1. ASAMBLARI DEMONTABILE. 1.1 Asamblari filetate. Suruburi de miscare Generalitati

Transcript

1 1. ASAMBLARI DEMONTABILE 1.1 Asamblari filetate. Suruburi e miscare Generalitati Asamblarile filetate sunt alcatuite, e regula, intr-un surub si o piulita avân rolul soliarizarii (strângerii) anumitor piese; pentru asigurarea împotriva autoesfacerii, asamblarea este prevazuta cu un element e siguranta o saiba Grower, e exemplu - ca în figura 1.1. surub piese asamblate surub piese asamblate piulita element e siguranta (saiba Grower) ) igura 1.1 igura 1. piulita prezon element e siguranta (saiba Grower) piese asamblate Surub (arbore) Piese asamblate (ar si piulita si contrapiulita) igura 1.3 igura

2 În figura 1. este prezentata varianta la care lipseste piulita, una intre piesele strânse avân o gaura filetata. Varianta constructiva in figura 1.3 este o combinatie între solutiile constructive eja prezentate; în acest caz surubul este numit prezon. Este evient ca variantele in figurile 1. si 1.3 se folosesc atunci cân nu este posibil accesul pentru strângerea asamblarii ecât pe o singura parte. Asamblarea in figura 1.4 are particularitatea ca piesele strânse, pe lânga rolul functional, sunt si piulita, respectiv contrapiulita, sistem care confera asamblarii siguranta contra autoesfacerii Rolul functional al sistemelor filetate Dupa moul e utilizare a sistemelor filetate, sunt întâlnite numeroase aplicatii, asa cum rezulta in Tabelul 1.1. Rol functional Asamblari e strângere Suruburi e reglare a pozitiei Suruburi e miscare Amplificatoare e forta Suruburi e masurare ixare Caracterizare Creare e tensiuni Etansare Prin avansul axial al surubului sunt pozitionate repere sau subansambluri Este realizata transformarea miscarii e rotatie în miscare e translatie sau invers iin în esenta o aplicatie a planului înclinat, filetul permite amplificarea fortei aplicate la strângere Daca pasul este foarte fin si precis, avansul surubului permite materializarea/masurarea unor lungimi Tabelul 1.1 Exemple Aplicatii Chiulasa bloc motor, structuri metalice Tiranti, ambreiaje Recipienti Motorul electric prevazut cu o roata e curea poate fi eplasat prin avansul unui surub, pentru întinerea curelei Suruburi conucatoare la masiniunelte, cricuri, prese cu surub Menghine, ventile cu filet, chei reglabile Micrometrul Avantajele asamblarilor filetate Printre avantajele certe ale sistemelor filetate, în comparatie cu alte asamblari emontabile, pot fi enumerate urmatoarele: montare/emontare usoara; gabarit reus; transmit solicitari foarte mari; sunt posibile realizari constructive iverse; executie ieftina si usoara; posibilitatea transformarii miscarii e rotatie în miscare e translatie si invers Dezavantajele asamblarilor filetate Sistemele cu filet prezinta câteva ezavantaje importante e care trebuie sa se tina seama atât la montaj cât si în exploatare: 1

3 tensiuni suplimentare atorita concentratorului e eforturi care este filetul; suprasolicitare atorita strângerii necontrolate; autoesfacere atorita strângerii insuficiente sau necontrolate; ranament scazut; necesitatea asigurarii contra autoesfacerii. Dintre neajunsurile prezentate, cel mai important este pericolul ruperii surubului, atorita tensiunilor sporite in tija filetata; filetul este unul intre cei mai periculosi concentratori e tensiuni Particularitati constructive Dupa forma, în sectiune normala, filetul poate fi: 1. Triunghiular - cu rol e strângere sau e fixare. iletul triunghiular poate fi: - metric, cu unghiul profilului e 60 (figura 1.5), stanarizat prin SR ISO (simbol - M); - Withworth - în toli, cu unghiul profilului e 55, pentru asamblarea tevilor fara etansare, stanarizat prin STAS (simbol - G); - Withworth - în toli, cu unghiul profilului e 55, pentru asamblarea tevilor cu etansare, stanarizat prin STAS (simbol - R); iletul în toli este utilizat, în general, pentru asamblarea tevilor si armaturilor prin care trec fluie sub presiune. H e D D D1 H1 Piulita H 4 Surub p 60 H r h3 3 H H H 1 Diametrele surubului a) r Axa surubului si piulitei 1 3 b) igura 1.5. ierastrau, cu unghiul profilului e 3 - pe fata activa si e 30 - pe fata opusa, STAS (simbol - S), pentru suruburi e miscare (figura 1.6). iletul este 13

