Indrumator Laborator Organe Masini

7/22/2019 Indrumator Laborator Organe Masini

1/395

ORGANE DE MAINI, MECANISME ITRIBOLOGIE

STUDII DE CAZ


2/395


3/395

Felicia SUCAL Adalbert ANTALOvidiu BELCIN Corina BRLEANUtefan BOJAN Aurica CZILSimion HARAG Dorina JICHIAN-MATIEANGheorghe KEREKES Iacob OLTEANDumitru POP Claudiu POPAMarius PUSTAN Ovidiu TTARULucian TUDOSE Ioan TURCU

ORGANE DE MAINI,MECANISME I

TRIBOLOGIESTUDII DE CAZ

Editura Todesco2008


4/395


5/395

CUPRINS

PREFA.....................................................................................................................9

ORGANE DE MAINI..........................................................................11

1. DETERMINAREA COEFICIENILOR DE FRECARE LA ASAMBLRILE CUURUBURI ................................................................................................................13

2. DETERMINRI EXPERMENTALE ASUPRA UNEI ASAMBLRI CUURUBURI PRESTRNSE......................................................................................21

3. RANDAMENTUL FILETELOR DE MICARE ..................................................27

4. ASAMBLRI CU PENE PARALELE..................................................................32

5. ASAMBLRI PRIN CANELURI..........................................................................38

6. DETERMINAREA EXPERIMENTALA MOMENTULUI DE TORSIUNETRANSMISIBIL PRINTR-O MBINARE CU PENE INELARE.............................47

7. STUDIUL ASAMBLRILOR CU BRRI ELASTICE ..................................53

8. STUDIUL EXPERIMENTAL AL ASAMBLRILOR PRIN STRNGERE

PROPRIE (SERAJE) ..................................................................................................609. DETERMINAREA EXPERIMENTALA CARACTERISTICII I RIGIDITIIARCURILOR .............................................................................................................69

10. DETERMINAREA RANDAMENTULUI URUBURILOR CU BILE .............74

11. DETERMINAREA DISTRIBUIEI PRESIUNII N PELICULA DELUBRIFIANT LA LAGRELE CU ALUNECARE CU UNGEREHIDRODINAMIC ...................................................................................................81

12. ARBORI ELASTICI. VIBRAII FLEXIONALE, TURAIA CRITICIFENOMENUL DE REZONAN ............................................................................88

13. SIMULAREA PREZENEI UNEI FISURI NTRUN ARBORE AFLAT NMICARE DE ROTAIE ..........................................................................................96

14. PIERDERILE PRIN FRECARE N LAGRELE CU RULMENI .................114

15. COMPORTAREA N FUNCIONARE A RULMENILOR CUDETERIORRI........................................................................................................119

16. NCERCAREA AMBREIAJELOR CU DISCURI DE FRICIUNE................131

17. CARACTERISTICA STATICA CUPLAJELOR ELASTICE.......................137


6/395

6

18. RESTABILIREA PARAMETRILOR DIMENSIONALI AI ANGRENAJELORCU ROI DINATE CILINDRICE CU DINI DREPI .......................................142

19. RESTABILIREA PARAMETRILOR DIMENSIONALI AI ANGRENAJELORCU ROI DINATE CILINDRICE CU DINI NCLINAI.................................155

20. RESTABILIREA PARAMETRILOR DIMENSIONALI AI ANGRENAJELORCU ROI DINATE CONICE CU DINI DREPI...............................................170

21. RESTABILIREA PARAMETRILOR DIMENSIONALI AI ANGRENAJELORMELCATE CILINDRICE........................................................................................179

22. MONTAREA I DEMONTAREA REDUCTOARELOR.................................190

23. STUDIUL FACTORILOR DE INFLUENASUPRA FUNCIONRIITRANSMISIILOR PRIN CURELE.........................................................................197

MECANISME......................................................................................211

24. CUPLE CINEMATICE I REPREZENTAREA STRUCTURALAMECANISMELOR CU BARE ................................................................................213

25. STUDIUL STRUCTURAL AL MECANISMELOR PLANE...........................219

26. ANALIZA CINEMATICA MECANISMELOR PLANE CU AJUTORULFUNCIILOR DE TRANSMITERE........................................................................228

27. ANALIZA CINEMATICA MECANISMELOR PLANE PE CALE GRAFO-ANALITIC.............................................................................................................237

28. ECHILIBRAREA DINAMIC(N DOUPLANE)........................................246

29. DETERMINAREA CARACTERISTICILOR MASICE I INERIALEPENTRU ELEMENTELE MECANISMULUI PATRULATER PLAN..................264

30. STUDIUL CINEMATICII I DINAMICII MECANISMULUI PATRULATERPLAN FOLOSIND METODE MODERNE DE SIMULARE .................................279

31. GENERAREA CU CREMALIERA A DINILOR ROILOR DINATECILINDRICE CU DINI DREPI ..........................................................................293

TRIBOLOGIE......................................................................................301

32. DETERMINAREA FORELOR DE FRECARE I A COEFICIENILOR DEFRECARE N CAZUL FRECRII USCATE .........................................................303

33. DETERMINAREA FORELOR DE FRECARE I A COEFICIENILOR DEFRECARE N FUNCIE DE VITEZA DE ALUNECARE PENTRU DIFERITECUPLURI DE MATERIALE, N CAZUL FRECRII USCATE...........................312


7/395

7

34. STUDIUL ALUNECRII CU INTERMITENE (STICK-SLIP) N FUNCIEDE CUPLUL DE MATERIALE I DE SARCINA NORMALDE NCRCARE..................................................................................................................................315

35. STUDIUL ALUNECRII CU INTERMITENE (STICK-SLIP) N FUNCIEDE LUBRIFIANT I DE RUGOZITATEA SUPRAFEELOR DE ALUNECARE..................................................................................................................................323

36. DETERMINAREA PE CALE GRAVIMETRICA UZURII ELEMENTELORCUPLELOR DE FRECARE CU CONTACT LINIAR N FUNCIE DECALITATEA MATERIALELOR, N REGIM DE FRECARE MIXT.................329

37. DETERMINAREA PE CALE GRAVIMETRICA UZURII ELEMENTELOR

CUPLELOR DE FRECARE CU CONTACT LINIAR N FUNCIE DE TIPULLUBRIFIANTULUI, N REGIM DE FRECARE MIXT ......................................339

38. DETERMINAREA VARIAIEI FORELOR DE FRECARE I ACOEFICIENILOR DE FRECARE N FUNCIE DE SARCINA DE NCRCAREPENTRU DIFERITE CUPLURI DE MATERIALE DIN MASE PLASTICEELEMENTE METALICE, N CAZUL FRECRII USCATE ................................343

39. DETERMINAREA UZURII DE ABRAZIUNE PE DISC ROTATIV CUHRTIE DE LEFUIT.............................................................................................348

40. DETERMINAREA REZISTENEI PELICULEI DE LUBRIFIANT LAPRESIUNI RIDICATE PE MAINA CU PATRU BILE........................................361

41. ANALIZA, PRIN METODE OPTICE, A UNGERIIELASTOHIDRODINAMICE...................................................................................367

42. INFLUENA PARAMETRILOR CONSTRUCTIVI I FUNCIONALIASUPRA DISTRIBUIEI PRESIUNII N PELICULA DE LUBRIFIANT LALAGRELE CU ALUNECARE CU UNGERE HIDRODINAMIC ....................375

43. STUDIUL EXPERIMENTAL AL FRECRII DE ALUNECARE CUAJUTORUL MODULULUI EXPERIMENTAL TIFT PE DISC (PIN ON DISC)..................................................................................................................................383

44. STUDIUL EFECTULUI STICK-SLIP N PROCESUL DE FRECARE...........388BIBLIOGRAFIE.......................................................................................................394


8/395


9/395

PREFA

Lucrarea de fa, urmrete ca prin structura i coninutul su spun

la dispoziia studenilor un material suplimentar important pentru nsuirea

metodologiei utilizate n cadrul unor cercetri experimentale, ajutnd n acelai

timp la nelegerea i nsuirea cunotinelor predate la disciplinele Organe de

maini, Mecanismei organe de maini, Tribologie. Studenii fac cunotincu o

serie de metode i tehnici noi de evaluare experimental a unor mrimi

mecanice specifice organelor de maini, mecanismelor i mainilor n general.

Sunt utilizate att metode precise de msurare a unor mrimi mecanice, ct i

tehnica modernde calcul.

Lucrarea conine un numr de 23 studii de caz n domeniul organelor de

maini, 8 n domeniul mecanismelori 13 de tribologie.


10/395


11/395

ORGANE DE MAINI


12/395


13/395

1. DETERMINAREA COEFICIENILOR DE FRECARELA ASAMBLRILE CU URUBURI

1.1. Scopul lucrrii

n cadrul lucrrii de laborator se va proceda la determinareacoeficienilor de frecare '1i ntre urub i piulii i2 ntre piulii piesa dereazem la o mbinare cu uruburi.

1.2. Consideraii teoretice

La strngerea unei asamblri cu uruburi trebuie nvins frecarea ceapare ntre urub i piulii ntre piulii piesa de reazem.

Mrimea coeficienilor de frecare variaz n limite destul de largi nfuncie de urmtorii parametri: natura materialelor folosite la execuiaelementelor cuplei elicoidale urub-piuli, precizia i calitatea prelucrrii

elementelor mbinrii filetate, prezena i tipul lubrifiantului, presiunea decontact ntre spirele urubului i piuliei, respectiv ntre piuli i piesa dereazem etc.

Momentul de torsiune total Ttoticare se aplicla strngerea asamblriifiletate este egal cu suma momentelor de nurubare a piuliei pe spireleurubului T1ii a momentului de frecare pe suprafaa de reazem a piuliei T2i,corespunztoare forei axialeFi:

iitoti TTT 21 += (1)

( )2

tan 2'121d

FT iii += (2)

23

24

33

34

22 3

1

DD

DDFT iii

= (3)

S-au folosit notaiile:2 unghiul de nclinare a elicei filetului pe cilindrul cu diametrul

d2:


14/395

14

22tan d

p

= (4)

p pasul filetului;'1i unghiul de frecare corespunztor

deplasrii piuliei pe urub lastrngerea sa cu momentul T1i;

'1i coeficientul de frecare ntre spireleurubului i a piuliei;

2i coeficientul de frecare dintrepiulii piesa de reazem;

D4 diametrul exterior al suprafeeiinelare de sprijin a piuliei pe piesade reazem;

D3 diametrul gurii de trecere din piesa Fig. 1pe care se sprijinpiulia.

Utiliznd datele experimentale pentru T1ii T2idin relaiile (2) i (3) sedetermincoeficienii de frecare:

ii 11 tan = ; 22

11

2arctan

=dF

T

i

ii (5)

33

34

23

242

23

DDDD

FT

i

ii

= (6)

1.3. Utilajul i aparatura utilizat

Lucrarea se va executa folosind dispozitivul de ncercat uruburi (fig.2)care constdin urmtoarele pri principale:

suportul dispozitivului 12, care are ca parte principalo plac delemn pe care se fixeazelementele 9 i 4 ale dispozitivului;

arcul lamelar dublu 15;

urubul de ncercat 17; piulia 18; rondela 19; rondela sferic3 care asigurcentrarea capului urubului pe arcul

lamelar dublu; rulmentul axial 10; buca 11;


15/395

15

elementul de blocare a capului urubului contra rotirii 6; tija 20 pe care se monteazelementul de blocare 6; comparatorul 7 pentru msurarea deformaiilor arcului lamelar

dublu.

