria"il%Arcurile cilindrice cu pas (aria"il sunt eecutate #&n cele mai multe cazuri$ din s'rmă cu

diametrul constant%

Arcurile cu diametrul s'rmei (aria"il sunt eecutate din s'rme cu diametrul care poate (arialiniar sau para"olic) către una din etremită!ile #s'rmă conică fig% -%7., a$+ către am"eleetremită!i #s'rmă du"lu conică fig% -%7., "$%

4e/nologia complicată de o"!inere a arcurilor eecutate din s'rmă conică şi para"oloidală estecompensată de dimensiunile de ga"arit pe &năl!ime mai mici dec't arcurile elicoidale cilindriceo"işnuite, asigur'nd şi o importantă economie de material%

a "

0ig% -%7.

7.4. Ar$%ri eli$oi'ale $ilin'ri$e 'e tra$ţi%ne

Arcurile elicoidale cilindrice de trac!iune, cu sec!iunea spirei rotundă #sec!iune eclusi(folosită$, preiau sarcina prin intermediul unor c'rlige #realizate din s'rma arcului fig% -%77, a,

", c, d$ sau prin intermediul unor piese separate ataşate acestor arcuri #fig% -%77, e, f$%Dimensiunile recomandate pentru c'rligele de prindere realizate din s'rma arcului Cc #fig%

-%7


26/96

ORGANE DE MAŞINI

arcul din figura -%77, d% 1entru arcurile prezentate &n figurile -%77, a, ", c şi d se recomandă cadiametrul s'rmei să nu depăşească (aloarea de < mm% 8n cazul arcurilor cu plăcu!e metalice #fig%-%77, f$ se recomandă d Fmm%≤ Dopurile filetate #fig% -%77, e$ se folosesc pentru arcurile

puternic solicitate #dQmm$+ aceste dopuri cuprind ., %%% F spire şi prin pătrunderea lor &ncorpul arcului, modifică numărul de spire acti(e #modifică şi caracteristica arcului$%

2aracteristica elastică a arcului elicoidal cilindric de trac!iune pretensionat #fig% -%7


27/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%7F

Arcurile elicoidale cilindrice de trac!iune pretensionate se o"!in prin &nfăşurarea str'nsă aspirelor #acestea (enind &n contact printr:o apăsare reciprocă, caz &n care pasul t d$, iar celenepretensionate au spirele &nfăşurate la un pas d7,.t ≤ %

1entru arcurile de trac!iune pretensionate #fig% -%7


28/96

ORGANE DE MAŞINI

unde lc reprezintă lungimea desfăşurată a c'rligului de prindere%Arcurile elicoidale cilindrice de trac!iune se pot folosi pentru mecanismele de di(izare #fig%

-%7$, cupla*ele centrifugale #fig% -%75$ etc%

0ig% -%7 0ig% -%75

7.3. Ar$%ri eli$oi'ale $ilin'ri$e 'e tor"i%ne

Arcurile elicoidale cilindrice de torsiune #sau arcuri fleionale$ sunt asemănătoare arcurilor decompresiune sau trac!iune, diferind de acestea prin forma spirelor de capăt, care permit&ncărcarea cu momente de torsiune #fig% -%7-$%

8n cele mai multe cazuri un capăt al arcului este fi #este prins de carcasă$, iar celălalt capăteste prins de piesa prin intermediul căreia este aplicat momentul de torsiune%

Aceste arcuri sunt folosite &n construc!ia) mecanismelor cu clic/et #fig% -%7$, mecanismelor de di(izare #fig% -%76$, demaroarelor auto(e/iculelor, unor tipuri de cupla*e elastice etc%

Arcurile elicoidale cilindrice de torsiune se pot eecuta din s'rmă cu sec!iunea circulară saudreptung/iulară% Momentul de torsiune R 0M t ⋅= #fig% -%


29/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%7-

0ig% -%7

7-


30/96


31/96

ORGANE DE MAŞINI

I%% 2ondi!ii de func!ionare #caracterul sarcinii, mediul de func!ionare$+II% Alegerea materialului #sim"ol şi 34A3$ şi a rezisten!ei admisi"ile la &nco(oiere [ ]M1aaiσ

#atai 7,. τ=σ , unde atτ se alege din ta"elul -%F$+

III% 2alculul de rezisten!ăIII%.% 3olicitările sunt) torsiune tM 0 R sin= × × + &nco(oiere α⋅⋅= cosR 0Mi + solicitarea

principală este &nco(oierea+III%7% 2alculul la &nco(oiere)

R 0Mi ⋅= +

ii i i ai<

z

M d

× ×σ = × = × ≤ σ

π×sau

ai7UUiz

iii

/ "

R 059

>

M9 σ≤

⋅

⋅⋅⋅=⋅=σ ,

unde 9 i este un coeficient de corec!ie al tensiunii de &nco(oiere care se dez(oltă pe suprafa!a

interioară a spirei #coeficientul este dat &n func!ie de sec!iune, rotundă sau dreptung/iulară fig%-%


32/96

ORGANE DE MAŞINI

I=%.% Rigiditatea impusă [ ]radmm N9 ⋅( )ma .

f

0 0 R 9

− ×=

θ+ f θ eprimat &n radiani+

I=%7% Numărul de spire #acti(e$ nsF

sm

E d

n 5F D 9

×

= × × , ( ) M1a.;.,7%%%.,7E

⋅= +I=%


33/96


34/96

ORGANE DE MAŞINI

7.7. Ar$%ri eli$oi'ale )ro!ilate

Arcurile elicoidale profilate, cele mai des folosite, sunt cele conice şi para"oloidale+ acesteaau o caracteristică elastică neliniară% După modul de func!ionare pot fi cu func!ionare li"eră#0 P 0. fig% -%


35/96

ORGANE DE MAŞINI

rotundă #fig% -%


36/96

ORGANE DE MAŞINI

( )

p ;. 7

s m7 m. m7

G I C0 +

n R R R

× ×=

π× × + ×o for!a coprespunzătoare arcului complet comprimat

.7 7

00 ,=

χ

unde m. m7R R χ = , R m. şi R m7 fiind raze #fig% -%


37/96

ORGANE DE MAŞINI

o săgeata arcului la for!a 0 0.)