4 caracterizat printr-un ranament relativ riicat, fiin recomanat pentru sarcini aplicate într-un singur sens. p Piulita r Surub 30 3 D 1 D1 D3 igura Trapezoial, cu unghiul profilului e 30 (figura 1.7), STAS (simbol - Tr) pentru suruburi e miscare la care încarcarea poate fi aplicata în ublu sens. p 30 Piulita p D 1 Surub D1 D igura Rotun, filet format in arce e cerc (figura 1.8), STAS (simbol R). Se utilizeaza la cuplele garniturilor e cale ferata, atorita faptului ca prezinta un foarte mic concentrator e tensiuni si ca nu se blocheaza chiar în conitii ificile e meiu: praf sau umezeala. Tot filet rotun este si filetul Eison (simbol E) utilizat la socluri si ulii. iletul rotun este caracterizat printr-o foarte usoara manevrabilitate. 5. Patrat, filet cu profilul spirei patrat (figura 1.9). Are ranamentul mare; frecarea si uzura sunt reuse Se foloseste pentru suruburi e miscare (masini-unelte). Dupa finetea pasului exista filete cu: 14

5 filet cu pas mic (fin); filet cu pas normal; filet cu pas mare. 30 p Piulita igura 1.8 D t1 t t 1 Surub p D1 D D Piulita p D 1 Surub D1 igura 1.9 Este evient ca, în cazul filetului cu pas mare, ranamentul cuplei cinematice este riicat, ar apare pericolul esurubarii sub sarcina. În acest caz, asamblarea trebuie prvazuta cu mijloace e autoblocare. Dupa sensul e înfasurare exista: filet pe reapta; filet pe stânga. Cele mai es întâlnite sunt filetele pe reapta usor manevrabile, prin obisnuinta. Pentru evitarea utilizarii buteliilor e aragaz e catre copii, e exemplu, robinetele respective au filet pe stânga. De obicei, filetul se înfasoara pe corpuri cilinrice; pentru capetele tevilor in inustria petroliera se realizeaza un filet înfasurat pe suprafete tronconice, pentru asigurarea conitiilor e etanseitate. 15

6 1.1.6 Elemente geometrice Elementul comun al asamblarilor filetate este filetul. iletul reprezinta o nervura înfasurata, e regula, pe un cilinru, upa o elice la exterior pe surub si la interior pentru piulita. Contactul intre spirele filetului surubului si piulitei este irect si fortat, asamblarea fiin o cupla cinematica inferioara e clasa a V-a. Deplasarea piulitei pe spirele surubului este echivalenta cu riicarea unei sarcini pe un plan înclinat. În figura 1.10 pasul elicei a fost notat cu p; notatiile pentru iametrele caracteristice surubului sunt, e regula: 3 interior, intermeiar si exterior. Elicea esfasurata p ψ π 3 tgψ p π Materiale si tehnologie igura 1.10 Pentru solicitari reuse si pentru utilizari e mica importanta se recomana: OL 37, OL 4 (STAS , mai ales aca prelucrarea se face prin rulare. În cazul solicitarilor meii OL 50 sau OL 60 (STAS ), ar si OLC 35, OLC 45 cu tratament termic e îmbunatatire (STAS ). Pentru solicitari riicate si importanta eosebita (suruburi pentru inustria e aviatie si la constructia automobilelor) se folosesc oteluri aliate: 45 Cr 10, 33 Mo Cr 11 (STAS ). În cazul în care suruburile sunt expuse coroziunii, respectiv temperaturilor înalte se utilizeaza oteluri inoxiabile ca e exemplu 10 Cr (STAS ), respectiv 1 Ni Co Cr 50 (STAS ). Aliajele speciale - Am58, Al-Mg sunt potrivite pentru suruburi care sunt utilizate la aparatura electrotehnica. Piulitele se executa in otel fosforos (OL) STAS , OLC 35, bronzuri si fonte antifrictiune. Tehnologia suruburilor este aleasa în functie e seria e fabricatie si e precizia necesara asamblarii. Exista, astfel, urmatoarele posibilitati tehnologice: Executie manuala: taro pentru piulita, filiera pentru surub; iletare pe strung cutite normale sau cutite-isc-circulare care pot avea unul sau mai multe vârfuri active. Dezavantajul metoei este at e uzura sculei care altereaza, la prelucrari multiple, geometria filetului. 16