Fig. 2

11(varianta b)12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

7

6

5

4

3

2

1

8 9 10 (varianta a)


16/395

16

Strngerea controlata piuliei se realizeazcu o cheie dinamometricclasic sau cu o cheie dinamometric digital. Construcia cheiidinamometrice clasice este prezentat n figura 3. n componena cheiidinamometrice intrbraul 2 care are montat, la un capt, un cap schimbabil 4funcie de dimensiunea piuliei iar la cellalt capt un mner prin care seaplicfora exterioar.

Fig. 3

Sub aciunea sarcinii aplicate la captul braului, acesta va fi solicitat lancovoiere ca o barncastratla un capt.

Deformaia braului 2 este msurat cu ajutorul comparatorului 1montat pe suportul 3, astfel nct palpatorul su este meninut n contact

permanent cu tija 2. Cheia dinamometrica fost etalonatastfel nct pe bazadiagramei de etalonare se pot determina valorile momentului de torsiuneaplicat.

Cheia dinamometric digital este prezentat n figura 4. La aceastacitirea momentului aplicat se face digital.

Fig. 4

A

A

1 2 3 4

A-A6 18

12

0

9 15

3 21


17/395

17

1.4. Desfurarea lucrriin cadrul lucrrii se vor ncerca uruburi i piulie standardizate cu

dimensiunile corespunztoare pentru M8 i M10 executate din diferitemateriale realizndu-se cuplurile de materiale oel/oel, oel/bronz, oel/font.

Procedeul de lucru cuprinde urmtoarele operaii:1. Msurarea caracteristicilor geometrice ale uruburilor i piulielor

supuse ncercrii, conform cerinelor cuprinse n tabelul 1.

Tabelul 1

Caracteristicile urubuluii piuliei

Notaie urub: oelPiuli: oel

urub: oelPiuli: bronz

urub: oelPiuli: font

Diametrul exterior alfiletului [mm]

d

Diametrul mediu alfiletului [mm]

d2

Diametrul interior alfiletului [mm]

d1

Pasul [mm] p

nlimea piuliei [mm] mDiametrul exterior al

suprafeei de reazem [mm]D

4

Diametrul gurii de trecerepentru urub [mm] D3

2. Determinarea forei axiale maxime admisibile ce poate fi preluatdetija urubului de ncercare pentru a evita deformaiile remanente n timpulexperimentrii:

ata

dF

=

4

21

.max (7)

unde: at = 80 ... 100 N/mm2 pentru OL 37;

at = 100 ... 110 N/mm2 pentru OL 50.

n timpul msurtorilor fora Fmax.a se va aplica treptat n fraciuniegale cu:

4.max

1aFF= ;

2.max

2aFF = ;

4

3 .max3

aFF

= ; aFF .max4=


18/395

18

3. Utiliznd diagrama de etalonare a arcului lamelar dublu (poz.15,fig.2) se determinsgeilef1,f2,f3if4corespunztoare forelorF1,F2,F3,F4.

4. Se execut montajul urubului din oel i al piuliei din oel ndispozitiv dupcum urmeaz:

Etapa I n dispozitiv se introduce sub rondela 19 rulmentul axial10 pentru a elimina frecarea dintre piuli i piesa de reazem. naceastetapmomentul de torsiune citit la cheia dinamometricvareprezenta T1i;

Etapa a II-a se va monta n dispozitivul de ncercare, n loculrulmentului, buca 11 prin care trece urubul de ncercat. n acestmontaj se msoar la cheia dinamometric, momentul de torsiuneTtoti necesar nvingerii frecrii dintre piuli i piesa de reazem,

precum i pentru deplasarea piuliei pe urub.Momentul de torsiune T2i(de frecare ntre piulii piesa de reazem) se

va determina cu relaia:

itotii TTT 12 = (8)

5. Dup montarea urubului, corespunztor etapei I, punctul 4 seprocedeazastfel:

Se fixeazla zero comparatorul arcului lamelar dublu i cel al cheiidinamometrice, dup ce n prealabil s-au eliminat jocurile din

mbinare prin strngerea piuliei cu mna; Se aplicpe piuli, capul cheii dinamometrice i se rotete braulcheii pn ce comparatorul arcului lamelar dublu indicvaloareadeformaiei egalcuf1, corespunztoare foreiF1. n acest momentse citete pe ceasul comparator al cheii, deformaia braului cheiiy1;

Se strnge piulia n continuare cu cheia dinamometric pn cecomparatorul de la arcul lamelar dublu indic deformaia f2,corespunztoare foreiF2din urub;

Se noteazdeformaia y2a braului cheii; Se procedeazanalog i pentru valorile forelorF3iF4nscriindu-

se deformaiile braului cheii dinamometrice y3i y4n tabelul 2; Se deurubeazpiulia complet; Se repet operaiile de la punctul 5 de 3 ori notnd valorile

msurate n tabelul 2. Se va face apoi convertirea valorilor mediiale cifrelor citite la msurarea experimental y1med, y2med, y3med,y4med n uniti de moment, cu ajutorul diagramei de etalonare acheii dinamometrice.


19/395

19

Tabelul 2

Oel/oel Sgeata

Foraaxial fi

Deformaiabraului cheii

dinamometriceetapa I

T1i '1i '1i


dinamometriceetapa a II-a

Ttoti T2i 2i

F1 f1 y1 y1med= T11 x1

x1med=

F2 f2 y2 y2med= T12 x2 x2med=



6. Pentru etapa a II-a (punctul 4) se procedeazn felul urmtor: Se eliminjocul din mbinare prin strngerea piuliei cu mna; Se fixeazla zero comparatoarele de la arcul lamelar i de la cheia

dinamometric; Se strnge piulia cu cheia dinamometric pn ce comparatorul

arcului indicvaloarea f1, corespunztoare forei F1.Se noteaz nacest moment indicaia comparatorului de la braul cheiidinamometrice x1, care, convertit n uniti de moment, vareprezenta o valoare pentru Ttoti;

Se procedeazanalog pentru forele F2,F3,F4 notnd deformaiilebraului cheii x2,x3,x4;

Se repet operaiile de la punctul 6 de 3 ori, valorile cititeintroducndu-se n tabel, iar pentru valorile medii x1med, x2med,x3med, x4med se determin Ttot1, Ttot2, Ttot3 i Ttot4 din diagrama deetalonare a cheii dinamometrice.

1.5. Prelucrarea datelor

1. Datele experimentale se nscriu n tabelele 2, 3 i 4.2. Cu relaiile 5 i 6 se determincoeficienii de frecare '1ii 2i.3. Se traseazdiagramele '1i= f(Fi) i 2i= f(Fi) pe baza datelor dintabele pentru cuplurile de materiale ncercate.


20/395

20

Tabelul 3Oel/bronz Sgeata

Foraaxial fi



T1i '1i '1i



Ttoti T2i 2i


x1med=




Tabelul 4

Oel/font Sgeata

Foraaxial fi



T1i '1i '1i



Ttoti T2i 2i


x1med=




1.6. Concluzii

Se compar valorile determinate experimental pentru coeficienii defrecare cu cele date n literatura de specialitate i se explicalura diagramelor.


21/395

2. DETERMINRI EXPERMENTALE ASUPRA UNEIASAMBLRI CU URUBURI PRESTRNSE

2.1. Scopul lucrrii

uruburile montate cu prestrngere i asupra crora acioneazi foreexterioare se ntlnesc n practic la mbinarea capacelor n mecanismele

biel-manivel, la chiulasele motoarelor cu ardere intern, la capacelerecipienilor de naltpresiune, la flanele conductelor cu presiune naltetc.Pentru determinarea forei totale care lucreaz asupra tijei urubului estenecesarcunoaterea rigiditii pieselor care formeazasamblarea respectiv.Problema se poate rezolva n trei moduri: analitic, grafic i experimental.

Lucrarea are drept scop determinarea experimental a rigiditiipieselor care formeazasamblarea i compararea rezultatelor experimentale cucele analitice. Grafic sau cu programe de optimizare se pot face studii privindinfluena forei de prestrngere i a rigiditilor asupra rezistenei la obosealaunei astfel de asamblri.


Calculul asamblrilor cuprestrngere are la baz ipoteza csolicitrile se produc n domeniulelastic, adic se respect legea luiHooke pentru toate materialele careformeazasamblarea.

Se consider mbinarea de

forma i dimensiunile din figura 1,prestrns la montaj de fora F0 iasupra creia acioneaz ulterior ifora de serviciu F. Dacsub aciuneaforei de prestrngere se stabilete ostare de echilibru a forelor ideformaiilor n piesele care formeaz

Fig. 1

ls

ls1

ls2

Ft

Ft

F

Fr

Fr

lp1

lp21

d1

d

D

D1

D3

d

d1

D4


22/395

22

asamblarea, la apariia forei de serviciu acest echilibru se modific. Astfel nurub acioneaz fora Ft numit for total, iar n piesele strnse fora decompresiuneFrva scdea la o valoare inferioarforei de prestrngere.

Fcr

Ft

Fr

F

Fv

Fo

lsolpls

lpo

lso

Deformaii

Fore

Fig. 2

Fenomenul se poate urmri pe diagrama forelor i a deformaiilorprezentatn figura 2 unde notaiile au urmtoarea semnificaie:

sol deformaia urubului sub aciunea forei de prestrngereF0;

sl deformaia suplimentar a urubului (sub aciunea forei deserviciu F) identic cu relaxarea pieselor datorat alungiriisuplimentare a urubului;

ssos lll += deformaia total a urubului sub aciunea foreitotaleFt;

pol deformaia pieselor strnse sub aciunea forei de prestrngereF0;

spop lll = deformaia remanent a pieselor strnse subaciunea foreiFr.

Se remarcuor cfora totalFtcare soliciturubul la ntindere estemai micdect suma F0+ F, datoritelasticitii elementelor care formeaz


23/395

23

asamblarea. Mrimea deformaiilor prezentate mai sus precum i a forelorFtiFrdepinde de rigiditatea elementelor mbinrii.Dac fora de serviciu F variaz ciclic se poate pune n eviden o

componentvariabila forei care solicitla ntindere urubul. Aceastfor,notatcuFv, rezultdin diferenaFt-F0i dnatere unei solicitri la obosealn urub.

Din diagrama forelor i a deformaiilor i innd seama de relaiiledintre fore i deformaii, respectiv de legea lui Hooke se poate scrieurmtoarea relaie de calcul a forei variabile:

ps

sv

CC

CFF

+

= (1)

unde:

sos l

FC

== 0tan rigiditatea urubului;

pop l

FC

== 0tan rigiditatea pieselor strnse.

innd seama de dimensiunile pieselor prezentate n figura 1, de faptulcdeformaia totaleste suma deformaiilor pariale a poriunilor cu seciuneconstantputem scrie:

21

111

sss CCC += i

21

111

ppp CCC += (2)

unde:Cs1, Cs2 rigiditile celor doutronsoane deformate ale urubului;Cp1, Cp2 rigiditile celor doupiese strnse.

