Memoriu Tehnic Proiect OM I 2015 (1)

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV

Departamentul Autovehicule i TransporturiDisciplina Organe de Maini

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini I

Autor: Student Grigore Vlad AlinProgramul de studii: Autovehicole RutiereGrupa 1131

Coordonatori: Prof. univ. dr. ing. Gheorghe MOGAN Dr. ing. Silviu POPA

2015UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV

FACULTATEA DE INGINERIE MECANIC

Disciplina Organe de Maini

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini I

Autor: Student Grigore Vlad AlinGrupa 1131

Coordonatori tiinifici: Prof. univ. dr. ing. Gheorge MOGAN Dr. ing. Silviu POPA

2015

CUPRINS

Introducere

A. MEMORIUL JUSTIFICATIV

1. Tematica i schema structural-constructiv 1.1. Tematica i specificaii de proiectare1.2. Schema structural-constructiv2. Proiectarea elementelor i legturilor2.1. Proiectarea elementului 1 (crligul de remorcare) 2.2. Proiectarea elementului 4 (tirantul superior) 2.3. Proiectarea legturii 1-4 (asamblare filetat)2.4. Proiectarea elementelor 5 i 6 (coloana superioar i corp coloan superioar) 2.5. Proiectarea legturii 4-5 (mbinare sudat) 2.6. Proiectarea legturilor 5-6 2.6.1 Proiectarea legturii 5-6, asamblare eav-eav ptrat 2.6.2 Proiectarea legturii 5-6, asamblare prin bol 2.7. Proiectarea elementelor 7 i 8 (tirant inferior i corp tirant inferior)2.8. Proiectarea legturii 6-7 (mbinare sudat)2.9. Proiectarea legturilor 7-8 2.9.1 Proiectarea legturii 7-8, eav-eav ptrat 2.9.2 Proiectarea legturii 7-8, asamblare prin bol2.10. Proiectarea elementelor 11 i 12/12 (bara central i coloana stnga/dreapta) 2.11. Proiectarea legturilor 8-9 i 10-11 (mbinri sudate) 2.12. Proiectarea legturii 9-10 (asamblare prin uruburi) 2.13. Proiectarea legturilor 11-12/122.13.1 Proiectarea legturii 11-12/12, eav-eav ptrat2.13.2 Proiectarea legturii 11-12/12, asamblare prin bol 2.14. Proiectarea elementului 13/13 (tirant stnga/dreapta) 2.15. Proiectarea legturii 12-13/12-13 (mbinare sudat) 2.16. Proiectarea elementului 3/3 (suport stnga/dreapta) 2.17. Proiectarea legturii 13-3/13-3 (asamblare prin uruburi)

Bibliogarafie

B. ANEXE

Desen de ansamblu (vedere, seciune principal i seciuni pariale) Desen de execuie crlig de remorcareDesen de execuie subansamblu sudat S4 (elementele 10 i 11 sudate)

INTRODUCEREScopul proiectului de an la disciplina Organe de maini este s dezvolte abilitile practice ale studenilor de proiectare i sintetizare a cunotinelor de mecanic, rezistena materialelor, tehnologia materialelor i reprezentare grafic n decursul anilor I i II, precum i modul n care acetia pot rezolva n mod independent o lucrare de proiectare, pe baza algoritmilor, metodelor specifice i programelor din domeniu.

............. se vor prezenta (pe aceast pagin) aspecte generale legate de construcia i proiectarea dispozitivelor de remorcare auto ........

MEMORIUL TEHNIC

1. TEMATICA I SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIV1.1 TEMATICA I SPECIFICAII DE PROIECTARE

Tema de proiectare a unui produs este lansat de ctre un beneficiar i reprezint o niruire de date, cerine i condiii tehnice care constituie caracteristicile i performanele impuse viitorului produs. n cazul proiectului de an nr. 1 tema de proiectare, pornind de la necesitatea unor dispozitive de remorcare auto modulare adaptabile pentru diverse situaii practice presupune concepia i dimensionarea unui dispozitiv de remorcare cu funcia global de legare i tractare a miniremorcilor i rulotelor de autovehiculele de capacitate mic (fig. 1.1). Dezvoltarea acestui produs este cerut de inexistena unor produse similare care, pe de-o parte, s poat fi folosite pentru mai multe tipuri de autovehicule, remorci i rulote i pe de alt parte, s includ componente tipizate (uruburi, boluri aibe) existente la preuri reduse i performane ridicate. Astfel, se preconizeaz c noul produs executat n serii mari de producie poate fi competitiv i din punct de vedere economic.Dispozitivul de remorcare ca sistem mecanic demontabil, fr micri relative ntre elemente, are ca parametrii de intrare, forele de interaciune din cadrul cuplei sferice de remorcare, i ca parametrii de ieire, forele i momentele din asamblrile dispozitivului cu lonjeroanele asiului. Pe lng funcia principal de transmitere a sarcinilor de la intrarea I la ieirea E (fig. 1.1) materializat de cele dou asamblri cu lonjeroanele asiului autovehiculului, pentru noul produs se urmrete i ndeplinirea urmtoarelor funcii auxiliare: respectarea prevederilor de interschimbabilitate cerute de standardele din domeniu; respectarea condiiilor de protecie a omului i mediului; diminuarea distrugerilor care ar putea aprea la coliziuni.Pentru proiectarea de ansamblu a dispozitivului de remorcare (fig. 1.2) se impune personalizarea listei de specificaii cu urmtoarele cerine principale: 1. Forele exterioare: FX , FY , FZ [N].1. Tipul sarcinii: static sau variabil.1. Restricii dimnesionale x1>0, x2 0, z2 > 0 (fig. 1.2).1. Condiii de funcionare: temperatura, caracteristicile mediului n care funcioneaz.1. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea.1. Fig. 1.1 Vedere general a unui dispozitiv de remorcare integrat Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.n tabelul 1.1 se prezint valorile parametrilor fizici i geometrici impuse pentru o situaie practic cerut.

Tab. 1.1 Valorile parametrilor fizici i geometriciForele exterioare [N]Coordonatele punctelor impuse [mm]

FXFYFZX1X2X3Y1Z1Z2

185025045070-250-450350250250

Fig. 1.2 Parametrii fizici i geometrici impui1.2 SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIV

Din punct de vedere constructiv, dispozitivul de remorcare formeaz un ansamblu compus din subansamble i elemente constructive, identificabile cu uurin n schema structural-constructiv din fig. 1.3. Ansamblul asociat interacioneaz cu remorca prin intermediul unei cuple sferice prin elementul 1 (fig. 1.4) i cu lonjeroanele asiului autovehiculului prin asamblri cu uruburi cu elementul 3.Subansamblele sunt structuri independente, care se evideniaz printr-un grup compact compus, n configuraie minimal, din cel puin dou elemente constructive sau din alte subansamble i elemente constructive, n interaciune permanent, formate inndu-se cont, cu precdere, de tehnologiile de montaj, de ntreinere i de exploatare. n cazul dispozitivului de remorcare din fig. 1.2 s-au definit subansamble avnd la baz structurile compacte obinute prin sudare. n figura 1.3 se prezint, la general, structura constructiv i o schema structural-constructiv a dispozitivului de remorcare cu intrarea I, materializat printr-o cupl (articulaie) sferic, i ieirea E, materializat printr-o asamblare cu uruburi montate cu joc cu un suport fixat pe lonjeroanele asiului. Ansamblul dispozitivului de remorcare conine elementele 1 i 3 ce formeaz legturile de intrare/ieire i subansamblele S1, S2 S5/S5 formate din cte dou elemente sudate. n schema structural nu se evideniaz elementele de asamblare (boluri, uruburi, aibe) care se vor defini i dimensiona odat cu proiectarea legturilor i se vor evidenia n desenul de ansamblu.

abcFig. 1.3 Structura constructiv a dispozitivului de remorcare: a integrat; b explodat; c schema bloc n tab. 1.2 se evideniaz subansamblele i elementele dispozitivului de remorcare precizndu-se tipul, denumirea i subcapitolul n care se va trata proiectarea acestora. n tab. 1.3 n tab. 1.3 se evideniaz legturile nedemontabile (mbinri sudate) i demontabile (asamblri filetate, prin bol, prin uruburi) care urmeaz s fie proiectate in continuare.

Tab. 1.2 Subansamblele i elementele dispozitivului de remorcareNr. crt.Codul subans.Codul elem.TipulDenumireaTratare n subcap.

1A11ColoanCrlig de remorcare2.1

2S14TirantTirant superior2.2

35ColoanColoan de remorcare2.4.1

4S26CorpCorp coloan 2.4.2

57TirantTirant inferior2.7

6S38CorpCorp tirant inferior2.7

79FlanFlan fa2.12

8S410FlanFlan spate2.12

911BarBar central2.10

10S512 (12)ColoanColoan stnga/dreapta2.10

1113(13)TirantTirant stnga/dreapta2.14

12A12 (2)SuportSuport stnga/dreapta

13A13 (3)BarTirant de rigidizare stnga/dreapta2.16

Tab. 1.3 Legturile elementelor dispozitivului de remorcareNr. crt.CodulTipulDenumireaTratare n subcap.

1IDemontabilAsamblare sferic2.1

21-4 (1-S1)DemontabilAsamblare filetat2.3

34-5Nedemontabilmbinare sudat2.5

45-6 (S1-S2)DemontabilAsamblare eav-eav ptrateAsamblare cu bol2.6.12.6.2

56-7 Nedemontabilmbinare sudat2.8



89-10 (S3-S4)DemontabilAsamblare cu uruburi2.12



1112-13 Nedemontabilmbinare sudat2.15

1213-2DemontabilAsamblare cu uruburi

1313-3DemontabilAsamblare cu urub2.17

142-3DemontabilAsamblare cu urub

15EDemontabilAsamblare cu uruburi

2. 108

3. PROIECTAREA ELEMENTELOR I LEGTURILOR 2.1 PROIECTAREA ELEMENTULUI 1 (CRLIGUL DE REMORCARE

I. Date de proiectareS se proiecteze crligul de remorcare, poziia 1 din fig. 2.1.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la o cupl de remorcare, poziia 2, la elementul 4 din componena dispozitivului de remorcare. a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N; se calculeaz fora transversal, = 1867 Nb. Tipul sarcinii: staticc. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansatd. Condiii constructive: interschimbabilitate cu sistemele de cuplare existente (Fig. 2.1.1 ,a)e. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieiiObs. Crligul de remorcare cu sfer drept, 1 (Fig. 2.1.1) se conectez la cupla de remorcare 2 prin intermediul mecanismului de blocare 3 care asigur contactul permanent al celor dou componente pe suprafaa sferic.

