PREFAŢA

Organe de Maşini este prima disciplină de cultură tehnică generală cu caracteraplicativ în procesul de învăţământ al studenţilor de la specializările cu profil mecanic. Laaceastă disciplină studenţii realizează primele proiecte cu teme concrete.

În general tema primului proiect, la disciplina Organe de maşini, constă înproiectarea unei transmisii şurub-piuliţă folosite la diferite mecanisme de acţionare aledispozitivelor de ridicare, a preselor, a armăturilor industriale sau a maşinilor unelte.

Prezentul îndrumar este astfel structurat încât să înlesnească activitatea de proiectareatât la primul proiect pe care trebuie să-l realizeze studenţii, cât şi la proiectele ulterioare,care au o complexitate mult mai mare. În cadrul primului proiect studenţii trebuie să-şiînsuşească o metodologie de proiectare, un anumit mod de abordare a unei teme deproiectare, o logică a dezvoltării constructive a unui ansamblu; elemente care sunt de bazăşi în activitatea ulterioară. În acest scop autorii prezintă detaliat calculul şi proiectareadetaliată atât a mecanismului cu şurub cu frecare de alunecare dar şi cel cu frecare derostogolire, concomitent cu numeroase variante constructive.

În acest sens, în primul capitol sunt prezentate schemele structurale alemecanismelor cu şuruburi de forţă şi mişcare, cu încărcarea principalelor elementecomponente şi solocitările acestora.

În capitolul 2 sunt prezentate elementele de bază ale calculului şi proiectăriişuruburilor de forţă şi mişcare cu alunecare. Sunt prezentate tipurile de filete de mişcare,precizia de execuţie a acestora, materialele utilizate cât şi calculul şi proiectarea acestora.Sunt date precizări privind elementele specifice de calcul şi proiectare pentru cricul cupiuliţă rotitoare, pentru cricurile telescopice şi cu dublă acţiune, pentru cricurile cu pârghiicu o piuliţă şi cu două piuliţe, pentru presa cu şurub etc. De asemenea sunt prezentateelementele de calcul ale mecanismelor de acţionare manuală ale cricurilor cu clichetorizontal sau vertical.

Capitolul 3 abordează şuruburile de forţă şi mişcare cu rostogolire – şuruburile cubile. Sunt precizate materialele, parametrii constructivi şi elementele de calcul şi proiectare.Este dată şi o etapizare a calculului de proiectare cât şi unele detalii constructive.

Un capitol foarte bogat cuprinde soluţii constructive, sub formă de desene deansamblu, de mecanisme şurub-piuliţă cu alunecare şi respectiv cu rostogolire.

Pentru elementele standardizate sunt prezentate, sub formă de anexe, date concreteprivind forma şi dimensiunile acestora.

La elaborarea prezentului îndrumar s-a folosit experienţa colectivelor cadrelor deOrgane de maşini din Braşov, Cluj şi Galaţi, pentru care dorim să le mulţumim.

Autorii.

CUPRINS

PREFAŢA…………………………………………………………………………….……………3

CAPITOLUL 1. MECANISME CU ŞURUBURI DE FORŢĂ ……………………………..…71.1 CONSIDERAŢII GENERALE…….………………………………………...………..71.2. SCHEME STRUCTURALE ALE MECANISMELOR CU ŞURUBURI DE FORŢĂ.DIAGRAME DE FORŢE ŞI MOMENTE ……………………………………….………...9

1.2.1. Cricul simplu (şurub-piuliţă fixă)……………………………………………... 101.2.2. Cricul cu piuliţă rotitoare……………………………………………………….121.2.3. Cricurile telescopice şi cu dublă acţiune………………………………………. 131.2.4. Cricuri pe glisiere……………………………………………………………… 161.2.5. Cricuri cu pârghii…………………………………………………………….. 181.2.6. Cricuri cu pârghii pentru ridicarea sarcinii la distanţe mari faţă de sistemul deacţionare………………………………………………………………………………..221.2.7. Cric cu pârghii şi platformă……………………………………………………. 241.2.8. Cric şurub-piuliţă pentru ridicarea sarcinilor laterale………………………….. 251.2.9. Cric cu şurub şi pârghii pentru bărci de salvare………………………………...251.2.10. Presa cu şurub cu piuliţă fixă şi cu piuliţă rotitoare………………………… ..251.2.11. Prese cu şurub şi pârghii……………………………………………………….271.2.12. Prese cu şurub şi fălci mobile………………………………………………….281.2.13. Presă cu şurub cu pene……………………………………………………….. .281.2.14. Presă cu şurub pentru extragerea inelelor interioare ale rulmenţilor…………..291.2.15. Platformă de ridicat……………………………………………………………291.2.16. Menghine cu şurub…………………………………………………………… 301.2.17. Cheie de strângere cu şurub…………………………………………………....311.2.18. Ancoră reglabilă………………………………………………………….……311.2.19 Tije filetate pentru robinete………………………………………………….…311.2.20. Şuruburi conducătoare pentru strunguri………………………………….……35

CAPITOLUL 2. ŞURUBURI DE FORŢĂ CU ALUNECARE ……………………….. …….382.1. FILETE PENTRU ŞURUBURI DE FORŢĂ CU ALUNECARE ..………………….38

2.1.1. Consideraţii generale …………………………………………………………...382.1.2. Filetul pătrat……………………………………………………………………..402.1.3. Filetul trapezoidal……………………………………………………………….412.1.4. Filetul ferăstrău………………………………………………………………….442.1.5. Filetul rotund……………………………………………………………………46

2.2. ALEGEREA PROFILULUI FILETULUI…………………………………………….472.3. TOLERANŢE ŞI AJUSTAJE……………………………………………………….. .48

2.3.1. Sistemul de toleranţe şi ajustaje al filetului trapezoidal ISO……………………482.3.2. Sistemul de toleranţe al filetului ferăstrău……………………………………....55

Cuprins 5

2.3.3. Sistemul de toleranţe al filetului rotund……………………………………….. 592.4. MATERIALE UTILIZATE ÎN CONSTRUCŢIA MECANISMELOR CU ŞURUBŞI PIULIŢĂ CU ALUNECARE …………..……………………………………………...61

2.4.1. Materiale utilizate la execuţia şuruburilor de forţă şi a piuliţelor ……………....612.4.2. Materiale utilizate pentru alte elemente componente ale mecanismului şurub –piuliţă…………………………………………………………………………………...65

2.5. CALCULUL ŞI PROIECTAREA ŞURUBURILOR DE FORŢĂ CUALUNECARE……………………………………………………………………………...71

2.5.1. Calculul şi proiectarea şurubului principal……………………………………...712.5.2. Şurubul secundar………………………………………………………………...782.5.3. Verificarea şurubului…………………………………………………………….80

2.6. CALCULUL ŞI PROIECTAREA PIULIŢEI…………………………………………852.6.1. Dimensionarea piuliţelor fixe……………………………………………………852.6.2. Dimensionarea piuliţelor rotitoare……………………………………………....86

2.6.2.1. Cric cu piuliţă rotitoare………………………………………………….……..862.6.2.2. Presă cu piuliţă rotitoare………………………………………………………..87

2.6.3. Verificarea piuliţei………………………………………………………………892.7. CALCULUL ORGANELOR AUXILIARE ALE DISPOZITIVELOR CUŞURUBURI DE FORŢĂ CU ALUNECARE ……………………………………………89

2.7.1. Calculul cupei…………………………………………………………………...892.7.1.1. Cricul simplu şi cricul telescopic……………………………………………....922.7.1.2. Cricul cu piuliţă rotitoare şi cricul telescopic cu dublă acţiune…………..94

2.7.2. Calculul mecanismelor de acţionare……………..……………………………...962.7.2.1. Calculul manivelei………………………………………………………………..972.7.2.2. Calculul roţii de clichet………………………………………………………....992.7.2.3. Calculul clichetului……………………………………………………….…....1022.7.2.4. Calculul bolţului………………………………………………………………..1032.7.2.5. Calculul arcului cilindric elicoidal de compresiune……………………….104

2.7.3. Construcţia şi calculul corpului………………………………………………...1062.7.3.1. Corpul de cric……………………………………………………………...……1062.7.3.2. Corpul de presă…………………………………………………………………109

CAPITOLUL 3. ŞURUBURI DE FORŢĂ CU ROSTOGOLIRE …………………………..1143.1. CONSIDERAŢII GENERALE……………………………………………………....1143.2. MATERIALE UTILIZATE PENTRU EXECUŢIA ELEMENTELORCOMPONENTE ALE ŞURUBURILOR CU BILE……………………………………...1153.3. PARAMETRII CONSTRUCTIVI…………………………………………………..1153.4. CALCULUL TRANSMISIEI ŞURUB - PIULIŢĂ CU BILE………………………122

3.4.1. Dimensionarea şurubului……………………………………………………....1223.4.2. Sarcina (încărcarea) axială…………………………………………………….1233.4.3. Sarcina (încărcarea) radială……………………………………………………1273.4.4. Capacitatea de încărcare statică………………………………………………..1283.4.5. Sarcina dinamică de bază şi durabilitatea……………………………………...1293.4.6. Randamente……………………………………………………………………1313.4.7. Etapele calculului de proiectare a şuruburilor cu bile încărcate cu forţe axiale.132

3.5. ELEMENTE CONSTRUCTIVE…………………………………………………….1343.5.1. Şurubul…………………………………………………………………………1343.5.2. Piuliţa…………………………………………………………………………..1343.5.3. Organe de direcţie (deflectoare)………………………………………………..136

CAPITOLUL 4. SOLUŢII CONSTRUCTIVE………………………………………………..1394.1. SOLUŢII CONSTRUCTIVE DE MECANISME CU ŞURUBURI CU MIŞCAREDE ALUNECARE ………………………………………………………………………139

6 TRANSMISII CU ŞURUBURI DE FORŢĂ ŞI MIŞCARE

4.1.1. Cric cu piuliţă fixă……………………………………………………………..1394.1.2. Cric cu piuliţă rotitoare………………………………………………………...1434.1.3. Cricul telescopic şi cricul telescopic cu dublă acţiune…………………………1434.1.4. Cricuri cu pârghii………………………………………………………………1564.1.5. Presă cu piuliţă fixă…………………………………………………………...1594.1.6. Prese cu piuliţă rotitoare………………………………………………………1624.1.7. Dispozitive cu şurub pentru montarea şi demontarea rulmenţilor……………..1684.1.8. Transmisii cu şurub-piuliţă la maşinile de încercat la tracţiune-compresiune....1694.1.9. Transmisii cu şurub pentru elevatoare………………………………………....169

4.2. SOLUŢII CONSTRUCTIVE DE MECANISME CU ŞURUBURI CUMIŞCARE DE ROSTOGOLIRE (ŞURUBURI CU BILE)……………………………....174

CAPITOLUL 5. CALCULUL ASAMBLĂRILOR CU FLANŞE ………………………….1795.1. GENERALITĂŢI……………………………………………………………………1795.2. CALCULUL SIMPLIFICAT AL ASAMBLĂRILOR CU FLANŞE ……………....182

5.2.1. Calculul asamblării cu flanşe tip integral fără contact………………………...1835.2.2. Calculul asamblărilor cu flanşe libere fără contact……………………………1845.2.3. Calculul asamblării cu flanşe cu contact………………………………………185

5.3. CALCULUL PRECIS AL ASAMBLĂRILOR CU FLANŞE………………………1865.3.1. Calculul forţelor de strângere din asamblare………………………………….1865.3.2. Calculul asamblărilor cu flanşe fără contact…………………………………..194

5.3.2.1. Calculul de rezistenţă a şuruburilor…………………………………………1945.3.2.2. Calculul de rezistenţă a flanşelor…………………………………………….199

5.3.3. Calculul asamblărilor cu flanşe cu contact…………………………………….2085.3.3.1. Calculul de rezistenţă a şuruburilor…………………………………………2085.3.3.2. Calculul de rezistenţă a flanşelor…………………………………………….218

Anexa 1. Filete metrice ISO de uz general………………………………………………………242Anexa 2. Filetul patrat…………………………………………………………………………..246Anexa 3. Filete metrice trapezoidale……………………………………………………………..249Anexa 4. Filete ferastrau…………………………………………………………………………253Anexa 5. Filete rotunde…………………………………………………………………………..258Bibliografie………………………………………………………………………………………..259

CAPITOLUL 1

MECANISME CU ŞURUBURI DE FORŢĂ

1.1. CONSIDERAŢII GENERALE

Mecanismele şurub–piuliţă se utilizează pentru transformareamişcării de rotaţie în mişcare de translaţie, cu transmiterea unor sarcini mari(transmisii de forţă) sau având numai rol cinematic.