1

11

s

sss l

EAC

= ;

2

22

s

sss l

EAC

= ;

1

111

p

ppp l

EAC

= ;

2

222

p

ppp l

EAC

= (3)

4

2

11 dAs = ; 4

2

2 dAs = (4)

Relaiile pentru Ap1,2 sunt scrise n condiiile n care materialuldeformat al celor dou piese strnse formeaz la exterior dou mantaletronconice cu generatoarele nclinate la 45 fa de axa urubului i care seaproximeazla exterior, ca form, cu un cilindru.

Aria seciunii pieselor deformate se poate calcula cu relaia:


24/395

24

1

2

3

4

7

5

6

8

+= 23

2

141 21

4DlDA pp ;

+= 23

2

242 21

4DlDA pp (5)

Es modulul de elasticitate al materialului urubului, n N/mm2;Ep1,2 modulele de elasticitate pentru materialele pieselor strnse, n

N/mm2.Pentru oelE= 2,1105N/mm2ObservaiePentru piulia hexagonali urubul cu cap hexagonal D4=S (S este

deschiderea cheii) iarD3este diametrul gurii de trecere. Dacmaterialul celor

doupiese strnse este acelai se poate utiliza relaia:

++

= 23

2

21

24D

llSA ppp (6)


Pentru realizarea ncercrilor sefolosete un montaj conform figurii 3.

urubul cu cap hexagonal 1strnge piesele cilindrice 2 i 3 filetatela exterior pentru a putea fi montate n

bacurile 4 i 5 adaptate la mainauniversal de ncercat la traciune.tiftul 7 mpiedic rotirea relativ a

pieselor 2 i 3 la strngerea piuliei, iarpana de blocare 6 mpiedic rotirearelativ a urubului fade bacul 5 ncazul n care strngerea se face cu

bacul 5 montat. Pe poriunea nefiletata urubului se fixeaz traductori cuajutorul c

rora se poate m

sura for

a

care soliciturubul la ntindere. ntrepiesele 2 i 3 se aeazfolia de staniolsau hrtie 8 cu ajutorul creia se poatedetermina momentul n care fora deserviciu ajunge la valoarea aa numiteifore critice (Fcr, fig.2), n asamblare

Fig. 3


25/395

25

neexistnd strngere, asamblarea fiind compromis.

2.4. Desfurarea lucrrii

1. Se msoardimensiunile tuturor elementelor asamblrii.2. Se calculeazrigiditile teoretice Csi Cp.3. Se calculeazfora maximpe care o poate suporta urubul pe baza

solicitrii de ntindere a tijei filetate cu relaia

ats

dF

=

4

21

max [N] (7)

d1 diametrul interior al filetului urubului (se ia din STAS);at rezistena admisibilla traciune.

Pentru OL50, materialul din care este confecionat urubul,at = 50 N/mm

2.

4. Se adopt mrimea forei de serviciu F = 0,3Fsmax i a forei deprestrngereF0 = 0,5Fsmax.

5. Se calculeazfora variabil(teoretic)Fvcu relaia 1.6. Se calculeazfora total(teoretic)Ftcu relaiaFt=F0+Fv.7. Se realizeazmontajul conform figurii 3 fra monta bacurile 4 i 5.8. Se realizeazstrngerea cu foraF0utiliznd pentru aceasta o cheie

dinamometric sau puntea tensometric legat la traductorii de for de peurub.9. Se nurubeaz bacurile 4 i 5 pe piesele 2, respectiv 3, iar

ansamblul se instaleazpe maina de ncercat la traciune.10. Se ncarccu sarcina de serviciu F(mrimea foreiFse citete la

sistemul indicator al mainii) dup care se citete din indicaia puniitensometrice sau a cheii fora totalFte(experimental).

11. Se ncarcprogresiv cu o sarcina suplimentar(astfel nct snu sedepeascvaloarea foreiFsmax, rel.7) trgnd uor cu mna de foia de staniolsau hrtie 8 pncnd aceasta iese dintre piesele 2 i 3 fra se deteriora. Secitete, la sistemul indicator al mainii, mrimea forei criticeFcr(fora la care

asamblarea este compromis).Atenie! Dac se ajunge la valoarea lui Fsmax i foia 8 nu poate fiextras, experimentul se oprete. Se repet experimentul ncepnd de la

punctul 4 cu valori mai mici adoptate pentru F0 (F0 = 0,2Fsmax i F0 =0,4Fsmax).


26/395

26

2.5. Prelucrarea datelor1. Se alege o scarpentru fore i pentru deformaii.2. Se traseaz la scar diagrama forelor i a deformaiilor pe baza

calculelor teoretice prezentate.3. Din diagrama astfel trasatse determinFcr(fora la care asamblarea

este compromis).4. Cu ajutorul forei totale dedus experimental Fte se recalculeaz

rigiditatea efectiva pieselor strnse cu relaia:

sote

spe CFF

CFC

= (8)

5. Se trag concluzii privind diferenele dintre valorile teoretice i celeexperimentale (rigiditatea pieselor strnse respectiv fora criticla care nu maiexiststrngere n asamblare).

6. Se face o verificare la oboseala urubului cu o metodprezentatsau studiatla disciplinaRezistena materialelor.


27/395

3. RANDAMENTUL FILETELOR DE MICARE

3.1. Scopul lucrrii

Scopul direct al lucrrii este acela de a permite determinarea

experimentala randamentului filetelor de micare. Lucrarea face posibil, deasemenea, sse obininformaii utile de altnatur, referitoare la: msurareaunui moment de torsiune cu ajutorul unui arc dinamometric; soluii pentrulimitarea cursei urubului testat; izolarea electric, realizat cu un cuplajelastic cu elemente din cauciuc.


O forma relaiei care exprimrandamentul unui filet este:

( )+

=2

2

tan

tan (1)

unde:2 unghiul de nclinare a elicei pe cilindrul de diametru mediu d2; unghiul de frecare (corespunztor cazului unui filet cu unghiul

de vrf al profilului filetului diferit de zero).Pe de altparte, randamentul se mai poate exprima, succesiv, astfel:

13

2 102 T

pF

dH

pF

L

L

c

u

=

== (2)

unde:

Lu lucrul mecanic util;Lc lucrul mecanic consumat;F fora axial [N]; ea reprezint suma dintre sarcina instalat i

greutatea echipamentului mobil axial.p pasul filetului [mm];d2 diametrul mediu al filetului [mm];

H fora tangenialavnd punctul de aplicaie la raza d2/2 [N];T1 momentul de nurubare [Nm].


28/395

28

Fig. 1

n cadrul lucrrii, momentul de nurubare T1 se determinexperimentalcu ajutorul arcului dinamometric (aa cum se va arta la 3.3.3),


29/395

29

Feste sarcina aleaspentru experiment, iarpeste pasul filetului. Cunoscndaceste mrimi, din relaia (2) se calculeazrandamentul, iar din relaia (1) se

poate deduce , deoarece 2 se cunoate ( 22 /tan dp = ). Cunoscndunghiul se poate calcula coeficientul de frecare redus:

= tan (3)

3.3. Descrierea aparaturii

Construcia i funcionarea tandului reies din figura 1. Cuplacinematicde ncercat este constituitdin urubul 18 i piulia 15.

tandul asigururmtoarele funcii:a. antrenarea urubului, precum i ridicarea-coborrea echipamentuluimobil n care este ncorporatpiulia;

b. ncrcarea axiala cuplei cinematice urub-piuli;c. msurarea momentului de nurubare.Aceste funcii sunt explicitate mai jos.

3.3.1. Antrenarea urubului i ridicarea-coborrea piuliei

Elementele care concurla antrenarea urubului n micarea de rotaiesunt: motorul electric 1, cuplajul elastic cu boluri 3, suportul 2 al motorului -fixat rigid pe carcasa 6 a reductorului, arborele cu pinion 5 montat pe rulmenii4 i 25, angrenajul cilindric, arborele cu pinion 23 montat pe rulmenii

poziionai prin capacele 24, angrenajul cilindric cu roata condus7, arborele12 montat pe rulmenii 8. Se observ c reductorul este coaxial (arborele deieire 12 este coaxial cu arborele de intrare 5). Carcasa lui este montat, prinintermediul axului tubular 9, pe rulmenii 11 din lagrul 10. Pe arborele 12este montat capul de antrenare 14. urubul este sferic la extremitatea sainferioar i se reazem n lagrul 20. Dup cum se observ, urubul este

poziionat la cele dou capete. Piulia 15 este montat n corpul 17 i poateefectua doar o micare de translaie. Cursa este limitat sus-jos prin doulimitatoare de curscu poziie reglabil.

3.3.2. ncrcarea axiala cuplei cinematice urub-piuli

Se realizeazcu sarcina 22 legatde traversa 21, care, prin tiranii 19i corpul 17 ncarcpiulia, respectiv urubul.

3.3.3. Msurarea momentului de nurubare

Deoarece statorul motorului electric este solidarizat, prin suportul 2, decarcasa pivotant a reductorului, la ridicarea sarcinii prin rotirea rotorului


30/395

30

ntr-un sens, statorul mpreuncu carcasa reductorului tind s se roteasc nsens contrar. Aceastrotire este limitatcu ajutorul unui montaj cu arc lamelardinamometric etalonat (fig.2).

Pe tamburul 13 (fig.2) sunt fixate flcile 26. La rotirea acestuia una dinflci (n funcie de sensul de rotaie) deformeaz arcul lamelar etalonat 27.Sgeata acestuia se citete la comparatorul cu cadran 28. Din diagrama deetalonare a arcului se poate determina valoarea lui T1 n funcie de sgeataarcului lamelar.

Fig. 2

3.4. Desfurarea lucrriiPentru efectuarea lucrrii se parcurg secvenele de mai jos, n

succesiunea indicat:a. Se monteazpe tand cupla urub-piulide ncercat;

b. Se fixeaz sarcina. Aceasta, adunat cu greutatea echipamentuluimobil axial, constituie fora axialFdin urub.

c. Se apaspe butonul care comandcoborrea a sarcinii, pentru a oaduce n poziia de pornire;

d. Se apaspe butonul care comandurcarea sarcinii;e. n timp ce sarcina urc, se citete sgeatafa arcului;

f. Se coboarsarcina i se repetaceste operaii de cteva ori; se facemedia valorilor sgeilor arcului pentru cele nmsurtori;Cu informaiile de mai sus, se procedeazla procesarea datelor, astfel: Se identific filetul, prin constatarea formei profilului i prin

msurarea diametrului exterior d i a pasului p; din standarde sedetermindiametrul d2;

Se calculeazunghiul de nclinare a elicei 2( 22 /tan dp = );


31/395

31

Se parcurg secvenele a - f de mai sus i se determin, din diagramade etalonare a arcului, valoarea momentului de nurubare T1,corespunztor valorii medii a sgeilor arcului;

Se calculeazrandamentul, din relaia (2); Se determin, din relaia (1); Se calculeazcoeficientul de frecare real , din relaia (3).Datele i rezultatele se introduc ntr-un tabel de tipul tabelului1.

Tabelul 1

Nr.

crt

Mrimea SimbolUnitatea

de msur

Valori

numerice

1 Diametrul exterior al filetului d mm

2 Pasul p mm

3 Diametrul mediu al filetului d2 mm

4 Unghiul de nclinare a elicei 2 grade

5 Fora axial F Nf1f2f3f4

6 Sgeata arcului

f5

Sgeatamedie

f mm

Valoareamedie

7 Momentul de nurubare T1 Nm

8 Randamentul

9 Unghiul de frecare grade

10 Coeficientul de frecare


32/395

4. ASAMBLRI CU PENE PARALELE

4.1. Scopul lucrrii

Lucrarea urmrete dimensionarea sau verificarea unei asamblri prin

pene paralele.