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Deoarece crligul de remorcare cu sfer drept este o pies important n componena dispozitivului se adopt, oel de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

abFig. 2.1.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip crlig de remorcare cu sfer drept: a ansamblu crlig-cupl; b schema constructiv

13

Fig. 2.1.2 Parametrii geometrici Fig. 2.1.3 Modelul de calculfuncionali i constructivi

III. Adoptarea formei constructiveCaracteristici i restricii funcionale i constructivePentru asigurarea celor trei micri relative de rotaie la unghiuri de rotire de 300 se impune ca unghiul determinat de intersecia sferei cu tija crligului s fie aprox. 15o.25o;n vederea asigurrii interschimbabilitii cuplelor sferice de remorcare precum i modularizrii constructive s-au dezvoltat dispozitive de cuplare cu diametrul sferei Ds {1, 2, 2} oli sau Ds {47,625; 50,8; 58,7375} mm.Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi:- diametrul sferei, Rs, pentru a respecta punctul de mai sus, se adopt n funcie de sarcina de tractare FX astfel: Ds = 47,625 mm, pentru FX < 1kN; Ds = 50,8 mm, pentru 1kN 2kN; pentru cazul considerat, Ds = 50,8 mm; - diametrul tijei, D, pentru a respecta punctul c de mai sus, se determin cu relaia, D = sin100 Ds; pentru cazul considerat, D = sin200 50,8 = 17,37 mm; se adopt D = 18 mm; - l3 0,5 D.

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Pentru dimensionare se adopt modelul din fig. 2.1.3 cu urmtoarele ipoteze de calcul:

Modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, cu secine circular constant de diametru D, solicitat la traciune de fora FZ, la ncovoiere de fora Ft i la forfecare de fora Ft.- Se neglijeaz tensiunile de forfecare generate de eforturile tietoare.Date cunoscute:- despre ncrcare: Ft = 1867N fora transversal i FZ = 450 N fora axial aplicate static- despre forme i dimensiuni: bar circular cu diametrul, D = 18 mm;- despre material: 02 = 360 MPa tensiunea limit de curgere; c = 34 - coieficientul de siguran; at = 02/c = 360/34 = 80120 [MPa] tensiunea admisibil la traciune.

Relaii de calcul:- eforturi n seciunea critic: N = FZ = 450 N (efort axial); M = Ft l (efort de ncovoiere)- condiia de rezisten la traciune i ncovoiere n seciunea critic A-B (n punctul B cele dou tensiuni au acelai sens),

- dimensionare, din relaia (PRC-A.1.1.1.1.4.1) se determin lungimea,

=21.05 mm; se adopt l = 35mm.

n care, s-a considerat, D=18mm, at = 120 Mpa, Ft=1867N i FZ = 450 N

V. Proiectarea formei tehnologiceCa urmare a calculelor tirantului 4 se obine grosimea acestuia, h = 15 mm i innd cont de nlimea piuliei,(conform STAS 8121/3), m = 16 mm, i grosimea aibei plate, ( STAS 5200/3), h = 3 mm i a aibei Grower,( STAS 7666/2), g = 3,5 mm, se adopt l2 = 70 mm i l1 = 44 mm.- prelucrarea crligului de remorcare cu sfer drept se poate face prin strunjire;- calitatea suprafeelor Ra = 6,3 m; calitatea suprafeei sferice, deoarece aceast formeaz mpreun cu cupla de agare o articulaie sferic, se adopt Ra = 3,2 m.- pentru facilitarea prelucrrii se practic guri de centrare A2,5 - deoarece elementul funcioneaz n mediu corosiv (cu umezeal) i pentru a se asigura calitatea suprafeei sferice pe toat perioada de funcionare se va realiza protecia prin cromare.

VI. VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL PERFORMANT MDESIGN

n acest caz, avnd n vedere c modelul de calcul este simplu att ca ncrcare precum i ca form a seciunii nu se impune verificarea cu pachetul de calcul MDESIGN.

2.2 PROIECTAREA ELEMENTULUI 4 (TIRANTUL SUPERIOR)

I. Date de proiectareS se proiecteze tirantul superior, poziia 4 din fig. 2.2.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 2, la suportul 5 cu luarea n considerare a urmtoarelor specificaii impuse: 1. forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N, acioneaz la distana L1 = 44 mm; se calculeaz momentele n centrul gurii de trecere: MX4 = FY L1 = 11000 Nmm, MY4 = FX L1 = 81400 Nmm; 1. tipul sarcinii: static; 1. restricii dimensionale: D1 = 18 mm; b > d2 = 28 mm; L2 = 70 mm;1. condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansat;1. Condiii constructive: material sudabil;1. a b Fig. 2.2.1 Schema de ncrcare: a exterioar la nivelul dispozitivului; b exterioar, redus la nivelul elementului 4Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Deoarece tirantul este o pies care se va suda se adopt, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2), oel S235 cu 02 = 235 MPa i r = 360 MPa.III. Adoptarea formei constructiven vederea creterii eficienei economice se adopta semifabricat de tip oel lat (platband) cu dimensiunile b i h standard i b/h 4 (fig. 2.2.2).IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Pentru dimensionare se adopt modelul din fig. 2.2.3 cu urmtoarele ipoteze de calcul: modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, cu seciune dreptunghiular solicitat la traciune de fora FX; la ncovoiere oblic de sarcinile FZ, FY i MY4; la torsiune de momentul MX4; la forfecare de forele FZ i FY; elementele 4 i 5 sunt asamblate prin sudare i pentru calcul de dimensionare a tirantului 4 se consider c acesta este ncastrat n centrul cordonului de sudur i seciunea critic, A-A este dreptunghiular cu dimensiunile b i h; deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FZ i momentul MY4; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN (etapa VI).Din condiia de rezisten la solicitarea de ncovoiere n planul XZ se determin grosimea h cu relaia [ Mogan, 2012],

= 13.76 mm,

n care, s-a considerat, M max = 112900 Nmm i a = 70 MPa. Ca urmare, innd cont c b = 4h se adopt (conform DIN 10058) semifabricat de tip platband (oel lat) cu b = 60 mm i h = 15 mm.

Fig. 2.2.2 Parametri geometriciFig. 2.2.3 Modelul de calcul V. Proiectarea formei tehnologiceinnd cont de parametrii geometrici definii n fig. 2.2.2 i de rezultatele obinute la proiectarea asamblrii cu filet 1-4 i a mbinrii sudate, se adopt: R = 30 mm, D1 = 18 mm, = 105 Prelucrarea elementului 4 presupune frezarea poriuni de cap i gurirea; calitatea suprafeelor prelucrate Ra = 12,5 m.

VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGNDin analiza rezultatelor obinute n urma analizei cu MDESIGN a structurii elementului proiectat (anexa 2.1) se observ c n seciunea din ncastrare tensiunile tangeniale sunt maxime. Tensiunea maxim de forfecare generat de fora FZ n punctele P6 i P2 (fig. 2.2.4,a) are valoarea 1,78 MPa i se neglijeaz pentru calculul tensiunii echivalente. Tensiunea maxim normal generat de fora FX i momentele MY MZ n punctul P1 (fig. 2.2.4,b,c,d; 2.2.4) are valoarea 57.38 MPa i este mai mic dect tensiunea admisibil care are valoarea 65 MPa.

ab

cd

Fig. 2.2.4 Distribuii ale tensiunilor secionale din ncastrare: a de forfecare generate de fora FZ; b normale generate de FX; c normale generate de momentul MY; d normale generate de momentul MZ

2.3 PROIECTAREA LEGTURII 1-4 (ASAMBLARE FILETAT)

I. Date de ProiectareS se proiecteze asamblarea cu urub montat cu joc dintre crligul de remorcare cu sfer drept, poziia 1 din fig. 2.3.1 cu funcia principal de transmitere prin frecare a forelor FX, FY i FZ la suportul poziia 4. Specificaii impuse :1. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N; se calculeaz fora transversal, = 1867 N1. Tipul sarcinii: static1. Numrul de suprafee de frecare, i=11. Date despre asamblare (opional): n = 1, numrul de uruburi; 1. Tipul asamblrii, urub montat cu joc (transmiterea forelor prin frecare)1. Coeficientul de frecare dintre tablele asamblate, = 0,251. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC1. Condiii constructive: interschimbabilitatea 1. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

Fig. 2.3.1Schema funcional-constructiv

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Poriunea de urub este corp comun cu corpul crligului de remorcare cu sfer drept definit n capitolul 2.1 i, deci, materialul este, oel de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

III. Adoptarea formei constructive

Fig. 2.3.2 Parametrii geometrici ai asamblrii

Caracteristici i restricii funcionale i constructive: asamblarea presupune montajul poriunii filetate cu joc i meninerea acestuia pe durata funcionrii; pentru asigurarea strngerii asamblrii se utilizeaz o aib plat cu diametrul exterior mai mare ca diametrul gulerului, d2

Parametrii geometrici principali: diametrul nominal al filetului, d, din condiii de interschimbabilitae i standardizare se adopt filet metric diametrul gurii de trecere, D1, se adopt din standarde

Caracteristici i restricii funcionale i constructive: asamblarea presupune montajul poriunii filetate cu joc i meninerea acestuia pe durata funcionrii; pentru asigurarea strngerii asamblrii se utilizeaz o aib plat cu diametrul exterior mai mare ca diametrul gulerului, d2

Parametrii geometrici principali: diametrul nominal al filetului, d, din condiii de interschimbabilitae i standardizare se adopt filet metric diametrul gurii de trecere, D1, se adopt din standarde

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul: modelul de calcul a urubului este o bar dreapt ncastrat n corpul crligului de remorcare, cu seciune circular constant de diametru d1 (diametrul interior al filetului), solicitat la traciune de fora axial, Fa. se neglijeaz momentul de torsiune care apare la strngerea asamblrii i, deci, i tensiunile de forfecare generate de eforturile tietoare asociate; fora exterioar, FZ, care n timpul funcionrii poate aciona n ambele sensuri se consider, pentru acest calcul, c acioneaz n sensul pozitiv al axei Z situaie ce conduce la solicitarea suplimentar a asamblrii cu urub.Date cunoscute: despre ncrcare: Ft = 1867 N fora transversal i FZ = 450 N fora axial, aplicate static despre asamblare: i = 1, n = 1, = 0,25 despre material: 02 = 360 MPa tensiunea limit de curgere; c = 34 - coieficientul de siguran; at = 02/c = 360/34 = 80120 MPa tensiunea admisibil la traciune (se consider, at = 110 MPa); tensiunea admisibil a materialelor elementelor 1 i 4 n contact as = 6090 MPa. (se consider, as = 70 MPa).

