Studiul Experimental al Asamblarilor prin Strangere Proprie

STUDIUL EXPERIMENTAL AL ASAMBLARILOR PRIN STRANGERE PROPRIE(SERAJE)

7.1 Scopul lucrarii

Lucrarea urmareste trasarea diagramei de variatie a fortei de presare si a fortei de depresare, precum si determinarea experimentala a coeficientilor de frecare la presare, depresare si rotire, pentru asamblarile tip arbore-bucsa.

7.2 Consideratii teoretice

Serajele sunt asamblari realizate prin apasarea reciproca a pieselor pe suprafete cilindrice folosind numai diferenta de dimensiuni corespunzatoare ajustajelor presate, fara nici un alt organ suplimentar. Mentinerea asamblarii se face numai prin fortele de frecare ce iau nastere pe suprafetele de contact ale pieselor asamblate. O asamblare de tip arbore-bucsa este prezentata in figura 7.1.

Fig. 7.1Aceaste asamblari sunt frecvent intalnite in constructia de masini la montarea rulmentilor

pe arbori si in carcase, a bandajelor rotilor de vagon, a coroanelor rotilor dintate, a elementelor arborilor cotiti, etc. Ca avantaje ale folosirii serajelor se pot mentiona capacitatea portanta foarte mare, economisirea de materiale deficitare, asamblarea nu necesita elemente suplimentare. Ca dezavantaje, se constata practic ca nu se pot face montari si demontari repetate, iar la un lot aparent identic de seraje rezulta strangeri diferite, datorita caracterului probabilistic al formarii ajustajelor, ceea ce implica o precizie de executie relativ ridicata a suprafetelor cilindrice de contact.

La aceste asamblari apar solicitari compuse : solicitarea de strivire pe suprafetele de contact a arborelui si bucsei, precum si eforturi radiale si tangentiale in cele doua piese.

Marimea care caracterizeaza in mod deosebit asamblarea este strangerea teoretica S : (7.1)

unde: este diametrul efectiv al arborelui inainte de presare; - diamentrul efectiv al alezajului inainte de presare.

Strangerea S determina marimea presiunii p intre suprafetele in contact, care influenteaza direct asupra capacitatii asamblarii de a transmite forte si momente, precum si asupra conditiilor tehnologice de realizare a serajului.

Practic se observa ca strangerea este influentata de o serie de factori : inaltimea asperitatilor suprafetelor in contact, diferenta dintre temperatura de montaj si cea de lucru, deformatiile cauzate de fortele exterioare. Deoarece in cadrul lucrarii, experimentarile se fac

la temperatura ambianta, fara a avea influenta fortele exterioare, doar primul factor se ia in considerare la calculul strangerii efective

(7.2)

unde, si sunt inaltimile medii a rugozitatii suprafetelor in contact, tabelulul 7.1.

Tabelul 7.1Felul prelucrarii Felul prelucrariiLustruireLepuire finaLepuireHonuireRectificare foarte finaRectificare finaRectificareBrosareAlezare fina

0,1 – 0,40,16 – 1,00,6 – 4,00,1 – 1,0

0,1 – 1,01,0 – 4,04,0 – 10,02,5 - 10,01,0 - 4,0

AlezareStrunjire fina cu diamantStrunjire fina cu metal durNetezire prin strunjireStrunjire grosolanaFrezare finaNetezire prin frezareNetezire prin rabotareRabotare grosolana

4,0-10,0

1,0-2,5

2,5-10,0

10,0-40,040,0-100,04,0-10,010,0-40,0

10,0-40,040,0-100,0

Intre inaltimea medie a rugozitatii si abaterea medie aritmetica a rugozitatii , care se indica pe desenele de executie, se poate scrie relatia:

(7.3)

unde : daca daca .Presiunea de contact p se calculeaza cu formula:

, (7.4)

unde: este strangerea efectiva in ;d - diametrul asamblarii in mm;

, - modulul de elasticitate longitudinala a materialelor arborelui, respectiv bucsei, in din tabelul 7.2;

, - coeficienti adimensionali, care au valorile :

, (7.5)

unde d, , corespund notatilor din figura 7.1, iar si sutn coeficientii lui Poisson pentru materialul arborelui, respectiv al bucsei, din tabelul 7.2.