7 iletarea prin frezare cu freze isc sau freze pieptene. iin foarte prouctiva, se foloseste pentru egrosarea filetelor aânci la care urmeaza finisarea pe strung. Pe masina e frezat, finisarea ar fi imprecisa atorita vibratiilor. iletarea prin vârtej utilizeaza masini speciale cu scule rotitoare cu turatii e rot/min, piesa - semifabricatul rotinu-se cu rot/min. Deoarece centrul e rotatie al cutitului nu coincie cu cel al piesei (figura 1.11), nu se etaseaza o aschie continua ci aschii scurte, subtiri. Din acest motiv nu se prouce încalzirea excesiva a sculei, iar precizia este riicata si prouctivitatea la fel. igura 1.11 Rectificarea filetului în special la filete cu profil înalt filete e miscare sau pentru suruburile motoarelor e avion. Rectificarea se face cu pietre abrazive isc sau pieptene. iletarea prin rulare filetul este imprimat prin refularea partiala a materialului semifabricatului. Se folosesc role e otel care au ca profil negativul filetului. Surubul astfel rulat are o rezistenta mai mare la oboseala, fibrajul lui nefiin sectionat ca la strunjire (figura 1.1). ilet strunjit ilet rulat igura Ranamentul cuplei cinematice surub piulita Asa cum s-a aratat în lucrarea [1], ranamentul filetului fierastrau este superior ranamentului filetului trapezoial, pentru ca acesta are un coeficient e frecare mai mic: µ < µ. igura 1.13 ilustreaza variatia ranamentului cuplei, în raport cu unghiul meiu al elicei filetului. Se remarca faptul ca, la unghiuri ψ reuse, este îneplinita conitia e autofrânare, ar ranamentul este extrem e scazut. Peste unghiuri ψ mai mari e 5 prelucrarea este ificila si uzura sculei prelucratoare este intensa. 17

8 η Punân conitia 0 Ψ π ϕ Ψ aica, pentru valori obisnuite ϕ 6K 8 ; rezulta ca ranamentul este maxim 4 pentru un unghi e înfasurare Ψ 41K 43. Tehnologic însa, realizarea unor filete cu astfel e unghiuri este ificila atorita uzurii riicate a sculelor. Daca se impune conitia e autofrânare ϕ, rezulta ca, rezulta ca functia η ( Ψ ) are un maxim pentru Ψ η tg Ψ tg Ψ 1 tg Ψ tg Ψ tgψ 1 tg Ψ 0,5 (1.1) η 100% filet fierastrau 80% 60% 40% filet triunghiular sau trapezoial suruburi e fixare 0% O ψ ranament foarte mic, ar exista autofrânare ranament relativ riicat, ar prelucrarea este ificila suruburi e miscare igura 1.13 Ca urmare, la Ψ 41, chiar aca momentul e frecare ar fi nul, tot nu se poate ajunge la ranament superior Solicitari principale în tija surubului Suruburi e strângere Tija surubului e strângere (figura 1.1) este solicitata, în principal, la tractiune e forta e strângere ; pe lânga aceasta solicitare se mai prouce si rasucirea cu momentul M 1, atorita frecarii intre spirele piulitei si ale surubului în procesul însurubarii. Ca urmare, relatiile e verificare a tijei la solicitare compusa, statica, sunt 18

9 t π 4 M1 τ t π t t (1.) (1.3) ech + 4τ at (1.4) Cu M 1 a fost notat momentul e însurubare care inclue frecarea intre spirele surubului si piulitei [1]. Pentru imensionare, relatia 1. evine 3 necesar 4 γ (1.5) π at Coeficientul γ tine cont e existenta torsiunii. Pentru imensionare se aleg valori în intervalul γ 1,05 1, Suruburi e miscare Pentru exemplificare, se face calculul e verificare a tijei unui surub e miscare al unei prese (figura 1.14). Q - forta la cheie M tot M 1 pârghie e actionare - piulita 1 - surub M 13 3 piesa presata igura