Fig.2.3.3 Modelul de calcul a asamblrii

Relaii de calcul: fora axial din urub din condiia de transmitere a forei Ft prin frecare (Ft Ff, fora de frecare), = 9335 N fora axial total din urub (pentru cazul n care FZ acioneaz nspre n sus),

= 9785 N din condiia de rezisten la traciune a tijei filetate,,

se determin diametrul interior al filetului, = 10.9 mm,

din (STAS 510-74), se adopt ( ) parametrii filetului: d1 = 11,825 mm, d2 = 12,701 mm, d = 14 mm (M14), p = 2 mm; se adopt din (STAS 8121/3-74)corelat cu dimensiunea filetului (M14) diametrul gurii de trecere, D1 = 14 mm (execuie mijlocie);

din condiia de rezisten la strivire a materialelor n zonele de contact dintre elementele 4 i 1, respectiv 4 i aiba plat, apare presiunea,,

se determin diametrul gulerului elementului 1, respectiv, diametrul exterior minim al aibei plate,= 21.5 mm;

se adopt, din (STAS 5200/3) d2 = 24 mm.

V. Proiectarea formei tehnologice

Fig. 2.3.4 Parametrii de reprezentare pe desen

Cotele privind lungimile s-au determinat innd cont de grosimea piuliei m = 11 mm , aiba plat, aiba Grower i elementului 4. Pentru a se facilita obinerea perpendicularitii suprafeei frontale pe axa piesei se adopt raza de racordare R0,5;Prelucrarea filetului se poate face achiere;Calitatea suprafeei Rz = 6,3

VI. VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL PERFORMANT MDESIGN

n acest caz, avnd n vedere c modelul de calcul este simplu att ca ncrcare precum ca i form a seciunii nu se impune verificarea cu pachetul de calcul MDESIGN.

2.4 PROIECTAREA ELEMENTELOR 5 I 6 (COLOANA SUPERIOAR I CORP COLOAN SUPERIOAR)2.4.1 PROIECTAREA ELEMENTULUI 5

I. Date de ProiectareS se proiecteze coloana superioar, poziia 5 din fig. 2.4.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la tirantul 4 la suportul 6 din componena subansamblului sudat S1 al dispozitivului de remorcare.Specificaii impuse a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; se calculeaz momentele de ncovoiere n centrul profilului ptrat (mbinarea sudat): MX5 = FY L1 = 11000 Nmm, MY5 = FX L1 + FZ L2 = 112900 Nmm, MZ5 = FY L2 = 17500 Nmm. b. Tipul sarcinii: staticc. Restricii dimensionale: se va utiliza semifabricat din eav ptrat, pentru care innd cont c se mbin prin sudare cu tirantul 4 de lime b = 60 mm, deci, din considerente de posibilitate a aplicrii cordonului de sudur de col, se impune ca latura, h 50 mm; 1. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansatd. Condiii constructive: interschimbabilitatea, modularizarea1. Condiii de ecologie : utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

a bFig. 2.4.1.1 Schema funcional-constructiv a elementului coloan superioar: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Deoarece suportul este o pies care se va suda se adopt, oel S235 (OL37), conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).


Fig. 2.4.1.2 Parametri geometrici funcionali i constructivi

Caracteristici i restricii funcionale i constructive se va adopta, din considerente de greutate minim, semifabricat din eav ptrat; se va urmri ca dimensiunea evii ptrate s permit aplicarea cordonului de col la sudarea cu elementul 4Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: se adopt din considerente de greutate redus semifabricat din ev ptrat; lungimea L3 = L3 h = 235 mm

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare

Ipoteze de calcul i solicitri: Transmiterea sarcinilor de la elementul 5 la elementul 6 se realizeaz prin contact direct i pentru calculul de dimensionare se consider c acesta este ncastrat n centrul corpului 6 Modelul de calcul asociat coloanei 5 se consider ca fiind o bar dreapt cu seciune ptrat cu latura h5 i grosimea t5 ncastrat, solicitat la compresiune de fora FZ ; la ncovoiere oblic de sarcinile FX, FY, MX5 i MY5; la torsiune de momentul MZ5 i la forfecare de forele FX, FY. Se neglijeaz efectele gurilor de fixare axial n corpul 6 cu bol. Deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FX i momentul MY5; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat i calculul legturii de tip ev-eav se va face verificarea cu pachetul MDESIGN cu luarea n considerare a celor dou evi 5, 6 (ca formnd un bloc), situaie ce corespunde mai bine cu situaia real

Fig. 2.4.1.3 Schema de calcul i diagramele de eforturi

Date cunoscute: despre forme i dimensiuni: eav ptrat cu h5 50 mm;L3 = 235 mm; despre ncrcare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N; MX5 = 11000 Nmm, MY5 = 112900 Nmm, MZ5 = 17500 Nmm; despre material: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere; c = 1,52,5 - coieficientul de siguran; ac = 02/c = 235/1,52,5 = 90150 MPa tensiunea admisibil la traciune (se adopt, at = 110 MPa)

Relaii de calcul: efort de ncovoiere n seciunea critic (model simplificat): M max = MY5 + FX L3= 575400 Nmm; condiia de rezisten la ncovoiere n seciunea critic,

dimensionare, din ultima parte a relaiei , innd cont c, uzual pentru evile ptrate standard, t/h = 0,050,15, (t/h = 0,1) se determin, = 44.75 mm

i rezult, t5 = 4,47mm; se adopt semifabricat eav ptrat cu dimensiunile h5 = 50 mm i t5 = 5 mm.


Fig. 2.4.1.4 Parametrii geometrici ai asamblrii

Lungimea coloanei se va determina prin calculul lanului de dimensiuni care implic elementele 5 i 6 poziionate axial de bol; lungimea elementului 6, l6 = L = 60 mm, s-a determinat n subcap. 2.4.2;Diametrul gurii de bol s-a determinat n urma calcului asamblrii cu bol n subcap. 2.6.2.;Numrul de guri i deci cursa de reglare se va determina innd cont de ncadrarea n gabaritul dispozitivului pentru a nu se depi limita nferioar (aceasta se va determina de pe desenul de ansamblu);Rugozitatea de prelucrare Ra = 6,3 m

2.4.2 PROIECTAREA ELEMENTULUI 6

I. Date de proiectare

S se proiecteze legtura (asamblarea) a dou evi ptrate concentrice, poziiile 5 i 6 din fig. 2.4.2.1 cu funcia principal de transmitere prin form a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX6, MY6, MZ6.Specificaii impuse a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; se calculeaz momentele n centrul asamblrii cu bol: MX6 = FY (L1 + L3) = 73500 Nmm, MY6 = FX (L1 + L3) + FZ L2 = 561400 Nmm, MZ6 = FY L2 = 17500 Nmm b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h5 = 50 mm i grosimea t = 5 mm d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conforme. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansatf. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizareag. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

Fig. 2.4.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii (legturii) eav-teav ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 5 i 6 sunt incluse n subansamble sudate i deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

III. Adoptarea formei constructiveCaracteristici i restricii funcionale i constructive pentru asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 5 i 6 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora.

Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: eava ptrat interioar, dimensionat n subcap. 2.4.1, are dimensiunile h5 = 50 mm, t5 = 5 mm; pentru asigurarea contactului conform dintre evile ptrate interioar i exterioar se adopt dimensiunile evii exterioare , h6 = 60 mm i grosimea t6 = 5 mm.


2.5 PROIECTAREA LEGTURII 4-5 (MBINARE SUDAT)


S se proiecteze mbinarea sudat a tirantului, 4, cu coloana 5 din fig. 2.5.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX5, MY5, MZ5.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; se calculeaz momentele n centrul profilului cordonului de sudur (ptrat): MX5 = FY L1 = 11000 Nmm, MY5 = FX L1 +FzL2= 81400 Nmm, MZ5 = FY L2 = 17500 Nmm, b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare (opional); tirantul este executat din platband b = 60 mm i h = 15 mm; coloana 5 din eava ptrat cu dimensiunea h = 50 mm i grosimea t = 5 mm; d. Tipul mbinrii, sudur de cole. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat f. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

a b Fig. 2.5.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 4 i 5 formeaz un subansamblu sudat i, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)


Fig.2.5.2 Parametri geometrici ai mbinrii

Caracteristici i restricii funcionale i constructive: se impune asigurarea perpendicularitii celor dou elemente Parametrii geometrici principali: grosimea cordonului de sudur a este ma mic dect grosimea peretelui evii


Ipoteze de calcul i solicitri deoarece ncrcarea exterioar este compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru calculul clasic se consider un model simplificat care ia n considerare ncrcarea cu forele transversale FX i FY tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea cordonului n plan longitudinal i transversal se neglijeaz solicitrile la ncovoiereDate cunoscute: despre ncrcare: FX = 1850 N, despre forme i dimensiuni: cordonul sudat are forma ptrat cu latura, h = 50 mm; despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a materialului evilor; at = 80 MPa tensiunea admisibil la traciune; afs = 0,65 at = 50 MPa tensiunea admisibil la forfecare a sudurii

Fig. 2.5.3 Schema de calcul

Relaii de calcul: Condiia de rezisten la forfecare a sudurii, Tensiunile de forfecare datorate forelor FX i FY,,

Dimensionare sudurDin relaia, se obine grosimea cordonului de sudur,= 0,62 mm

Se adopt, din considerente tehnologice, grosimea cordonului de sudur, a = 2mm.