( ) ( )7 7. s m7 m. m7 m..

p

0 n R R R R +

7G I

×π× × + × +δ =

×

o săgeata arcului la for!a 0 # 7. 000 ≤≤ $

F; 7

C. 0 077 0 0.

′− θ δ = × × − − ×χ ÷′− χ +

( )

( )

p ;

7s m7 m. m7

G I C0

n R R R

× × − θ′ =

π× × + ×+

o raza de contact R cont

<cont m7

0R R

0

′= × +

o forma arcului &n plan spirală ar/imedică

m7 m.

m. s

R R r R

7 n

−= + ϕ

π× +o &năl!imea arcului &n stare li"eră

( ); m7 m. s ;C R R n tg= + × π× × +o pasul arcului

m7 m.;

s

R R t 7 r tg

7n

−= π + α ÷

+

o lungimea semifa"ricatului

( )s s m 7 m.l n R R = π× × + %Rela!iile principale pentru calculul şi proiectarea arcurilor conice sunt K.5L K7FL): arcul conic cu t constantA% cazul ( ) dnR R s.m7m ⋅≥−o for!a la care &ncepe decuplarea spirelor

p ;. 7

s m7

G I C0 +

7 n R

× ×=

× π× ×o for!a corespunzătoare arcului complet comprimat

.7 <

00 =

χ,

unde m. m7R R χ = , R m. şi R m7 fiind raze #fig% -%


38/96

ORGANE DE MAŞINI

o raza de contact

.<cont m7

0R R

0= × +

o forma arcului &n plan spirală ar/imedică

m7 m.m.

s

R R r R

7 n

−= + ϕ×

×π×+

o &năl!imea arcului &n stare li"eră

( )7

ctgR R C .m7m;ϕ

⋅−= +

o pasul arcului

m7 m.

s

R R t ctg

n 7

− ϕ= × +


( )s s m 7 m.l n R R = π× × + +

B% cazul ( ) dnR R s.m7m ⋅


39/96

ORGANE DE MAŞINI

m7 m.

s

R R t ctg

n 7

− ϕ= +


( )s s m 7 m.l n R R = π× × + +: arcul conic cu α constant%

I% arcul conic cu α constant şi .m R R ≥

unde( )

dR

7 .=

× π× ξ× + π ×, iarm7

m.

s

R ln

R

7 nξ =

π×+

o for!a la care &ncepe decuplarea spirelor

( )

p ;. 7

m7 m7 m.

G I C0

R R R

× ×= ξ×

× −+

o for!a corespunzătoare arcului complet comprimat

.

7 7

0

0 = χ +o săgeata arcului la for!a 0 # .; 0 0≤ ≤ $

( )7 7m7 m. p

. 0R R

< G Iδ = × × −

ξ × +

o săgeata arcului la for!a 0 0.<

. ;. .

C< .

− χδ = × ×

− χ+

o săgeata arcului la for!a 0 # . 70 0 0≤ ≤ $

.


40/96

ORGANE DE MAŞINI

( )

p ;. 7

m7 m7 m.

G I C0

R R R

× ×= ξ×

× −+

o for!a corespunzătoare arcului complet comprimat7

p ;7 7

m7 m. m.m.

G I C d0 .

R R 7 R R

× = ξ× × − − ÷

− × π×ξ×

+

o săgeata arcului la for!a 0 # .; 0 0≤ ≤ $

( )7 7m7 m. p

. 0R R

< G Iδ = × × −

×ξ × +

o săgeata arcului la for!a 0 0.<

. ;. .

C< .

− χδ = × ×

− χ+

o săgeata arcului la for!a 0 # . 70 0 0≤ ≤ $

.


41/96

ORGANE DE MAŞINI

<

. ;. .

C< .

− χδ = × ×

− χ+

o forma arcului &n plan spirală logaritmică

m.r R eξ×ϕ= × +

o &năl!imea arcului &n stare li"eră

( ); m7 m.C R R ctg 7ϕ= − × +

o pasul arcului

( )7m.t R e e . ctg 7ξ×ϕ ×π×ξ ϕ= × × − × +


( )s m7 m.s

m7

m.

7 n R R l

R ln

R

×π× × −=

+

III% arcul conic cu α const% şi 7m R R ≤o for!a la care &ncepe decuplarea spirelor

7 p ;

. 7m7 m. m7m7

G I C d0 .

R R 7 R R

× = ξ× × − − ÷ − ×π×ξ× +

o for!a corespunzătoare arcului complet comprimat7

p ;7 7

m7 m. m.m.

G I C d0 .

R R 7 R R

× = ξ× × − − ÷ − × π×ξ× +

o săgeata arcului la for!a 0 # .; 0 0≤ ≤ $

( )7 7m7 m. p

. 0R R

< G Iδ = × × −

ξ × +

o săgeata arcului la for!a 0 0.

( ). <


42/96

ORGANE DE MAŞINI

o pasul arcului

( )7m.t R e e . ctg 7ξ×ϕ ×π×ξ ϕ= × × − × +

o lungimea semifa"ricatului( )s m7 m.

s

m7m.

7 n R R l

R ln R

×π× × −=

%

Desenul de eecu!ie pentru un arc elicoidal profilat conic este prezentat &n figura -%


43/96

ORGANE DE MAŞINI

Aceste arcuri sunt utilizate numai ca arcuri de compresiune, &n care deplasarea relati(ă ainelelor interioare şi eterioare conduce la dez(oltarea unor importante for!e de frecare% ?ucrulmecanic efectuat de for!a eterioară este transformat &n lucru mecanic de deforma!ie&nmagazinat &n arc şi căldură prin lucru mecanic efectuat de for!ele de frecare% 1entru (alorinormale ale ung/iului de &nclinare α a suprafe!elor tronconice, energia de şoc primită dineterior se transformă &n propor!ie de 7@< &n lucru mecanic consumat prin frecare şi .@< se

regăseşte su" formă de lucru mecanic de deforma!ie a inelelor, pe care arcul &l restituie ladestindere% Deoarece arcurile inelare pot prelua o mare cantitate de energie şi au un ga"aritredus, se folosesc &n construc!ia amortizoarelor de (i"ra!ii ale ciocanelor mecanice,amortizoarelor tampon ale macaralelor mari, tampoanelor (e/iculelor fero(iare #fig% -%


44/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%


45/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%F.

8n func!ionarea arcurilor inelare tre"uie e(itată atingerea inelelor pe suprafe!ele lor frontale,deoarece reprezintă o suprasolicitare% 3ăgeata arcului este relati( mică şi se o"!ine prin&nsumarea deforma!iilor inelelor &n direc!ie aială%

2aracteristica elastică a arcurilor inelare #fig% -%F7$, are la &ncărcare o formă liniară, dar ladescărcare se o"ser(ă a"ateri de la liniaritate, prezent'nd un /isterezis mare #amortizare 55$,iar for!a de destindere 0′ este mult inferioară for!ei de compresiune 0 a arcului #


46/96


47/96


48/96

ORGANE DE MAŞINI

III%-% Diametrele medii ale inelului eterior, respecti( interior [ ]me miD , D mm

me m meD D s= + +

mi m miD D s= − +

III%% =erificarea inelelor la trac!iune, respecti( compresiune [ ]t c, M1aσ σ

( )t at

e

0

A tgσ = ≤ σπ× × α + ϕ +

( )c ac

i

0

A tgσ = ≤ σ

π× × α + ϕ +

I=% 2alculul la deforma!iiI=%.% 3ăgeata unui singur inel [ ]mm;δ

me at mi ac;

