of 24 /24
Note de curs. Capitolul 5. Asamblări elastice 95 5. Asamblari elastice 5.1. Arcuri 5.1.1. Definire. Rol functional Arcurile sînt organe de maşini care prin forma lor şi prin calităţile de elasticitate ale materialelor din care sînt executate, sub acţiunea forţelor exterioare ajung la deformaţii relativ mari, revenind la forma iniţială după îndepărtarea acestor forţe. În timpul deformaţiei elastice, arcurile înmagazinează lucrul mecanic efectuat de forţa exterioară, cu posibilităţi de redare integrală sau parţială. Scop : - amortizarea energiei de şoc şi a vibraţiilor (arcuri vehicule, arcuri montate sub fundaţii); - acumularea unei energii ce trebuie cedată treptat sau în timp scurt (arcurile ceasurilor, supapelor motoarelor cu ardere internă); - exercitarea unor forţe elastice permanente (arcurile unor ambreiaje); - limitarea forţelor, reglare (la prese, ambreiaje automate, robinete de reglare); - măsurarea forţelor şi momentelor prin utilizarea dependenţei dintre sarcină şi deformaţie – (dinamometrice). - schimbarea frecvenţelor proprii ale unor organe de maşini. Clasificare: - după forma constructivă (fig.3.54) - în foi - elicoidale - disc - inelare - spirale plane - bară de torsiune - speciale

Note de curs . Capitolul 5. Asambl ări elastice 5 ... · PDF fileNote de curs . Capitolul 5. Asambl ări elastice 97 - lipsa propriet ăţilor magnetice - men ţinerea propriet ăţilor

  • Author
    vandung

  • View
    227

  • Download
    4

Embed Size (px)

Text of Note de curs . Capitolul 5. Asambl ări elastice 5 ... · PDF fileNote de curs . Capitolul 5....

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    95

    5. Asamblari elastice

    5.1. Arcuri

    5.1.1. Definire. Rol functional

    Arcurile snt organe de maini care prin forma lor i prin calitile de

    elasticitate ale materialelor din care snt executate, sub aciunea forelor

    exterioare ajung la deformaii relativ mari, revenind la forma iniial dup

    ndeprtarea acestor fore.

    n timpul deformaiei elastice, arcurile nmagazineaz lucrul mecanic

    efectuat de fora exterioar, cu posibiliti de redare integral sau parial.

    Scop :

    - amortizarea energiei de oc i a vibraiilor (arcuri vehicule, arcuri

    montate sub fundaii);

    - acumularea unei energii ce trebuie cedat treptat sau n timp scurt

    (arcurile ceasurilor, supapelor motoarelor cu ardere intern);

    - exercitarea unor fore elastice permanente (arcurile unor ambreiaje);

    - limitarea forelor, reglare (la prese, ambreiaje automate, robinete de

    reglare);

    - msurarea forelor i momentelor prin utilizarea dependenei dintre

    sarcin i deformaie (dinamometrice).

    - schimbarea frecvenelor proprii ale unor organe de maini.

    Clasificare: - dup forma constructiv (fig.3.54) - n foi

    - elicoidale

    - disc

    - inelare

    - spirale plane

    - bar de torsiune

    - speciale

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    96

    - dup direcia i sensul forelor exterioare - compresiune

    - traciune

    - torsiune

    - ncovoiere

    - dup forma seciunii: - circular

    - dreptunghiular, ptrat

    - profilat

    5.1.2. Materiale

    Cerine:

    - rezisten ridicat la rupere

    - limit ridicat de elasticitate

    - rezisten la oboseal i rezistene ridicate

    La anumite construcii mai trebuie : - rezisten la coroziune

    - dilatare termic redus

    Arcul cilindric de compresiune

    Arcuri cu foi Arcul elicoidal conic de compresiune

    Arc elicoidal cilindric de traciune

    Arc disc simplu

    Arc spiral

    Arc bar de torsiune Arc lamelar

    Fig.3.54

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    97

    - lipsa proprietilor magnetice

    - meninerea proprietilor mecanice la

    temperatur

    a) Oeluri carbon de calitate i oeluri aliate :

    oel clit i revenit pentru arcuri STAS 795, OLC 55A; 65A; 75A; 85A,

    51 i 17 A, , 60 Si 15 A

    b) Materiale neferoase : bronz, alam, aliaje Cu Ni

    c) Materiale nemetalice : cauciuc, mase plastice, plut.