Penele paralele sunt pene longitudinale cu joc radial. Fac parte dincategoria asamblrilor prin form.

Transmit micarea de rotaie i momentele de torsiune prin intermediulsuprafeelor de contact dintre feele laterale ale penei i canalele din arbore i

butuc. Limitarea momentului de torsiune transmis este impusde tensiunile decontact dintre aceste suprafee.

Datorit modului de realizare a mbinrii, pe lng solicitarea decontact pe feele laterale, apare i o solicitare de forfecare a penei n seciunelongitudinal, la suprafaa de separaie arborebutuc.

Penele sunt ajustate n canalele din arbore i butuc, cu ajustaj: normal,presat sau liber, iar jocul radial apare ntre faa superioar a penei i fundulcanalului de pandin butuc. Cmpul de toleranla limea penei beste h9.

Penele paralele sunt de urmtoarele tipuri: subiri (STAS 9501),obinuite (STAS 1004), nalte (STAS 12933) i cu guri de fixare (STAS1006). Se executn trei forme: A (fig.1,a), B (fig.1,b) i C (fig.1,c).

Penele paralele obinuite, de uz general, sunt destinate, n principal,pentru mbinri pe capete de arbore cilindrice sau conice, ct i pentrumbinri pe arbori cu diametrul de la 6 la 500 mm. Se folosesc n asamblri

fixe sau mobile.Penele paralele subiri se folosesc la mbinri pe capete de arborecilindrice i mbinri pe arbori cu diametrul de la 12 la 150 mm. Se recomandla mbinri n perei subiri. Se utilizeazn general n asamblri fixe.

Penele paralele nalte se recomand n mbinri la care butucii suntexecutai din fontsau alte materiale de rezistenmai micdect a arborelui.Se folosesc pentru diametre de arbori de la 30 la 500 mm.


33/395

33

Penele paralele cu guri de fixare se monteazpe arbori cu diametrulde la 22 la 200 mm prin intermediul a dou uruburi de fixare. Se folosescfrecvent n asamblri mobile. Nu se recomand pentru arbori tubulari sau

buce cu perei subiri.Forma i dimensiunile penelor paralele obinuite (STAS 1004) i ale

canalelor corespunztoare din arbore i butuc sunt indicate n figurile 1 i 2,respectiv n tabelul 1.

Fig. 1

Tabelul 1

Seciunea penei

Adncimea

canalelor depan

Diametrul

arboreluid b h t1 t2

Raze de

racordarer2i teituricsaur1

Interval de

lungimil

>10 ... 12 4 4 2,5 1,8 0,16 ... 0,08 8 ... 45>12 ... 17 5 5 3 2,3 10 ... 56>17 ... 22 6 6 3,5 2,8 14 ... 70>22 ... 30 8 7 4 3,3

0,25 ... 0,1618 ... 90

>30 ... 38 10 8 5 3,3 22 ... 110>38 ... 44 12 8 5 3,3 28 ... 140>44 ... 50 14 9 5,5 3,8 36 ... 160

>50 ... 58 16 10 6 4,3 45 ... 180>58 ... 65 18 11 7 4,4

0,4 ... 0,25

50 ... 200>65 ... 75 20 12 7,5 4,9 56 ... 220>75 ... 85 22 14 9 5,4 63 ... 250>85 ... 95 25 14 9 5,4 70 ... 280>95 ... 110 28 16 10 6,4 80 ... 320

>110 ... 130 32 18 11 7,4

0,6 ... 0,4

90 ... 360

l

h

b b b

c45sau r1l

h

l

h

b/2b/2

a b c


34/395

34

Fig. 2

Tabelul 2

Tipul asamblrii i schema desolicitare

Relaiile de calcul

- pentru asamblri fixe:

ascas

cs hd

Tl

lhd

T

=

4;

4

afc

f lbd

T

=2

4asc

p

lhdT

- pentru asamblri mobile:a

c

plhd

Tp

=4

ac phd

Tl

4

4ac

p

plhdT

h

lc

b

fd

s sF

T

T

A

A A-Ab

h B t1

t2

d+t2

d-t1d

r2

r2

B


35/395

35

Relaiile de calcul i schema de solicitare a unei asamblri cu peneparalele sunt indicate n tabelul 2. n acest tabel l i lc sunt lungimeastandardizat respectiv lungimea de calcul a penei (lc l) (lc= l b pentruforma A; lc= l pentru forma B; lc= l b/2 pentru forma C).

Tensiunile admisibile la cele dousolicitri se pot lua din tabelele 3 i4.

Tabelul 3

as, MPaCaracterul solicitriiMaterial

Rm

MPa

Rp02

MPa Static Pulsatorie Alternantsimetric

OL 60 590 ... 710 310 ... 330 100 ... 150 70 ... 100 35 ... 50

OLC 45 NOLC 45 CR

610700 ... 840

360480

100150

70100

3550

Oel clit - - 150 ... 180 90 ... 120 40 ... 60Oel de mic

rezisten - - 80 ... 100 53 ... 67 27 ... 33

Fontprelucrat - - 70 ... 80 47 ... 53 23 ... 27

Tabelul 4

af, MPaCaracterul solicitriiMaterial pan

Rm

MPa

Rp02

MPaStatic Pulsatorie

Alternantsimetric

OL 60 590 ... 710 310 ... 330 96 ... 144 64 ... 96 32 ... 48

OLC 45 610 360 96 ... 144 64 ... 96 32 ... 48

Oel de micrezisten - - 72 ... 95 48 ... 64 24 ... 32

Fontprelucrat - - 30 ... 35 20 ... 23 10 ... 12

Tensiunile admisibile n asamblrile fixe se pot calcula cu relaiile:( ) 025,0...3,0 pas R= conform caracterului solicitrii; Rp02 limita

de curgere a materialului celui mai slab din cuplele panarbore i panbutuc;


36/395

36

( ) 023,0...2,0 paf R= conform caracterului solicitrii; Rp02 limitade curgere a materialului penei.

n asamblrile mobile tensiunile admisibile de contact pot fi:30...10=ap MPa sau: ( ) 022,0...1,0 pa Rp =

Lungimile standardizate ale penelor paralele sunt indicate n tabelul 5.

Tabelul 56 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 3236 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125l

mm140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 450 500

Notarea penelor paralele se face indicnd: Pan simbolul formei dimensiunile bxhxli numrul standardului. Pentru o panparalelobinuitde forma A cu dimensiunile b= 8 mm, h= 7 mm i l= 28 mm notarea este:PanA 8x7x28 STAS 1004.

4.3. Utilajul i aparatura necesar

Pentru efectuarea lucrrii sunt necesare: un set de pene paralele dediferite tipuri i instrumente de msur(ublere, micrometre).


Lucrarea se poate desfura n doufeluri i anume:1. Se do panparalel. Se cere: desenul de execuie al penei (schide mncotat); identificarea i notarea penei conform STAS; stabilirea materialului penei; stabilirea materialului arborelui i butucului; alegerea diametrului arborelui (d) n funcie de seciunea penei

(bxh); stabilirea tensiunii admisibile as funcie de cuplul de materiale

panarbore, respectiv panbutuc; calculul momentului capabil al penei (Tp); calculul momentului capabil al arborelui Ta, alegnd n prealabil

at; compararea critica celor doumomente de torsiune; verificarea penei la forfecare.2. Se dau: momentul de torsiune de transmis (T), tipul penei i tipul

asamblrii. Se cere:


37/395

37

predimensionarea arborelui la torsiune (d), alegnd n prealabilmaterialul acestuia;

alegerea seciunii penei (bxh) n funcie de diametrul arborelui;2.1. Limea butucului impus: alegerea unei lungimi standardizate a penei funcie de tipul penei i

de limea butucului; notarea penei conform STAS; calculul momentului capabil al penei (Tp), stabilind n prealabil as; compararea celor doumomente de torsiune (Tpi T) i prescrierea

msurilor adecvate;

verificarea penei la forfecare.2.2. Limea butucului nu este impus: se calculeazlungimea necesara penei (lc) i se alege o lungime

standardizat(llc); notarea penei conform STAS; calculul momentului capabil al penei (Tp), stabilind n prealabil as; compararea celor dou momente de torsiune i prescrierea

msurilor adecvate; verificarea penei la forfecare.


Datele alese i cele calculate se vor nota n tabelul 6.

Tabelul 6

Pan ArboreNr.crt. Notare

Mate-rial

asMPa

TNm

afMPa

fMPa

lcmm

dmm

Mate-rial

atMPa

TNm

Tpan

Tarbore Obs.


38/395

5. ASAMBLRI PRIN CANELURI

5.1. Scopul lucrrii

Lucrarea urmrete dimensionarea i verificarea unei asamblri prin

caneluri.


Asamblrile prin caneluri sunt asamblri directe, prin form. Secaracterizeaz prin prezena pe periferia arborelui a unor proeminene

prismatice care alterneazcu canale (goluri), iar mbinarea se realizeazastfelnct proeminenele arborelui intr n canalele butucului i invers. Seaseamn cu o asamblare cu pene paralele multiple amplasate uniform pe

periferia arborelui i butucului, fcnd corp comun cu acestea.Clasificarea asamblrilor canelate (fig.1) se face dup criteriile

menionate n tabelul 1.

Fig. 1

Forma, dimensiunile i toleranele canelurile dreptunghiulare,triunghiulare i n evolvent sunt standardizate (tabelul 2). Standardelestabilesc de asemenea i modul de centrare a asamblrilor canelate respective.


39/395

39

Fig. 2

Tabelul 1

Clasificarea asamblrilor canelate

Dupprofilul canelurii Dupfelul centrriiDupmobilitatea

pieselor asamblateDreptunghiular (fig.1,a) Interioar(fig.2,a) FixeTriunghiular (fig.1,b) Exterioar(fig.2,b) Mobile

n evolvent(fig.1,c) Lateral(pe flancuri)(fig.2,c)

Tabelul 2

Caneluri dreptunghiulare Caneluri triunghiulare Caneluri n evolvent

Denumire STAS Denumire STAS Denumire STAS

Calculul mbinrilorcanelate

1767 Dimensiuni 7346Profilul dereferin 12154

Serie uoardimensiuni

1768 Dimensiuni 6858

Serie mijlocie-dimensiuni

1769

Serie grea dimensiuni

1770

Tolerane i ajustaje 6565

Tolerane 8489

Tolerane i

ajustaje

7338

Cele mai utilizate n prezent sunt canelurile dreptunghiulare. Seutilizeazn asamblri fixe sau mobile, caracterul fix sau mobil reflectndu-seasupra dimensiunilor profilului precum i asupra modului de centrare. n


40/395

40

funcie de mrimea momentului de torsiune pe care l pot transmite, condiiilede lucru i felul asamblrii, canelurile dreptunghiulare se executn trei serii:uoar, mijlocie i grea (tabelul 3).

Tabelul 3

Domeniul de utilizareSeria

Tcaneluri/Tarbore Tipul asamblrii

LungimeaLrecomandatpentru butuc

UoarSTAS 1768

inferior fix dL = 5,1

Mijlocie

STAS 1769 egal

fixsau mobil,

cuplare n gol ( )dL = 5,2...5,1

GreaSTAS 1770

egalmobil,

cuplare n sarcin( ) dL = 5,2...5,1

Asamblrile canelate cu profil dreptunghiular se caracterizeaz prinurmtoarele dimensiuni nominale: numrul de caneluriz, diametrul interior d,diametrul exteriorD, limea canelurii b.