Fig. 2.5.4 Reprezentarea simplificat pe desen a mbinrii

Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de reprezentare: sudura se va realza dup contur nchis; dup sudare se va aplica tratament termic de recoacere de detensionare

VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN

Normal stresses caused by bending moment My Normal stresses caused by bending moment Mz

Shear stresses caused by torsional moment Tx

2.6 PROIECTAREA LEGTURILOR 5-6

2.6.1 PROIECTAREA LEGTURII 5-6, ASAMBLAREEAV-EAV PTRAT


S se proiecteze legtura (asamblarea) a dou evi ptrate concentrice, poziiile 5 i 6 din fig. 2.6.1.1 cu funcia principal de transmitere prin form a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX6, MY6, MZ6.Specificaii impuse a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; se calculeaz momentele n centrul asamblrii cu bol: MX6 = FY (L1 + L3) = 73500 Nmm, MY6 = FX (L1 + L3) + FZ L2 = 561400 Nmm, MZ6 = FY L2 = 17500 Nmm b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h5 = 50 mm i grosimea t = 5 mm d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conforme. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansatf. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizareag. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii


II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 5 i 6 sunt incluse n subansamble sudate i deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

III. Adoptarea formei constructiveCaracteristici i restricii funcionale i constructive pentru asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 5 i 6 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora.

Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: eava ptrat interioar, dimensionat n subcap. 2.4.1, are dimensiunile h5 = 50 mm, t5 = 5 mm; pentru asigurarea contactului conform dintre evile ptrate interioar i exterioar se adopt dimensiunile evii exterioare , h6 = 60 mm i grosimea t6 = 5 mm.



Fig.2.6.1.3 Schema i modelul de calcul a asamblrii: a schema ncrcrii; b distribuiile presiunilor generate de sarcinile FX i MY6 ; c distribuiile presiunilor generate de sarcinile FY i MX6 ;d distribuiile presiunilor generate de momentul de rsucire MZ6

Ipoteze de calcul i solicitri (fig.2.4.2.2): transmiterea forelor FX, FY i a momentelor MX6 i MY6 de la eava 5 la eava 6 se face prin contactul direct dintre cele dou evi montate cu joc (distribuie liniar a presiunilor de contact) dup suprafeele dreptunghiulare I, II, III i IV; transmiterea forei FZ de la eava 5 la eava 6 se face printr-un bol montat cu joc n eava 5 i cu strngere mic n eava 6 ; Forele FX i FY genereaz pe suprafeele de contact I i, respectiv, II presiuni de strivire (pFX, pFX) distribuite uniform; momentele MX6 i MY6 genereaz pe suprafeele de contact I, III i, respectiv, II, IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximele pmaxMX i, respectiv, pmaxMY; momentul MZ6 genereaz pe suprafeele de contact I, II, III i IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximul pmaxMZ; pentru calculul asamblrii nu se consider gurile pentru bol. Date cunoscute: despre ncrcare: FX = 1850 N, FY = 250 N fore normale, FZ = 450 N for axial; MX6 =73500 Nmm, MY6 = 561400 Nmm momente transversale (de ncovoiere), MZ6 = 17500 Nmm momentul axial (de torsiune) despre forme i dimensiuni: dimensiunile alezajului ptrat, H = h6 = 60 mm, lungimea L = l6 cu valoare necunoscut; grosimea evii interioare, t5 = 5 mm, i respectiv exterioare t6 = 5 mm; despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a materialului evilor; as = 6080 MPa tensiunea admisibil la strivire (se adopt, as = 60 MPa); af = 5060 MPa tensiunea admisibil la forfecare (se adopt, af = 60 MPa)Relaii de calcul: Presiuni de contact presiunile de contact pe suprafaele I i II generate de forele FX i respectiv FY sunt:

presiunile maxime de contact pe suprafeele I, III i II, IV generate de momentele MY6 i respectiv MX6 sunt:

i, respectiv,

presiunea maxim de contact pe suprafeele I, II, III, IV generat de momentul MZ6 .

Condiia de rezisten la strivire a asamblrii evilorPresiunile de contact maxime, obinute prin nsumarea presiunilor determinate de sarcinile exterioare, se limiteaz la valoarea tensiunii admisibile de strivire a materialelor n contact,=

=

Dimensionare asamblare (legtur) eav-eavDin relaia de mai sus, considernd H cunoscut, se obin ecuaiile:

care dup nlocuirea valorilor parametrilor cunoscui devin:150000 L2 -164000 L-286080000 =0,150000 L2 -104000 L-71520000 =0.

i au soluiile pozitive maxime = 17 mm i respectiv = 8.8 mm; se adopt L = 60 mm


Fig. 2.6.1.4 Parametri tehnologicie i constructivi

Diametrul alezajului , D5 = 10 mm se determin ca urmare a calculului asamblrii cu bol din subcap. 2.6.2Gaura de bol se aplic la partea inferioar la distana 1,5D5;ajustajul gaur-bol H12/h10;Rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m; rugozitatea alezajului Ra = 3,2 m


Maximum value of the normal stress

Salient pointTension-pressure-stresszd N/mmBending stress in consequenceof Mymax (Mmax)max N/mmBending stress in consequenceof Mzmax (Mmax)max N/mmCombined characteristicof normal stressres N/mm

P1 0.83 16.98 24.33 42.15

P2 0.83 0.00 24.33 25.16

P3 0.83 -16.98 24.33 8.18

P3* 0.83 -16.98 24.33 8.18

P4 0.83 -16.98 0.00 -16.15

P5* 0.83 -16.98 -24.33 -40.48

P5 0.83 -16.98 -24.33 -40.48

P6 0.83 0.00 -24.33 -23.50

P7 0.83 16.98 -24.33 -6.51

P7* 0.83 16.98 -24.33 -6.51

P8 0.83 16.98 0.00 17.82

P1* 0.83 16.98 24.33 42.15

Maximum combined characteristic of the shear stressres= 3.508 N/mm

Comparable stressvx= 20.689 N/mm

Safety against leakSf= 11.359

Resulting maximum deflectiony= 0.000 mm

Angle of the deflection= 0.000000

2.6.2 PROIECTAREA LEGTURII 5-6, ASAMBLARE PRIN BOL

I. Date de proiectareS se proiecteze asamblarea) cu bol cilindric a dou evi ptrate concentrice, poziiile 5 i 6 cu funcia principal de transmitere prin form a forei FZSpecificaii impuse a. Fora exterioare: FZ = 450 N; b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h5 = 50 mm i grosimea t5 = 5 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h6 = 60 mm i grosimea t6 = 5 mm Tipul legturii (asamblrii), cu contact conformd. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansate. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizareaf. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

a bFig. 2.6.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol cilindric a evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei

Pentru elementele 5 i 6 s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) Bolul se va executa din oel pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005)


Fig. 2.6.2.2 Parametri geometrici ai asamblrii

Caracteristici i restricii funcionale i constructive asamblarea cu bol se poziioneaz la partea inferioar a ansamblului eav-eav 5-6; se va realiza asamblare transversal prin ambii perei a evilor

Parametrii geometrici principali D5 diametrul bolului (valoare standard); b5 poziia gurii n eava 5; b6 poziia gurii n eava 6


Ipoteze de calcul i solicitri: fora FZ se transmite prin form (contact direct) de la eava 5 la bol prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent mrit, se consider ca apar presiuni de strivire cu distribuie cosnusoidal cu maximul p5 ; fora FZ se transmite prin form (contact direct) de la bol la eava 6, de asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent redus, se consider c apar presiuni de strivire cu distribuie uniform cu maximul p6 Date cunoscute: despre ncrcare, FZ = 450 N fora transversl pe bol despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a materialului evii; as = 6080 MPa tensiunea admisibil la strivire (se adopt, as = 60 MPa pentru oelul S235 cu limita la curgere mai mic); af = 70 MPa tensiunea admisibil la forfecare

Fig. 2.6.2.3 Schema de calcul

Relaii de calcul: Condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu bolPresiunile maxime de contact pe suprafeele bolului se limiteaz se limiteaz la valoarea tensiunii admisibile de strivire a materialelor n contact,

Dimensionare asamblare cu bolDin relaia de mai sus se obine diametrul necesar al bolului,= max (1.8; 1.25)

Se adopt din considerente tehnologice, D5 = 10 mm. Verificare bol la forfecare80 MPa


Fig. 2.6.2.4 Parametrii de reprezentareAlegerea bolului: se va adopta bltul din fig.2.6.2.4 cu diametrul exterior al poriunii cilindrice, 10h11 [mm]Ajustaje i tolerane: H12/h10, pentru eava 6 i bol; execuie mijlocie a gurii din eava 5.Rugozitti: alezajul din eava 6 se va aleza Ra = 3,2 m; alezajul din eava 3 se va realiza prin gurire, Ra = 6,3 m.Obs. bolurile se execut n forma standard (STAS 5754/1i STAS 5756) sau forme tipizate (fig. 2.6.2.4); pentru asigurare se pot folosi plinturi (STAS 1991), sigurane elastice (fig. 2.6.2.4) etc.; pentru mpiedicarea deplasrii axiale se pot folosi aibe pentru boluri (STAS 5974)

Fig. 2.6.2.4 Bol cap la 45o i gaur de plint


2.7 PROIECTAREA ELEMENTELOR 7 I 8 (TIRANT INFERIOR I CORP TIRANT INFERIOR)


S se proiecteze subansamblul tirant inferior i corp tirant inferior, poziiile 7 i 8 din fig. 2.7.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 1, la flana 9.Specificaii impuse a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; h6 = 60 mm (determinat la calculul elementului 5,); se calculeaz momentele n centrul gurii de trecere: MX7 = FY (L1+L3) = 73500 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h6/2) = 25000 Nmm, MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2) = 588000 Nmm;

b. Tipul sarcinii: staticc. Restricii dimensionale: L4 = 250 mm; eava ptrat 7 se va suda n T pe corpul 6 i se impune ca latura ptratului, h7 < h6 = 50 mm;d. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansate. Condiii constructive: materiale sudabilef. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

a

bFig. 2.7.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip tirant solicitat excentric: a subansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Deoarece tirantul inferior precum i corpul tirantului inferior sunt piese care se vor suda se adopt, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).