În concordanţă cu scopul urmărit şuruburile folosite se denumesc:- şuruburi de forţă utilizate pentru a dezvolta o forţă axială mare

(cricuri, prese cu şurub, dispozitive cu şurub, şuruburi de reglare etc.);- şuruburi de mişcare utilizate pentru transformarea mişcării de

rotaţie în mişcare de translaţie (şurub rotitor şi piuliţă în translaţie, şurubrotitor în translaţie cu piuliţă fixă, piuliţă rotitoare şi şurub în mişcare detranslaţie).

Mecanismele şurub–piuliţă au o largă utilizare în construcţia demaşini, datorită avantajelor pe care le prezintă:

- construcţie simplă, compactitate a construcţiei şi gabarit redus;- tehnologie de execuţie uşor realizabilă;- materiale ieftine;- posibilitatea transmiterii unor sarcini axiale mari, utilizând forţe de

acţionare mici;- asigurarea autofrânării;- funcţionare lină, fără zgomot.

Printre dezavantajele mecanismelor şurub – piuliţă se menţionează:- frecare mare între spirele filetului şurubului şi piuliţei, care

conduce la uzura pieselor în contact şi la un randament scăzut;- lipsa autocentrării;- prezenţa unor concentratori puternici de tensiune în zona filetată

care afectează rezistenţa la oboseală a şurubului.Sub aspect tribologic, mecanismele şurub-piuliţă pot fi cu frecare de

alunecare - şurub cu filet normal = 0,4…0,7 (tribosistem de alunecare),sau de rostogolire - şurub cu bile = 0,8…0,9 (tribosistem de rostogolire).

Performanţele variantei cu şurub cu frecare de rostogolire

8 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

sunt: precizia cinematică, durabilitate, rezistenţă la uzură şi randamentsuperior.

Randamentul mic la şuruburile cu frecare de alunecare impunefolosirea acestora cu precădere la mecanismele acţionate manual,întâlnindu-se însă şi în sistemele de acţionare ale maşinilor unelte, preselorcu şurub etc. Pentru mărirea randamentului, frecarea de alunecare a fostînlocuită cu frecarea de rostogolire, obţinându-se astfel mecanismele cuşuruburi cu bile, cu o tehnologie de execuţie mult mai pretenţioasă şi decimai scumpă. Acestea necesită şi un dispozitiv de frânare, deoarece condiţiade autofrânare nu mai este îndeplinită.

Cele mai importante domenii de utilizare a transmisiilor şurub–piuliţă sunt: ridicarea greutăţilor (cricuri); crearea încărcărilor la maşinile deîncercare; realizarea procesului de prelucrare mecanică (prese cu şurub,maşini unelte) etc.

Mecanismele de ridicat (cricurile) au în componenţa lor tribosistemede alunecare tip şurub–piuliţă. Formele constructive ale cricurilor, depindatât de modul de ridicare a sarcinii cât şi de modul de acţionare a acestora.

Posibilităţile cinematice sunt prezentate în fig. 1.1.

- Piuliţa (2) este fixă şi se roteşte şurubul (1) ( 01 , 01 v ), carerealizează şi mişcarea de translaţie (fig. 1.1 a). În această situaţie, pentruridicarea sarcinii Q este necesar să se prevadă posibilitatea pivotării capuluişurubului (1) în cupa (3), care nu se roteşte ci realizează doar mişcarea de

Fig. 1.1

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 9

translaţie, identică cu cea a şurubului. Pivotarea se poate realiza, utilizândun lagăr cu alunecare axial sau un lagăr cu rostogolire axial – rulment axial.Sub această formă, se întâlneşte la cricul simplu şi la presele cu şurub.

- Piuliţa (2) se roteşte ( 02 , 02 v ), şurubul (1) realizând doarmişcarea de translaţie ( 01 , 01 v ), (fig. 1.1 b), fapt pentru care cupaeste solidar legată de capul şurubului. Sub această formă se întâlneşte lacricul cu piuliţă rotitoare.

- Şurubul (1) realizează mişcarea de rotaţie ( 01 , 01 v ), piuliţa(2) realizând mişcarea de translaţie ( 02 , 02 v ), (fig. 1.1 c). Subaceastă formă se întâlneşte la cricurile cu pârghii şi ca mecanism deacţionare a săniei port–cuţite la strunguri.

Din cele prezentate, rezultă că elementul motor, cel la care esteataşat mecanismul de acţionare, realizează o mişcare de rotaţie, iarelementul condus una de translaţie (fig. 1.1 b şi c). Când elementul motoreste şi element condus, acesta realizează atât o mişcare de rotaţie cât şi omişcare de translaţie (fig. 1.1 a).

Pe principiile de funcţionare prezentate sunt realizate diverse tipuriconstructive de cricuri, unele cu forme strict specializate pentru ridicareanumai anumitor sarcini şi în anumite condiţii – cricul cu pârghii cu o piuliţăde tip Dacia, cricuri pentru platforme etc., iar altele cu forme ce permitfolosirea în cele mai diverse situaţii.

1.2. SCHEME STRUCTURALE ALE MECANISMELORCU ŞURUBURI DE FORŢĂ. DIAGRAME DE FORŢE ŞIMOMENTE.

Analiza modului de funcţionare a transmisiei şurub-piuliţă şirealizarea corectă a schemei structurale sunt foarte importante în fazarealizării proiectului. De aceasta depinde, în mare măsură, proiectareacorectă şi realizarea parametrilor funcţionali, impuşi prin tema de proiectare.

Schemele structurale evidenţiază elementele componente aletransmisiei şurub-piuliţă, făcând posibilă determinarea încărcării fiecăruielement, în vederea efectuării calculului de rezistenţă, stabilirea formeiconstructive şi a transmisiei în ansamblul ei.

După natura mişcărilor relative ale elementelor mecanismului şurub-piuliţă se pot întâlni următoarele combinaţii de mişcări:

a) piuliţă fixă, şurubul executând o mişcare de rototranslaţie (criculsimplu – fig. 1.2, presa cu piuliţă fixă – fig. 1.16, robinetul cu ventil – fig.1.27);

10 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

b) şurub fix, piuliţa executând o mişcare de rototranslaţie (apare mairar);

c) şurubul execută o mişcare de rotaţie, iar piuliţa o mişcare detranslaţie (menghinele cu şurub - fig. 1.23, robinetul cu sertar cu tijăneascendentă - fig. 1.26);

d) piuliţa execută o mişcare de rotaţie, iar şurubul o mişcare detranslaţie (cricul cu piuliţă rotitoare - fig. 1.4, presa cu piuliţă rotitoare - fig.1.17 );

e) combinate: piuliţă fixă, şurubul secundar executând orototranslaţie, iar şurubul principal o mişcare de rotaţie (cricul telescopic cudublă acţiune - fig. 1.5);

f) piuliţa execută o mişcare de translaţie iar şurubul o mişcare derotaţie (mecanisme manuale de găurit).

Această clasificare nu este limitativă, putând să mai apară sau să fieconcepute şi alte combinaţii de mişcări.

Pe baza celor menţionate mai sus, se dau în continuare schemelefuncţionale ale principalelor mecanisme şurub-piuliţă cu acţionare manuală.

Pentru a uşura munca de proiectare, schemele funcţionale suntcompletate cu diagramele de forţe şi momente ce încarcă elementelemecanismului, diagrame ce servesc la calculul de rezistenţă al elementelorrespective.

1.2.1. Cricul simplu (şurub-piuliţă fixă).Principalele elemente ale unui cric simplu (fig. 1.2) sunt: cupa (1),

şurubul de mişcare (2), piuliţa fixă (3), corpul (4) şi mecanismul deacţionare (5), prin care se intervine asupra şurubului de mişcare (2).

Fig. 1.2

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 11

Prin intermediul mecanismului de acţionare (5), (fig. 1.2 a) seproduce rotirea şurubului (2) în piuliţa (3), acesta, executând şi mişcarea detranslaţie, în sensul ridicării (coborârii) sarcinii. Între cupa (1), care rămânefixă în procesul ridicării (coborârii) sarcinii şi şurubul de mişcare (2), carese roteşte faţă de aceasta, se formează un tribosistem de tip pivot.

Pe schema structurală se poate stabili şi încărcarea elementelorcomponente (fig. 1.2 b). Toate elementele cricului simplu sunt solicitate lacompresiune – de sarcina de ridicat F – şi la torsiune – de momente detorsiune ce se pot stabili, urmărind funcţionarea cricului. Pentru cupă şişurubul de mişcare – pe porţiunea dintre cupă şi mecanismul de acţionare –momentul de torsiune este momentul de frecare Mf care apare la frecareadintre aceste elemente. Celelalte elemente şi şurubul de mişcare – peporţiunea dintre mecanismul de acţionare şi piuliţa fixă – sunt solicitate demomentul de torsiune necesar pentru învingerea frecărilor Mt1 dintribosistemul şurub-piuliţă fixă. Momentul motor Mm , realizat demecanismul de acţionare, trebuie să echilibreze atât momentul Mt1 cât şi pecel de frecare Mf , deci ftm MMM 1 .

O variantă constructivă este prezentată în fig. 1.3 a. Pentru ridicareasarcinii se folosesc două bolţuri solidar legate de corpul superior (3) alcricului, care realizează mişcarea de translaţie, corpul inferior (4) fiind legat

de suportul (5), printr-o dublă articulaţie. Piuliţa (2) este fixă în corpulinferior, şurubul (1) fiind cel care realizează atât mişcarea de rotaţie, prinmecanismul de acţionare, cât şi pe cea de translaţie. Încărcările principalelor

Fig. 1.3

12 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

elemente ale cricului – şurub, piuliţă fixă, corp superior, corp inferior – suntprezentate în fig. 1.3 b.