10 Momentul e frecare intre capul surubului rotitor si piesa presata este M 13, iar momentul e frecare cu piulita, la strângerea surubului este M 1. La cheie, aica la capatul pârghiei e actionare, se va aplica momentul total M tot. Solicitarile tijei sunt, în acest caz, compresiunea c ata e forta si rasucirea τ t, ata e momentul total care se prouce pe partea superioara a surubului, conform iagramei particulare prezentate în figura. c π 4 3 ; τ t M1 + M π (1.6) c t ech + 4τ ac (1.7) Pentru imensionarea preliminara, calculul se face ca la paragraful anterior, cu forta e calcul c care tine cont e existenta torsiunii in tija filetata. c γ ; γ 1,05 1,5. (1.8) Diametrul aflat la preimensionare se majoreaza, pentru ca tija sa reziste si la flambaj; oricum, acesata verificare suplimentara se impune la toate suruburile ispozitivelor e strângere si e riicare solicitate la compresiune Solicitarile filetului Ipotezele e calcul general acceptate sunt: sarcina este repartizata uniform pe numarul z al spirelor în contact; sarcina este uniform repartizata în lungul unei spire; spira se consiera a fi o placa plana inelara încastrata în tija surubului, respectiv în corpul piulitei, fara a se tine cont e înclinarea elicei ata e unghiul Ψ. Pe baza schemei e calcul in figura 1.15 corespunzatoare filetului triunghiular, luat ca exemplu, se observa ca solicitarile filetului sunt: strivirea, încovoierea si forfecarea Verificarea la strivire (presiune e contact) Verificarea la presiunea e contact se face folosin (1.9), cu notatiile in figura 1.15: p s z z as (1.9) π ( ) π H 1 4 Tensiunile amisibile pentru un cuplu e materiale in OL / OL sunt e orinul as MPa, în cazul suruburilor e miscare; aca cuplul este e tipul OL / Bz sau OL / fonta antifrictiune, as 8 1 MPa. 0

11 Sectiunea cu tensiune maxima la încovoiere în spira surubului D piulita z p surub D 1 D 1 3 a H h Sectiunea cu tensiune maxima la încovoiere în spira piulitei igura Verificarea la încovoiere Acesasta solicitare se prouce atorita existentei jocurilor axiale între spirele surubului si ale piulitei; aceste jocuri nu pot fi eliminate, eoarece ar uce la blocarea cuplei cinematice. Schema e calcul, pe baza ipotezelor aoptate este prezentata în figura z h H + a π 3 (pentru surub), respectiv π D (pentru piulita) igura 1.16 H M i + a z (1.10) 1

12 Verificarea ubla a spirei surubului si a spirei piulitei la încovoiere se face aca materialele acestora ifera i i M π 3 6 M i h i π D h 6 ai surub ai piulita (1.11) (1.1) Determinarea înaltimii piulitei Notân cu z numarul spirelor unei piulite si stabilin ca înaltimea tesiturilor acesteia este jumatate in pasul p, rezulta înaltimea piulitei, astfel p m p z + p (z + 1) (1.13) Punân conitia e egala rezistenta pentru: a) tractiunea tijei surubului cu strivirea flancurilor active ale spirelor, aica eliminân forta între relatiile (1.) si (1.9) si b) tractiunea tijei surubului cu încovoierea spirei surubului, aica eliminân forta între relatiile (1.) si (1.11) rezulta π 4 π at at π H z π z h H 6 + a 3 as ai (1.14) Conform imensiunilor relative ate e norma SR ISO : 3 0,8 ; 0,9 ; H 0,54 ; h 0,8 p. Pentru un otel e tip OL 50, se recomana at 80 MPa si as 35 MPa. Ca urmare, in relatiile 1.14 rezulta m z p 0,75 m 0,8 m z p 0,54 (1.15) Se observa ca solicitarea e strivire este mai importanta ecât cea e încovoiere, pentru ca a conus la o mai mare înaltime a piulitei; (m 0,75, fata e m 0,54). Acoperitor, pentru piulite in otel, stanarul prevee m 0,8. Ca urmare, spirele piulitelor stanarizate relizate in otel nu se mai verifica nici la strivire nici la încovoiere.

13 Observatii privin solicitarile suruburilor recventa ruperilor suruburilor Statistic, ruperea la oboseala a suruburilor e strângere se prouce cu ponerile ate e figura Sectiunea A - 15 % Sectiunea B - 0 % Sectiunea C - 65 % igura 1.17 Ruperea tijei surubului are loc în zonele cu concentratori mari e tensiune, astfel: 1. Sectiunea A, cu o frecventa a ruperilor e 15 %, în zona racorarii e sub capul surubului; concentratorul se poate ameliora prin prelucrarea atenta a racorarii, eventual a finisarii acesteia.. Sectiunea B, cu o frecventa a ruperilor e 0 %, este zona concentratorului at e sfârsitul filetului. Pentru reucerea concentratorului se impune prelucrarea filetului cu reucerea progresiva a înaltimii spirei. 3. Sectiunea C, cu o frecventa a ruperilor e 65 %, este zona primei spire solicitate în care exista si efectul e crestatura al filetului; aceasta este zona cea mai solicitata a tijei filetului. Ameliorarea acestei situatii este prezentata în paragraful urmator Repartitia solicitarii între spire a) b) c) igura