D D

7 E tg

×σ + ×σδ =

× × α,

unde ( ) E 7,.%%%7,. .; M1a= × +

se recomandă 6%%%%5,F/ ; =δ +I=%7% 3ăgeata totală a arcului inelar [ ]mmδ

( ) ;z .δ = − δ ,unde s:a introdus #z:.$, deoarece inelele de capăt func!ionează numai cu o suprafa!ă conică

#de o"icei, la capete se montează semiinele fig% -%


49/96

ORGANE DE MAŞINI

ci mi

/s s tg

F= − × +

e me/

s s tgF

= + × +

i mi/

s s tg

F

= + × +

=%F% ?ungimea arcului complet comprimat #su" sarcina 0$ [ ]C mm )

( ) ( )e/.z7

.C +⋅−⋅= : capete cu semiinele+

( ) ( )7

e.z

7

/.zC ⋅−+⋅+= : capete cu inele &ntregi+

=%% ?ungimea arcului &n stare li"eră [ ]mmC;

;C C += + δ=I% ?ucrul mecanic de deforma!ie

( )( )

7

me mie i

z . 0 D D. .? 07 F E tg tg A A− × = × ×δ = × × + ÷π× × α + ϕ × α %

4a"elul -%=alorile rezisten!elor admisi"ile

atσ şi acσ pentru arcurile inelare

4ipul inelului Durata normală defunc!ionare

Durata redusă de func!ionareInele neprelucrate Inele prelucrate

Inel eterior, atσM1a

;; .;;; .7;;

Inel interior, acσM1a

.7;; .


50/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%F

3u" ac!iunea sarcinii eterioare 0, scade &năl!imea / a discului şi apare săgeata δ % 8n acestecondi!ii, deformarea discului produce micşorarea diametrului interior Di, fapt pentru care,

pentru a e(ita "locarea, se recomandă ca &ntre diametrul "ol!ului de g/idare şi diametrul interior #al discului$ să eiste un *oc minim cu (alori cuprinse &n inter(alul ;,7 %%% 7 mm, &n func!ie deDi%

2aracteristica elastică a unui arc disc este dependentă de raportul s/ #ta"elul -%5$ şi demodul de com"inare a discurilor%

4a"elul -%5%Raportul /@s W ;,5 ;,5%%%.,F X.,F Q.,F

Aluracaracteristicii

aproape deraptă regresi(ă cu o zonăconstantă

cu o zonă cuscădere la sarcină

2aracteristica arcului disc simplu, &n (alori relati(e, este prezentată &n figura -%F5 #0 / estesarcina su" care discul de(ine plan$ K7FL%

7-


51/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%F5

Modurile de com"inare a discurilor sunt)

:com"inare &n pac/ete de discuri suprapuse &n acelaşi sens, c'nd se urmăreşte o"!inerea uneicaracteristici rigide+ se recomandă ca numărul maim de discuri montate să fie trei+ not'nd cu0. for!a preluată de un disc şi cu .δ săgeata discului su" ac!iunea sarcinii eterioare 0., se poatedetermina sarcina totală tot .0 n 0= × şi săgeata totală .tot δ=δ , unde n reprezintă număruldiscurilor folosite &n pac/et #fig% -%F-, a$+:com"inarea &n coloană #fig% -%F-, "$, prin aşezarea alternantă a discurilor, procedeu utilizat

pentru o"!inerea unei caracteristici mai elastice+ &n acest caz tot .0 0= şi tot .iδ = ×δ , unde ireprezintă numărul discurilor din coloană #numărul pac/etelor suprapuse$+:com"inarea &n coloană de pac/ete #fig% -%F-, c$, arcul form'ndu:se printr:o suprapunere

alternantă de pac/ete+ tot .0 n 0= × şi tot .iδ = ×δ #de eemplu pentru figura -%F-, c, rezultă n <şi i F$%

0ig% -%F-

7-6


52/96

ORGANE DE MAŞINI

a

"

0ig% -%F

7;


53/96

ORGANE DE MAŞINI

Discurile se eecută prin ştan!are, urmată de o presare la cald şi un tratament termic+ camateriale se recomandă ta"lă de o!el) O?2A pentru s P .,mm şi 53i.-A pentru s Q .,mmK7


54/96

ORGANE DE MAŞINI

<

/ 7 7. e

FE s /0 %

. 9 D

×= ×

− ν × #-%5$

4ensiunile &n punctele principale, sunt #fig% -%F$)7

I,II 7


55/96

ORGANE DE MAŞINI

-%.;% Ar$%ri /ară 'e tor"i%ne

Arcurile "ară de torsiune au forma unor "are drepte, de sec!iune constantă pe toată lungimeaacti(ă şi sunt solicitate de momente de torsiune produse de for!e aplicate la capetele le(ierelor #fig% -%F6$%

0ig% -%F6

2aracterul de arc al acestor "are este asigurat de proprietă!ile elastice ale materialelor din caresunt eecutate #de o"icei o!el de arc$, care realizează re(enirea "arei la starea ini!ială, după&ncetarea ac!iunii momentului de torsiune%

3ec!iunea arcului "ară de torsiune poate a(ea diferite forme geometrice, simple sau compuse%3ec!iunea "arelor simple poate fi rotundă #fig% -%;, a$, dreptung/iulară #fig% -%;, "$, pătrată,inelară, /eagonală etc% Barele compuse pot fi alcătuite din mai multe "are de sec!iune rotundă#fig% -%;, c$ sau dintr:un pac/et de plăci de sec!iune dreptung/iulară #fig% -%;, d$%

a " c d0ig% -%;

8ncărcarea "arelor de torsiune se realizează cu a*utorul unor le(iere #p'rg/ii$, dispuse la unul

din capete #fig% -%F6, a$ sau la am"ele capete #fig% -%F6, "$ şi asupra cărora ac!ionează sarcinaeterioară%

0orma capetelor "arelor de torsiune poate fi cilindrică cu aplatisare #fig% -%., a$, /eagonală#fig% -%., "$, pătrată #fig% -%., c$ sau canelată #fig% -%., d$% Dimensiunile capetelor de fiarese sta"ilesc din analiza asam"lării "arei de torsiune cu elementele cu care aceasta este

solidarizată, dar sunt utile şi recomandările) dF,.d. = , ( )7

c 7.

dl .,-%%%7

d≥ , pentru capete

canelate+ cd ., 5d= , d7,.d. = , d7,7l. = , pentru capete cilindrice cu aplatisare%Racordarea dintre capetele de fiare şi restul "arei se eecută cu raze mari d7r ≈ , urmărindu:

se mărirea rezisten!ei la o"oseală #pentru a mări rezisten!a la o"oseală se recomandă rectificareasuprafe!elor acti(e şi aplicarea unui tratament termic pentru a o"!ine o duritate de F-S;CR2$%

7


56/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%.