1.2.2. Cricul cu piuliţă rotitoare.Schema structurală şi sarcinile care încarcă elementele cricului cu

şurub şi piuliţă rotitoare sunt prezentate în fig. 1.4. Principalele elemente aleacestui cric sunt: cupa (1), şurubul de mişcare (2), piuliţa rotitoare (3),corpul (4) şi mecanismul de acţionare (5), prin care se intervine asuprapiuliţei rotitoare.

Modul de funcţionare al cricului cu piuliţă rotitoare se poate urmări peschema structurală (fig. 1.4 a). Prin rotirea piuliţei (3), prin intermediulmecanismului de acţionare (5), şurubul (2) va executa doar mişcarea detranslaţie, în sensul ridicării (coborârii) sarcinii, rotirea acestuia fiindîmpiedicată de cupla de translaţie realizată între şurub şi corpul (4).

Datorită imposibilităţii rotirii şurubului la cele două capete (în zonacupei şi cea a corpului), acesta poate fi considerat, în timpul funcţionării, cao bară încastrată la ambele capete, solicitată la torsiune. Dacă se cunoaştemomentul de înşurubare Mt1, dintre şurub-piuliţă, din echilibrul şurubului,rezultă încărcarea la torsiune în sens invers a porţiunilor de şurub dintrepiuliţă şi cupă, respectiv dintre piuliţă şi corp. Fiecare dintre aceste porţiunivor fi încărcate cu momente de torsiune egale cu 150 tM, , trecerea de la un

Fig. 1.4

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 13

sens la celălalt de încărcare a tijei şurubului, realizându-se în zona centrală apiuliţei (fig. 1.4 b).

Cealaltă solicitare a elementelor cricului este compresiunea, sarcinacare încarcă aceste elemente fiind sarcina de ridicat F.

Prin mecanismul de acţionare, montat pe piuliţă, trebuie să serealizeze un moment motor Mm care să echilibreze atât momentul deînşurubare Mt1, cât şi momentul de frecare Mf ce apare în cupla de frecare(de regulă un rulment axial) dintre piuliţă şi corp, deci ftm MMM 1 .

1.2.3. Cricurile telescopice şi cu dublă acţiune.Aceste cricuri, cu două şuruburi, sunt identice din punct de vedere

structural, fiind compuse din aceleaşi elemente, după cum rezultă dinschemele structurale prezentate în fig. 1.5 a – pentru cricul telescopic şi înfig. 1.6 a – pentru cricul cu dublă acţiune. Aceste elemente sunt: cupa (1),şurubul principal (2), şurubul secundar (3), piuliţa fixă (4), corpul (5) şimecanismul de acţionare (6), prin care se acţionează asupra şurubuluisecundar (3).

Diferenţa între cele două scheme este de ordin constructiv, în sensulcă la cricul telescopic (fig. 1.5 a) cupa (1) şi capul şurubului principal (2)formează o cuplă de frecare axială – cu frecare de alunecare sau cu frecare

Fig. 1.5

14 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

de rostogolire (rulment axial) – în timp ce la cricul cu dublă acţiune (fig. 1.6a) cupa (1) este solidarizată de capul şurubului principal (2), executândaceleaşi mişcări cu acesta.

Modul de funcţionare al celor două cricuri, datorită acestei diferenţeconstructive, este sensibil diferit.

Astfel, la cricul telescopic, din fig. 1.5 a, se observă că prinintervenţia asupra mecanismului de acţionare (6), ataşat şurubului secundar(3), acesta se va roti împreună cu şurubul principal (2), cele două şuruburifiind solidarizate în cupla elicoidală şurub principal – piuliţă din şurubulsecundar (dacă Mt1 I > Mf ). În acest fel, apar mişcări relative între capulşurubului principal (2) şi cupa (1), respectiv între şurubul secundar (3) şipiuliţa fixă (4).

Cunoscând modul de funcţionare, se pot stabili sarcinile care încarcăelementele componente (fig. 1.5 b). Astfel, cupa (1) şi şurubul principal (2)sunt solicitate la compresiune de către sarcina de ridicat F şi la torsiune demomentul de frecare Mf din cupla de frecare; şurubul secundar (3) şi corpul(5) sunt solicitate la compresiune de sarcina de ridicat F şi la torsiune demomentul de înşurubare Mt1 II din şurubul secundar – piuliţă fixă; piuliţafixă (4) este solicitată la tracţiune de sarcina de ridicat F şi la torsiune demomentul Mt1 II .

Fig. 1.6

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 15

La cricul cu dublă acţiune, din fig. 1.6 a, se observă că prinintervenţia asupra mecanismului de acţionare (6), ataşat şurubului secundar(3), acesta se va roti împreună cu piuliţa şurubului principal, cu care facecorp comun, astfel încât şurubul principal (2) va efectua doar o mişcare detranslaţie, împreună cu cupa (1), solidarizată cu acesta. În acest fel, aparmişcări relative şi momente de torsiune: Mt1 I – între şurubul principal –piuliţa din şurubul secundar şi Mt1 II – între şurubul secundar – piuliţă fixă.În această fază se pot stabili şi sarcinile care încarcă elementele componente(fig. 1.6 b). Astfel, cupa (1) şi şurubul principal (2) sunt solicitate lacompresiune de sarcina de ridicat F şi la torsiune de momentul deînşurubare Mt1 I ; şurubul secundar şi corpul sunt solicitate la compresiune,iar piuliţa fixă este solicitată la tracţiune de sarcina de ridicat F şi toateacestea la torsiune de momentul de înşurubare Mt1 II .

La ambele cricuri, în locul în care este plasat mecanismul deacţionare, acţionează întregul moment motor, determinat cu relaţia:

cmm LFM (1.1)în care: 350150mF N reprezintă forţa cu care acţionează utilizatorul; Lc– lungimea manivelei.

La calculul momentului motor, trebuie să se ţină seama demomentele rezistente:

pentru cricul telescopic:Mm = Mf + Mt1 II (1.2)

pentru cricul cu dublă acţiune:Mm = Mt1 I + Mt1 II (1.3)

Pentru alegerea uneia din cele două variante de cricuri cu douăşuruburi, se poate apela şi la criteriul dimensional (înălţimea cricului înpoziţie strânsă), în condiţiile impunerii aceleiaşi înălţimi de ridicat H. Pentrua se putea compara aceste dimensiuni, se va stabili, pentru fiecare din celedouă soluţii constructive, modul de realizare a cursei de ridicare.

La cricul telescopic, cursa de ridicat este realizată în totalitate deşurubul secundar, lungimea filetată a acestuia fiind:

pIIsII HHl (1.4)unde:

H este înălţimea de ridicare ( IIHH );

pIIH – lungimea piuliţei fixe.Şurubul principal este utilizat numai pentru apropierea cupei de

sarcina de ridicat. În consecinţă, lungimea filetată a acestui şurub se alegeconstructiv, cât permite lungimea şurubului secundar.

16 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

La cricul cu dublă acţiune, cursa de ridicare este realizată prinparticiparea atât a şurubului principal cât şi a şurubului secundar.Constructiv, sunt posibile două soluţii privind sensurile de înclinare alespirelor filetelor celor două şuruburi şi anume: filetele au acelaşi sens deînclinare (dreapta sau stânga), respectiv cele două filete au sensuri deînclinare diferite. În situaţia acceptării soluţiei cu filete înclinate în acelaşisens, la rotirea şurubului secundar, pentru ridicarea sarcinii, şurubulprincipal va coborî. Se va realiza astfel, la o rotaţie completă, o cursă egalăcu diferenţa paşilor celor două filete ( IIp –şurub secundar şi pI–şurubprincipal). Realizarea înălţimii de ridicare impuse H necesită un numărfoarte mare de rotaţii ale şurubului secundar, deci o lungime foarte mare aacestuia. În cazul în care sensurile de înclinare ale celor două filete suntdiferite, la o rotaţie completă a şurubului secundar, în sensul ridicăriisarcinii, şurubul principal se va deplasa în acelaşi sens, în urma rotiriipiuliţei din şurubul secundar. La o rotaţie completă, se va realiza o cursăegală cu suma paşilor celor două şuruburi ( III pp ), înălţimea de ridicareimpusă H realizându-se printr-un număr mic de rotaţii ale şurubuluisecundar, iar lungimea acestuia fiind mică. Pentru această situaţieconstructivă, se pot stabili lungimile filetate ale şuruburilor, dacă se cunoscşi înălţimile celor două piuliţe HpI şi HpII – plecându-se de la faptul căporţiunile filetate ale celor două şuruburi, care participă la realizarea

înălţimii de ridicat, sunt proporţionale cu paşii acestora

II

I

II

I

l

l

p

p – cu

relaţiile:

pIIII

IpIIsI Hpp

pHHHl

(1.5)

pIIIII

IIpIIIIsII Hpp

pHHHl

(1.6)

De regulă, lungimea şurubului principal se alege mai mare decât cearezultată din calculul cu relaţia (1.5), diferenţa dintre aceste lungimi fiindutilizată pentru apropierea şurubului principal de sarcină.

1.2.4. Cricuri pe glisiere.În cazul în care după ridicarea sarcinii aceasta trebuie deplasată pe

orizontală, se folosesc cricurile pe glisiere. Acest lucru se realizeazăprintr-un mecanism şurub-piuliţă la care elementul conducător este şurubul(6), care efectuează mişcarea de rotaţie, iar elementul condus este piuliţa,care realizează mişcarea de translaţie, aceasta fiind solidarizată de corpul

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 17

cricului (4), care realizează ridicarea pe verticală a sarcinii. În fig. 1.7 a şi bsunt prezentate două variante de astfel de cricuri. Pentru ridicarea peverticală a sarcinii, este utilizat un cric simplu (fig. 1.7 a), respectiv un cric

cu piuliţă rotitoare (fig. 1.7 b), pentru deplasarea pe orizontală fiind utilizatacelaşi mecanism, pentru care este prezentată şi schema de încărcare aşurubului, cu forţă şi momente (fig. 1.7 c). În fig. 1.7 d sunt prezentatevariante de montare a şurubului pentru deplasarea pe orizontală a sarcinii, lacare însă se modifică schema de încărcare a şurubului.

Fig. 1.7

18 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

1.2.5. Cricuri cu pârghii.Schemele structurale şi implicit modul de funcţionare al cricului cu

pârghii sunt diferite de ale celorlalte cricuri, la ridicarea sarcinii participândşi noile elemente ale acestora – pârghiile.

Frecvent folosite sunt cricul cu pârghii cu o piuliţă (tip Dacia), a căruischemă structurală este prezentată în fig. 1.8 a, şi cricul cu pârghii cu douăpiuliţe, cu schema structurală prezentată în fig. 1.9 a.

Principalele părţi componente ale acestor cricuri sunt: cupa (1),suportul cupei (2), pârghiile (3) (în număr de opt), şurubul de mişcare (4),piuliţa (5) şi lagărul cilindric (6) – la cricul cu o piuliţă, respectiv piuliţele(5) şi (6) – la cricul cu două piuliţe, placa de bază (7) şi mecanismul deacţionare (8), ataşat şurubului de mişcare (4).

Modul de funcţionare al celor două cricuri se stabileşte, urmărindschemele structurale ale acestora.