14 Prin întinerea tijei surubului si micsorarea iametrului lui, respectiv prin comprimarea corpului piulitei si marirea iametrului ei, se transmite sarcina e la spira la spira. De regula, în calcule preliminare, se aopta ipoteza conform careia toate spirele piulitei se încarca cu aceeasi sarcina, aica / z (figura 1.18 a). Daca piulita are 5 spire, e exemplu, atunci prima intre acestea se încarca cu 34% in întreaga sarcina, ultimei spire reveninu-i oar 11% (figura 1.18 b). Daca piulita are 10 spire, atunci prima se încarca cu 35% in întreaga sarcina, ultimei spire reveninu-i oar 9% (figura 1.18 c). igura 1.19 O istributie mai buna se obtine la filetul triunghiular, atorita eformatiilor raiale mai mici ecât la filetul fierastrau. În concluzie, este inutil sa se realizeze piulite cu mai mult e 10 spire, cele care epasesc acest numar nemaifiin practice solicitate. Pentru ca repartitia sarcinii între spirele piulitei sa se faca mai uniform, se recomana elasticizarea corpului piulitei, în care caz acesta fiin solicitat la întinere oata cu tija surubului (figura 1.19) Efectul concentratorului e eforturi Efectul concentratorului e tensiuni at e existenta filetului este în general neglijat la solicitarea statica; e asemenea, nu se iau în calcul fortele e frecare care apar pe spire si care au solicitari complexe greu e moelat. Pentru solicitari inamice sau la oboseala, suruburile au o prelucrare eosebita (racorarea la funul filetului este lustruita), iar verificarea la oboseala se face cu luarea în consierare a coeficientului concentratorului e tensiuni Calculul asamblarilor cu suruburi solicitate la forte transversale Asamblari cu suruburi montate cu joc Conform reprezentarii in figura 1.0, surubul, piulita si elementul e asigurare contra autoesfacerii (saiba Grower) sunt stanarizate, iar gaura in piesele strânse se realizeaza cu burghiul pe masina e gaurit. Ca urmare, asamblarea prezinta avantajul costului reus si al facilitatii montarii si emontarii. Prin strângerea piulitei se realizeaza în asamblare forta s care uce la întinerea tijei surubului si la comprimarea flanselor; pentru flanse, forta s este si forta normala. Conitia e exploatare este aceea ca piesele strânse nu trebuie sa se eplaseze sub efectul încarcarii transversale, ceea ce înseamna ca forta e frecare intre piesele strânse trebuie sa fie mai mare ecât, aica: 4

15 µ s (1.16) sau, aoptân o valoare supraunitara pentru coeficientul e siguranta la patinare β 1, mai concret ß 1,3... 1,5 - pentru solicitari statice si ß 1, pentru solicitari inamice, rezulta µ β (1.17) s s s s igura 1.0 Cu valoarea s astfel obtinuta, se poate imensiona iametrul tijei surubului la întinere cu relatia cunoscuta s 3necesar 4 γ s (1.18) π a t Moelul e calcul eja prezentat este potrivit unei asamblari cu un singur surub; aca asamblarea are mai multe suruburi, calculul este similar, aoptânu-se ipoteza ca forta s se istribuie în mo egal între cele i s suruburi. Dezavantajul acestui mo e asamblare si, implicit, al metoei e calcul este faptul ca, aca nu este bine cunoscut coeficientul e frecare, nu se pot a garantii privin siguranta la patinare a pieselor strânse. Pe e alta parte, trebuie mentionat ca asamblarea presupune utilizarea unei chei inamometrice singurul mijloc în masura sa asigure realizarea la asamblare a fortei s cu care se face strângerea Asamblari cu suruburi montate fara joc (pasuite) În acest caz, suruburile nu sunt stanarizate, ci sunt realizate în functie e imensiunile cerute e calculul specific prezentat mai jos. Costul suruburilor respective este mult mai riicat ecât în cazul variantei e montaj cu joc prezentata anterior, pentru ca trebuie strunjite fin sau rectificate. De asemenea, gaurile in piesele strânse trebuie sa fie alezate, ceea ce implica un cost riicat al prelucrarii. La aceasta varianta, nu este necesar ca stângerea 5