Materialul E Otel

Fonta cenusieBronzAlama laminata la receAliaje de aluminiu

0,3

0,23-0,270,32-0,350,32-0,420,32-0,36

Forta necesara presarii este : [N] (7.6)

unde l este lungimea de presare, figura 7.1, b in mm,- coeficientul de frecare la presare.

Forta de depresare este : [N] (7.7)

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

(7.8)

unde este coeficientul de frecare la rotire.Experimental coeficientii de frecare , , nu sunt egali.In tabelul 7.3 se dau valori recomandate pentru si iar in tabelul 7.4 se dau valori recomandate in cazul proiectarii asamblarilor prin strangere.

Tabelul 7.3Materialul pieselor Presare la receArbore Bucsa Stare de

ungere (proiectare)Otel Otel Cu ungere

la montare0,06-0,22 0,08-0,20 0,09-0,17

Otel Fonta Cu ungere la montare

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

Otel Aliaje usoare

Fara ungere 0,02-0,08 0,03-0,09 0,02-0,06

Cuplu de materiale Starea suprafetelor in contact

Calitatea suprafetelor in contact

(proiectare)

Otel pe otel

Uscata, fara oxizi

Arbore rectificat-butuc alezat

0,1-0,3

Arbore rectificat fin-butuc rectificat

0,25-0,4

Bine unsa


0,07-0,16


0,05,013

Otel pe fonta sau fonta pe fonta

Uscata, fara oxizi


0,15-0,25


0,17-0,33

Bine unsa


0,06-0,13


0,02-0,1

7.3 Utilajul si aparatura utilizata

Epruveta de incercat se compune dintr-un arbore 1 (canelat la un capat) si o bucse 2 (fig. 7.2), adaptate la standul de incercat.

Standul de incercat seraje din figura 7.3 se compune din doua subansamble principale : subansamblu de presare si depresare si subansablul de rotire.

Elementul principal al subansamblului de presare este surubul de forta 1, antrenat de piulita 2 prin intermediul rotii melcate 3, a melcului 4 si a manivelei 5. Surubul 1 este blocat impotriva rotirii cu doua pene paralele 6.

Subansamblul de rotire se compune din butucul canelat 9 antrenat de roata melcata 10, melcul 11 si manivela 12.

Forta de presare se transmite de la surubul de forta la sistemul cilindru-piston 15 prin intermediul epruvetei 7, 8 a piesei 13 si a rulmentului axial 14. Sistemul cilindru-piston 15 are in interior un arc de forma speciala 16 si este umplut cu ulei. Sub influenta fortei de presare arcul 16 se deformeaza, spatiul din interiorul cilindrului 15 se micsoreaza iar uleiul este trimis prin conducta 17 in indicatorul de forta 18.

Forta de presare se evalueaza cu ajutorul unei diagrame de etalonare a indicatorului de forta 18.

Rotind manivela 12 si odata cu ea butucul canelat 9, acesta din urma va roti arborele epruveta 7. Momentul de torsiune se transmite prin asamblarea cu strangere la bucsa epruveta 8 care este prevazuta cu doua proeminente ce permit rotirea piesei 13. Piesa 13 este legata prin articulatiile sferice 19 de doua sisteme cilindru-piston 20, in interiorul carora se gaseste cate un arc elicoidal 21.

Sistemele 20 se reazama, in partea opusa, de masa standului.In urma rotirii, volumul din sistemul 20 se micsoareaza iar uleiul ce se gaseste in interior

va face sa creasca nivelul lichidului din indicatorul de rotire 22. Indicatorul de rotire 22 permite determinarea momentului transmis, utilizandu-se diagrama de etalonare.