Astfel, la cricul cu pârghii (fig. 1.8 a), la care patru pârghii suntarticulate la bolţurile piuliţei (5) şi celelalte patru la bolţurile lagăruluicilindric (6), la o rotaţie completă a şurubului, piuliţa (5) se apropie de

Fig. 1.8

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 19

lagărul (6) cu un pas al filetului, realizând o înălţime de ridicare ce depindeşi de lungimea pârghiilor. Realizarea înălţimii de ridicare se face cu distanţevariabile, mai mari în apropierea valorii minime a unghiului de poziţie alpârghiei şi mai mici la valori mai mari ale aceluiaşi unghi.

La cricul cu două piuliţe (fig. 1.9 a), la care patru pârghii suntarticulate cu piuliţa (5) şi celelalte patru cu piuliţa (6), la o rotaţie completăa şurubului, cele două piuliţe se apropie cu doi paşi ai filetului, înălţimea deridicare fiind funcţie şi de lungimea pârghiilor. Şi la aceste cricuri înălţimeade ridicare se realizează cu distanţe variabile, mai mari la unghiuri mici şimai mici la valori mari ale aceluiaşi unghi. Pentru realizarea acestui mod defuncţionare, cele două porţiuni ale filetului ce formează cuple elicoidale cupiuliţele (5) şi (6) vor avea acelaşi filet, dar cu sensuri diferite de înclinare aspirelor, una filetată dreapta şi cealaltă filetată stânga.

Determinarea sarcinilor (forţe şi momente) care încarcă elementelecomponente ale cricurilor cu pârghii se poate efectua urmărind schema deîncărcare cu forţe (fig. 1.10) şi schemele din fig. 1.8 b şi 1.9 b, în care esteprezentată şi încărcarea cu momente.

Fig. 1.9

20 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Dacă forţele care încarcă elementele cricurilor cu pârghii cu una şi cudouă piuliţe sunt identice, încărcarea cu momente este diferită (v. fig. 1.8 bşi 1.9 b).

Forţele care încarcă elementele cricurilor cu pârghii depind atât desarcina de ridicat F (constantă) cât şi de unghiul de poziţie al pârghiilor (variabil). Solicitările fiind statice, pentru calculul de rezistenţă trebuie

determinate sarcinile maxime, care corespund valorii minime ale unghiuluide poziţie al pârghiilor min. Din raţiuni constructiv–funcţionale şi a mărimiisarcinilor, se acceptă o valoare minimă min. Din fig. 1.10 rezultă forţa caresolicită pârghiile la compresiune:

minsin

FR

2 , (1.7)

respectiv forţa care solicită şurubul la tracţiune:minctgFF . (1.8)

Momentele de torsiune care apar în timpul funcţionării cricurilor cupârghii, în zonele în care există mişcare relativă între elementele cricurilor,sunt funcţie de tipul cricului – cu o piuliţă sau cu două piuliţe.

La cricul cu pârghii cu o piuliţă, momentul care încarcă şurubul demişcare este momentul de înşurubare Mt1 care apare între şurub-piuliţă.Momentul motor, realizat prin mecanismul de acţionare, trebuie să învingăsuma momentelor rezistente: momentul de înşurubare Mt1 şi momentul de

Fig. 1.10

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 21

frecare Mf, care apare în rulmentul axial cu bile, montat între şurubul (4) şisuportul lagărului (6), deci ftm MMM 1 (v. fig. 1.8).

La cricurile cu pârghii cu două piuliţe, şurubul de mişcare, peporţiunea dintre cele două piuliţe, este solicitat la torsiune de momentul deînşurubare Mt1, care apare în prima cuplă elicoidală şurub-piuliţă. După ceade a doua piuliţă, se adaugă şi momentul de înşurubare din această cuplăelicoidală, astfel că momentul motor, realizat prin mecanismul de acţionare,este 12 tm MM (v. fig. 1.9).

Înălţimea de ridicare H este realizată prin alegerea corespunzătoare alungimii pârghiei şi/sau a unghiului de poziţie maxim al acesteia. Deoareceîn faza de proiectare este dificil a estima o anumită lungime a pârghiei, esterecomandată alegerea unghiului de poziţie maxim max şi a celui minim min(se recomandă: 0max 80 ;

0min 30 ).

Lungimea pârghiei (fig. 1.11):

minmax sinsinH

l

2

, (1.9)

recomandându-se pentru l o valoare întreagă.

Fig. 1.11

22 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Lungimea filetată a şurubului se determină în funcţie de tipulcricului – cu una sau cu două piuliţe – şi este compusă din lungimea utilă lu,necesară pentru ridicarea sarcinii, căreia i se adaugă înălţimea piuliţei Hp şilungimea necesară strângerii complete a cricului lc, pentru depozitare.

Lungimea utilă se determină cu relaţiile (v. fig. 1.11): pentru cricul cu o piuliţă:

maxminu coscosll 2 , (1.10) pentru cricul cu două piuliţe:

maxminu coscosll . (1.11)Lungimea necesară strângerii complete a cricului, în scopul ocupării

unui gabarit minim la depozitare, se determină cu relaţia:

mincc coslhll 22 ,

(1.12)

d,,mmdhh sc 251051532 ,unde:

d - este diametrul nominal al şurubului, iar hs, reprezintă înălţimeapărţii inferioare a suportului cupei (v. fig. 1.8 şi 1.9).

Lungimea totală a porţiunilor filetate ale şuruburilor de mişcare secalculează cu relaţiile:

pentru cricul cu o piuliţă:

222 cmaxminpcups hlcoscoslHllHl (1.13) pentru cricul cu două piuliţe:

22cmaxpcups hlcoslHllHl (1.14)

Pentru stabilitatea mecanismului şurub-piuliţă cu pârghii, pârghiilesunt prevăzute, la capetele din zona suportului cupei şi la capetele din zonaplăcii de bază, cu sectoare dinţate care, în ipoteza acţionării centrice asarcinii de ridicat F, nu sunt solicitate (v. fig. 1.10 b).

Observaţie:Deoarece proiectanţii tineri (studenţii) sunt tentaţi să accepte exact

lungimile rezultate în urma calculului se recomandă alegerea unor valoriîntregi pentru aceste lungimi şi efectuarea în final a unei verificări grafice.

1.2.6. Cricuri cu pârghii pentru ridicarea sarcinii la distanţemari faţă de sistemul de acţionare.

Cricurile prezentate în fig. 1.12 a şi b realizează ridicarea sarcinii ladistanţe relativ mari faţă de sistemul de acţionare. Această distanţă este

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 23

dependentă de lungimea pârghiei (4), de care este legată cupa (1), prinintermediul unei articulaţii. La schema din fig. 1.12 a, şurubul (2) este

element conducător, piuliţa (3) executând doar mişcarea de translaţie, prinintermediul unui ghidaj executat în elementul bază (7). La schema din fig.1.12 b, elementul conducător este piuliţa (3), şurubul (2), executând

Fig. 1.12

24 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

mişcarea de translaţie, tot prin intermediul unui ghidaj axial executat înelementul bază (7). Pârghia (5), alături de pârghia (4), participă la realizareaînălţimii de ridicare. Schemele de încărcare ale şurubului de mişcare suntprezentate pentru fiecare variantă în parte. Pentru stabilirea sarcinii F careîncarcă şurubul este necesar să se stabilească reacţiunile în cuple, în modasemănător ca la cricurile cu pârghii.

1.2.7. Cric cu pârghii şi platformă.Cricul prezentat în fig. 1.13 reprezintă o variantă a cricului cu

pârghii cu două piuliţe (v. fig. 1.9), la care s-a reţinut numai partea

superioară. Prin renunţarea la angrenajul dintre pârghiile (3), a fost nevoiesă se prevadă un lagăr (5), pentru ca platforma (4) să se deplaseze axial cuacesta. Mecanismul de acţionare are două porţiuni filetate – o porţiune cu

Fig. 1.13

Fig. 1.14 Fig. 1.15

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 25

filet pe dreapta, respectiv cu filet pe stânga. Prin deplasarea axială simultanăa celor două piuliţe (2), prin intermediul unor ghidaje executate în suportul(6), se realizează ridicarea sarcinii, prin intermediul pârghiilor.

1.2.8. Cric şurub-piuliţă pentru ridicarea sarcinilor laterale.La cricul prezentat în fig. 1.14, este prevăzută talpa laterală (1),

pentru ridicarea sarcinii F. Şurubul (2), pe care este montat mecanismul deacţionare, realizează mişcarea de rotaţie, iar piuliţa (3), solidar legată detalpa (1), realizează mişcarea de translaţie.

1.2.9. Cric cu şurub şi pârghii pentru bărci de salvare.Cricul prezentat în fig. 1.15 este prevăzut cu cârligul (1) pentru

ancorarea bărcilor. Mecanismul de acţionare este ataşat şurubului (2), careexecută mişcarea de rotaţie, piuliţa (3), realizând mişcarea de translaţie.Pârghiile (4) şi (5), prin lungimea lor, definesc zona de ridicare a bărcii.Încărcarea cu forţe şi momente a elementelor mecanismului se stabileşteprin analiza echilibrului static al mecanismului.

1.2.10. Presa cu şurub cu piuliţă fixă şi cu piuliţă rotitoare.Schema structurală şi sarcinile care încarcă elementele presei cu

şurub cu piuliţă fixă sunt prezentate în fig. 1.16. Principalele elemente alepresei sunt: şurubul de mişcare (1), piuliţa fixă (2), traversa mobilă (3),cadrul (4) şi mecanismul de acţionare (5), prin care se acţionează asupraşurubului de forţă. Cadrul (4) (fig. 1.16 c) este format din placa de bază (6),traversa fixă (7) şi coloanele (8).

Fig. 1.16

26 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Modul de funcţionare se poate urmări pe schema structurală (fig.1.16 a). Şurubul de mişcare (1) realizează atât mişcarea de rotaţie, în urmautilizării mecanismului de acţionare (5), cât şi mişcarea de translaţie, princare se deplasează traversa mobilă (3) şi se realizează forţa de presare F.Legătura dintre şurubul de mişcare şi traversa mobilă se realizează printr-ocuplă de frecare axială – cu frecare de alunecare (fig. 4.15) sau cu frecare derostogolire (rulment axial) (fig. 4.17).

Conform modului de funcţionare, se pot stabili principalele solicitări

Fig. 1.17

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 27

pentru elementele presei. Şurubul de mişcare (1) este solicitat lacompresiune de sarcina F şi la torsiune de momentul de frecare Mf dintreşurub şi traversa mobilă. Piuliţa fixă (2) este solicitată la tracţiune de sarcinaF şi la torsiune de momentul din cupla elicoidală Mt1. Principalele solicităriale celorlalte elemente sunt: tracţiune pentru coloane, încovoiere pentrutraverse – fixă şi mobilă. Diagramele de încărcare ale elementelor presei cuşurub cu piuliţă fixă sunt prezentate în fig. 1.16 b.

Momentul realizat prin mecanismul de acţionare trebuie să echilibrezeatât momentul de înşurubare Mt1 cât şi pe cel de frecare Mf , deciMm=Mt1+Mf .

Schemele structurale ale preselor cu piuliţă rotitoare în cele douăvariante sunt prezentate în fig. 1.17 a şi b.