Fig. 3

Dimensiunile nominale i dimensiunile de execuie ale arborilor ibutucilor canelai cu profil dreptunghiular sunt indicate n figura 4, tabelul 4 serie uoar, tabelul 5 serie mijlocie i tabelul 6 serie grea.


41/395

41

Fig. 4

Tabelul 4

Centrare cDimensiunizxdxDxb

zTip Simbol

d D b d1min

fmin nominal abateri

rmax

6x23x26x6 23 26 6 22,1 3,546x26x30x6

Inte-rioar d 26 30 6 24,6 3,85

6x28x32x76

28 32 7 26,7 4,030,3 0,2

8x32x36x6 32 36 6 30,4 2,718x36x40x7 36 40 7 34,5 3,468x42x46x8 42 46 8 40,4 5,038x46x50x9 46 50 9 44,6 5,75

0,4

+0,20

0,3

8x52x58x10 52 58 10 49,7 4,89

8x56x62x10 56 62 10 53,6 6,388x62x68x12

8

62 68 12 59,8 7,3110x72x78x12 72 78 12 69,6 5,4510x82x88x12 82 88 12 79,3 8,6210x92x98x14 92 98 14 89,4 10,08

10x102x108x16 102 108 16 99,9 11,4910x112x120x18

10

Inte-

rioarsau peflancuri

d

saub

112 120 18 108,8 10,72

0,5+0,3

00,5


42/395

42

Tabelul 5Centrare cDimensiuni

zxdxDxbz

Tip Simbold D b d1

minf

min nominal abaterir

max

6x11x14x3 11 14 3,0 9,96x13x16x3,5 13 16 3,5 12,06x16x20x4 16 20 4,0 14,56x18x22x5

Exte-rioar D

18 22 5,0 16,7

-

6x21x25x5 21 25 5,0 19,5 1,956x23x28x6 23 28 6,0 21,3 1,84

0,3 0,2

6x26x32x6 26 32 6,0 23,4 1,65

6x28x34x7

6

Inte-rioar d

28 34 7,0 25,9 1,708x32x38x6 32 38 6,0 29,4 -8x36x42x7 36 42 7,0 33,5 1,028x42x48x8 42 48 8,0 39,5 2,57

0,4

+0,20

0,3

8x46x54x9 46 54 9,0 42,7 -8x52x60x10 52 60 10,0 48,7 2,448x56x65x10 56 65 10,0 52,2 2,508x62x72x12

8

62 72 12,0 57,8 2,4010x72x82x12 72 82 12,0 67,4 -10x82x92x12 82 92 12,0 77,1 3,00

10x92x102x14 92 102 14,0 87,3 4,5010x102x112x16 102 112 16,0 97,7 6,3010x112x125x18

10

Inte-rioarsaupe

flancuri

dsaub

112 125 18,0 106,3 4,40

0,5+0,3

00,5

Calculul asamblrilor canelate cu profil dreptunghiular se face lasolicitarea de contact.

Solicitarea de forfecare ce apare la toate tipurile de centrri estepericuloasla caneluri netratate termic (HRC 20). Solicitarea la ncovoierea canelurii apare la centrarea interioari exterioarnefiind periculoas.

Schema de solicitare i relaiile de calcul sunt indicate n tabelul 8, iartensiunile de contact admisibile n tabelul 7.

Prin condiii de lucru grele se neleg: ocuri n ambele sensuri,vibraii, condiii nefavorabile de ungere, tolerane largi, cuplare n sarcin,suprasarcini mai mari de 25 %.

Prin condiii de lucru mijlocii se neleg: suprasarcini pnla 10 ... 15% din sarcina constant, cuplare n gol, ungere srac, execuie i toleranestrnse.

Prin condiii de lucru uoare se neleg: sarcinvariabilde pn la 5% din sarcina static.


43/395

43

Tabelul 6Centrare cDimensiuni

zxdxDxbz

Tip Simbold D b d1

min nominal abaterir

max

10x16x20x2,5 16 20 2,5 14,110x18x23x3 18 23 3,0 15,610x21x26x3 21 26 3,0 18,510x23x29x4 23 29 4,0 20,3

0,3 0,2

10x26x32x4 26 32 4,0 23,010x28x35x4 28 35 4,0 24,410x32x40x5 32 40 5,0 28,0

10x36x45x5 36 45 5,0 31,310x42x52x6 42 52 6,0 36,9

0,4

+0,20

0,3

10x46x56x7

10

Inte-rioarsaupe

flancuri

dsaub

46 56 7,0 40,916x52x60x5 52 60 5,0 47,016x56x65x5 56 65 5,0 50,616x62x72x6 62 72 6,0 56,916x72x82x7

16

72 82 7,0 65,020x82x92x6 82 92 6,0 75,6

20x92x102x7 92 102 7,0 85,520x102x115x8 102 115 8,0 94,020x112x125x9

20

Peflancuri

b

112 125 9,0 104,0

0,5+0,3

00,5

Tabelul 7

as, MPaCondiii de lucruFuncionarea asamblrii canelate

uoare mijlocii grele

Butucul fix pe arbore 80 ... 150 60 ... 100 40 ... 70

cuplare n gol 30 ... 50 20 ... 40 15 ... 30Butuculalunector pearbore cuplare n sarcin 10 ... 20 5 ... 15 3 ... 10

Valorile din tabelul 7 sunt valabile pentru oeluri cu Rm= 1000 MPa;pentru materiale cu Rm 1000 MPa tensiunea de contact admisibil se vacalcula cu relaia:

tabelasrealm

realas

R=

1000 (1)


44/395

44

Tabelul 8Schema de solicitare Relaiile de calcul

asamblri fixe i mobile:

as

m

s

cdD

Lzdk

T

=

22

2

c

dDLzdkT asmcap 222

1.

cdDLzdk

T

Lasm 22

2min

( )Dddm += 21

as tabelul 7

k coeficient de repartizare neuniforma sarcinii la solicitarea de contact

8,0=k caneluri obinute prin rulare7,0=k caneluri obinute prin divizare

c teitura canelurii (vezi STAS)

afm

f dzLbk

T

=

2

5,0=k coeficient de repartizareneuniforma sarcinii la solicitarea deforfecare

( ) 023,0...2,0 paf R= valoarea minimla asamblri mobile iar valoarea maximlaasamblri fixe

Rp02 limita de curgere a materialului celuimai slab din cupla arborebutuc canelat

Diametrul arborelui canelat poate fi stabilit prin predimensionare latorsiune cu relaia:

3min

16

at

tMd

; minddSTAS (2)

T


45/395

45

unde: 30...15=at MPa valori mici pentru arbori lungi i valori mari pentruarbori scuri rigizi.

Diametrul d se poate stabili i constructiv proiectnd arborele de lacaptul de arbore.

Notarea arborilor i butucilor canelai trebuie scuprind: simbolul suprafeei de centrare (d,Dsau b); numrul de caneluri z, dimensiunea nominal d, dimensiunea

nominalD i dimensiunea nominalb, desprite prin semnul x,conform standardului dimensional respectiv;

simbolurile cmpurilor de toleranal diametrului de centrare i al

dimensiunii b, dispuse lngdimensiunile respective (STAS 6565).Exemple de notare:

centrare interioar: d 8x466

7

g

Hx54x9

7

8

h

F

centrare exterioar:D 8x46x547

7

f

Hx9

8

9

e

D

centrare pe flancuri: b 8x46x54x99

10

d

F


Lucrarea se poate desfura n doumoduri distincte i anume:1. Se indic: locul de utilizare al asamblrii canelate, momentul de

torsiune care trebuie transmis, modul de cuplare, condiiile de lucru,materialele arborelui i al butucului canelat. Se cere:

alegerea captului de arbore conform STAS 8724, impunnd, nfuncie de condiiile iniiale date n tem, coloana a, b sau c;

proiectarea constructiva arborelui plecnd de la captul de arbore; verificarea diametrului dmin n zona canelat prin calculul la

torsiune (relaia 2); stabilirea seriei de execuie i alegerea asamblrii canelate adecvate

zxdxDxb (tabelele 4...6); stabilirea modului de centrare i alegerea ajustajului asamblriicanelate (STAS 6565);

notarea asamblrii canelate conform STAS 6565; alegerea tensiunii admisibile de contact as (tabelul 7);

calculul lungimii minime necesare a butucului canelat, inndseama de teituri;


46/395

46

definitivarea lungimii butucului canelat L funcie de condiiileconstructive impuse;

verificarea asamblrii canelate la solicitarea de contact s (tabelul8).

desenul asamblrii canelate proiectate sub forma unei schie demncotate.

2. Se d: o asamblare canelat, momentul de torsiune de transmis T,materialele arborelui i butucului, condiiile de lucru. Se cere:

identificarea seriei de execuie, centrrii i notarea asamblriiconform STAS 6565;

prescrierea ajustajului adecvat conform STAS 6565; desenul asamblrii canelate sub forma unei schie cotate; alegerea tensiunii admisibile de contact (tabelul 7); calculul momentului de torsiune transmisibil prin asamblare Tcap; compararea celor doumomente de torsiune (Tcap T); verificarea asamblrii canelate la solicitarea de tensiune de contact; verificarea asamblrii canelate la solicitarea de forfecare, daceste

cazul.


Datele msurate i calculate se vor nscrie n tabelele 9 i 10.Tabelul 9

Arbore canelat Butuc canelatNr.crt. Material at T dmin Notare Material L t Notare

Tabelul 10

Asamblare canelatNr.

crt. Condiii delucru Tip Notare T Tcap L s f


47/395

6. DETERMINAREA EXPERIMENTALAMOMENTULUI DE TORSIUNE TRANSMISIBIL PRINTR-O

MBINARE CU PENE INELARE

6.1. Scopul lucrriiLucrarea urmrete determinarea experimentala mrimii momentului

de torsiune transmisibil cu una, respectiv cu douperechi de pene inelare icompararea acestor valori cu cele ale momentelor de torsiune calculate curelaiile existente n literatura de specialitate.


Asamblrile cu pene inelare transmit momentele de torsiune prinintermediul forelor de frecare de pe suprafaa de contact a arborelui i

butucului cu inelele elastice.

n figura 1,a s-a reprezentat o mbinare cu o singurpereche de peneinelare. Pentru a fi posibil montajul, iniial penele sunt introduse cu joc.

Fig. 1

Sub aciunea forei axiale F, inelele tronconice 3 i 4 se deformeazelastic i solidarizeazbutucul 1 de arborele 2.

dF

a b

1

2

3

4

F

R1

P1

P1

R1

R

RP

P


48/395

48

ntre pene i arbore, respectiv butuc, apar fore de apsare P1 i defrecareR1, figura 1,b.

Mrimea foreiP1se poate calcula cu relaia:

+=

2tan1F

P (1)

Momentul teoretic transmis prin intermediul unei perechi de pene este:

)2(tan2211 +

==d

Fd

PT (2)

unde: coeficientul de frecare;d diametrul arborelui; unghiul la vrf al penelor.n realitate, momentul de torsiune transmisibil este mai mic, apsarea

P1nefiind creatde fora F ci de o formai micF-F0, unde fora F0 estenecesardeformrii radiale a inelelor pnla anularea jocului.