16 sa fie realizata cu cheia inamometrica si nu exista nici incertituini privin moelul e calcul. Pentru ca suruburile sunt montate cu o usoara strângere în gaurile alezate simultan în ambele piese, rezulta ca tija acestora este solicitata la forfecare, iar în zonele e contact cu piesele strânse apare tensiunea e strivire (figura 1.1). lmin igura 1.1 Prin natura montajului, nu apare pericolul patinarii tablelor, chiar aca sarcina epaseste valoarea nominala. Calculul e verificare la forfecare este simplu 4 τ f τ a f (1.19) π Verificarea la strivire, în ipoteza ca tensiunea e contact este istribuita uniform pe suprafata laterala a semicilinrului, se face pentru tronsonul cel mai scurt in zona e asamblare, astfel: s a s (1.0) l min Daca se oreste imensionarea asamblarii, se porneste e la solicitarea e strivire, urmân, apoi, verificarea la forfecare. Asamblarea cu suruburi pasuite conuce la iametre mai mici ecât în cazul asamblarii cu joc, ar costul realizarii este mai riicat. 6

17 Asamblari cu suruburi montate cu prestrângere s ls ls 1s 0s lf 0f f lf 1f lf lf p p lf D i D igura 1. Strângerea prealabila, aica prestrângerea, se utilizeaza anterior punerii în exploatare a suruburilor care asambleaza blocurile motoarelor, capetele e biela, flansele recipientelor, pompele etc., toate acestea fiin solicitate la oboseala. În acest paragraf se va emonstra ca prestrângerea îmbunatateste comportarea la oboseala a suruburilor. În figura 1. este prezentata ansamblarea cu suruburi a flansi unui clilnru cu flansa capacului. orta e prestrângere care revine unui surub este notata cu 0 ; aceasta forta alungeste surubul cu (?l s ) si comprima flansele cu (?l f ), realizân starea 1, aica 1s pentru surub si 1f pentru flanse. orta e prestrângere 0 este o forta interna (închisa). Evient, în figura 1. eformatiile elastice ale surubului si ale flanselor sunt reprezentate exagerat, pentru o mai buna întelegere a fenomenelor. Anterior prestângerii, surubul era neeformat (starea,,0s ), flansele e asemenea (starea,,0f ). p P max timp igura 1.3 7

18 Sa presupunem ca, în exploatare, presiunea in cilinrul e lucru al carui capac este asamblat cu i s suruburi variaza pulsator, ca în figura 1.3. orta totala maxima e exploatare care actioneaza asupra capacului este max π D pmax (1.1) 4 Unui surub îi revine forta e exploatare: i max (1.) s une i s este numarul e suruburi echiistante pe flanse. Cu inicele a fost marcata starea e exploatare a sistemului sub actiunea presiunii variabile p(t), aica a fortei, ceea ce uce la întinerea suplimentara a surubului cu?l s`, acesta ajungân la starea,,s. Concomitent, flansele se ecomprima partial cu?l f`, ramânân a fi comprimate cu?l f``, trecân, astfel, la starea,,f. Daca ar creste eosebit e mult, ar creste si atât e mult încât ' l s " l f s-ar anula; în acest caz s-ar piere etanseitatea. Deformatiile sunt în omeniul elastic. Se traseaza caracteristicile e eformare elastica (?l) pentru surub si pentru flansele strânse (figura 1.4). Se consiera?l s pozitive iar?l f negative. Punân fata în fata iagramele in figura 1.4, se obtine iagrama in figura 1.5 în care sunt notate starile pentru flansele strânse cu notatiile: 0 forta minima in surub; " ( ) ( ) + - forta maxima in surub; 0 z 0 + " 0 - forta minima in flanse (se numeste rezerva e prestrângere sau forta reziuala); 0 forta maxima in flanse. Desi forta e exploatare are o variatie pulsatorie, forta totala in surubul prestrâns are oar o variatie oscilanta cu amplituinea z. l f ψ 0 f ϕ s f s l s caracteristica elastica a surubului caracteristica elastica a flanselor l f O l s igura 1.4 8