    5.1.3. Caracteristicile funcionale ale arcurilor

    a) Caracteristica arcului este curba care exprim relaia dintre sarcini

    i deformaiile provocate (fig.3.55); F = F(f); M = g()

    - La majoritatea arcurilor caracteristic

    liniar (a) - arcuri elicoidale, bar de

    torsiune, lamelare, din foi drepte ;

    - curbilinie cresctoare (b) arcuri din foi

    curbate i arcuri telescopice;

    - curbilinie descresctoare (c) arcuri disc,

    spirale plane.

    b) Rigiditatea arcului c mrimea care caracterizeaz raportul dintre

    sarcina elementar i deformaia elementului corespunztor

    c = df

    dF; 'c =

    ddM

    Arcurile cu caracteristic liniar au rigiditatea constant, numit i

    constanta arcului :

    c = 1

    1

    f

    F =

    2

    2

    f

    F = =

    n

    n

    f

    F = tg =

    12

    12

    ff

    FF

    = f

    F

    b F, M

    f,

    c

    a

    Fig.3.55

    Comment [AT1]:

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    98

    sau 'c = 1

    1M

    =

    2

    2M

    = =

    n

    nM

    = 'tg =

    12

    12 MM

    =

    M

    Arcurile cu caracteristic neliniar au rigiditatea variabil

    - cresctoare df

    dFc =

    - descresctoare df

    dFc =

    c) Lucrul mecanic de deformaie A este lucrul mecanic efectuat de

    sarcina exterioar i nmagazinat de arc.

    A = f

    0

    Fdf = f

    0

    df)f(g sau 'A = =

    00

    d)(gMd

    La arcurile cu caracteristic liniar

    Ff2

    1A = i M

    2

    1'A =

    d) Coeficientul de utilizare volumetric K v - reprezint raportul dintre

    lucrul mecanic de deformaie a arcului i energia total pe care o poate

    nmagazina volumul V de material al arcului

    VE

    max

    AK

    2v = ;

    VG

    'A'K

    2max

    v =

    (defmax

    v E

    AK = V

    EVE

    2

    defmax == )

    5.1.4. Arcuri cu foi

    Arcurile cu foi snt arcuri flexionale (solicitate n principal la

    ncovoiere) constituite din una sau mai multe foi lucrnd mpreun

    a) arcuri lamelare

    b) arcuri cu foi multiple.

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    99

    a) Arcuri lamelare (Fig.3.56)

    pentru seciune dreptunghiular

    2maxi2i

    ixh6

    Fl6

    6

    bh

    )xl(F

    W

    )xl(F === (x=0)

    Eh3

    l2

    2

    h

    6

    bhE3

    lM

    12

    bhE3

    lFl

    EI3

    Flf

    2

    maxi2

    2i

    3

    23

    =

    ===

    ====Eh3

    l2F

    2

    1

    EI3

    FlF

    2

    1Ff

    2

    1A

    2

    maxi

    3

    ==

    = v2maximaxi2

    KE18

    V

    E3

    2

    6

    lbh

    6

    hb

    Fl

    2

    1

    18

    1

    VE

    A2max

    ==

    pentru seciune triunghiular

    6

    bhFl

    2maxi = E3EFlF

    2

    1

    E

    V

    Ff2

    A

    K3

    2

    max

    v

    =

    =

    ==6

    1K

    h

    l

    Ef v

    2maxi folosete cel mai bine materialul

    pentru seciune trapezoidal

    2

    1

    0v

    b

    b1

    C

    9

    1K

    += ;