Momentul real Tr1este:

)2(tan2)( 01 +

=

dFFTr (3)

Mrimea forei axiale F0 se poate determina cu ajutorul relaiilor dinteoria elasticitii:

+

=tan1

tan20 Ed

jAF

m

(4)

unde:A aria seciunii radiale a unui inel;2j jocul diametral dintre inelul exterior i butuc;dm diametrul mediu al perechii de pene inelare, adic:

2

dDdm

+=

D diametrul alezajului butucului;d diametrul arborelui;

E modulul de elasticitate; coeficientul de frecare; unghiul la vrf al penelor.


49/395

49

n cazul montrii a dou perechi de pene, figura 2, momentultransmisibil Ttva fi mai mare dect n cazul unei singure perechi de pene, darnu va fi dublul acestuia.

22 2121d

Pd

PTTTt +=+= (5)

Fig. 2

Din echilibrul forelor care lucreazasupra celor douperechi de penese poate scrie:

11 2 RFF += rezultnd c: +

=2tan

tan1

FF (6)

iar:+

=2tan

12

FP sau

22 )2(tan

tan

+

=F

P (7)

nlocuind n relaia 5 valoarea luiP1din relaia 1 i a luiP2din relaia7 rezult:

)2tan

tan1()

2tan

tan1(

)2(tan2 1 +

+=+

+

+

= Td

FTt (8)

O valoare mai apropiatde realitate se obine dacse va nlocui T1cu

Tr1.

( )( )

+

+=

+

+

+

=2tan

tan1

2tan

tan1

2tan2 10 rtrT

dFFT (9)

Practica a artat cmrimea momentului de torsiune Tteste mai micdect cea calculat cu relaia (9) datorit faptului c presiunea de contactdintre pene i arbore, respectiv butuc nu se repartizeaz uniform, ci dup ohiperbol.

d

a b

F

F

F1

F1 F2

P1

R1 R2 P2P1

P2R1 R2


50/395

50

Uzual se calculeaz:15,1 TTtr = (10)


Ca epruvet se utilizeaz cuplul bucarbore 1, 2 (fig.3) asamblatentre ele cu penele de ncercat 3, respectiv 3 i4, adaptate la standul de ncercatseraje.

Fig. 3

Construcia standului se descrie n lucrarea 8.Pe partea superioara arborelui 1 (fig.3) se monteazun rulment axial

pentru a permite rotirea arborelui fa de urubul de for. Arborele 1 esteexecutat din OLC 45 clit la HRC 45 50, iar buca 2 din OLC 45 n starenormalizat. Penele inelare se confecioneazdin oel de arc.

Unghiul la vrf al penelor = 12. ntre arbore i pene existajustaj

alunector7

7

h

Hiar ntre buci pene un ajustaj cu joc

7

7

f

H.

Pentru determinarea jocului efectiv se utilizeaz un micrometru deinterior i unul de exterior.

1

2

3

a b

1

2

3

4

F

F


51/395

51

6.4. Desfurarea lucrrii1. Se msoardimensiunile elementelor asamblrii cu precizia de 10-2

mm i se stabilesc ajustajele efective cu care se asambleazele.2. Se monteazasamblarea conform figurii 3,a n stare unspentru a

evita griparea.3. Ansamblul montat se introduce n standul de ncercat seraje.4. Se aeazrulmentul axial pe partea superioara arborelui.5. Prin intermediul urubului de forse creeazfora de apsare axial

F, mrimea adoptndu-se ntre 20000 i 30000 N, iar evaluarea fcndu-se cuajutorul manometrului de fori a diagramei de etalonare.

6. Se rotete arborele canelat prin intermediul subansamblului de rotirepn patineaz iar cu ajutorul manometrului de rotire i a diagramei deetalonare se determinmomentul efectiv transmisibil printr-o singurperechede pene T1e.

7. Se scoate asamblarea din stand i se monteazi a doua pereche depene inelare conform figurii 3,b.

8. Se repetoperaiile de la punctele 3 6, mrimea forei de apsaremeninndu-se, ca n cazul unei singure perechi de pene inelare, determinndastfel pe Tte.

9. Se repet operaiile de la punctele 2 8 de trei ori, rezultateletrecndu-se n tabelul 1.

Tabelul 1

Nr. exp. dmm

Dmm

2jm

FN

T1eNm

TteNm

Observaii: 2jeste jocul diametral efectiv ntre buci pene.

n calcule se va utiliza media msurtorilor.6.5. Prelucrarea datelor

n funcie de starea suprafeelor se adopt valoarea minim (min) i(max) pentru coeficientul de frecare dintre arbore i pene.

Se calculeaz mrimea forei F0 cu relaia (4) adoptnd pentrucoeficientul de frecare o valoare medie.


52/395

52

Se calculeazmomentul teoretic transmisibil T1cu relaia (2) i Tr1cuexpresia (3), att pentru min ct i pentru max, obinnd patru valori T1min,T1maxrespectiv Tr1mini Tr1max.

Cu relaiile (8) i (9) pentru mini maxse determinmomenteleTtmin,Ttmaxrespectiv Ttrmini Ttrmax.

Se calculeazi momentul trT cu relaia (10).Rezultatele se trec n tabelul 2.

Tabelul 2

T1 Tr1 T1e Tt Ttr Ttr Tte

minmax

Rezultatele se vor interpreta i se vor trage concluzii asupraaproximaiilor pe care le introduc calculele teoretice avnd n vedere stareasuprafeelor, abaterile de formale arborelui, bucei i penelor etc.


53/395

7. STUDIUL ASAMBLRILOR CU BRRI ELASTICE

7.1. Scopul lucrrii

Lucrarea are drept scop verificarea experimentala relaiilor teoretice

de calcul a momentelor de torsiune maxime care pot fi transmise deasamblrile cu brarelastic.


Relaiile teoretice de calcul ale momentelor de torsiune maxime(capabile) care pot fi transmise de asamblrile cu brarelastic au la bazanumite legi de repartizare a presiunilor de contact dintre brar i arbore,care depind de rigiditatea brrii i de tipul ajustajului de montaj al acesteia

pe arbore.

Rigiditatea unei brri elastice este funcie de raportuld

D i crete

mpreuncu acesta. O rigiditate medie avem pentru ( )8,1....5,1d

Dastfel:

pentru valori mai mici considerm cazul brrii elastice (nerigid); pentru valori mai mari considerm cazul brrii rigide.

Dd

pmax

a.Fs

Fs

F

F

a

d

pmax

a

b.

F

FFs

Fs

Fig. 1


54/395

54

Relaiile teoretice de calcul ale momentelor de torsiune capabile suntdiferite de la caz la caz, depind de soluia constructiv i de modul derepartizare a presiunilor de contact pe suprafaa cilindrica arborelui. Se potavea n vedere urmtoarele situaii:

I. n cazul unei brri rigide cu joc iniial, presiunea de contact serepartizeaz pe o suprafa redus (fig.1,a). Momentul transmisibil TI sedeterminastfel:

( )daFT sI += 210 3 [Nm] (1)

unde:

Fs fora de strngere din urub, [N]; coeficientul de frecare dintre brari arbore;d diametrul arborelui, [mm];a distana dintre axa urubului i axa brrii, [mm].II. n cazul unei brri elastice cu joc iniial sau al unei brri rigide

frjoc iniial, presiunea de contact se repartizeazdupo lege cosinusoidal(situaie mai favorabil) (fig.1,b). Relaia teoretic de calcul a momentuluieste:

( )daFT sII += 210

4 3 [Nm] (2)

III. n cazul unei brri montatcu strngere iniialcunoscut(seraj),presiunea de contact se repartizeaz uniform pe suprafaa arborelui, iarmomentul transmisibil se determinca suma doumomente:

IlIII

lIIIIII TTT += (3)

unde:l

IIIT momentul transmisibil n cazul unei simple asamblri prinstrngere proprie (seraj);

llIIIT momentul transmisibil dac s-ar lua n considerare doar

strngerea realizat prin strngerea uruburilor, fr a lua nconsiderare serajul (vezi cazul II).Dac inem seama de relaiile aplicate n cazul asamblrilor prin

strngere proprie i de cele prezentate n cazul II, relaiile teoretice vor fi deforma:

dpldTlIII = 310

2

1[Nm] (4)


55/395

55

p presiunea de contact se determincu relaia:

+

=

2

2

1

1

310

E

K

E

Kd

sp [N/mm2] (5)

s strngerea realizat la montaj, rezultat ca diferena dintrediametrul efectiv al arborelui dai diametrul efectiv al alezajului brrii db:

ba dds = [m] (6)

K1,K2 coeficieni care se calculeazcu relaiile:

11 1 =K (7)

222

22

2 ++

=dD

dDK (8)

unde:d diametrul nominal al arborelui, [mm];

D diametrul exterior al brrii, [mm];21, coeficienii lui Poisson pentru cele doumateriale (arbore i

brar). Pentru oel 3,0= ;

21,EE modulele de elasticitate pentru cele doumateriale (arbore ibrar). Pentru oel 5101,2 =E [N/mm2].

Momentul llIIIT se determincu relaia prezentatla cazul II:

( )daFT sll

III += 210

4 3 [Nm] (9)


Pentru determinarea experimenta momentului de torsiune transmis de

asamblarea cu brara elasticse utilizeazun dispozitiv de strngere a brriireprezentat n figura 2 montat pe un stand reprezentat schematic n figura 3.Arborele 8 asigur transmitere momentului de torsiune de la arborele

motor la arborele condus al standului pe care se fac msurtorile. Prinintermediul arborilor 2 i 8 dispozitivul se monteazntre capetele de prindere9 i 10 ale standului. Capul de prindere 10, legat solidar de arborele motor,este antrenat n micare de rotaie manual cu ajutorul unui reductor melcat 11.Capul de prindere 9, legat solidar de arborele condus, este legat de arcul


56/395

56

dinamometric 15 printr-un sistem de prghii. Deformaia (sgeata) arcului semsoarcu ajutorul ceasului comparator 16 fixat pe batiul standului. Sania 12

permite deplasarea axial a ntregului ansamblu legat de arborele condus.Aceastdeplasare este realizatprin acionarea manuala roii 14 montatpeurubul 13.

10 911 1213 14 15 16

Fig.3

2

1

d

1456 7 8

l

D

Fig.2

3


57/395

57

7.4. Desfurarea lucrriiSe parcurg urmtoarele etape:

7.4.1. Calculul momentului de torsiune transmisibil

1. Se msoar cu micrometrul diametrul efectiv al arborelui i alalezajului brrii. Se stabilete tipul (cu joc sau cu strngere).

2. Se identific, prin msurarea diametrului exterior, mrimea filetuluiurubului 3 i se ia din STAS diametrul d1al acestuia.