19 s variatia fortei in surub 1s 1f ϕ ψ z 0 s 0 f 0s ϕ 0 ψ 0f f variatia fortei in flanse l s l s l f l f l f igura 1.5 Datorita elasticitatii surubului si a flanselor, forta maxima ce revine în exploatare surubului ( 0 + z ) este mai mica ecât ( 0 +)! Se efinesc rigiitatile surubului si flanselor c s 0 0 tgϕ ; cf tgψ (1.3) l l s f Avân în veere ca este necesara eterminarea fortelor în regim inamic, se alege sau se impune rezerva e prestrângere 0 (0,5...0,6) 0 > 0 (1.4) Este evient ca exista relatiile z 0 tgϕ ; tgψ ; z + 0 l s ( tgϕ+ tgψ). (1.5) l l Dar, s s z z l s, astfel încât: ( cs + cf ) cs cs Relatia obtinuta prezentata mai jos - are o eosebita însemnatate, pentru ca pune în evienta faptul ca, pentru ca z sa fie cât mai mica, este necesar ca surubul sa fie cât mai elastic. z cs (1.6) c + c s f 9

20 Deci, pentru ca z sa fie cât mai mic, trebuie ca surubul sa fie foarte elastic (c s ) si flansele cât mai rigie (c f ). În acest fel, amplituinea ciclului e solicitare a surubului z este minima. În figura 1.6.b este prezentata solutia unui surub elastic, comparativ cu unul relativ rigi figura 1.6.a. a) b) igura 1.6 Determinarea tensiunilor e întinere în surub s max ts si s min ts este prezentata mai jos: max s max s mins max ts + 0 (1,5...1,6) 0 A maxs mins max s ; 0 + z mints z A ( 1,5...1,6) mins mins cs c + c s f (1.7) Rezulta tensiunile caracteristice ciclului e solicitare la oboseala amplituinea si tensiunea meie v m max max ts ts + min min ts ts (1.8) Pe baza acestor calcule se poate face verificarea coeficientului e siguranta la oboseala a tijei surubului, utilizân, e exemplu, relatia lui Soeberg c 1 βk v ε γ 1 + m c c a (1.9) 30

21 în care: ß k este coeficientul concentratorului e tensiuni, e - coeficientul imensional,? coeficientul e calitate a suprafetei, s -1 este tensiunea e rupere prin oboseala alternant simetrica, iar s c este tensiunea la curgere; c a este coeficientul e siguranta amisibil cu valori care epin e importanta si rolul asamblarii. Dupa verificarea la oboseala se impune si calculul e verificare statica la montaj a tijei surubului. Cunoscân 0, se etermina tensiunea e întinere în tija surubului - t ; cu momentul e însurubare M t1 se etermina tensiunea e rasucire τ t si apoi, în final se calculeaza tensiunea echivalenta ech care se compara cu tensiunea amisibila. Pentru ca asamblarea sa preia atât sarcina e prestrângere 0 cât si sarcina in exploatare, montajul trebuie realizat folosin cheia inamometrica la care se aplica momentul M ch S D g 0 tg( ψ + ϕ ) + 0 µ (1.30) 3 S Dg în care µ este coeficientul e frecare intre piulita si suprafata e sprijin Calculul rigiitatii surubului Prin efinitie, pe baza legii lui Hooke, rigiitatea unei bare se calculeaza cu relatia E A c (1.31) l Pentru surubul e sectiune variabila, se porneste e la constatarea l l i s 0 (1.3) E A i Din care se euce rigiitatea surubului c s 1 c 1 s c si (1.33) Calculul rigiitatii flanselor Într-o ipoteza simplificatoare, care nu este ecât uneori aevarata, se consiera ca materialul flanselor care participa la compresiune se afla în interiorul unor tronconuri cu generatoarele înclinate cu 15-45, în functie e configuratia flanselor. Pentru usurinta calculului, se amite înclinarea e 45 ; ca urmare, se poate înlocui fiecare troncon cu câte un cilinru echivalent a carui generatoare exterioara trece prin mijlocul generatoarei tronconului (figura 1.7). Ca urmare, se poate etermina rigiitatea flanselor cu relatiile 31

22 c f f E f π Af 4 l l A l [( S + lf ) Dg ]; f1 f f ; + l f (1.34) D g l f l f S S + l f S + l f igura 1.7 În relatia e mai sus nu s-a luat în calcul rigiitatea înseriata a unei eventuale garnituri. Calculul iametrelor ariilor e influenta (S+ l f ) in figura 1.7 conuce la aflarea numarului e suruburi necesare pentru asigurarea etanseitatii flanselor; se recomana ca aceste cote sa fie astfel alese încât sa nu uca la posibilitatea aparitiei unor spatii lipsite e strângere asa cum acestea apar în figura 1.8. igura 1.8 cota nula sau negativa Efectele moificarii rigiitatilor asupra comportarii la oboseala În figura 1.9 este prezentat faptul ca elasticizarea surubului, aica scaerea rigiitatii acestuia conuce în mo cert la scaerea amplituinii fortei e exploatare z, ceea ce uce la cresterea rezistentei la oboseala. Acelasi efect pozitiv se prouce si aca se realizeaza o crestere relativa a rigiitatii flanselor (figura 1.30). Prin elasticizarea surubului si/sau rigiizarea flanselor scae z, ar se micsoreaza, concomitent rezerva e prestrângere. 3