1.2.11. Prese cu şurub şi pârghii.Presele cu şurub şi pârghii (fig. 1.18 a şi b) sunt asemănătoare

structural cu cricul cu pârghii cu două piuliţe (v. fig. 1.9).Prin intervenţia mecanismului de acţionare, solidar – în mişcarea de

rotaţie – cu şurubul (1), cele două piuliţe (2) se apropie sau se depărteazăsimultan, datorită sensului invers de înclinare al spirei filetului de la celedouă capete ale şurubului. Presarea se realizează între placa (3), ce gliseazăpe coloanele presei şi elementul bază.

Dacă la varianta din fig. 1.18 a, cursa de presare este realizată doar prinintermediul pârghiilor (4), varianta prezentată în fig. 1.18 b realizează cursade presare şi prin deplasarea, de-a lungul coloanelor (6), a şurubului (1),datorită pârghiilor (5). Schemele de încărcare ale principalelor elementecomponente se stabilesc asemănător cu cele prezentate la cricurile cu pârghii(v. fig. 1.9).

Fig. 1.18

28 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

1.2.12. Prese cu şurub şi fălci mobile.Sunt asemănătoare structural cu cele prezentate anterior (v. fig. 1.18)

şi se execută în varianta cu simplu efect (fig. 1.19 a) şi cu dublu efect (fig.1.19 b). Şurubul (1), căruia îi este ataşat mecanismul de acţionare,efectuează o mişcare de rotaţie.

Piuliţa (2) efectuează mişcarea de translaţie şi prin intermediulpârghiilor (3), articulate la piuliţă, se acţionează asupra fălcilor (4), prinintermediul pârghiilor (5) şi (6) (fig. 1.19 a) sau direct (fig. 1.19 b).

1.2.13. Presă cu şurub cu pene.La presa prezentată în fig. 1.20, şurubul (1), căruia i s-a ataşat

mecanismul de acţionare, execută mişcarea de rotaţie, iar piuliţele (2) pe ceade translaţie. Pentrurealizarea mişcării detranslaţie pe verticalăa plăcii de presare (3),între aceasta şipiuliţele (2) seinterpun penele (4).Schemele de încărcarecu forţe şi momente aşurubului este identicăcu cea a cricului cupârghii cu două piuliţe(v. fig. 1.9).

Fig. 1.19

Fig. 1.20

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 29

1.2.14. Presă cu şurub pentru extragerea inelelor interioare alerulmenţilor.

Pentru extragerea inelelor interioare ale rulmenţilor de pe capetele dearbori se folosesc prese speciale, de tipul celei prezentate în fig. 1.21.Mecanismul de acţionare este ataşat şurubului (1), care execută o mişcare de

rotaţie şi realizează o forţă F, în zona frontală a capătului de arbore, prinintermediul lagărului axial (3). Pârghiile (4), solidar legate, în mişcare detranslaţie, de piuliţa (2), realizează extragerea inelului rulmentului de pe

capătul de arbore. Prin intermediulbraţului (5), solidar cu piuliţa (2), sepoate realiza şi o deplasare apârghiilor (4), pe direcţia acestuibraţ, fapt ce face posibilă utilizareapresei la extragerea inelelor derulmenţi de diferite mărimi.

1.2.15. Platformă de ridicat.

Structural, mecanismul deacţionare al platformei din fig. 1.22este identic cu cel al cricului cupârghii cu o piuliţă (v. fig. 1.8). Pe

Fig. 1.21

Fig. 1.22

30 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

şurubul (1), solidar cu mecanismul de acţionare, sunt plasate piuliţa (2) şilagărul radial-axial (3). Legătura cu placa superioară (4) şi elementul fix (5)se realizează prin pârghiile superioare (6), respectiv prin cele inferioare (7).Încărcarea şurubului se stabileşte în urma studiului static al întreguluimecanism.

1.2.16. Menghine cu şurub.Menghinele prezentate în fig. 1.23, în patru variante, sunt acţionate

tot prin mecanisme şurub-piuliţă. La variantele din fig. 1.23 a şi b, şurubul(1) este elementul căruia i se ataşează mecanismul de acţionare şi careexecută mişcarea de rotaţie, piuliţa (2), executând mişcarea de translaţie. Laaceste variante, piuliţele sunt legate solidar cu falca mobilă (3), prindeplasarea axială a acestora, realizându-se strângerea între falca mobilă (3)şi falca fixă (4). Şuruburile sunt solicitate la tracţiune, (fig. 1.23 a) sau lacompresiune (fig. 1.23 b). Varianta prezentată în fig. 1.23 c are ca elementconducător piuliţa (2), care se roteşte, fiind legată solidar de mecanismul de

Fig. 1.23

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 31

acţionare. Şurubul (1) este legat solidar de falca mobilă (3) şi execută –împreună cu aceasta – mişcarea de translaţie şi implicit strângerea între falcamobilă (3) şi falca fixă (4). La varianta din fig. 1.23 d, pe şurubul (1), legatsolidar de mecanismul de acţionare, şi care execută mişcarea de rotaţie, suntplasate piuliţele (2). Acestea se deplasează axial, în sens contrar, şurubulavând cele două porţiuni filetate în sensuri diferite. De cele două piuliţe suntlegate fălcile mobile (3) şi (3 ), între care se realizează strângerea. Lavariantele din fig. 1.23 c şi d, şurubul este solicitat la tracţiune.

1.2.17. Cheie de strângere cu şurub.Schema prezentată în fig. 1.24 reprezintă o cheie de strângere cu

şurub, cunoscută subdenumirea de cheie franceză.Şurubul (1), fixat de falcamobilă (3), execută – împreunăcu aceasta – o mişcare detranslaţie. Piuliţa (2), acţionatăcu mâna, execută mişcarea derotaţie. Strângerea se realizeazăîntre falca mobilă (3) şi falcafixă (4).

1.2.18. Ancoră reglabilă.Ancora reglabilă din fig. 1.25 este realizată tot cu un mecanism

şurub-piuliţă. Carcasa piuliţelor(2) şi ( 2 ), filetată în sensuridiferite, constituie elementulmotor, care execută mişcareade rotaţie. Şuruburile (1) şi (1 )execută mişcarea de translaţie,deplasându-se în sensuricontrare, realizându-se astfelforţe de ancorare F la distanţedorite.

1.2.19 Tije filetate pentru robinete.Tijele cu filet sunt acţionate de un moment Mm, a cărui mărime

trebuie să fie astfel determinată, încât să depăşească momentele rezistentedatorită frecărilor în diferite porţiuni ale tijei (la etanşarea trecerii tijei princapac, la gulerul de sprijin etc.) şi să creeze o forţă axială F suficientă pentru

Fig. 1.24

Fig. 1.25

32 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

asigurarea etanşeităţii organelor de închidere ale robinetului şi învingereafrecărilor auxiliare.

Astfel, la tijele filetate ascendente cu mişcare de translaţie (fig. 1.26)se pot scrie relaţiile:

fge FFF (1.15)

fitm MMM 1 (1.16)

La tijele filetate neascendente cu mişcare de rotaţie (fig. 1.27):eFF (1.17)

fgfitm MMMM 1 (1.18)La tijele ascendente cu mişcare de rotaţie (fig. 1.28):

mfge sinFFF (1.19)

fsmfgtm McosMMM 1 (1.20)În expresiile de mai sus s-au folosit notaţiile:Fe – forţa maximă din capul tijei necesară creării etanşeităţii între

organele de închidere ale robinetului;Ffg – forţa de frecare dintre tijă şi garnitura cutiei de etanşare;Mt1 – momentul necesar învingerii frecărilor între spirele filetului

şurubului şi piuliţei la strângere:

221 2 tgd

FM t (1.21)

Fig. 1.26

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 33

unde:

2 – unghiul mediu de înclinare a spirei filetului;d2 – diametrul mediu al filetului, mm;

Fig. 1.27

Fig. 1.28

34 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

2cos

arctgarctg 11

– unghiul de frecare dintre spirele

filetului tijei şi piuliţei. Valorile coeficientului de frecare 1 se iau dintabelul 1.1.

Mfi – momentul de frecare înlagărul axial inelar (la gulerul bucşei)(fig. 1.29 a):

2mi

ifid

FM , N.mm (1.22)

în care:F – forţa axială pe lagăr, N;dmi – diametrul mediu al

inelului, mm;i – coeficientul de frecare pe

inel, a cărui valoare se poate lua din tabelul 1.2.Tabelul 1.1

Materialultijei

Materialulpiuliţei

Filet în afaramediului cuungere bună

Filet în afaramediului cuungere slabă

Filet îninteriorul

construcţiei(în mediu)

Oţelbronz, alamă,

fontă0,15 0,17 0,20 – 0,25

oţel 0,20 0,25 0,30 – 0,35mase plastice 0,10 0,12 –

Tabelul 1.2Materialul Coeficientul

de frecare, iUmărul SprijinulOţel Bronz 0,20Oţel Fontă 0,22Oţel Oţel 0,30

Alamă Fontă 0,20Mfs – momentul de frecare în capul tijei (crapodină sferică - fig. 1.29

b):

ssfs dF,M 250 , N.mm (1.23)în care:

32

761E

RF,d ss , mm (1.24)

Fig. 1.29

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 35

ds – diametrul zonei de contact a capacului sferic, mm;Rs – raza capului sferic, mm;F – forţa axială în lagăr, N;E – modulul de elasticitate al materialului; MPa1015,2 5E .s – coeficientul de frecare al materialelor în contact. De obicei3,0s .Mfg – momentul de frecare între tijă şi garnitura cutiei de etanşare,

mmN .Pentru preluarea tuturor forţelor neglijabile, de care nu s-a ţinut

seama în relaţiile de mai înainte, precum şi pentru a acoperi neconcordanţeleîntre coeficienţii aleşi şi cei reali, se recomandă majorarea momentului Mmde acţionare a tijei cu circa 25 %.

1.2.20. Şuruburi conducătoare pentru strunguri.Distribuţia forţelor şi a momentelor diferă în funcţie de poziţia

lagărului axial, care preia forţa axială din şurub F (fig. 1.30). În acest sens sevor analiza diferite variante. Notaţiile în această figură au următoarelesemnificaţii:

Mt1 – momentul de frecare între spirele piuliţei şi şurubului;Mt2 – momentul de frecare în lagărul radial din dreapta;Mt3 – momentul de frecare în lagărul axial;Mt4 – momentul de frecare în lagărul radial din stânga.

I. Ambele lagăre axiale sunt aşezate lângă lagărul radial dinstânga.

Se deosebesc două cazuri:1. Şurubul asigură deplasarea piuliţei spre dreapta; variaţia forţelor

şi momentelor în diferite porţiuni este prezentată în fig. 1.30 a.Porţiunile cele mai solicitate sunt:- porţiunea a – b este solicitată la torsiune, datorită momentului Mtot

şi la încovoiere, datorită forţelor de la roata dinţată;- porţiunea c – d solicitată la compresiune, datorită forţei F, la torsiune,datorită momentului Mt1 + Mt2, şi la încovoiere, datorită forţelor de la roatadinţată.

2. Şurubul asigură deplasarea piuliţei spre stânga; variaţia forţelor şimomentelor în diferite porţiuni este prezentată în fig. 1.30 b.