1entru a e(ita solicitarea la &nco(oiere a "arelor de torsiune, acestea se montează &n reazeme#lagăre de alunecare$, amplasate c't mai aproape de le(ierele de ac!ionare% Not'nd cu l lungimea acti(ă a "arelor, tre"uie sta"ilită, &n cazul "arelor foarte scurte, lungimea

acti(ă redusă, &n raport cu diametrul "arei, cu rela!ia #fig% -%.$( )red . 7 . "tl l 7l 7l l 7l l m ,= − + = − − #-%-$

&n care) l. este lungimea por!iunii aplatisate+ l7 lungimea por!iunii l. redusă la diametrul d,determin'ndu:se cu rela!ia

7 "t .l m l ,= × #-%-6$unde [ ].%%%F,;m "t ∈ &n func!ie de raportul cd d %

?ungimea por!iunii aplatizată l. se poate determina cu rela!ia

c.

c

r F

dd dl . .%d7 d

.d

= × − − ÷ −

#-%;$

Arcurile "ară de torsiune au dimensiuni de ga"arit relati( reduse, construc!ie simplă, monta* şi&ntre!inere uşoare, te/nologie de eecu!ie relati( simplă, capacitate portantă mare şi nu aufrecări interioare% Ele se utilizează la suspensia auto(e/iculelor #fig% -%7+ .:suspensia propriu:zisă+ 7:"ară sta"ilizatoare$, la unele cupla*e elastice, la c/ei dinamometrice, la standuri de&ncercare%

0ig% -%7

7F


57/96

ORGANE DE MAŞINI

0orme constructi(e de arcuri "ară de torsiune utilizate ca sta"ilizatoare de ruliu laauto(e/icule, sunt prezentate &n figura -%< K.5L K7FL%

0ig% -%<

2alculul "arei de torsiune cu sec!iune rotundă se efectuează pe "aza sc/emei prezentată &nfigura -%F%

0ig% -%F

Momentul de torsiune a0M t ⋅= , aplicat la capătul "arei, determină tensiunea tangen!ială

tt at<

p

M .5 0 a,

> d

× ×τ = = ≤ τ

π× #-%.$

de unde

<

at

.5 0 ad %

× ×=

π×τ #-%7$

1entru rezisten!a admisi"ilă la torsiune se recomandă următoarele (alori)( )M1a;;%%%5;;at =τ , pentru o!el călit cu ( )M1a.5;;%%%.7;;r =σ , ( )M1a.


58/96

ORGANE DE MAŞINI

unde) l reprezintă lungimea de lucru a "arei+ G modulul de elasticitate trans(ersal+ I p momentul de iner!ie polar al sec!iunii%

Datorită deforma!iei ung/iulare a "arei, punctul de aplicare al for!ei 0 se deplasează cudistan!a #săgeata arcului$

7

p

0 a la %

G I

× ×δ ≈ θ × =

×

#-%F$

Dacă deforma!ia ung/iulară θ este impusă, lungimea necesară "arei se determină cu rela!iaFd G

l %

.5 d

−π= × + ( )F F p iI d d 9 / "= × × +

7 p 7I 9 / "= × × + #-%6$

tma.

7

9 l

9 G "

τθ = × × +

77tma.

77

9 .? =,

7 G9

τ= × × ×

unde " şi / sunt dimensiunile sec!iunii dreptung/iulare, iar 9 . şi 9 7 sunt coeficien!ii sta"ili!i &nfunc!ie de raportul /@" #9 .,7 ;,7.S;,


59/96


60/96

ORGANE DE MAŞINI

spirelor, la un moment de &nco(oiere ti MM ≈ % 8ntr:un ga"arit mic, acest tip de arc,acumulează energie mecanică de deforma!ie, &n timpul armării şi o cedează ulterior, "rusc saucontrolat, după un anumit timp, fapt pentru care este folosit ca element motor &n mecanismelede ceasornic utilizate &n mecanică fină, &n construc!ia *ucăriilor mecanice, &n construc!ia releelor de timp sau aparatelor de măsură etc%

0ig% -%-

2aracteristica unui arc spiral plan prezintă un /isterezis% Randamentul arcului este dependentde pierderile prin /isterezis, rugozitatea suprafe!elor, modul de fiare a capetelor, a('nd (alori&n inter(alul ,;%%%,;=η , care scad la ,;%%%5,;=η pentru arcurile mecanismelor de ceasornic

K


61/96

ORGANE DE MAŞINI

<t zM E I E " /9

l .7 l

× × ×= = =

θ × % #-%6$

8n timpul unui ciclu de func!ionare, ar"orele arcului se roteşte cu ung/iul n7 ⋅π⋅=θ , unde nreprezintă numărul de rota!ii impus, iar momentul de torsiune scade de la (aloarea maimăMtma de lucru, la (aloarea minimă admisă Mtmin, astfel că

( )t ma t minz

M M l 7 n%E I−θ = = π× #-%66$

2u a*utorul rela!iei #-%66$ se poate determina lungimea arcului

( )

<

<z

t ma t min t ma t min t ma t min

" /7 n E

7 n E I n E " /.7l %M M M M 5 M M

×× π × × ×× π× × × π× × × ×

= = =− − −

#-%.;;$

7.1+. Ar$%ri (onola(elare

Arcurile monolamelare au &n componen!ă o singură lamelă #foaie$, &ncastrată, de regulă la uncapăt şi li"eră la celălalt capăt, unde este aplicată for!a eterioară% Aceste arcuri sunt folosite &nconstruc!ia aparatelor şi instrumentelor de măsură, mecanismelor de "locare, mecanismelor cuclic/et #fig% -%+ -%6, a pentru readucerea &n pozi!ie ini!ială a clic/etului de la un comutator selecti( pas cu pas, unde) . arc monolamelar, 7 şuru" de reglare a pretensionării arcului, < electromagnet, F armătură+ -%6, " pentru sus!inerea unei pene cu cep, la o cutie de (itezeK.5L$, &ntrerupătoarelor, sitelor (i"ratoare, *gea"urilor oscilante%

0ig% -%

8n figura -%5; sunt prezentate forme constructi(e de arcuri monolamelare #fig% -%5;, a dreptung/iular+ fig% -%5;, " triung/iular+ fig% -%5;, c : dreptung/iular$% 3e o"ser(ă că arcurileau o por!iune de &ncastrare #por!iunea cu găuri$ şi o por!iune li"eră, acti(ă, la ('rful căreiaac!ionează sarcina 0% Grosimea lamelei, de cele mai multe ori, este constantă, iar fi"ra medie aacesteia poate fi dreaptă sau cur"ă #ta"elul -%$% Materialul folosit la eecutarea arcurilor monolamelare este o!elul pentru arcuri laminat la cald%

2onsider'nd arcul monolamelar drepung/iular ca o grindă &ncastrată la un capăt, tensiunea de&nco(oiere a lamelei &ntr:o sec!iune oarecare situată la distan!a fa!ă de &ncastrare #ta"elul -%-$,este