3. Se calculeazfora de strngere admisibil.

atsa

d

F

= 4

1 21

[N] (10)

unde:=1,3 coeficientul care ine seama de rsucirea urubului n

momentul strngerii;d1 diametrul interior al filetului urubului;

at =50 N/mm2 rezistena admisibil la traciune pentru OL50,

materialul din care este confecionat urubul.4. Se calculeaz forele efective Fsi la care facem ncercrile

experimentale i = 1...4:

sas FF = 411 ; sas FF = 2

12 ; sas FF = 433 ; sas FF =4 (11)

5. Se calculeazvaloarea medie a presiunii de contact .a) Dacbrara se monteazfrstrngere iniial

dl

Fp imi

= [N/mm2] (12)

unde,Fise calculeazastfel: pentru o brarrigidmontatcu joc (vezi cazul I)

( )d

daF

Fsi

i

+

=

2

[N] (13)

pentru o brarcu repartizare cosinusoidala presiunii(vezi cazul II)

( )d

daFF sii

+

=

2

4[N] (14)

b) Dacbrara se monteazcu strngere iniial


58/395

58

mii ppp += [N/mm2] (15)

undepse determincu relaia (5) iarpmicu relaia(12)6. Se stabilete valoarea

coeficientului de frecare n funciede presiunea de contact i derugozitatea suprafeei pe baza figurii 4(curba 1 se refer la suprafee

prelucrate prin alezare, curba 2 lasuprafee rectificate). Pentru p se iavaloarea determinatcu relaia (5).

Fig. 4

7. Se calculeazmomentul de torsiune transmisibil cu una din relaiile1, 2 sau 3 n funcie de cazul n care se ncadreazbrara (vezi cazul I, II sauIII).

7.4.2. Determinarea experimentala momentului de torsiune capabil

1. Se face montajul din figura 2.2. Se monteazasamblarea pe stand.3. Se fixeazacul indicator al comparatorului 6 la zero.4. Se strnge piulia 4 pnla realizarea foreiFsiSe utilizeazn acest

scop o diagramde etalonare a arcului dinamometric 5.5. Se fixeazacul indicator al comparatorului 16 la zero.6. Se rotete lent dar continuu manivela reductorului pncnd brara

patineaz pe arbore. n acest moment se noteaz indicaia aculuicomparatorului 16.

7. Din diagrama de etalonare a arcului dinamometric 15 se determinmomentul de torsiune capabil la care s-a produs patinarea.

8. Se repetoperaiile 4...7 pentru toate foreleFsi.


1. Se completeaztabelul 1 cu datele teoretice i experimentale.2. Se traseaz pe acelai grafic curba de variaie a momentului de

torsiune n funcie de fora de strngere Fsi. (o curb pentru determinriexperimentale i una pentru calcule teoretice).

3.Concluzii i comentarii.

0,10

0,06

0,14

0,18

0,22

0,26

50 100 P[N/mm ]

2

p


59/395

59

Tabelul 1Nr.crt.

Denumire Simbol U.M.Val.calc.

Val.ms.

1 Diametrul efectiv al arborelui da mm -

2 Diametrul efectiv al alezajului db mm -

3 Jocul sau strngerea iniial db-da m -

4 Diametrul exterior al brrii D mm -

5 Diametrul nominal al arborelui d mm -

6 Raportul diametrelor D/d - -

7 Limea brrii l mm -

8 Diametrul exterior al filetului ds mm -

9 Diametrul interior al filetului d1 mm -

10 Fora de strngere admisibil Fsa N -

11 Coeficientul de frecare -

12 Presiunea datoratajustajului p N/mm2 -

pm1 N/mm2 -

pm2 N/mm2 -

pm3 N/mm2 -

12 Presiunea medie

pm4 N/mm2 -

T1 Nm

T2 Nm

T3 Nm14 Momentul de torsiune transmis

T4 Nm


60/395

8. STUDIUL EXPERIMENTAL AL ASAMBLRILORPRIN STRNGERE PROPRIE (SERAJE)

8.1. Scopul lucrrii

Lucrarea urmrete trasarea diagramei de variaie a forei de presare ia forei de depresare, precum i determinarea experimentala coeficienilor defrecare la presare, depresare i rotire, pentru asamblrile tip arborebuc.


Serajele sunt asamblri realizate prin apsarea reciproca pieselor pesuprafee cilindrice folosind numai diferena de dimensiuni corespunztoareajustajelor presate, frnici un alt organ suplimentar. Meninerea asamblrii seface numai prin forele de frecare ce iau natere pe suprafeele de contact ale

pieselor asamblate. O asemenea asamblare tip arborebuceste prezentatn

figura 1.

Fig. 1

Aceste asamblri sunt frecvent ntlnite n construcia de maini lamontarea rulmenilor pe arbori i n carcase, a bandajelor roilor de vagon, acoroanelor roilor dinate, a elementelor arborilor cotii etc. Ca avantaje alefolosirii serajelor se pot meniona: capacitatea portant foarte mare,economisirea de materiale deficitare, asamblarea nu necesit elementesuplimentare. Ca dezavantaje, se constatpractic cnu se pot face montri idemontri repetate, iar la un lot aparent identic de seraje rezult strngeri

de

De

de

De

A

A

d d1dd

2

A - A

l

nainte depresare

p

duppresare


61/395

61

diferite, datorit caracterului probabilistic al formrii ajustajelor, ceea ceimplic o precizie de execuie relativ ridicat a suprafeelor cilindrice decontact.

La aceste asamblri apar solicitri de diferite naturi: solicitarea destrivire pe suprafeele de contact a arborelui i bucei, precum i tensiuniradiale i tangeniale n cele doupiese.

Mrimea care caracterizeaz n mod deosebit asamblarea estestrngerea teoreticS:

ee DdS = [m] (1)

unde:de este diametrul efectiv al arborelui nainte de presare;

De diametrul efectiv al alezajului nainte de presare.Strngerea S determin mrimea presiunii p ntre suprafeele n

contact, care influeneaz direct asupra capacitii asamblrii de a transmitefore i momente, precum i asupra condiiilor tehnologice de realizare aserajului.

Strngerea este influenatde o serie de factori: nlimea asperitilorsuprafeelor n contact, diferena dintre temperatura de montaj i cea de lucru,deformaiile cauzate de forele exterioare. Deoarece n cadrul lucrrii,experimentrile se fac la temperatura ambiant, fr a avea influen forele

exterioare, doar primul factor se ia n considerare la calculul strngerii efectiveSe

)(2,1 21 zze RRSS += [m] (2)

unde:Rz1,Rz2 nlimile medii a rugozitii suprafeelor n contact, tabelul 1.

Tabelul 1

Felul prelucrrii Rz [m] Felul prelucrrii Rz [m]Lustruire 0,1 0,4 Alezare 4,0 10,0Lepuire fin 0,16 1,0 Strujire fincu diamant 1,0 2,5Lepuire 0,6 4,0 Strunjire fincu metal dur 2,5 10,0Honuire 0,1 1,0 Netezire prin strunjire 10,0 40,0Rectificare foarte fin 0,1 1,0 Strunjire grosolan 40,0 100,0Rectificare fin 1,0 4,0 Frezare fin 4,0 10,0Rectificare 4,0 10,0 Netezire prin frecare 10,0 40,0Broare 2,5 10,0 Netezire prin rabotare 10,0 40,0Alezare fin 1,0 4,0 Rabotare grosolan 40,0100,0


62/395

62

ntre nlimea medie a rugozitii Rz i abaterea medie aritmetic arugozitiiRa, care se indicpe desenele de execuie, se poate scrie relaia:

az RkR = [m] (3)

unde:k=5 dac0,025 m Ra1,6 mk=4 dac1,6 m Ra100 mPresiunea de contactpse calculeazcu formula:

+

=

2

2

1

1

310

E

K

E

Kd

Sp e [N/mm2] (4)

unde:Se strngerea efectiv, n m;d diametrul mediu al asamblrii, n mm;

E1, E2 modulul de elasticitate longitudinal al materialelor arborelui,respectiv bucei, n N/mm2;

K1,K2 coeficienii adimensionali, care au valorile:

121

2

21

2

1 +

=dd

ddK ; 222

2

222

2 ++

=dd

ddK (5)

Unde d, d1, d2 corespund notaiilor din figura 1 iar 1 i 2 suntcoeficienii lui Poisson pentru materialul arborelui, respectiv al bucei, dintabelul 2.

Tabelul 2

Materialul E [N/mm2] Oel (2,0 2,1)105 0,3Fontcenuie (1,15 1,6) 105 0,23 0,27Bronz 1,15105 0,32 0,35Alamlaminatla rece 0,9105 0,32 0,42Aliaje de aluminiu (0,67 0,71) 105 0,32 0,36

Fora necesarpresrii este:

pp pldF = [N] (6)

unde:l lungimea de presare (fig.1), n mm;


63/395

63

p coeficientul de frecare la presare.Fora de depresare este:

dd pldF = [N] (7)

unde:d coeficientul de frecare la depresare.Momentul de torsiune transmisibil este:

rpldT =

23

2

10[Nm] (8)

unde:r coeficientul de frecare la rotire.

Experimental coeficienii de frecare p , d , r nu sunt egali.n tabelul 3 se dau valorile recomandate pentru pi diar n tabelul 4

se dau valorile recomandate n cazul proiectrii asamblrilor prin strngere.

Tabelul 3

Materialul pieselor Presare la rece

Arbore BucStare deungere p d

(proiectare)

Oel Oel Cu ungere lamontare 0,06 0,22 0,08 0.20 0,09 0,17

Oel Font Cu ungere lamontare

0,06 0,14 0,09 0,17 0,07 0,12

Oel Aliajeuoare Frungere 0,02 0,08 0,03 0,09 0,02 0,06

Tabelul 4

Cuplul demateriale

Starea suprafeelorn contact

Calitatea suprafeelorn contact

(proiectare)

Arbore rectificat butuc alezat 0,1 0,3Uscat, froxiziArbore rectificat fin

butuc rectificat0,25 0,4

Arbore rectificat butuc alezat

0,07 0,16Oel pe oel

Bine unsArbore rectificat fin



64/395

64

Cuplul demateriale

Starea suprafeelorn contact

Calitatea suprafeelorn contact

(proiectare)


0,15 0,25Uscat, froxizi

Arbore rectificat fin butuc alezat

0,17 0,33


0,06 0,13

Oel pe fontsaufontpe font

Bine unsArbore rectificat fin


Uscatfroxizi 0,13 0,25Oel pe bronz Bine uns Arbore rectificat butuc alezat 0,02 0,1Oel pe aliaj dealuminiu

Uscatfroxizi 0,03 0,08

Oel pe materialeplastice

Uscatfroxizi


0,33

8.3. Utilajul i aparatura necesar

Epruveta se compune dintr-un arbore 1 (canelat la un capt) i o buc2 (fig.2), adaptate la standul de ncercat.

Standul de ncercat din figura 3 secompune din dou subansamble principale:subansamblul de presare-depresare isubansamblul de rotire.

Elementul principal al subansambluluide presare este urubul de for1, antrenat de

piulia 2 prin intermediul roii melcate 3, amelcului 4 i a manivelei 5. urubul 1 este

blocat mpotriva rotirii cu doupene paralele6.

Subansamblul de rotire se compune din

butucul canelat 9 antrenat de roata melcat10, Fig. 2melcul 11 i manivela 12.Fora de presare se transmite de la urubul de for la sistemul

cilindrupiston 15 prin intermediul epruvetei 7-8 a piesei 13 i a rulmentuluiaxial 14. Sistemul cilindrupiston 15 are n interior un arc de formspecial16 i este umplut cu ulei. Sub influena forei de presare arcul 16 sedeformeaz, spaiul din interiorul cilindrului 15 se micoreaz iar uleiul estetransmis prin conducta 17 n indicatorul de for18.