Porţiunile cele mai solicitate sunt:- porţiunea a – b este solicitată la torsiune, datorită momentului Mtot,

şi la încovoiere, datorită forţelor de la roata dinţată;

36 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Fig. 1.30

Capitolul 1. Mecanisme cu şuruburi de forţă 37

- porţiunea b – c, solicitată la compresiune, datorită forţei F, larăsucire, datorită momentului Mt1 + Mt2 + Mt4, şi la încovoiere, datorităforţelor de la roata dinţată.

II. Lagărele axiale sunt aşezate lângă fiecare lagăr radial, la parteainterioară.

Şi aici sunt două cazuri:1. Şurubul asigură deplasarea piuliţei spre dreapta; variaţia forţelor

şi momentelor în diferite porţiuni este prezentată în fig. 1.30 c.Porţiunile cele mai solicitate sunt:- porţiunea a – b, solicitată la răsucire, datorită Mtot şi la încovoiere,

datorită forţelor de la roata dinţată;- porţiunea c – d, solicitată la torsiune, datorită momentului Mt1 +Mt2,

la compresiune, datorită forţei F şi la încovoiere, datorită momentului deîncovoiere de la roata dinţată.

2. Şurubul asigură deplasarea piuliţei spre stânga; variaţia forţelor şimomentelor în diferite porţiuni este dată în fig. 1.30 d.

Porţiunile cele mai solicitate sunt:- porţiunea a – b solicitată la torsiune, datorită momentului Mtot, şi la

încovoiere, datorită forţelor de la roata dinţată;- porţiunea d – e solicitată la torsiune, datorită momentului

Mt1+Mt2+Mt3,, la compresiune, datorită forţei F şi la încovoiere, datorităforţelor de la roata dinţată.

III. Lagărele axiale sunt aşezate lângă fiecare lagăr radial la parteaexterioară.

Există şi aici două cazuri:1. Şurubul asigură deplasarea piuliţei spre dreapta; variaţia forţelor

şi momentelor în diferite porţiuni este dată în fig. 1.30 e.Porţiunile cele mai solicitate sunt:- porţiunea a – b este solicitată la torsiune, datorită momentului Mtot, şi

la încovoiere, datorită forţelor de la roata dinţată;- porţiunea d – e este solicitată la torsiune, datorită momentului

Mt1+Mt2+Mt3, la compresiune, datorită forţei F şi la încovoiere, datorităforţelor de la roata dinţată.

2. Şurubul asigură deplasarea piuliţei spre stânga; variaţia forţelor şia momentelor în diferite porţiuni este prezentată în fig. 1.30 f.

Porţiunile cele mai solicitate sunt:- porţiunea b – c este solicitată la torsiune, datorită momentului

Mt1+Mt2+Mt4, la compresiune, datorită forţei F şi la încovoiere datorităforţelor de la roata dinţată.

CAPITOLUL 2

ŞURUBURI DE FORŢĂ CU ALUNECARE

2.1. FILETE PENTRU ŞURUBURI DE FORŢĂ CUALUNECARE.

2.1.1. Consideraţii generale.Pentru clasificarea acestor filete, se au în vedere diverse criterii: forma

profilului generator, mărimea pasului, numărul de începuturi, sensul deînfăşurare al spirei.

Pentru şuruburile de forţă se utilizează, în exclusivitate filetul cilindriccu profil pătrat, trapezoidal, ferăstrău şi rotund executat cu pas normal, maresau fin, sistemul de măsurare fiind sistemul metric.

Pasul normal şi fin asigură, în general, condiţia de autofrânare. Pasulfin asigură o deplasare axială mică la o rotaţie completă, reduce înălţimeafiletului, mărind diametrul interior şi implicit rezistenţa şurubului.

Mărimea pasului, pentru acelaşi diametru nominal, determinădiametrul interior, cu valori mai mari pentru paşi mici, cât şi unghiul deînclinare a spirei, mai mic. În aceste condiţii, este îndeplinită condiţia deautofrânare la paşi mici şi rezistenţa tijei şurubului este mare, datorităsecţiunii mari a acestuia. Randamentul transmisiilor şurub–piuliţă cu filetecu paşi mici este scăzut, acesta crescând odată cu mărirea pasului. Trebuiemenţionat că randamentul acestor transmisii este influenţat şi de alegereacorectă a cuplului de materiale (prin care se defineşte coeficientul de frecareμ), de precizia de execuţie şi de calitatea suprafeţelor de contact.

În fig. 2.1 se prezintă dependenţa randamentului transmisiei şurub –

piuliţă ( 22

tg

tg;

22 d

ptg

, 2 fiind unghiul de înclinare a

spirei, la nivelul diametrului mediu d2;

2

cosarctg , fiind unghiul

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 39

aparent de frecare; pentru filetul trapezoidal, unghiul profilului 030 ), în

funcţie de raportul2d

p

şi de trei valori ale coeficientului de frecare ,

domeniul ales pentru acesta ( 12,0...08,0 ) fiind uzual întâlnit la cupleleelicoidale ale cricurilor.

În figură sunt prezentate domeniile caracteristice filetelor cu pas fin,

normal şi mare, în funcţie de raportul2d

p

şi limitele valorilor acestui

raport până la care este îndeplinită condiţia de autofrânare (definită prin

relaţia 2 , respectiv tg

d

ptg

22 ): A – pentru 08,0 , B –

pentru 1,0 şi C – pentru 12,0 .Se observă că pentru pasul fin condiţia de autofrânare este îndeplinită în

totalitate, deoarece valoarea maximă a raportului2d

p

este mai mică decât

valoarea minimă a coeficientului de frecare

080070

2,,

d

p

max

.

În cazul pasului normal, la care raportul2d

p

este cuprins în domeniul

11500402

,d

p,

, condiţia de autofrânare este respectată pentru

Fig. 2.1

40 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

coeficienţii de frecare mari

1150120

2,

d

p,

max

şi parţial pentru

valori mai mici ale acestora.La filetele cu pas mare, deoarece valoarea minimă a raportului este

0702

,d

p

min

, un număr mic de filete îndeplinesc condiţia de

autofrânare, dacă coeficientul de frecare are valoarea minimă 08,0 ,existând şi situaţii în care condiţia de autofrânare nu este îndeplinită chiarpentru coeficienţi de frecare mari ( 12,0 ), datorită mărimii pasului,

raportul2d

p

depăşind această valoare.

La filetele cu două sau mai multe începuturi, pentru determinareaunghiului α2 se va face raportul între cursa axială, identică cu pasul elicei pz,şi produsul 2d ( ppz x numărul de începuturi, p fiind pasul profilului),

adică2

2 d

pz

. Aceste filete au un randament al transmisiei şurub –

piuliţă superior filetelor cu un început, realizează o deplasare axială rapidă,dar nu îndeplinesc condiţia de autofrânare, fapt pentru care nu sunt folositela mecanismele de ridicat.

Deplasările axiale, la o rotaţie completă a şurubului, depind demărimea pasului, fiind mici la paşi mici şi mari la paşi mari. Ar fiavantajoasă, din acest punct de vedere, alegerea paşilor mari, utilizareaacestora fiind însă limitată din considerentele de mai sus.

Numărul de spire ale piuliţei creşte odată cu micşorarea pasului,ajungându-se la piuliţe cu număr mare de spire, soluţie neagreată tehnic,datorită repartiţiei neuniforme a sarcinii pe spirele piuliţei.

Având în vedere cele prezentate, pentru cricuri se recomandăutilizarea filetului trapezoidal cu pas normal, care îndeplineşte cel mai bineo mare parte din condiţiile impuse acestor transmisii.

Se precizează faptul că filetul trapezoidal este cel mai utilizat filet demişcare, datorită multiplelor avantaje pe care le prezintă, fapt pentru careeste prezentat în detaliu conform SR ISO 2901, 2902, 2903 şi 2904.

2.1.2. Filetul pătrat.Are unghiul de profil egal cu zero şi realizează randamentul maxim

în comparaţie cu celelalte profile.

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 41

Acest tip de filet are adâncimea şi înălţimea filetului egală cu 2/p .Jocul radial este prevăzut între vârful filetului şurubului şi fundul filetuluipiuliţei. Elementele profilului nominal sunt redate în fig. 2.2, iar

dimensiunile nominale ale filetului pătrat în domeniul d = 10...100 mm suntindicate în anexa 2.

Filetul pătrat are utilizare limitată datorită apariţiei jocului axial caurmare a uzurii flancurilor. Eliminarea acestui joc impune schimbareapiuliţei sau utilizarea a două piuliţe cu suprafeţe înclinate. Prezenţa joculuiaxial duce la apariţia şocurilor la schimbarea sensului de rotaţie.

Filetul pătrat nu asigură o centrare suficientă a piuliţei în raport cuşurubul datorită jocului radial existent la exteriorul profilului.

Ca dezavantaje ale acestui tip de filet se mai amintesc: rezistenţă şirigiditate a spirei scăzute, prelucrarea prin frezare şi rectificare se poate facenumai în condiţii speciale.

Filetul pătrat este recomandat pentru transmiterea sarcinilor relativmici care lucrează într-un singur sens, fără şocuri şi vibraţii, în situaţiilecând se cere asigurarea unui randament mare a mecanismelor cu şurub –piuliţă.

Filetul pătrat nu este standardizat în prezent. Valori orientativepentru elementele geometrice pot fi alese din anexa 2.

2.1.3. Filetul trapezoidal.Profilul de bază (SR ISO 2901) este profilul teoretic corespunzător

dimensiunilor de bază şi anume: diametrul interior, diametrul mediu şidiametrul exterior (fig. 2.3).

Profilele reale ale filetelor şurubului (exterior) şi piuliţei (interior),numite în SR ISO 2901 profilele la maximum de material, au dimensiunileprezentate în fig. 2.4 – profilele cu joc la fundul filetului (ac) şi fără joc pe

Fig. 2.2

42 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

flancuri şi în fig. 2.5 – profilele cu joc la fundul filetului (ac) şi cu joc peflancuri (s/2).

Unghiul profilului filetului este β = 30°.

Relaţiile de calcul :p,H 501 ; cadD 24 ;

34 50 hap,H c ; pdHdD 11 2 ;

2250 1

Hp,z ; ac = 0,15 mm pentru p = 1,5 mm;

cmax a,R 501 ; ac = 0,25 mm pentru 2 p 5 mm;p,H 8661 ; ac = 0,5 mm pentru 6 p 12 mm;

Fig. 2.3

Fig. 2.4

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 43

caR max2 ; ac = 1 mm pentru 14 p 44 mm.p,dzdDd 50222 ;

capdhdd 22 33 ;d – diametrul nominal al filetului.

Filetul trapezoidal are o rezistenţă şi o rigiditate mai mare ca filetulpătrat. Folosirea piuliţei reglabile radial (secţionată) permite eliminareajocului axial creat în urma uzurii flancurilor, avantaj care impune filetultrapezoidal ca principală soluţie pentru mecanismele şurub – piuliţă.

Filetul trapezoidal asigură o bună centrare între şurub şi piuliţă şi sepoate executa prin procedeul de frezare (care este foarte productiv).

În cazul mecanismelor cu şurub şi piuliţă care transmit sarcini mari,în ambele sensuri, direcţia forţei fiind variabilă (sau cu şoc), se recomandăutilizarea filetelor trapezoidale.