Fig. 2.7. 2 Parametri geometrici ai asamblrii

Caracteristici i restricii funcionale i constructive: se adopta semifabricate de tip ev ptrat standard cu laturile ptratelor h7 i h8 i grosimile pereilor t7 i, respectiv, t8;

Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: se adopt, x = 45 mm, conform unei evaluri aproximative a grosimilor elementelor 9, 10 i 11; lungimea = L4 h6/2 x = 220-25-45 = 180 mm; lungimea = /2 = 90 mm;

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Solicitri i ipoteze de calcul: modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, compus din 2 evi ptrare- solicitat la traciune de fora FX ; la ncovoiere oblic de sarcinile FZ, FY i MY4, MZ4; la torsiune de momentul MX4; la forfecare de forele FY i FZ; elementele 7 i 8 formeaz n zona median legtur ev-ev i sunt fixate axial printr-o asamblare cu bol; pentru calculul de rezisten se consider c anasamblul celor dou bare este ncastrat n centrul flanei 9; deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FZ i momentul MY7; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN Date cunoscute (pentru modelul simplificat): despre ncrcare: FZ = 450 N for transversal i Mz7 = 588000 Nmm moment de ncovoiere concentrat, aplicate static; despre form i dimensiuni: eav ptrat h7 x t7 are lungimea de ncastrare, = 90 mm; eav ptrat h8 x t8 este ncastrat la distana, = 180 mm; se impune, din considerente de realizare a sudarii n T cu elementul 6, ca latura ptratului, h7 < h6 = 50 mm; despre material: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere; c = 1,52,5 - coieficientul de siguran; ac = 02/c = 235/1,52,5 = 90150 MPa tensiunea admisibil la traciune (se adopt, at = 110 MPa)

Fig. 2.7.3 Modelul de calcul

Relaii de calcul: eforturile de ncovoiere n seciunile critice (pentru modelul simplificat): M max S1 = MY7 + FZ = 598675 Nmm, n seciunea S1; M max S2 = MY7 + FZ = 645550 Nmm, n seciunea S2; condiile de rezisten la ncovoiere n seciunile critice S1 i S2, dimensionare tirant inferior, 7, din ultima parte a relaiei de mai sus, innd cont c, uzual pentru evile ptrate standard, t/h = 0,050,15, (t/h = 0,1) se determin,= 21.82 mm

i rezult, t7 = 2.182 mm; se adopt semifabricat eav ptrat cu dimensiunile h7 = 50 mm i t7 = 5 mm; innd cont c eava 7 intr n eava 8 i deci h8 = h7 + 2 t8 = 50 + 2 t8; considernd ca pentru evile ptrate t/h = 0,050,15 rezult h8 = 5671,4; se adopt semifabricat eav ptrat cu dimensiunile h8 = 60 mm i t8 = 5 mm; verificare rezisten la ncovoiere a corpului tirantului inferior, 8, conform relaiei= 34,92 MPa = 110 MPa


Fig. 2.7.4 Parametri tehnologici i constructivi

Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de reprezentare:

lungimea elementului 7, numrul de guri i, deci, cursa de reglare se vor determina innd cont de calculul asamblrii eav-ev calculat n subcap. 2.9.1; diametrul gurii de bol s-a determinat n urma calcului asamblrii cu bol n subcap. 2.9.2; rugozitatea de prelucrare, Ra = 6,3


2.8 Proiectarea legturii 6-7 (mbinare sudat)I. Date de proiectare

S se proiecteze mbinarea sudat a tirantului inferior, 7, cu corpul coloanei superioare 6 din fig.2.8.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX7, MY7, MZ7.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; h6 = 60 mm (determinat la calculul elementului 5,); se calculeaz momentele n centrul gurii de trecere: MX7 = FY (L1+L3) = 73500 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h6/2) = 25000Nmm, MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2) = 588000 Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare; tirantul i corpul tirantului superior sunt executate din eav ptrat cu dimensiunea h6 =60 mm, h7= 50 mm i grosimea t6 = t7 = 5 mm; d. Tipul mbinrii, sudur de cole. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat f. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

a bFig. 2.8.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate - cazul 2 (6-7): a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 6 i 7 formeaz un subansamblu sudat i, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)


Fig. 2.8.2 Parametri geometrici ai mbinrii

Caracteristici i restricii funcionale i constructive se impune asigurarea perpendicularitii celor dou elemente

Parametrii geometrici principali grosimea cordonului de sudur a este ma mic dect grosimea peretelui evii t6,7

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul i solicitri deoarece ncrcarea exterioar este compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru calculul clasic se consider un model simplificat care ia n considerare ncrcarea cu sarcinile maxime, fora FX i momentul MY7 tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea celor dou cordoane de sudur se neglijeaz solicitrile la ncovoiere i forfecareDate cunoscute: despre ncrcare: FX = 1850 N, MY7 = 588000 Nmm despre forme i dimensiuni: cordonul sudur are forma ptrat cu latura, h = 50 mm; despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a materialului evilor; at = 80 MPa tensiunea admisibil la traciune; afs = 0,65 at = 50 MPa tensiunea admisibil la forfecare a sudurii

Fig. 2.8.3 Parametri geometrici ai mbinrii

Relaii de calcul: Condiia de rezisten la forfecare a sudurii, Tensiunile de forfecare datorate forei FX i momentului MY7,, ;

Dimensionare sudurDin relaia de mai sus, se obine grosimea cordonului de sudur, = 4.04mm

Se adopt, din considerente tehnologice, grosimea cordonului de sudur, a = 4 mm





Note:

Static proof: 1.121e-1 < 1

2.9 Proiectarea legturilor 7-82.9.1 Proiectarea legturii 7-8, eav-eav ptrat


S se proiecteze legtura (asamblarea) a dou evi ptrate concentrice, poziiile 7 i 8 din fig. 2.9.1.1 cu funcia principal de transmitere prin form (contact) a sarcinilor: FX, FY, MX7, MY7, MZ7.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; = 90 mm; se calculeaz momentele n centrul asamblrii cu bol: MX7 = FY (L1+L3) = 73500 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h5/2+) = 73500Nmm, MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2+) = 25000 Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h7 = 50 mm i grosimea t7 = 5 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h8 = 60 mm i grosimea t8 = 5 mm; d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conforme. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansatf. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizareag. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii



Elementele 7 i 8 sunt incluse n subansamble sudate i deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).



Caracteristici i restricii funcionale i constructive pentru asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 7 i 8 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora

Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: evile ptrate interioar i exterioar, au dimensiunile: h7 = 50 mm, t5 = 5 mm; h8 = 60 mm, t8 = 5 mm;

Obs. dimensiunile asamblrii cu bol se vor determina n subcap. 2.9.2

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze i relaii de calcul:Legtura (asamblarea) dintre evile ptrate 7 i 8 este similar cu legtura dintre evile 5 i 6 tratat n subcapitolul 2.6.1 cu urmtoarele deosebiri: ncrcrile exterioare sunt: FY = 1850, FZ = 450 N; MX7 = 73500 Nmm, MZ7 = 588000Nmm, MY7 = 25000 Nmm; dimensiunile alezajului ptrat, H = h7 = 50 mm, lungimea L = l8 cu valoare necunoscut; grosimea evii interioare, t7 = 5 mm, i respectiv exterioare t8 = 5 mm; sistemul de coordonate adoptat are axa axial X n loc de Z i axa trnsversal Z n loc de X

a b

Fig. 2.9.1.3 Similitudinile modelelor de calcul: a legtura dintre evile 5 i 6; b legtura dintre evile 7 i 8

Aceste deosebiri nu implic modificri ale modelului de calcul i deci, se menin aceleai ipoteze i relaii de dimensionare n care se modific indicii asociai modificrii sistemului de coordonate (X Z, Z X) i elementului de baz (6 7): care dup nlocuirea valorilor parametrilor cunoscui devin,150000 L2-395100 L-364605000 =0,150000 L2-377600 L-4188000=0.

i au soluiile pozitive maxime = 32.78 mm i respectiv = 71.42 mm; se adopt L = 75 mm.