( )ii 7z

0 l M ,> " /

5

−σ = =× #-%.;.$

76


62/96


63/96

ORGANE DE MAŞINI

Din rela!ia #-%.;.$ se poate o"ser(a o dependen!ă liniară &ntre tensiunea iσ şi distan!a

#pentru l= , i ;σ = + pentru ;= , i i maσ = σ $, o distri"u!ie triung/iulară, ceea ce conduce laconcluzia că arcul monolamelar dreptung/iular cu sec!iune constantă nu este economic% De aicirezultă că arcurile monolamelare triung/iulare sau trapezoidale sunt mai con(ena"ile, forma lor fiind apropiată de a unei grinzi de egală rezisten!ă%

4a"elul -%- Nr crt%

0orma arcului 4esiuneamaimă

[ima

3ăgeatamaimă

\ma

?ucrumecanic de

deforma!ie ?. Dreptung/iulară

7

50l

"/ pentru;

7ima7 l

< E /

σ 7ima. "/l. E

σ

7 4riung/iulară7

50l

"/constantă

pelungime

7ima l

E /

σ 7ima. "/l.7 E

σ

< 4rapezoidală

750l

"/

7ima

;

7 l

2< E /

σ

;.

<2

"7

"

=+

7; i ma2

"/l. E

σ

F Dreptung/iulară cu / (aria"il după o para"olă 7

50l

"/

7imaF l

< E /

σ 7ima. "/l6 E

σ

Arc lamelar du"lu7

50l

"/

7ima7 l

< E /

σ 7ima. "/l6 E

σ

1entru determinarea lă!imii lamelei, rela!ia #-%.;7$ poate fi scrisă su" forma

76.


64/96

ORGANE DE MAŞINI

7ai

50 l " %

/

×=

×σ #-%.;


65/96

ORGANE DE MAŞINI

7ima l7 %

< E /

σ ×δ = ×

× #-%.;$

4ensiunile maime şi săge!ile pentru arcurile monolamelare a('nd fi"ra medie cur"ă, se potcalcula conform rela!iilor prezentate &n ta"elul -%%

Rigiditatea arcului monolamelar este

<

< <

<

0 0 E " /9 const%,

F0 l F l

E " /

× ×= = = =

δ × ×× ×

#-%.;5$

de unde rezultă că acest tip de arc are o caracteristică elastică liniară%?ucrul mecanic de deforma!ie se determină cu rela!ia


66/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%5.

0ig% -%57

=ariantele uzuale de arcuri &n foi sunt) arcul cu un singur "ra! sau sfertul de arc #fig% -%5


67/96

ORGANE DE MAŞINI

dacă se separă foile prin garnituri de material plastic, frecarea dintre lamele scade cu ; K.-LK


68/96

ORGANE DE MAŞINI

Arcurile &n foi se caracterizează printr:o amortizare necontrola"ilă, cauzată de frecarea dintrefoi #frecarea depinde de gradul de uzare şi de ungere a arcului$+ pentru reducerea frecării,diminuarea uzurii, creşterea dura"ilită!ii şi a capacită!ii de amortizare, se introduc &ntre foi, lami*locul şi la capetele arcului, garnituri din cauciuc sau materiale plastice dure% 1entru&nlăturarea coroziunii foilor se recomandă aplicarea unei protec!ii, prin acoperirea cu polietilenă#cu grosimea stratului de ;, %%% ;,-mm$ sau poliamide #cu grosimea stratului de ;,. S ;,7 mm$

K7


69/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%5

0ig% -%56

Durata de utilizare a unei articula!ii metalice, din cauza uzării accelerate, este de 7 %%% F ori maimică dec't a foilor+ de aceea se recomandă fiarea elastică, folosind "ucşe #de fiare$ eecutatedin cauciuc sau din materiale plastice #fig% -%-;$%

76-


70/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%-;

Bridele de legătură ale foilor de arc se eecută &ntr:o mare (arietate constructi(ă #fig% -%-.$%Rela!iile pentru calculul principalelor tipuri de arcuri sunt prezentate &n ta"elul -%6% 8n general,

calculul se reduce la determinarea numărului de foi n şi a dimensiunilor sec!iunii trans(ersale "şi /, atunci c'nd se cunosc sarcina eterioară 0, săgeata δ , adopt'nd o lungime ? a arcului

pentru un material cunoscut% 3e sta"ilesc cu destulă dificultate elementele dimensionale, formareală, "ră!ara de str'ngere şi cur"urile diferite ale foilor%

1entru solicitări statice se recomandă ai r ;,5σ ≤ σ % Rezisten!ele admisi"ile pentru arcurile

auto(e/iculelor sunt) pentru arcurile din fa!ă ai F;;%%%;;M1aσ ≤ + pentru arcurile din spate

ai ;%%%5;M1aσ ≤ + &n cazul (e/iculelor fero(iare ai -;;M1aσ ≤ % 1entru arcurile eecutatedin o!eluri aliate cu 3i:Mn, 2r:3i, 2r:=:3i, cu rezisten!a de rupere r .F;;M1aσ = şi solicitate cuo tensiune medie a ciclului m ;;M1aσ = , se recomandă următoarele (alori pentru rezisten!ele

admisi"ile, &n func!ie de natura prelucrării foii de arc) foi de arc rectificateai ;; #F;;%%%F;$M1aσ = + + foi de arc cu crusta de laminare, călite şi re(enite

76


71/96

ORGANE DE MAŞINI

ai ;; #.7;%%%7;;$M1aσ = + + foi de arc cu crustă de laminare, &n eecu!ie uzuală, unse,

ai ;; #.;;%%%.7;$M1aσ = + K.7L K7


72/96

ORGANE DE MAŞINI

4a"elul -%6Rela!iile de calcul ale tensiunilor, săge!ii, grosimii foii, lucrului mecanic &n cazul diferitelor arcuri &n foi%

Nr%crt%

4ipul arcului 3c/ema de calcul 4ensiunea maimăde &nco(oiere

[ima

3ăgeatamaimă

\ma

Grosimea foiide arc /

Baza mare aarcului lamelar

ec/i(alent Bn"

?ucrul mecanicde deforma!ie ?