Combinaţiile posibile diametre nominale – paşi sunt prezentate înSR ISO 2902 şi SR ISO 2904, pentru filetele metrice trapezoidale ISO,având profilul de bază definit în SR ISO 2901 (v. fig. 2.3).

Dimensiunile de bază pentru filetele metrice trapezoidale ISO, dupăSR ISO 2904, sunt date în anexa 3.

Diametrele nominale sunt plasate pe trei şiruri, recomandându-sefolosirea celor din şirul 1 (notat îngroşat în anexa 3) şi dacă este necesar şişirul 2. Pentru diametrul nominal sunt prezentaţi doi sau trei paşi (fin şinormal, respectiv fin, normal şi mare, pasul normal fiind prezentat îngroşatîn anexa 3, recomandându-se folosirea paşilor normali).

Fig. 2.5

44 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Notare: Filet trapezoidal cu un singur început, filet dreapta: Tr d x p (de

exemplu, Tr 28 x 5); Filet trapezoidal cu două începuturi, filet dreapta: Tr d x pz (p) de

exemplu, Tr 28 x 10 (p5)) ; Filetul trapezoidal pe stânga se notează adăugând după simbolul

filetului grupul de litere LM: Tr d x p LM (de exemplu, Tr 28 x 5LM).

Notarea completă a unui filet, conform SR ISO 2903, trebuie săcuprindă o notare pentru simbolul filetului şi dimensiunile acestuia şi onotare pentru toleranţa filetului.

Notarea toleranţei cuprinde numai un simbol corespunzătortoleranţei la diametrul mediu. Nu este necesar să se noteze toleranţele ladiametrele de vârf, deoarece pentru D1 şi d este specificată o singură treaptăde precizie, poziţia toleranţei fiind întotdeauna aceeaşi.

Notarea toleranţei trebuie să cuprindă o cifră, care indică treapta deprecizie pentru diametrul mediu şi o literă, care indică poziţia toleranţei ladiametrul mediu – majusculă pentru filetul interior (al piuliţei) şi obişnuităpentru filetul exterior (al şurubului).

Astfel, pentru un filet trapezoidal cu diametrul nominal de 40 mm şipasul de 7 mm, filetul fiind dreapta, cu un singur început, simbolurile princare vor fi definite elementele componente şi toleranţele pentru piuliţă,şurub şi ajustajul filetat sunt:

pentru piuliţă (filet interior): Tr 40 x 7 – 7H; pentru şurub (filet exterior): Tr 40 x 7 – 7e; pentru ajustajul filetat: Tr 40 x 7 – 7H/7e.

Observaţie:Poziţia toleranţelor pentru filetul piuliţei şi al şurubului şi abaterile

fundamentale pentru diametrele caracteristice, precum şi notarea completă afiletelor sunt prezentate în § 2.3.1.

2.1.4. Filetul ferăstrău.Are profilul asimetric trapezoidal (fig. 2.6). Poate prelua sarcini

numai într-un singur sens. Flancul activ are o înclinare (tehnologică) de 3°.Fundul filetului este executat cu o rază de racordare mare, iar înălţimea realăde contact este de p,H 7501 . Filetul ferăstrău îmbină avantajele filetuluipătrat şi trapezoidal şi anume:

- are rezistenţă şi rigiditate mare a spirei;- asigură centrarea bună a piuliţei faţă de şurub;- randamentul este apropiat de cel al filetului pătrat;

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 45

- se poate executa prin frezare;- concentratorul de tensiune la fundul filetului este relativ mic datorită

razei mari de racordare.

Filetul ferăstrău este prezentat în fig. 2.6 şi are dimensiunilestandardizate în STAS 2234/1-75 putând fi executat cu pas normal, fin saumare.

Relaţiile de calcul:d = D = diametrul nominal al filetului;

p,dHdD 512 11 ; p,ac 117770 ;

p,ddD 75022 ; p,a 10 ;

33 2 hdd ; p,w 263840 ;p,H 7501 ; awe ;

p,H 58781 ; p,R 124270 ;p,aHh e 86777013 .

Gama de dimensiuni nominale în domeniul d = 10 ... 100 mm, înconformitate cu STAS 2234/2-75, este indicată în anexa 4.

Filetul ferăstrău este utilizat la şuruburi ce preiau sarcini mari,variabile şi cu şoc, într-un singur sens (ex. în construcţia preselor grele etc).

Notare: Filet fierăstrău cu un început, filet drept: S d x p (de exemplu,

S 36 x 5). Filet ferăstrău cu mai multe începuturi: S d x pz(p) (de exemplu,

S 36 x 12 (p6)). Filet fierăstrău stânga, cu un început: S d x p LM (de exemplu,

S 36 x 6 LM). Filet ferăstrău stânga, cu două începuturi: S d x pz (p) LM (de

exemplu, S 36 x 12 (p6) LM).

Fig. 2.6

46 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Notarea completă a filetului ferăstrău, cu indicarea câmpului detoleranţă, se face conform STAS 2234/3.

Câmpul de toleranţă se notează prin simbolul câmpului de toleranţăal diametrului mediu. Simbolul câmpului de toleranţă se plasează dupăsimbolul filetului (notat mai înainte) şi despărţită de acesta printr-o liniuţă.

Astfel, pentru filetul interior, notaţia este S d x p – 7H (de exemplu,S 36 x 6 – 7H), pentru filetul exterior este S d x p – 7c (de exemplu, S 36 x 6– 7c) şi pentru ajustajul filetat (şurub-piuliţă) este S d x p – 7H/7c (deexemplu, S 36 x 6 – 7H/7c).

Observaţie:Toleranţele la diametrele medii (TD2,Td2) şi la diametrele interioare

(TD1,Td3) sunt aceleaşi ca la filetul trapezoidal (v. § 2.3.2).

2.1.5. Filetul rotund.Are profilul realizat din arce de cerc racordate prin drepte înclinate,

flancurile formând un unghi de 30°, centrarea fiind pe flancuri (fig. 2.7).

Elementele geometrice ale filetului, se calculează cu relaţiile:p,t 8661 ; 683,0b ;

p,t 501 ; p,r 23850 ;p,t 083502 ; p,r 25557901 ;

p,a 050 ; p,r 22101 .Este un caz particular al filetului trapezoidal faţă de care prezintă

următoarele avantaje:- rezistenţă sporită la oboseală ca urmare a eliminării concentrării

tensiunii la fundul filetului datorită razelor de racordare mari;- funcţionarea mai sigură şi durabilitatea sporită în condiţii

nefavorabile de exploatare (praf, nisip, noroi, apă, zăpadă, etc.);- montarea uşoară dată de lipsa muchiilor.

Fig. 2.7

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 47

Filetul rotund normal (STAS 668-86) are joc la fund şi la vârf.Se utilizează la mecanisme supuse la sarcini dinamice mari cu

înşurubări şi deşurubări repetate în prezenţa impurităţilor.Notare:

Filet rotund cu un început, filet dreapta: Rd d x p (de exemplu,Rd 40 x 4,233). Filet rotund cu două începuturi, filet dreapta: Rd d x pz (p)

(de exemplu, Rd 40 x 8,466 (P 4,233)).Profilul filetului rotund şi dimensiunile nominale, conform STAS

668-86 sunt redate în anexa 5.

2.2. ALEGEREA PROFILULUI FILETULUI.

Pentru şuruburile de mişcare alegerea profilului filetului se face,ţinând seama de următoarele criterii:

- caracterul sarcinii transmise (variabilă, constantă, etc.);- mărimea sarcinii de transmisie (mică, mare, etc.);- direcţia şi sensul sarcinii de transmis;- destinaţia mecanismului şi condiţii de lucru;- randamentul impus mecanismului.În acest sens se pot utiliza recomandările din tabelul 2.1.

Tabelul 2.1.Tipul

filetuluiSTAS Se recomandă la:

Pătrat –Forţe mici şi medii de direcţieconstantă acţionând într-un singursens; randament ridicat.

TrapezoidalSR ISO

2904

Forţe mari de direcţie variabilăacţionând în ambele sensuri;randament mai mic cu 4-5% decâtfiletul pătrat.

Ferăstrău 2234-75

Forţe mari, variabile şi cu şocacţionând într-un singur sens; direcţiaforţei constantă; randamentcomparabil cu cel al filetului pătrat.

Rotund 668-86

Este un filet cu destinaţie specială;forţe dinamice mari; înşurubări şideşurubări repetate în condiţii grele delucru.

48 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

2.3. TOLERANŢE ŞI AJUSTAJE.

De la început se poate face menţiunea că tolerarea dimensiunilorfiletului interior şi exterior se impune în mod deosebit la şuruburileconducătoare ale maşinilor-unelte sau la mecanismele care au rolul de atransmite valori precise ale mişcării de translaţie.

La mecanismele şurub-piuliţă de uz general sistemul de toleranţe şiajustaje este standardizat în funcţie de tipul filetului. Aceste prescripţii nu seaplică la filetele cu exigenţe speciale: şuruburi conducătoare, şuruburi deavans, şuruburi pentru aparate etc.

Terminologia şi simbolurile ce vor fi utilizate în continuare suntconform STAS 8100/4-88 şi STAS 3872-83.

Câmpurile de toleranţă sunt definite prin poziţia şi mărimea lor.Abaterea limită se consideră de la profilul nominal al filetului interior şiexterior în direcţie perpendiculară pe axa filetului.

Temperatura de referinţă pentru măsurarea filetului este de 20 °C,conform STAS 1033-69.

2.3.1. Sistemul de toleranţe şi ajustaje al filetului trapezoidalISO.

Alegerea toleranţelor pentru filetele trapezoidale metrice şi notareaacestora este dată în SR ISO 2309. Se specifică faptul că simbolul careindică toleranţa se referă doar la toleranţa la diametrul mediu. La diametrelede vârf (D1, respectiv d) nu este necesară înscrierea toleranţelor deoareceeste specificată doar o treaptă de precizie (treapta 4) şi poziţia toleranţei esteaceeaşi.

Pentru alegerea şi notarea corectă a toleranţelor filetului trebuieparcurse etapele prezentate în continuare.

Poziţia toleranţelor în raport cu linia zero (dimensiuni de bază) esteprezentată în fig. 2.8.

Practic, poziţiile toleranţelor sunt standardizate pentru diametrulmediu:

Fig. 2.8

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 49

- în cazul filetului piuliţei, poziţia toleranţei H, cu abatereafundamentală zero, este prezentată în fig. 2.9 cu menţiunea că poziţiatoleranţei la diametrul interior D1 şi la cel exterior D4 este totdeauna H,respectiv cu abaterea fundamentală zero;

- în cazul filetului şurubului, poziţia toleranţelor c şi e, cu abatereafundamentală negativă, este prezentată în fig. 2.10, cu menţiunea că poziţiatoleranţei la diametrul exterior d şi la cel interior d3 este întotdeauna h,

respectiv cu abatere fundamentală zero, independent de poziţia toleranţei ladiametrul mediu.

Abaterile fundamentale la diametrul mediu al filetului şurubului şi lacel al piuliţei sunt prezentate în tabelul 2.2.