Fig. 2.9.1.4 Parametri tehnologici i constructivi

Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de reprezentare: diametrul alezajului , D5 = 10 mm se determin ca urmare a calculului asamblrii cu bol din subcap. 2.6.2 gaura de bol se aplic la partea inferioar la distana 1,5D5; ajustajul gaur-bol H12/h10; rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m; rugozitatea alezajului Ra = 3,2 m


Maximum value of the shear stress

Salient pointShear stress inconsequence of Fzzmax N/mmShear stress inconsequence of Fyymax N/mmCombined characteristicof shear stressres N/mm

P1 -2.61 -0.66 -3.27

P2 -3.72 0.00 -3.72

P3 -2.61 -0.66 -3.27

P3* -2.61 -0.66 -3.27

P4 0.00 -1.98 -1.98

P5* -2.61 -0.66 -3.27

P5 -2.61 -0.66 -3.27

P6 -3.72 0.00 -3.72

P7 -2.61 -0.66 -3.27

P7* -2.61 -0.66 -3.27

P8 0.00 -1.98 -1.98

P1* -2.61 -0.66 -3.27

Maximum combined characteristic of the shear stress

Positionx= 62.500 mm

Amountresmax= 3.720 N/mm

2.9.2 Proiectarea legturii 6-7, asamblare prin bol


S se proiecteze asamblarea) cu bol cilindric a dou evi ptrate concentrice, poziiile 7 i 8 din fig. 2.9.2.1 cu funcia principal de transmitere prin form a forei FX.Specificaii impuse 1. Fora exterioare: Fx = 1850 N; 1. Tipul sarcinii: static;1. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h7 = 50 mm i grosimea t7 = 5 mm ; eava ptrat exterioar are dimensiunea h8 = 60 mm i grosimea t8 = 5 mm1. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conform;1. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansat;1. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea;1. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

Fig. 2.9.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol a evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare


Pentru elementele 7 i 8 s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) Bolul se va executa din oel pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005)



Caracteristici i restricii funcionale i constructive asamblarea cu bol se poziioneaz n centrul asamblrii eav-eav, 7-8; se va realiza asamblare transversal prin ambii perei a evilor

Parametrii geometrici principali D7 diametrul bolului (valoare standard); b7 poziia gurii n eava 7; b8 poziia gurii n eava 8

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul i solicitri: fora FX se transmite prin form (contact direct) de la eava 7 la bol prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent mrit, se consider ca apar presiuni de strivire cu distribuie cosnusoidal cu maximul p7; fora FX se transmite prin form (contact direct) de la bol la eava 8, de asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent redus, se consider c apar presiuni de strivire cu distribuie uniform cu maximul p8Date cunoscute: despre ncrcare, FX = 1850 N fora transversl pe bol despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a materialului evii; as = 6080 MPa tensiunea admisibil la strivire (se adopt, as = 60 MPa pentru oelul S235 cu limita la curgere mai mic); af = 70 MPa tensiunea admisibil la forfecare


Relaii de calcul: Condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu bolPresiunile maxime de contact pe suprafeele bolului se limiteaz se limiteaz la valoarea tensiunii admisibile de strivire a materialelor n contact,

Dimensionare asamblare cu bolDin relaia ASB-A.2.1.4.1 se obine diametrul necesar al bolului,= max (15.41; 10.27) Se adopt din considerente tehnologice, dar i de interschimbabilitate, D7 = 10 mm. Verificare bol la forfecare9,5480 MPa


Fig. 2.9.2.4 Parametrii de reprezentare

Alegerea bolului: se va adopta boltul din fig.2.6.2.4 cu diametrul exterior al poriunii cilindrice, 10h11 [mm]Ajustaje i tolerane: H12/h10, pentru eava 6 i bol; execuie mijlocie a gurii din eava 5.Rugozitti: alezajul din eava 6 se va aleza Ra = 3,2 m; alezajul din eava 3 se va realiza prin gurire, Ra = 6,3 m.Obs. bolurile se execut n forma standard (STAS 5754/1i STAS 5756) sau forme tipizate (fig. 2.9.2.5); pentru asigurare se pot folosi plinturi (STAS 1991), sigurane elastice (fig. 2.9.2.5) etc.; pentru mpiedicarea deplasrii axiale se pot folosi aibe pentru boluri (STAS 5974)

Fig. 2.9.2.5 Bol cap la 45o i gaur de plint


2.10 Proiectarea elementelor 11 i 12/12 (bara central i coloana stnga/dreapta)


S se proiecteze subansamblul bar central i coloane stnga/dreapta, poziiile 11 i 12/12 din fig. 2.10.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 1, la tiranii 13/13.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; L4 = 200 mm; se calculeaz momentele n centrul barei centrale: MX11 = FY (L1+L3) = 73500 Nmm, MZ11 = FY (L2 + L4) = 80000Nmm, MY11 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 + L4) = 687900 Nmm;1. Tipul sarcinii: static1. Restricii dimensionale: L5 = 350 mm; elementele 12/12 i 11 se vor executa din evi cu profil ptrat care se vor asambla interior-exterior;1. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat1. Condiii constructive: materiale sudabile1. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

a

b

Fig. 2.10.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip bar: a subansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Deoarece legturile cu elementele adiacente sunt mbinri prin sudare pentru bara central i coloanele stnga/dreapta se adopt, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).


Fig. 2.10.2 Parametri geometrici, funcionali i constructiviCaracteristici i restricii funcionale i constructive: se adopta semifabricate de tip ev ptrat standardizat cu laturile ptratelor h11 i h12 i grosimile pereilor t11 i, respectiv, t12;

Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: se adopt, L5= L5/2 = 175 mm;

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificareIpoteze de calcul i solicitri: modelul de calcul este o bar dreapt rezemat la capete, compus din 2 evi ptrare - solicitat la traciune de fora FY ; la ncovoiere oblic de sarcinile FZ, FX i MX11, MZ11; la torsiune de momentul MY11; la forfecare de forele FX i FZ; elementele 11 i 12/12 formeaz legturi ev-ev i sunt fixate axial prin asamblri cu bol; pentru calculul de rezisten se consider c ansamblul celor trei elemente este agat de tiranii 13/13; deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care neglijeaz tensiunile generate de eforturile axiale, tietoare i de momentul de torsiune ia n considerare solicitrile de ncovoiere generate de momentele maxime ortogonale din plan orizontal i vertical, MmaxH i respectiv, MmaxV; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN Date cunoscute (pentru modelul simplificat):despre ncrcare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450, MX11 = 73500 Nmm, MZ11 = 80000Nmm, MY11 = 687900 Nmm, aplicate static; despre form i dimensiuni: eav ptrat interioar cu dimensiunile, h12 x t12 are lungimea, L5/2 = 175 mm; eav ptrat exterioar cu dimensiunile, h11 x t11 are aceai lungime, L5/2 = 175; despre material: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere; c = 1,52,5 - coieficientul de siguran; ac = 02/c = 235/1,52,5 = 90150 MPa tensiunea admisibil la traciune (se adopt, at = 100 MPa); a = (1,051,1) at tensiunea admisibil la ncovoiere (se adopt, a = 110 MPa); at = 4080 MPa tensiunea addmisibil la torsiune


Relaii de calcul: eforturile de ncovoiere n seciunile critice (pentru modelul simplificat): MmaxH = MZ11 + FX L5/2 = 508000 Nmm i MmaxV = MX11 + FZ L5/2 = 303700 Nmm, n seciunea S1; MmaxH/2 = 254000 Nmm i MmaxV/2 = 151850 Nmm , n seciunea S2; condiile de rezisten la ncovoiere n seciunile critice S1 i S2,

(PRC-A.1.3.1.4.2) dimensionare bar central, 11, din relatia de mai sus innd cont c, uzual pentru evile ptrate standard, t/h = 0,050,15, (t/h = 0,1) se determin,= 42.5 mm i rezult, t11 = 4.452 mm; se adopt semifabricat eav ptrat cu dimensiunile h11 = 50 mm i t11 = 5 mm; innd cont c eava 12 intr n eava 11 rezult, h12 = h11 - 2 t11 = 40 mm; dimensionare coloan stnga/dreapta, 12/12, innd cont c, h12 = 50 mm, rezult , din care t12 = 5 mm;

se adopt semifabricat eav ptrat cu dimensiunile h12 = 50 mm i t12 = 5 mm; verificarea rezistenei la torsiune a coloanelor, 12/12, conform relaiei = 41,58 MPa = 4080 MPa


Fig. 2.10.4 Parametri tehnologici i constructivi


lungimea elementului 12, s-a determinat n subcap 2.13.1; numrul de guri i, deci, cursa de reglare se va determina innd cont de calculul asamblrii eav-ev calculat n subcap 2.13.1 ; diametrul gurii de bol s-a determinat n urma calcului asamblrii cu bol n subcap. 2.13.2; rugozitatea de prelucrare, Ra = 6,3 m


2.11 Proiectarea legturilor 8-9 i 10-11 (mbinri sudate)


S se proiecteze mbinrile sudate a corpului tirantului inferior, 8, cu flana fa 9 i a flanei 10 cu bara 11 (fig. 2.11.1) cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX10, MY10, MZ10.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 48 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; L4 = 200 mm; y = h11/2= 25 mm se calculeaz momentele n centrul flanei 10: MX10 = FY (L1+L3) = 73.500 Nmm, MZ10 = FY (L2 + L4) = 80000Nmm, MY10 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 + L4 - y) = 658000 Nmm;1. Tipul sarcinii: static1. Restricii dimensionale: se impune ca dimensiunile flanelor asamblate s permit strngerea asamblrii cu chei standard respectnd condiia de gabarit minim;1. Condiii de funcionare: coeficientul de frecare dintre flane, = 0,150,25 (frecare usat, oel-oel); temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat1. Condiii constructive: materiale sudabile1. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

a b Fig. 2.11.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate - cazul 3 (7-8; 10-11): a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Elementele 8, 9, 10 i 11 formeaz un subansambluri sudate i, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)


Fig. 2.11.2 Parametri geometrici ai mbinrilor sudate

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de calcul i solicitri deoarece ncrcarea exterioar este compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru calculul clasic se consider un model simplificat care ia n considerare ncrcarea cu sarcinile maxime, fora FX i momentul MY10 tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea celor dou cordoane de sudur se neglijeaz solicitrile la ncovoiere i forfecareDate cunoscute: despre ncrcare: FX = 1850 N, MY10 = 658200 Nmm despre forme i dimensiuni: cordonul sudur are forma ptrat cu latura, h = 60 mm; despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a materialului evilor; at = 80 MPa tensiunea admisibil la traciune; afs = 0,65 at = 50 MPa tensiunea admisibil la forfecare a sudurii

Fig. 2.11.3 Schema de calcul

Relaii de calcul: Condiia de rezisten la forfecare a sudurii, Tensiunile de forfecare datorate forei FX i momentului MY7,, ;

Dimensionare sudurDin relaia de mai sus, se obine grosimea cordonului de sudur,= 4 mm

Se adopt, din considerente tehnologice, grosimea cordonului de sudur, a = 3 mm.