. 2u un singur "ra! #sfertul de

arc$7

50l

n"/

7ima

;

l7c

< E/

σ

sau<

; <

F 0lc

n E"/

7ai

;l7

c< E

σδ 7 ai

50l

/ σ

7; imac n"/l.E

σ

7 2u două "ra!e#semieliptic$ 7


73/96

ORGANE DE MAŞINI

7.1&. Ar$%ri 'in $a%$i%$

7.1&.1. Intro'%$ere

Materialul acestor arcuri este compus din cauciuc natural sau sintetic şi elemente de adaos precum negru de fum, agen!i (ulcanizatori etc% Arcurile eecutate din cauciuc natural au o "ună elasticitate+ cele eecutate din cauciuc sintetic rezistă la ac!iunea unor agen!i c/imici#ulei, "enzină etc%+ rezisten!a depinde de re!eta folosită la o"!inerea cauciucului$, pot a(eadurită!i de o anumită (aloare #&n func!ie de te/nologia de fa"rica!ie$, sunt ieftine, au o "unărezisten!ă mecanică şi o comportare fa(ora"ilă la uzare% 1roprietă!ile specifice cauciucului determină calită!ile şi func!ionarea arcurilor din cauciuc,de care tre"uie să se !ină seama la proiectare) : cur"a tensiune:deforma!ie ( )ε=σ f este neliniară, iar cur"a de &ncărcare este situatădeasupra cur"ei de descărcare+ &ntre cele două cur"e, de &ncărcare şi descărcare, eistă "uclade /isterezis care reprezintă lucrul mecanic consumat prin frecările interioare eistente &n

masa de cauciuc #fig% -%-7, a$+ la &ncărcări şi descărcări repetate "uclele de /isterezis nu sesuprapun, ele a('nd o deplasare spre dreapta #fig% -%-7, "$+ arcul de cauciuc poate amortiza

prin frecări interioare p'nă la F; din energia primită şi de aceea &n unele cazuri tre"uie luatemăsuri de e(acuare a căldurii produse+ dacă arcul este pretensionat cu tensiunea ;σ la oalungire ;ε , alura dependen!ei ( )ε=σ f are forma din figura -%-7, c pentru solicitări (aria"ileciclic+ : modul de elasticitate dinamic Edin diferă de modulul de elasticitate longitudinal #static$ E+&ntre cele două module eistă rela!ia

din dinE E,= × #-%.;6$unde factorul de propor!ionalitate

din .,. S .,F pentru cauciucurile naturale şi 9

din ., S

7 pentru cauciucurile sintetice K7


74/96

ORGANE DE MAŞINI

Arcurile din cauciuc prezintă următoarele a(anta*e) construc!ie şi te/nologie de eecu!iesimple, capacitate mare de amortizare, func!ionare sigură şi silen!ioasă, pre! de cost redus% Datorită a(anta*elor pe care le prezintă şi proprietă!ilor specifice #caracteristică elasticăneliniară$, arcurile din cauciuc se utilizează, &n general, pentru amortizarea şocurilor şi(i"ra!iilor, la suspensiile maşinilor şi instala!iilor sta"ile, a (e/iculelor rutiere #fig% -%-


75/96

ORGANE DE MAŞINI

Arcurile ca(e din cauciuc sunt frec(ent utilizate pentru solicitarea de compresiune K.5L)forma standard fig% -%-, a+ arcul cu două sec!iuni fig% -%-, "+ arcul cu mai multe sec!iuni

fig% -%-, c+ arcul ca( su" formă de pagodă fig% -%-, d%

0ig% -%-

0iarea arcului ca( tre"uie să asigure o solicitare perfect centrică a acestuia #fig% -%-5$% 8nsuspensia (e/iculelor, aceste arcuri #ca(e$ sunt folosite ca element elastic suplimentar #corector de rigiditate$, ca element elastic principal sau ca tampon amortizor de şocuri%

0ig% -%-5

1entru atenuarea şocurilor şi (i"ra!iilor se recomandă folosirea arcurilor (ulcanizate pe plăci placate cu cauciuc dur #tampoane$+ aceste arcuri pot prelua sarcini (erticale şi orizontale#fig% -%--, a$ sau numai sarcini (erticale #fig% -%--, "$%

0ig% -%--


76/96

ORGANE DE MAŞINI

Reazemele elastice sunt elemente portante, din cauciuc, cu armături metalice folosite lafiarea unor su"ansam"le, agregate sau maşini+ din punctul de (edere al modului de izolare a(i"ra!iilor, reazemele elastice pot fi) acti(e #&mpiedică transmiterea (i"ra!iilor de la sursa

pertur"atoare la mediul &ncon*urător$+ pasi(e #&mpiedică transmiterea (i"ra!iilor de la mediul&ncon*urător spre structura izolată$+ com"inate #&ndeplinesc am"ele roluri$%

8n construc!ia de auto(e/icule rutiere, montarea pe şasiu a motoarelor cu ardere internă se

realizează cu arcuri din cauciuc de construc!ie specială #fig% -%-$%

0ig% -%-

Două tipuri de arcuri din cauciuc folosite ca reazeme (i"roizolatoare pentru suspensiaelastică a maşinilor care func!ionează la tura!ii medii şi &nalte sunt prezentate &n figurile -%-6, aşi -%-6, ", iar &n figura -%-6, c este prezentat un reazem (i"roizolator pentru maşini fără fiarela sol%

a " c 0ig% -%-6

7.1&.. Ele(ente 'e $al$%l

2alculul arcurilor din cauciuc este un calcul aproimati(, deoarece modul de comportare alcauciucului supus di(erselor solicitări este un fenomen comple, care nu este cunoscut &ntotalitate% 1entru a se putea ac!iona asupra arcurilor din cauciuc cu for!e eterioare şi pentru auniformiza repartizarea tensiunilor, elementului elastic i se aplică, prin (ulcanizare, plăci sautu"uri metalice% Cal$%l%l ar$%rilor "oli$itate la $o()re"i%ne

Arcurile de cauciuc solicitate la compresiune, pot a(ea elementul elastic cu formă cilindrică#fig% -%;$ sau paralelipipedică, iar armăturile metalice, de o anumită grosime, au suprafa!a

circulară #discuri$ sau dreptung/iulară% 1entru efectuarea calculelor tre"uie definit modulul de elasticitate longitudinal calculat alcauciucului


77/96

ORGANE DE MAŞINI

cE G,= ψ × #-%..;$unde G este modulul de elasticitate trans(ersal #se poate sta"ili &n func!ie de duritate fig%-%.$, iar ψ : un coeficient de corec!ie, care se sta"ileşte &n func!ie de coeficientul de formă

f ψ #fig% -%7$ K7FL

f d

,

F/

ψ = #-%...$

unde d este diametrul elementului elastic, iar / &năl!imea li"eră a arcului%

0ig% -%;

0ig% -%. 0ig -%7


78/96

ORGANE DE MAŞINI

Arcurile din cauciuc respectă legea lui Coo9e doar &n cazul deforma!iilor mici # /7,;≤δ $, caz&n care tensiunea se determină cu rela!ia

c a0

EA /

δσ = = × ≤ σ #-%..7$

sau pentru arcul cu formă cilindrică

a7

F0

,dσ = ≤ σπ× #-%..7J$unde) A este aria sec!iunii trans(ersale+ δ : săgeata arcului+ 0 for!a eterioară+ aσ : rezisten!aadmisi"ilă% 3ăgeata, al cărui domeniu de (ala"ilitate este /7,;≤δ , se o"!ine cu rela!ia

c

0 /

A E

×δ =

× #-%..