Fig. 2.9

Fig. 2.10

50 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Tabelul 2.2

Pasul p

Abateri fundamentale

Piuliţă ŞurubD2 d2H,

EI

c,

es

e,

es

mm μm μm μm1,5

0

-140 -67

2 -150 -71

3 -170 -85

4 -190 -95

5 -212 -106

6 -236 -118

7 -250 -125

8 -265 -132

9 -280 -140

10 -300 -150

12 -335 -170

14 -355 -180

16 -375 -190

18 -400 -200

20 -425 -212

Pentru definirea mărimii câmpurilor de toleranţe, pentru diverselediametre ale filetului trapezoidal ISO, se stabilesc treptele de precizie,prezentate în tabelul 2.3. Se remarcă faptul că treapta de precizie pentrudiametrul interior al filetului şurubului (d3) este întotdeauna aceeaşi cu ceapentru diametrul mediu (d2), fără însă ca valorile Td3 şi Td2 să fie identicepentru o aceeaşi treaptă de precizie (v. tabelul 2.9) deoarece:

esT,T dd 23 251 (2.1)

Tabelul 2.3Diametre Treapta de precizie

Diametrul interior al filetului piuliţei D1 4Diametrul exterior al filetului şurubului dDiametrul mediu al filetului piuliţei D2

7; 8; 9Diametrul mediu al filetului şurubului d2Diametrul interior al filetului şurubului d3

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 51

Toleranţele trebuie alese în funcţie de clasele de precizie (tabelul2.4) şi lungimile de înşurubare: normale (N) şi lungi (L) (tabelul 2.5). Dacălungimea de înşurubare nu este cunoscută, se recomandă lungimea N.

Tabelul 2.4

Clasă deprecizie

Toleranţe la diametrul mediu, pentruPiuliţe Şuruburi

N L N LMijlocie 7H 8H 7e 8e

Grosolană 8H 9H 8c 9c

Tabelul 2.5Diametrul exterior de

bază, d Pasulp

Lungimi de înşurubare, lN L

De la(exclusiv)

Până la(inclusiv)

De la(exclusiv)

Până la(inclusiv)

Peste(exclusiv)

11,2 22,4

2 8 24 243 11 32 324 15 43 435 18 53 538 30 85 85

22,4 45

3 12 36 365 21 63 636 25 75 757 30 85 858 34 100 10010 42 125 12512 50 150 150

45 90

3 15 45 454 19 56 568 38 118 1189 43 132 13210 50 140 14012 60 170 17014 67 200 20016 75 236 23618 85 265 265

Dimensiunile sunt date în mm.

52 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Toleranţele pentru filetele cu mai multe începuturi (vezi fig. 2.11)sunt egale cu cele pentru filetele cu un singur început, cu excepţiatoleranţelor la diametrul mediu, care sunt mărite.

Astfel, valorile toleranţelor TD2 şi Td2 specificate în tabelul 2.7 sestabilesc prin înmulţirea cu factorii indicaţi în tabelul 2.6.

Tabelul 2.6Numărul de începuturi 2 3 4 5 şi pesteFactor de multiplicare 1,12 1,25 1,4 1,6

Tabelul 2.7Diametrul exterior de

bază d, mm PasulP, mm

Toleranţă, μmTD2 Td2

de la(exclusiv)

până la(inclusiv)

Treapta de precizie7 8 9 7 8 9

11,2 22,4

2 265 335 425 200 250 3153 300 375 475 224 280 3354 355 450 560 265 335 4005 375 475 600 280 355 4508 475 600 750 355 450 560

22,4 45

3 335 425 530 250 315 4005 400 500 630 300 375 4756 450 560 710 335 425 5307 475 600 750 355 450 5608 500 630 800 375 475 60010 530 670 850 400 500 63012 560 710 900 425 530 710

45 90

3 355 450 560 265 335 4254 400 500 630 300 375 4758 530 670 850 400 500 6309 560 710 900 425 530 67010 560 710 900 425 530 67012 630 800 1000 475 600 75014 670 850 1060 500 630 80016 710 900 1120 530 670 85018 750 950 1180 560 710 900

Fig. 2.11

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 53

Tabelul 2.8

Pasul P,mm

Toleranţa, μmTD1 Td

Treapta de precizie 42 236 1803 315 2364 375 3005 450 3356 500 3757 560 4258 630 4509 670 50010 710 53012 800 60014 900 67016 1000 71018 1120 800

Tabelul 2.9

Diametrul exterior de bazăd, mm Pasul

p,mm

Toleranţă Td3, μmPoziţia câmpului de toleranţă la diametrul mediu

c ede la

(exclusiv)până la

(inclusiv)Trepte de precizie

7 8 9 7 8 9

11,2 22,4

2 400 462 544 321 383 4653 450 520 614 365 435 5294 521 609 690 426 514 5955 562 656 775 456 550 6698 709 828 965 576 695 832

22,4 45

3 482 564 670 397 479 5855 587 681 806 481 575 7006 655 767 899 537 649 7817 694 813 950 569 688 8258 734 859 1015 601 726 88210 800 925 1087 650 775 93712 866 998 1223 691 823 1048

45 90

3 501 589 701 416 504 6164 565 659 784 470 564 6898 765 890 1052 632 757 9199 811 943 1118 671 803 97810 831 963 1138 681 813 988

54 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Toleranţele pentru diametrele caracteristice, urmărind şi treptele deprecizie din tabelul 2.3, sunt prezentate tabelar:

- toleranţele la diametrul mediu, pentru filetele piuliţei (TD2) şi cele aleşurubului (Td2), sunt date în tabelul 2.7, pentru treptele de precizie 7, 8 şi 9;

- toleranţele la diametrul interior al piuliţei (TD1) şi la diametrulexterior al şurubului (Td) sunt date în tabelul 2.8, pentru ambele fiindprevăzute aceeaşi treaptă de precizie 4;

- toleranţele de diametru interior (Td3), pentru câmpurile de toleranţă cşi e, în treptele de precizie 7, 8 şi 9, sunt date în tabelul 2.9.

Etapele ce trebuie parcurse pentru stabilirea unui ajustaj filetat şi atoleranţelor la filetul exterior şi interior sunt următoarele:

- stabilirea clasei de execuţie a filetului;- stabilirea lungimii de înşurubare (tabelul 2.5);- stabilirea treptei de precizie pentru filetul interior şi exterior

(tabelele 2.3);- alegerea câmpurilor de toleranţă a filetului interior şi exterior

(tabelul 2.4) şi prescrierea ajustajului;- determinarea abaterilor fundamentale (tabelul 2.2);- alegerea toleranţelor la diametrele filetului interior şi exterior

(tabelul 2.7 ... 2.9);- alegerea factorului de multiplicare pentru filetele cu mai multe

începuturi (fig. 2.6);

Exemplu de determinare (alegere şi notare) a toleranţelor.Ajustajul filetat este: Tr 24 x 5 – 8H/8e (conform tabelului 2.4).

Filetul şurubului (exterior): Tr 24 x 5 – 8e

Tes

es

T - toleranţa la diametrul pentru care se calculează abaterile.- diametrul exterior: esd = 0, pentru câmpul de toleranţă h, iar

mm335,0m335Td , conform tabelului 2.8.

0 335024 ,

- diametrul mediu: mm,mesd 10601062 , pentru câmpul detoleranţă e (tabelul 2.2) şi mm,mTd 37503752 pentru treapta deprecizie 8 (tabelul 2.7).

1060 481050021,,,

- diametrul interior: 03 des , pentru câmpul de toleranţă h, iarmTd 5753 pentru câmpul de toleranţă 8e (tabelul 2.9).

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 55

0 575,0500,18

Filetul piuliţei (interior): Tr 24 x 5 – 8H

EI

TEI.

- diametrul interior: 01 DEI (fig. 2.8) pentru câmpul de toleranţă H,iar mTD 4501 (tabelul 2.8).

450,00000,19

- diametrul mediu: 02 DEI pentru câmpul de toleranţă H, iarm500T

2D (tabelul 2.6).

500,00500,21

Dacă filetul ar fi cu două începuturi e8/H85p1024Tr dimensiunile tolerate ar fi aceleaşi cu excepţia diametrului mediu (tabelul2.6).

mm410,012,1375,0T2

d , deci:

106,0 516,0500,21

mm560,012,1500,0T2

D , deci:

560,00500,21

2.3.2. Sistemul de toleranţe al filetului ferăstrău.Sistemul de toleranţe al filetului ferăstrău este standardizat prin

STAS 2234/3-75, pentru filete cu profilul nominal conform STAS 2234/1-75 (fig. 2.12).

Poziţiile câmpurilor de toleranţă faţă de profilele nominale alefiletului se stabilesc prin abaterile fundamentale Ai (pentru filetul interior) şias (pentru filetul exterior).

Fig. 2.12

56 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Sunt indicate următoarele abateri fundamentale pentru :- diametrele filetului interior: H (fig. 2.12);- diametrele filetului exterior: h pentru diametrele d şi d3, c şi e pentru

d2 (fig. 2.13).

Tabelul 2.10

Pasulp, mm

Poziţia câmpului de toleranţăH c e h

Filet interior Filet exteriorD1, D2 , D d2 d, d3

Abateri fundamentale, μmai as

234

0

-150-170-190

-71-85-95

0

567

-212-236-250

-106-118-125

8910

-265-280-300

-132-140-150

121416

-335-355-375

-170-180-190

1820

-400-425

-200-212

Fig. 2.13

Capitolul 2. Şuruburi de forţă cu alunecare 57

Valorile abaterilor fundamentale pentru filetul interior şi exteriorsunt indicate în tabelul 2.10.

Treptele de precizie pentru diametrele filetului interior şi exteriorsunt indicate în tabelul 2.11.

Tabelul 2.11Diametrele filetului Treapta de precizie

InteriorD H 10D1 4D2

7; 8; 9Exterior

d3d2d h9

Toleranţele la diametrele D1, D şi d sunt redate în tabelele 2.12 şi2.13. Pentru diametrele d3, d2 şi D2 toleranţele se pot determina utilizândindicaţiile de la filetele trapezoidale (tabelele 2.7 şi 2.9).

Tabelul 2.12Pasul p,

mmTD1, μm

234

236315375

567

450500560

8910

630670710

121416

8009001000

1820

11201180

Tabelul 2.13Diametrul nominal,

d TDH10

Tdh9

Pestepână la

(inclusiv)mm m

61018

101830

587084

364352

305080

5080120

100120140

627487

Alegerea câmpurilor de toleranţă se face ca şi la filetul trapezoidal înfuncţie de clasa de execuţie a filetului şi lungimea de înşurubare.

Sunt stabilite aceleaşi clase de execuţie, şi anume:- mijlocie, de uz general;- grosolană, pentru cazurile în care execuţia se face în condiţii

tehnologice dificile.

58 TRANSMISII ŞI ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI

Lungimile de înşurubare sunt de asemenea două şi anume: normală(N) şi lungă (L), conform tabelului 2.5 de la filetele trapezoidale.

Dacă în momentul execuţiei filetului, lungimea de înşurubare nu estecunoscută ea se va încadra în grupul de lungimi normale.

Câmpurile de toleranţă preferenţiale vor fi alese conform indicaţiilordin tabelul 2.4, de la filetele trapezoidale.

Notarea câ