1 2


65/395

65

Fig. 3Fora de presare se evalueazcu ajutorul unei diagrame de etalonare a

indicatorului de for18.Rotind manivela 12 i odatcu ea butucul canelat 9, acesta din urmva

roti arborele-epruvet7. Momentul de torsiune se transmite prin asamblareacu strngere la buca-epruvet8 care este prevzutcu douproeminene ce

permit rotirea piesei 13. Piesa 13 este legat prin articulaiile sferice 19 dedou sisteme cilindrupiston 20, n interiorul crora se gsete cte un arcelicoidal 21.

Sistemele 20 se reazemn partea opusde masa standului.

n urma rotirii, volumul din sistemul 20 se micoreaziar uleiul ce segsete n interior va face screascnivelul lichidului din indicatorul de rotire22. Indicatorul de rotire 22 permite determinarea momentului transmis,utilizndu-se diagrama de etalonare.

Lungimea de presare se determincu formula:

34i

npl ii = [mm] (9)

A A

1

2

3 4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

2317

18

22

A-A

20

21

19

2313

20

21

19


66/395

66

unde:li deplasarea arborelui 1 n raport cu buca 2;

p pasul urubului 1, n mm;ni numrul de rotaii ale manivelei 5;i34 raportul de transmitere a angrenajului melcat 3-4.


Se msoardimensiunile efective ale arborelui i bucei, se apreciazrugozitile suprafeelor de contact i se determin strngerea efectiv Se cuformulele (1) i (2).

Se determinnumrul de rotaii n1, n2, n3, n4ale manivelei 5, necesaredeplasrilor 51=l mm, 102=l mm, 153=l mm i 204=l mm.Se introduc buca i arborele n standul de ncercat seraje.Rotind manivela 5 se preseaz arborele n buc pe lungimea l1. Se

citete nivelul indicatorului de fornainte i duppresare.Aceleai operaii se executpentru lungimile l2, l3i l4.Apoi se determinmomentul de torsiune transmisibil. Pentru aceasta se

ridic urubul de for 1 de pe arbore, se rotete de manivela 12 pn cndarborele patineazi se citete la indicatorul de rotire nivelul acestuia naintei duprotire.

Pentru depresare se inverseaz ansamblul arbore-buc i se repet

aceleai operaii ca la presare. Cu ajutorul diagramelor de etalonare sedeterminforele de presare i depresare corespunztoare lungimilor l1, l2, l3il4i momentul maxim transmis de mbinare.


Din relaiile (6), (7) i (8) se calculeazp, di r:

pld

F

i

pipi

= (10)

pld

F

i

di

di = (11)

pld

Tr

=

4

3102 (12)

unde presiunea pse calculeazcu relaia (4) iar pii disunt coeficienii defrecare corespunztori lungimilor de presare sau depresare li ( 41=i )respectiv forelor de presare sau depresareFi.


67/395

67

a. b.

Fig. 4

Cu valorile pi i di se calculeaz pmediu i dmediu. Toate valorilemsurate, determinate experimental sau calculate se trec n tabelul 5.

Avnd mrimea forelor de presareFpii de depresareFdin funcie delungimea li se traseaz diagramele: Fpi = f1(l) i Fdi = f2(l) care teoretic auaspectul din figura 4. Coeficienii de frecare obinui se vor compara cuvalorile recomandate n tabelele 3 i 4.

Tabelul 5

Denumire Simbol U.M. Observaii i formule Valori

Diametrul nominal d mm Msurare cu ublerulDiametrul efectiv alarborelui de mm

Msurare cu micrometrulde exterior

Diametrul efectiv alalezajului De mm

Msurare cu micrometrulde interior

Diametrul alezajului dinarbore d1 mm Msurare cu ublerul

Diametrul exterior albucei d2 mm Msurare cu ublerul

E1 N/mm2 Tabelul 2

Modulele de elasticitatelongitudinale pentru

materialele arborelui,respectiv bucei E2 N/mm

2 Tabelul 2

1 - Tabelul 2Coeficienii lui Poisson

pentru materialelearborelui, respectiv

bucei 2 - Tabelul 2

Rugozitatea arborelui Rz1 mRugozitatea alezajului Rz2 m

Se determindin tabelul 1sau cu formula 3

Fp

cursa

Piesacuprins

Butucul Operaia de depresare

Fd

cursa

Fd

Fp

Fd


68/395

68

Denumire Simbol U.M. Observaii i formule Valori

Strngerea efectiv Se m ( )212,1 ZZeee RRDdS +=

K1 - 121

2

21

2

1 +

=dd

ddK Coeficienii

adimensionali pentruarbore, respectiv buc K2 - 222

2

222

2 ++

=dd

ddK

Presiunea de contact p N/mm2

+

=

E

K

E

Kd

Sp e

2

1

1

310

nirotaii

li[mm]

Nivelulindicato-rului de

for

Fpi[N] pld

F

i

pipi

= =

=n

ipipmed n 1

1

n1= l1=5

n2= l2=10

n3= l3=15Presare

n4= l4=20

nirotaii li

[mm]

Nivelul

indicato-rului defor

Fpi[N] pldF

i

didi = = =n

ididmed n 11

n1= l1=20

n2= l2=15

n3= l3=10Depresare

n4= l4=5Nivelul

indicatorului derotire

T[Nm] pld

Tr

=

42

3102

Rotire


69/395

9. DETERMINAREA EXPERIMENTALACARACTERISTICII I RIGIDITII ARCURILOR

9.1. Scopul lucrrii

Lucrarea are drept scop determinarea experimentala caracteristicii irigiditii arcurilor elicoidale i compararea acestora cu rezultatele calculate pe

baze teoretice.


Caracteristica unui arc este curba ce definete variaia forei F caresolicitarcul, n funcie de sgeata sa,f(fig.1):

)(fF = (1)Pentru arcurile frfrecare

interioar(arcuri lamelare simple,

arcuri elicoidale etc.)caracteristica este o dreapt(fig.1).

Rigiditatea arcului C, fiindraportul dintre for i deformaiacorespunztoare, la aceste arcurieste constant:

=== tani

i

f

FC constant (2)

Cunoaterea rigiditii i acaracteristicii arcurilor permitedeterminarea energia potenialacumulat, precum i a forei deapsare a arcurilor la diferitesgei.

La arcurile elicoidale, caracteristica i rigiditatea este aceeai lancrcare i descrcare.

La aceste arcuri relaia dintre sgeatafi foraFeste:

Fig. 1


70/395

70

4

364dG

FRnf

= , (3)

iar rigiditatea Cse calculeazcu relaia:

3

4

64 Rn

dGC

= (4)

unde:G modulul de elasticitate transversal al arcului;d diametrul srmei;

R raza medie de nfurare a arcului;n numrul de spire active ale arcului.

9.3. Descrierea aparaturii

Determinarea caracteristicii i a rigiditii arcurilor elicoidale seefectueazpe tandul prezentat n figura 2.

Ca epruvet se folosete un arc elicoidal, iar pentru msurareadimensiunilor principale un ubler.

Fora Fcare solicitarcul este exercitatde ctre urubul de for12prin rotirea unei manivele corp comun cu un melc 13, care angreneazcu roatamelcat 11. Roata melcat 11 este montat pe piulia 10 care antreneazurubul de for12 ntr-o micare de translaie. Rotirea urubului este anulatdatoritunei pene montate n coloana 14. Subansamblul inferior al standuluicuprinde sistemul de msurare a forei, care se compune din: arcul elicoidaletalon 4, piesele 3, 5, 7, 8 i ceasul comparator 9, fixat pe piesa de sprijin 7.Fora ce solicit arcul experimental deformeaz i arcul etalon, deformaiesesizat de ceasul comparator 9. Mrimea forei F se determin cu ajutorulunei diagrame de etalonare n funcie de indicaiile ceasului comparator,sgeata f. Determinarea sgeii pentru arcul experimental se face prinmsurarea deplasrii urubului de for12 i a piesei de sprijin 7.

Deplasarea urubului de for 12 se citete pe rigla gradat 15 cuvernierul 16. S

geata arcului elicoidal experimental este egal

cu diferen

a

dintre deplasarea urubului 12 i a piesei de sprijin 7.


Se executschia arcului de ncercat.Se msoar dimensiunile arcului de ncercat cu un ubler i se

completeaz tabelul 1, apoi se aeazarcul pe standul de ncercat arcuri (pemasa 8 a standului de ncercat arcuri).


71/395

71

1

2

4

3

56

7

8

9

10

12

11

14

15

13

16

Fig. 2


72/395

72

Rotind de manivelse ncarcarcul cu sarcini progresive: F1, F2, F3,F4.

Diferena dintre dou sarcini consecutive depinde de sensibilitateaarcului. Pentru fiecare sarcin se noteaz sgeata corespunztoare fim. Ladeterminarea forei se utilizeazo diagrama de etalonare, iar pentru stabilireasgeii se efectueaz diferena dintre deplasarea urubului de for 12 ideplasarea piesei de sprijin 7 (v. fig.2).

Fiecare experien se repet de trei ori fcndu-se apoi mediamsurtorilor.


Cu relaia (3) se calculeaz sgeile teoretice fit corespunztoareforelorFicare le-au produs, msurate pe tand;

Cu relaia (4) se calculeazrigiditatea teoreticCt; Cu relaia (2) se determin rigiditatea msurat Ct utilizndu-se

pentru aceasta sgeata msuratfim.Rezultatele experimentale se trec n tabelul 1. Se comparrezultatele

calculelor cu cele experimentale. Se traseazgraficul )(fF = .

Tabelul 1

Arcul nr.:

d = mm R = mm G= N/mm2 n =Valori msurate Valori calculate

Nr.crt. SarcinaF,

N Nr.ncercri

imf ,

mmmC ,

N/mmitf ,

mmtC ,

N/mm123

1.

M1232.

M123

3.

MObservaii: *M media msurtorilor


73/395

73

9.6. ConcluziiDeterminarea valorilor rigiditii arcurilor elicoidale i cunoaterea

caracteristicii acestora are importanpentru cunoaterea comportrii arcurilorelicoidale n funcionare.

Efectuarea determinrilor experimentale ofer, de asemenea,posibilitatea comparrii valorilor teoretice cu valorile determinate pe tand.


74/395

10. DETERMINAREA RANDAMENTULUIURUBURILOR CU BILE

10.1. Scopul lucrrii

n cadrul lucrrii se urmrete determinarea randamentului i unghiuluide frecare ntr-o cuplurubpiulicu bile.


Pentru obinerea unei micri de rostogolire ntre elementeletransmisiei, att n urub ct i n piulise prevd canale elicoidale ntre carecirculun convoi continuu de bile (fig.1), care dupce ies din zona de lucru a

piuliei sunt reintroduse n circuit printr-un canal de recirculare.Sistemele de recirculare cele mai utilizate sunt: printr-o panexterioar

fixat n piuli(fig.2,a), printr-o eavexterioar fixat n piuli(fig.2,b) i

sisteme combinate (fig.2,c).

Fig. 1


75/395

75

Fig. 2

Bilele utilizate pot fi de acelaidiametru (fig.3,a) sau se pot utiliza i bileintermediare executate din bronz saumateriale plastice de diametru mai mic cu0,05 ... 0,2 mm (fig.3,b) dect bilele

portante. Bilele intermediare au rolul de areduce frecarea i uzarea i de a crete astfelrandame

Documents

Indrumator Laborator Organe Masini