    12

    20 bb2

    b3C

    +=

    b) Arcuri cu foi multiple, curbe, cu suspensie oblic la capete (fig.3.57)

    Se cunosc : F, fo, l

    Se cere : n sau b, h

    Fig.3.56

    F

    F

    h x

    l

    F

    b b x

    F

    b x

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    100

    RctgA0AC

    A0ctg ==

    6

    nbh)tgfl(F

    W

    M2

    o

    i

    imaxi

    +=

    2aitmaxitot min/N500400K=+=

    numrul de foi de arc n

    - bh

    Ftgt

    = pentru foaia principal

    Deoarece nu se cunoate, se determin din faptul c curbura foilor se face

    dup un arc de cerc

    ctg.lRf 0 = 2tg.l

    sin

    cos

    sin

    1lctg.l

    sin

    lf0

    =

    ==

    (2

    tg

    2cos

    2sin2

    2sin2

    2cos

    2sin2

    2sin

    2cos1

    sin

    cos1222

    ==

    = )

    Elemente constructive

    Aspectele foilor de arc pot avea forme variate: drepte, trapezoidale,

    circulare, parabolice (fig.3.58), eventual cu nlimea descrescnd, pentru a

    micora frecarea ntre foi n aceast zon. Forme constructive pentru capetele

    foii principale sunt prezentate n fig.3.59.

    F/cos F/cos Q=2F

    F tg F F cos

    F tg F cos F

    l l Q=2F

    f

    f o f

    l

    F R

    O

    Fig.3.57

    a b c d e

    a b c d e

    Fig.3.58

    Fig.3.59

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    101

    5.1.5. Arcuri disc

    Arcurile-disc STAS 8215 sunt formate dintr-unul sau mai multe discuri

    elastice tronconice.

    Caracteristic pentru aceste arcuri este faptul c

    prin variaia raportului sh , ca i prin diferite

    combinaii de aezare a discurilor, se obin

    caracteristici elastice diferite.

    a) Pachet de arcuri disc (suprapuse n acelai sens)

    1tot1tot ff,nFF ==

    b) Coloan de arcuri disc (suprapuse cu alternarea poziiei lor)

    1tot1tot iff,FF ==

    c) Coloan de pachete de arcuri disc

    1tot1tot iff;nFF ==

    unde: n numrul de discuri dintr-un pachet

    i numrul pachetelor suprapuse

    Elemente de calcul STAS 8216

    Tensiunea maxim apare n colul C (tensiune de compresiune)

    Tratarea exact a calculelor de rezisten este dificil

    d D

    F F h

    F f tot

    f1 2f2 f

    F 2F1 F1

    Ftot=F1

    F

    Ftot

    f1 2f2 f

    F F2 F1

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    102

    simplificat :

    a) Fora din arc

    ( )h,f,D,s,,EF1s2

    f

    s

    h

    s

    f

    s

    h

    s

    f

    Dk

    s

    1

    E4F

    21

    4

    2

    =

    +

    =

    b) Tensiunea maxim max corespunztor unei deformaii f

    ( ) ( )f,D,s,,Eks2f

    s

    hk

    s

    f

    D

    s

    k1

    E4max32

    2

    12max

    =

    +

    =

    unde :

    =

    = 1d/Dln

    1d/D

    d

    Dln

    6k;

    d/D

    11

    d

    Dln

    6k 2

    2

    1

    ( )

    d

    Dln

    1d/D3k3

    =

    c) Lucrul mecanic de deformaie pentru un disc, n domeniul de deformaie de

    la starea liber la aplatisare

    21 1

    E4L

    = .. ( )h,D,s,,EL =

    pentru un pachet cu n discuri 1nLL =

    Elemente constructive

    5,03,0 ppD

    d

    35ps

    D

    13

    4f

    s

    hpentru

    f

    h

    2/1500 mmNa

  • Note de curs. Capitolul 5. Asamblri elastice

    103

    5.1.6. Arcuri cu solicitri p