2.12 Proiectarea legturii 9-10 (asamblare prin uruburi)


S se proiecteze asamblarea cu uruburi solicitate combinat (axial i transversal) care leag flana 9 de flana 10 din fig. 2.12.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 1, la bara central 10.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; L4 = 250 mm; y = h11 /2+ g9 + g10 = 25 + 8 +8 = 41 mm se calculeaz momentele n centrul flanei 9: MX10 = FY (L1+L3) = 73500 Nmm, MZ10 = FY (L2 + L4) = 80000Nmm, MY10 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 + L4 - y) = 658200 Nmm;1. Tipul sarcinii: static1. Restricii dimensionale: se impune ca dimensiunile flanelor asamblate s permit strngerea asamblrii cu chei standard respectnd condiia de gabarit minim;1. Condiii de funcionare: coieficientul de frecare dintre flane, = 0,150,25 (frecare usat, oel-oel); temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat1. Condiii constructive: materiale sudabile1. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

a

bFig. 2.12.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei Se adopt pentru uruburi din materiale incluse n grupa de caracteristici 6.8Simbolurile grupelor de caracteristici mecanice uzuale pentru uruburi sunt: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8, 10.9, 12.9; semnificaie: primul numr x 100 = rezistena la rupere minim (rmin) n MPa i primul numr x numrul al doilea x 10 = limita la curgere convenional (02) n MPa (ex. pentru grupa 6.8, r min = 6 x 100 = 600 MPa, 02 = 6 x 8 x 10 = 480 MPa) ;


Fig. 2.12.2 Parametri geometrici, funcionali i constructiviCaracteristici i restricii funcionale i constructive: dimensionarea flanelor se va face din considerente de gabarit pentru a se permite sudarea corpului tirantului 8 n zona central i pentru a se putea strnge asamblarea cu cheia;

Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: pentru flanele 9 i 10 se adopta din (DIN 10058) semifabricat de tip platband i, innd cont c n centru se va suda corpul tirantului (h8 + a 65 mm) i spre exterior se va aloca spaiu de aciune a cheii de fixare (28 mm, pentru uruburi de pn la M10), cu dimensiunea Lf = 120 mm 100 i grosimea g = 8 mm; gurile de trecere a uruburilor cu diametrul D1 se vor dispune n colurile unui ptrat cu latura L = 97,5 mm

IV. Schema de calcul, dimensionare i verificareIpoteze de calcul i solicitri: transmiterea sarcinilor de la flana 5 la flana 6 se face prin intermediul tijelor celor patru uruburi i prin filetele acestora; pentru calculul de dimensionare se impune identificarea asamblrii cu urub cea mai solicitat prin bazat pe principiul superpoziiei aciunii forelor; fora FX solicit asamblarea axial centric; momentele MZ10 i MY10 solicit asamblarea axial excentric; forele FY, FZ i momentul MX10 solicit asamblarea transversal centric; uruburile se monteaz cu joc i solicitarea tijelor acestora este traciunea dup dimensionarea urubului cel mai solicitat se va face dimensionarea acestuia din condiia de rezisten a tijei urubului i apoi se va face verificarea cu pachetul MDESIGNDate cunoscute: despre forme i dimensiuni: flana ptrat cu Lf = 118 mm; L = 78 mm; a = (Lf L)/2 = 11,5; r1 = r2 = r3 = r4 = = 60 mm; despre ncrcare: FX = 1850 N, FY = 400, FZ = 750 N; MX10 = 119200 Nmm, MZ10 = 108000Nmm, MY10 = 656800 Nmm; despre material: grupa caracteristicilor materialului 6.8, 02 = 480 MPa tensiunea limit de curgere; c = 1,52,5 - coieficientul de siguran; ac = 02/c = 480/1,52,5 = 190320 MPa tensiunea admisibil la traciune (se adopt, at = 200 MPa); depre frecare: coeficeientul de frecare de alunecare n filet, = 0,2; coeficeientul de frecare de alunecare dintre piuli i flana 10, 1 = 0,2;

Fig. 2.12.3 Schema de calcul a forelor din uruburi

Relaii de calcul:Calculul forelor axiale din uruburi corespunztor fiecrei ncrcri forele din uruburi generate de fora FX care solicit asamblarea axial centric, = 400N, = 400N, = 400N, = 400N;

forele din uruburi generate de momentul MZ10 care solicit asamblarea axial excentric,= 275 N, = 50.8 N, = 28 N, = 249.6 N;

forele din uruburi generate de momentul MY10 care solicit asamblarea axial excentric,= 1674 N, = 2053.584 N = 173 N = 417.95 N;

forele din uruburi generate de rezultanta forelor FY i FZ,, care solicit asamblarea transversal centric, = 1062 N, = 1062 N, = 643.47 N, = 643.47 N;

forele din uruburi generate de momentul MX10 care solicit asamblarea transversal centric, = 1653 N, = 1653 N, = 1653 N, = 1653 N;

Calculul forelor axiale totale din uruburi:

4418N, =4219 N,

=3227N, = 3426 N;

ncrcarea maxim Fa = max(Fas1,Fas2,Fas3,Fas4 ) = 4418 N indic c urubul 1 (fig. 2.12.3) este cel mai solicitat i va fi dimensionat conform calculului de rezisten.Calculul de rezisten dimensionarea urubului cel mai solicitat din condii de rezisten la traciune presupune determinarea diametrului interor al filetului necesar,

= 6,647 mm,

din (STAS 510-74), se adopt ( ) parametrii filetului: d1 = 6.647 mm, d2 = 7.188 mm, d = 8 mm (M10), p = 1,25 mm; se adopt din fer. ( STAS 8121/3-74) corelat cu dimensiunea filetului (M10) diametrul gurii de trecere, D1 = 11 mm (execuie mijlocie); se adopt (STAS 8121/3) piuli M10 cu m = 8 mm i S = 17 mm; momentul de nurubare (strngere) a urubului cel mai solicitat,

unde, s-a considerat; = 3,03o unghiul mediu al filetului, = 0,2 coeficientul de frecare din filet, = 60o unghiul profilului filetului metric, verificarea tijei filetate a urubului cel mai solicitat la solicitri compuse (traciune i torsiune) n momentul strngerii ,= 130 MPa = 200MPa;

momentul de aciune la cheie pentru strngerea piuliei, Mm = + = 13166 Nmm;

unde s-a considerat 1 = 0,15 coeficientul de frecare dintre piuli i flana pe care se aeaz acesata verificarea condiiei de autofixare,< ; 3,03o < 13o


Fig. 2.12.4 Parametrii tehnologici i de reprezentare


cotele privind lungimile tijei filetate i tijei urubului s-au determinat innd cont de grosimea piuliei, m = 8 mm (STAS 8121/3), aiba plat (STAS 5200/3), aiba Grower (STAS 7666/2); dimensiunile urubului au fost preluate din (STAS 4272-70); rugozitatea de prelucrare a alezajelor flanelor 9 i 10, Ra = 6,3


n acest caz, avnd n vedere c modelul de calcul este simplu att ca ncrcare precum ca i form a seciunii nu se impune verificarea cu pachetul de calcul MDESIGN.

2.13 Proiectarea legturilor 11-12/122.13.1 Proiectarea legturii 11-12/12, eav-eav ptrat


S se proiecteze legtura (asamblarea) evilor ptrate concentrice, poziiile 11 i 12 i 11 i 12 din fig. 2.13.1 cu funcia principal de transmitere prin form (contact) a sarcinilor: FX, FY, MX11, MY11, MZ11.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 48 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; L4 = 250 mm; L5 = 175 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul asamblrii cu bol: FXs = FXd = FX/2 = 925 N; FZs = FZd = FZ/2 = 225 N; MX11 = FY (L1+L3)/2 = 73500 Nmm, MZ11 = FY (L2+ L4)/2 + FX L5/2 = 80000 Nmm, MY11 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 687900 Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h12 = 50 mm i grosimea t12 = 5 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h11 = 60 mm i grosimea t11 = 5 mm; d. tipul legturii (asamblrii), cu contact conforme. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansatf. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizarea;g. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

a

bFig. 2.13.1.1 Schema funcional-constructiv a legturilor eav-eav cu profil ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare


Elementele 11 i 12/12 sunt incluse n subansamble sudate i, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).



Caracteristici i restricii funcionale i constructive pentru asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 11 i 12/12 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora

Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: evile ptrate interioar i exterioar, dimensionat. n subcap 2.10, au dimensiunile: h11 = 60 mm, t11 = 5 mm; h12 = 50 mm, t5 = 5 mm;

Obs. dimensiunile asamblrii cu bol se vor determina similar ca n subcap. 2.13.2.