79/96

ORGANE DE MAŞINI

a0

Aτ = ≤ τ + #-%..-$

G

τ=γ + #-%..$

l tg ,

G

τδ = × #-%..6$

unde l


80/96

ORGANE DE MAŞINI

Cal$%l%l ar$%rilor (anşon ar(ate $% /%$şe (etali$e "oli$itate la tor"i%ne?a fel ca &n cazul precedent, armăturile sunt reprezentate de două tu"uri metalice &ntre care

se transmite momentul de torsiune Mt prin intermediul elementului elastic #fig% -%$%

0ig% -%=aloarea maimă a tensiunii se o"!ine cu rela!ia

tma a7

7M%

d /τ = ≤ τ

π× × #-%.7$

ng/iul cu care se roteşte "ucşa eterioară ,θ al cărui domeniu de (ala"ilitate este ;F;≤θ ,se o"!ine cu rela!ia

t7 7

M . .,

/ G d D

θ = × − ÷π× × #-%.75$

iar rigiditatea arcului este

7 7

/ G9 %. .

d D

π× ×′ =− #-%.7-$

Cal$%l%l ar$%rilor (anşon ar(ate $% 'i"$%ri (etali$e "oli$itate la tor"i%ne

Momentul de torsiune Mt se transmite de la un disc la celălalt prin intermediul elementuluielastic, tensiunea tangen!ială maimă care se dez(oltă fiind #fig% -%5$

ma aD

G %7l

τ = θ× × ≤ τ #-%.7$

0ig% -%5

Deformarea ung/iulară se o"!ine cu rela!ia


81/96


82/96

ORGANE DE MAŞINI

Arcurile pneumatice de tip diafragmă #fig% -%$ au &n componen!ă un cilindru ., o diafragmă7, un piston < şi un g/ida* F% 1entru a &mpiedica &nfăşurarea diafragmei, presiunea minimăinterioară se limitează la (alori de ( )M1a


83/96

ORGANE DE MAŞINI

Din rela!ia #-%.


84/96

ORGANE DE MAŞINI

8n func!ie de indicele i, caracteristica eternă poate fi) liniară, pentru .i = #se o"!ine &n cazulcurgerii fluidului &n regim laminar şi frec(en!e mici ale (i"ra!iilor$+ progresi(ă, pentru .i > +regresi(ă, pentru .i < % Rela!ia #-%.


85/96

ORGANE DE MAŞINI

fapt pentru care caracteristica eternă a amortizorului se o"!ine pe cale eperimentală%4emperatura maimă a regimului sta"ilizat pentru amortizoarele folosite &n construc!ia deautomo"ile este de #;%%%5;$2 şi pe "aza acestei temperaturi se realizează calculele dedimensionare termică, de unde se determină suprafa!a eterioară a amortizoarelor% 2aracteristica termică a amortizorului este folosită pentru aprecierea sta"ilită!ii şi reprezintădependen!a dintre for!a de amortizare, temperatura şi timpul de func!ionare%

Din punct de (edere constructi(, amortizoarele /idraulice pot fi monotu"ulare sau "itu"ulare% Amortizorul telescopic monotubular #fig% -%6.$ este compus din corpul ., supapa decomunicare 7, pistonul separator


86/96

ORGANE DE MAŞINI

Amortizorul telescopic bitubular este compus din următoarele su"ansam"le principale) pistonul principal, cu supapele de destindere şi comunicare+ pistonul de separare, cu supapelede comprimare şi de admisie+ g/ida*ul, cu sistemul de etanşare% A(anta*ele acestui amortizor,comparati( cu cel monotu"ular, sunt) lungime mai mică+ inelul de etanşare nu este supus

presiunii ridicate a fluidului% 8n figura -%67,a este prezentat un amortizor "itu"ular >ood/ead:

Monroe, folosit &n construc!ia automo"ilelor% 4i*a 6 a su"ansam"lului piston:supape dedestindere şi comunicare este prinsă de masa suspendată elastic a auto(e/iculului prinintermediul capului superior .. al amortizorului, iar tu"ul rezer(or - este fiat prinintermediul capului inferior . de aa maşinii% Rondela o"turatoare . &mpreună cu rondela .6a supapei de destindere realizează &nc/iderea găurilor situate pe partea inferioară a pistonului5% 1e marginea rondelei . sunt practicate, prin frezare, orificiile care creează rezisten!a('scoasă a fluidului% Aceste orificii sunt &nc/ise superior de "osa*ul inelar al pistonului şiinferior de către rondela .6 a supapei de destindere% Rondelele . şi .6 sunt apăsate pe "osa*uldin piston de către arcul #for!a de apăsare a arcului se reglează cu piuli!a F$% 3upapa decomunicare este formată din arcul stelat .5, care presează rondela .- pe orificiile eterioareale pistonului 5+ rondela .- permite totuşi circula!ia fluidului spre găurile interioare ale

pistonului% 3upapa de comprimare este formată din rondela de &nc/idere 7. şi rondelao"turatoare 77, am"ele apăsate pe scaunul < al supapei% 3upapa de admisie 7; este identică cusupapa de comunicare .-% Apăsarea pe scaunul < este reglată prin şuru"ul 7% 4u"ul inferior este fiat de tu"ul rezer(or - prin piuli!a .7, protec!ia ti*ei pistonului 6 fiind asigurată de tu"ul.


87/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%67

Amortizoarele telescopice hidropneumatice se caracterizează prin &nlocuirea camerei decompensare cu o pernă elastică de gaz su" presiune% 3e realizează astfel o construc!ie maisimplă, care asigură o deplasare redusă a lic/idului, cu posi"ilitatea măririi diametrului

pistonului din tu"ul principal, reduc'nd presiunea fluidului şi oferind o func!ionare maisilen!ioasă a supapelor% ?ic/idul din amortizor fiind permanent supus presiunii ridicate agazului, este eliminată posi"ilitatea formării "ulelor de gaz şi producerea emulsiei% 8n figura-%6< este prezentat amortizorul /idropneumatic De 2ar"on% 8n camera de compensare ., gazul#azot$ este introdus la o presiune de 7,M1a% Această cameră este separată de lic/idul dincilindrul de lucru printr:un piston flotant 7% 4i*a F, pe care este montat pistonul principal


88/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%6<

Rondelele obturatoare ale supapelor de destindere şi comprimare au formele prezentate &nfigura -%6F% Numărul fantelor cali"rate drepte #fig% -%6F, a$ sau rotun*ite #fig% -%6F, "$ şidimensiunile acestora depind de caracteristica de amortizare impusă amortizorului%


89/96


90/96

ORGANE DE MAŞINI

acesteia &n sus% ?a deplasarea ulterioară a ti*ei &n *os, ti*a antrenează lic/idul şi &l &mpinge &ncilindrul rezer(or prin nişte găuri speciale practicate &n g/ida*% Mărirea numărului de