Lungimea de presare se determina cu formula :

[mm] (7.9)

unde: este deplasarea arborelui 1 in raport cu bucsa 2p – pasul surubului 1 in mm ;

- numarul de rotatii a manivelei 5;- raportul de transmitere a angrenajului melcat 3-4.

7.4 Desfasurarea lucrarii

Se masoara dimensiunile efective ale arborelui si bucsei, se apreciaza rugozitatile suprafetelor de contact, se determina strangerea efectiva cu formulele (7.1) si (7.2).

Se determina numarul de rotatii , , , ale manivelei 5 necesare deplasarilor = 5mm, = 10mm, =15mm si = 20mm.

Se introduc bucsa si arborele in standul de incercat seraje.Rotind manivela 5 se preseaza arborele in bucsa pe lungimea . Se citeste nivelul

indicatorului de forta inainte si dupa presare.Aceleasi operatii se executa pentru lungimile , , si .Apoi se determina momentul de torsiune transmisibil. Pentru aceasta se ridica surubul de

forta 1 de pe arbore, se roteste de manivela12 si se citeste la indicatorul de rotire nivelul acestuia inainte si dupa rotire.

Pentru depresare se inverseaza ansamblul arbore-bucsa si se repeta aceleasi operatii ca la presare. Cu ajutorul diagramelor de etalonare se determina fortele de presare si depresare corespunzatoare lungimilor , , , si momentul maxim transmis de imbinare (fig. 7.5 si 7.6).

7.5 Prelucrarea datelorDin relatiile (7.6), (7.7) si (7.8) se calculeaza , si :

(7.10)

(7.11)

(7.12)

unde presiunea p se calculeaza cu relatia (7.4), iar si sunt coeficientii de frecare corespunzatori lungimilor de presare sau de depresare (i = 1÷4) respectiv fortele de presare sau depresare .

Cu valorile si se calculeaza

si . Toate valorile masurate, determinate experimental sau calculate se trec in tabelul 7.5.

Avand marimea fortelor de presare

si de depresare

in functie de lungimea de presare se traseaza diagramele: si , care teoretic au aspectul din fugura 7.4.

Coeficientii de frecare obtinuti se vor compara cu valorile recomandate in tabelele 7.3 si 7.4.

Tabelul 7.5

Denumire Simbol U.M. Observatii si formule ValoareaDiametrul nominal

D [mm] Masurare cu sublerul

Diametrul efectiv al arborelui (fig.7.1.a)

[mm]Masurare cu micrometrul de

exterior

Diametrul efectiv al alezajului

[mm]Masurare cu micrometrul de

interior

Diametrul alezajului din

arbore (fig 7.1, c)

[mm] Masurare cu subler

Diametrul exterior al

bucsei (fig.7.1.c)

[mm] Masurarea cu sublerul

Modulul de elasticitate

longitudinala pentru

materialele arborelui, respectiv

bucsei

[ ] Tabelul 7.2

[ ] Tabelul 7.2

Coeficientii lui Poisson pentru

materialele arborelui, respectiv

bucsei

- Tabelul 7.2

- Tabelul 7.2

Rugozitatea arborelui

[ ]Se determina din tabelul 7.1

sau cu formula (7.3)Rugozitatea alezajului

[ ]Se determina din tabelul 7.1

sau cu formula (7.3)Strangerea

efectiva[ ]

Coeficientii adimensionali pentru arbore

respectiv bucsa

-

-

Presiunea de contact

p [ ]

Tabel 7.5 (continuare)

rotatiii

[mm]

Nivelul indicatorului

de forta [N]

Pre

sare

5101520

Dep

resa

re rotatii

[mm]


de forta [N]

Rot

ire


de rotire

Fig. 7.5 Fig. 7.6

Documents

Studiul Experimental al Asamblarilor prin Strangere Proprie