Ipoteze i relaii de calcul:Legtura (asamblarea) dintre evile ptrate 11 i 12 este similar cu legtura dintre evile 5 i 6 tratat n subcap. PRC-A.2.1.2 cu urmtoarele deosebiri: ncrcrile exterioare sunt: FXs = 925 N; FZs = 225 N; MX11 = 73500 Nmm, MZ11 = 80000Nmm, MY11 = 687900 Nmm; dimensiunile alezajului ptrat, H = h7 = 50 mm, lungimea L = l11 cu valoare necunoscut; grosimea evii interioare, t12 = 5 mm, i respectiv exterioare t11 = 5 mm; sistemul de coordonate adoptat are axa axial Y n loc de Z i axa trnsversal Z n loc de Y

a b

Fig. 2.13.1.3 Similitudinile modelelor de calcul: a legtura dintre evile 5 i 6; b legtura dintre evile 11 i 12

Aceste deosebiri nu implic modificri ale modelului de calcul i deci, se menin aceleai ipoteze i relaii de dimensionare n care se modific doar indicii asociai modificrii sistemului de coordonate (Y Z, Z Y) i elementului de baz (6 11):

care dup nlocuirea valorilor parametrilor cunoscui devin,

i au soluiile pozitive maxime = 54,13 mm i, respectiv, = 35.76 mm; se adopt L = l11 = 50 mm


Fig. 2.13.1.4 Parametri tehnologicie i constructivi


diametrul alezajului , D5 = 8 mm se determin ca urmare a calculului asamblrii cu bol din subcap. 2.13.2 gaura de bol se aplic la partea inferioar la distana 1,5D5; ajustajul gaur-bol H12/h10; rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m; rugozitatea alezajului Ra = 3,2 m


Maximum value of the normal stress

Salient pointTension-pressure-stresszd N/mmBending stress in consequenceof Mymax (Mmax)max N/mmBending stress in consequenceof Mzmax (Mmax)max N/mmCombined characteristicof normal stressres N/mm

P1 0.44 28.57 -63.12 -34.11

P2 0.44 0.00 -63.12 -62.68

P3 0.44 -28.57 -63.12 -91.25

P3* 0.44 -28.57 -63.12 -91.25

P4 0.44 -28.57 0.00 -28.12

P5* 0.44 -28.57 63.12 35.00

P5 0.44 -28.57 63.12 35.00

P6 0.44 0.00 63.12 63.57

P7 0.44 28.57 63.12 92.14

P7* 0.44 28.57 63.12 92.14

P8 0.44 28.57 0.00 29.01

P1* 0.44 28.57 -63.12 -34.11

Maximum combined characteristic of the normal stress

Positionx= 0.000 mm

Amountresmax= 92.136 N/mm

Maximum combined characteristic of the shear stressres= 7.935 N/mm

Comparable stressvx= 92.136 N/mm

Safety against leakSf= 2.551

Resulting maximum deflectiony= 0.000 mm

2.13.2 Proiectarea legturii 11-12/12, asamblare prin bol


S se proiecteze asamblarea) cu bol cilindric a dou evi ptrate concentrice, poziiile 11 i 12/12 din fig. 2.13.2.1 cu funcia principal de transmitere prin form a forei FYsSpecificaii impuse a. Fora exterioare: FY = 250 N; FYs = FY/2 = 125 N;b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h12 = 40 mm i grosimea t12 = 4mm (subcap. 2.10); eava ptrat exterioar are dimensiunea h11 = 50 mm i grosimea t11 = 5 mm (subcap. 2.10);d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conforme. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansatf. Condiii constructive: interschimbabilitatea i modularizareag. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

Fig. 2.13.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol a evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare


Pentru elementele 11 i 12/12 s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) Bolul se va executa din oel pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005)


Fig. 2.13.2.2 Parametri geometrici ai asamblrii cu bol

Caracteristici i restricii funcionale i constructive asamblarea cu bol se poziioneaz la cotele b11 i b12 de capetele evilor 11 i, respectiv, 12; se va realiza asamblare transversal prin ambii perei a evilor

Parametrii geometrici principali D diametrul bolului (valoare standard); b11 poziia gurii n eava 11; b12 poziia gurii n eava 12


Ipoteze de calcul i solicitri: fora FYs se transmite prin form (contact direct) de la eava 12 la bol prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent mrit, se consider ca apar presiuni de strivire cu distribuie cosnusoidal cu maximul p12; fora FYs se transmite prin form (contact direct) de la bol la eava 11, de asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului existent redus, se consider c apar presiuni de strivire cu distribuie uniform cu maximul p11 .

Date cunoscute: despre ncrcare, FYs = 250 N fora transversl pe bol despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a materialului evii; as = 6080 MPa tensiunea admisibil la strivire (se adopt, as = 60 MPa pentru oelul S235 cu limita la curgere mai mic); af = 70 MPa tensiunea admisibil la forfecare


Relaii de calcul: Condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu bolPresiunile maxime de contact pe suprafeele bolului se limiteaz se limiteaz la valoarea tensiunii admisibile de strivire a ma terialelor n contact,

Dimensionare asamblare cu bolDin relaia ASB-A.2.3.4.1 se obine diametrul necesar al bolului,= max (1,30; 0,83) (ASB-A.2.3.4.2)

Se adopt din considerente tehnologice, dar i de interschimbabilitate, D12 = 8 mm. Verificare bol la forfecare60 MPa


Fig. 2.13.2.4 Parametrii de reprezentare

Alegerea bolului: se va adopta bol n forma standard (STAS 5754/1 i STAS 5756) cu diametrul exterior al poriunii cilindrice, 8h10 [mm]Ajustaje i tolerane: H12/h10, pentru eava 11 i bol; execuie mijlocie a gurii din eava 12.Rugozitti: alezajul din eava 11 se va aleza Ra = 3,2 m; alezajul din eava 12 se va realiza prin gurire, Ra = 6,3 m.Obs. pentru asigurare se pot folosi plinturi (STAS 1991).; pentru mpiedicarea deplasrii axiale se pot folosi aibe pentru boluri (STAS 5974)


2.14 Proiectarea elementului 13/13 (tirant stnga/dreapta)


S se proiecteze tirantul stnga/dreapta, poziia 13/13 din fig. PRC-A.1.2.3.1.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor (fore i momente) de la coloana, poziia 12/12 la coloana 9.Specificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm, L2 = 70 mm, L3 = 250 mm, L4 = 200 mm, L5 = 500 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul mbinrii sudate 12-13 (12-13) : FXs = 925 N, FYs = 125 N, FZs = 225 N; MX13 = FY (L1+L3)/2 = 36750 Nmm, MZ13 = FY (L2+L4)/2 = 40000 Nmm, MY13 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 34350 Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc. Restricii dimensionale: L6 = 200 mm; d. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat;e. Condiii constructive: materiale sudabile;f. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.

a

bFig. 2.14.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip tirant solicitat excentric: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare


Se adopt, oel sudabil S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).


Fig. 2.14.2 Parametri geometrici, funcionali i constructivi

Caracteristici i restricii funcionale i constructive: se adopta semifabricat de tip platband cu dimensiunile seciunii L13 i grosimea g;

Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: se adopt, pornind de la dimensiunea cordonului de sudur , = 45 mm; se adopt, a = 85 mm; b=17,5 mm


Ipoteze de calcul i solicitri: se neglijeaz momentul de ncovoiere generat de fora FX modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, solicitat la traciune de fora FXs ; la ncovoiere oblic de sarcinile FZs, FYs i MZ13, MY13; la torsiune de momentul MX13; la forfecare de forele FYs i FZs; elementele 13/13 i 3/3 formeaz asamblri cu uruburi montate cu joc; deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FYs i momentul MZ13; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN Date cunoscute (pentru modelul simplificat):despre ncrcare: FYs = 200 N, MZ13 = 54000 Nmm, aplicate static; despre form i dimensiuni: platband cu dimensiunile, b13 = 120 mm; grosimea h13 necunoscut; L6 = 200 mm despre material: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere; c = 1,52,5 - coieficientul de siguran; at = 02/c = 235/1,52,5 = 90150 MPa tensiunea admisibil la traciune (se adopt, at = 100 MPa); a = (1,051,1) at (a = 110 MPa)Relaii de calcul: efortul de ncovoiere n seciunea critic (pentru modelul simplificat): M max = MZ13+ FYs L6 = 94000 Nmm; condiia de rezisten la ncovoiere n seciunea critic,

dimensionare, din relatia de mai sus, se determin limea tirantului = 14.19 mm,

din (DIN 10058) se adopt semifabricat de tip platband (oel lat) cu b = 120 mm i h = 8 mm.



Fig. 2.14.4 Parametrii tehnologici i de reprezentare


numrul de rnduri guri i, deci, cursa de reglare se vor determina innd cont de distana dintre guri de 85; diametrul gurii de trecere pentru uruburile de fixare s-e determinn n urma calcului asamblrii cu uruburi; rugozitatea de prelucrare, Ra = 6,3 m.


2.15 Proiectarea legturii 12-13/12-13 (mbinare sudat)


S se proiecteze mbinarea sudat a coloanei stnga/dreapta, 12/12, cu tirantul stnga/dreapta 13/13 din fig. 2.15.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX7, MY7, MZ7.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm, L2 = 70 mm, L3 = 250 mm, L4 = 250 mm, L5 = 350 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul mbinrii sudate 12-13 (12-13) : FXs = 925 N, FYs = 125 N, FZs = 225 N; MX13 = FY (L1+L3)/2 = 36750 Nmm, MZ13 = FY (L2+L4)/2 = 40000 Nmm, MY13 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 346950 Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare; coloana stnga/dreapta este din eva ptrat cu latura h12 = 40 mm i grosimea t12 = 4 mm; tirantul stnga/dreapta este din platband cu limea b13 = 120 m i grosimea g13 = 8 mm; d. Tipul mbinrii, sudur de cole. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat f. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii

Fig. 2.15.1 Schema funcional-constructiv i de ncrcare a mbinrii sudate - cazul 4 (12-13; 12-13)II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei

Elementele 12, 13, i 12, 13 formeaz subansambluri sudate i, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)


Fig. 2.15.2 Parametri geometrici ai mbinrii sudate

Caracteristici i restricii funcionale i constructive se impune asigurarea perpendicularitii elementelor sudate

Parametrii geometrici principali grosimea cordonului de sudur a este ma mic dect grosimea peretelui evii t12 = 5 mm


Ipoteze de calcul i solicitri deoarece ncrcarea exterioar este compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru calculul clasic se consider un

Documents

Memoriu Tehnic Proiect OM I 2015 (1)