"uzunăraşe &m"unătă!eşte etanşarea, dar măreşte frecarea dintre inel şi ti*ă% 8n general seutilizează trei "uzunăraşe, inelul a('nd o &năl!ime de %%% ..mm%% 8n ta"elul -%.7 sunt

prezentate comparati( dimensiunile principale ale inelului de etanşare ale unor amorizoareauto%

4a"elul -%.. =alorile medii ale *ocurilor dintre elementele amortizoarelor K.-L

Vocul sau strangerea dintre) =aloarea medie, mm1iston şi tu"ul principal cu segmen!i ;,.F

1iston şi tu"ul principal fără segmen!i ;,;4i*a pistonului şi g/ida*ul ti*ei ;,;< : ;,;5G/ida*ul ti*ei şi tu"ul principal ;,. #uneori ;,;$

2orpul supapei de comprimare şi tu"ul principal

1resat usor

Prinderea amortizoarelor #de orice tip$ se realizează #&n general$ prin intermediulelementelor de cauciuc% 8n figura -%6- sunt prezentate c'te(a din cele mai folosite solu!ii

pentru prinderea amortizorului la cele două capete ti*ă, respecti( cilindru de lucru% 2auciuculutilizat tre"uie să ai"ă "une proprietă!i mecanice, iar tensiunile, &n timpul func!ionării, tre"uiesă fie cuprinse &n inter(alul #< %%% F$M1a K7FL%

Lichidul din amortizor tre"uie să &ndeplinească următoarele condi!ii) (aria!ie c't mai redusăa ('scozită!ii cu temperatura ##


91/96

ORGANE DE MAŞINI

4a"elul -%.7Dimensiunile principale ale inelului de etanşare #fig%-%65$Dimensiunile,mm 4ipul amortizorului

Armstrong Amorte Monroe 4elaflo >ood/ead:

MonroeDiametrul

pistonului pd7,F


92/96

ORGANE DE MAŞINI

7.13.+. A(orti,oare $% !re$are $o%lo(/iană

Amortizoarele cu frecare coulom"iană sunt simple şi ieftine, dar sunt rar folosite pentru căau o durată de func!ionare relati( mică din cauza uzurilor foarte mari%0or!a rezistentă #for!a de amortizare$ se o"!ine cu rela!ia

r N0 0 p A,= µ× = µ× × #-%.FF$unde) 0 N este for!a normală+ p presiunea pe suprafa!a de contact+ A aria suprafe!elor decontact+ µ : coeficientul de frecare% 3c/ema de principiu a unui amortizor cu frecare coulom"iană unidirec!ional este prezentată&n figura -%6% 2ele două capete superior şi inferior sunt fiate prin articula!ii sferice peelementele &ntre care tre"uie disipată energia (i"ra!iilor% 0iecare cap con!ine un număr de plăci&ntre care se găsesc aşezate, alternant, plăcile celuilalt cap, realiz'ndu:se astfel un ansam"lu desuprafe!e &n contact% 0or!a de apăsare se o"!ine cu a*utorul unui număr #număr par, pentru a asigura simetria$ dearcuri elicoidale care ac!ionează asupra plăcilor de presiune #plăcile din etremită!i$%

0or!a de amortizare 0r se poate modifica fie prin sc/im"area coeficientului de frecareµ

#care depinde de materialele plăcilor şi calitatea suprafe!elor &n contact$, fie prin mărirea saumicşorarea suprafe!ei A #care se o"!ine prin adăugarea sau eliminarea de plăci &n contact$%

0ig% -%6

Elementele principale ale unui amortizor cu frecare coulom"iană multidirec!ional sunt prezentate &n figura -%66% 2oloana centrală şi carcasa sunt elementele care preiau (i"ra!iile% 1ecoloană este montat un disc segmentat care este prins &ntre două şai"e şi este sus!inut de un arc

elicoidal, care generează şi for!a de apăsare% Acest tip de amortizor poate disipa energia(i"ra!iilor pe direc!ia (erticală prin frecarea dintre carcasă şi disc, iar pe direc!ia orizontală prin frecările dintre disc şi şai"e%


93/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%66

7.13.. A(orti,oare $% $%renţi t%r/ionari

Amortizoarele cu curen!i tur"ionari sunt utilizate pentru sisteme de masă redusă şi frec(en!ă

proprie scăzută% Din punct de (edere constructi( #fig% -%.;;$, aceste amortizoare sunt compuse dintr:unmagnet cilindric care creează un c'mp magnetic radial &ntr:un &ntrefier circular &n care semişcă, o "o"ină scurtcircuitată, &n plan (ertical% 0or!a rezistentă #for!a de amortizare$ estedependentă de (iteza de mişcare a "o"inei şi de coeficientul de amortizare c, care poate fieprimat prin rela!ia K7


94/96

ORGANE DE MAŞINI

7.13.&. Sol%ţii $on"tr%$ti*e )entr% "%")en"ii

3uspensiile folosite pentru spri*inirea maşinilor:unelte folosesc ca elemente elastice arcurimetalice, arcuri de cauciuc sau arcuri pneumatice% Reazemele formate din arcuri metalice

lucrează &n domeniul frec(en!elor *oase, a('nd frec(en!e #pulsa!ii$ proprii de ordinul /ertzilor%Disiparea energiei (i"ra!iilor se poate realiza prin intermediul unui lic/id #ulei fig% -%.;., a$sau a unor elemente din cauciuc #fig -%.;., "$%

a " 0ig% -%.;.

Reazemele tip =i"rac/oc au o pernă elastică #realizată din !esătură de s'rmă din o!el aliat de&naltă rezisten!ă cu ( )M1a.-5;%%%.-;r =σ $, &n eteriorul căreia este montat un arc cilindricelicoidal #fig% -%.;7$% 2apacitatea portantă este de #F,6 %%% 5,$M1a, pentru solicitări statice şide #


95/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%.;<

8n construc!ia automo"ilelor se pot folosi suspensiile de tip Mc:1/erson #fig% -%.;F

suspensia fa!ă a unui autoturism$+ din figură rezultă at't folosirea &n paralel a arcurilor elicoidale şi a amortizorului, c't şi sistemul de fiare a suspensiei &ntre maşină şi punteaautomo"ilului%

0ig% -%.;F

3uspensiile pentru (e/iculele fero(iare #fig% -%.;$, se pot construi a('nd ca element elastico com"ina!ie dintre un arc elicoidal < şi o placă de cauciuc F% 3arcina se transmite de la

"og/iul ., prin g/ida*ul 7, la arcul < şi prin placa de cauciuc la cutia de unsoare % Acest tip de

construc!ie permite o"!inerea unei caracteristici neliniare progresi(e, a('nd greutate şi ga"aritredus, frecarea internă apropiată de caracterul frecării ('scoase din amortizoarele /idraulice şidura"ilitate mare%


96/96

ORGANE DE MAŞINI

0ig% -%.;

Documents

ELEMENTE ELASTICE ŞI DE AMORTIZARE