23 z z ϕ ϕ 0? igura 1.9 z z 0 ϕ ψ ψ igura 1.30 Asamblarile cu suruburi prestrânse sunt influentate e cresterea temperaturii flanselor, în special în instalatiile termice la care aesea cresterea temperaturii este mai mare e 150 C. În aceste cazuri, temperatura suruburilor este mai mica ecât cea a flanselor. Acest fenomen face ca iagrama compusa surub-flansa sa se moifice ca în figura t t 0 t t ϕ 0 ψ t rem igura

24 Calculul suruburilor solicitate la încovoiere Solicitarea e încovoiere se poate prouce atorita lipsei e paralelism ale suprafetelor pieselor strânse, asa cum este prezentat (exagerat) în figura 1.3. Încovoierea este, însa, periculoasa, pentru ca tija surubului are concentratori e tensiune importanti, îneosebi filetul. Aceasta abatere e forma este grava, pentru ca se poate ajunge usor la ruperea surubului. ρ L s γ Calcul tijei surubului ecurge astfel igura 1.3 L ρ γ M i s ; E I ρ Rezulta i W i i (1.35) γ E s i (1.36) L s Exemplu e calcul pentru o abatere unghiulara e 1º: o γ 1 π 180 ra; E, MPa; 3 10 mm; L s 50 mm i 367 MPa! Rezultatul la care s-a ajuns este eificator pentru a impune conitii severe e executie si e montaj pentru piesele strânse Solicitarea prin soc a surubului O asemenea solicitare apare, e exemplu, la suruburile care realizeaza asamblarea capetelor e biela ale motoarelor cu arere interna. În figura 1.33 este prezentata iagrama s e, liniara pe prima parte, reflectân legea lui Hooke. 34

25 Aria e sub curba ( - ε) reprezinta energia cumulata prin soc pe unitatea e volum (W s / V), în omeniul elastic e solicitare. Ws V Ws V 1 ε; 1 E ε E Ws E V (1.37) une reprezinta solicitarea e tractiune în tija surubului, iar V l s A s este volumul tijei acestuia. W s V ε igura 1.33 Cu cât l s este mai mare, cu atât scae! Rezulta, e aici, ca suruburile elastice rezista si la soc Asigurarea asamblarilor filetate Asigurarea asamblarilor filetate se poate face prin forma sau prin tensiuni suplimentare (prin realizarea unei strângeri elastice). Desi este îneplinita, e obicei, conitia e autofrânare, la asamblarile filetate e strângere se poate prouce autoesfacerea, atorita vibratiilor sau a eformarii asperitatilor Asigurarea prin forma a) Asigurarea cu cui spintecat figura 1.34 igura

26 b) Asigurarea cu piulita crenelata si stift transversal figura 1.35 igura 1.35 c) Asigurarea cu saiba ubla figura 1.36 igura 1.36 ) Asigurarea cu saiba e siguranta figura 1.37 igura

27 e) Asigurarea cu saibe cu umeri e siguranta figura 1.38 a) b) igura 1.38 La varianta in figura 1.38 b proeminenta in interiorul saibei se introuce în canalul longituinal practicat în surub. f) Asigurarea cu sârma figura 1.39 igura 1.39 g) Asigurarea cu saiba ubla (placa crestata) figura 1.40 a si b. a) b) igura

28 Asigurarea prin tensionare suplimentara (strângere elastica) a) Asigurarea cu piulita si contrapiulita Se strânge piulita pâna la crearea fortei e strângere orite apoi se blocheaza piulita si se strânge contrapiulita, realizânu-se o forta e întinere suplimentara în tronsonul e surub situat în interiorul piulitelor (figura 1.41). Aceasta forta conuce la marirea frecarii între spire si asigura asamblarea. P 1 P igura 1.41 b) Asigurarea cu contrapiulita elastica figura 1.4 gaura filetata gaura e trecere igura 1.4 c) Asigurarea cu saibe elastice figura 1.43 igura

29 ) Asigurarea cu piulita elastica ubla cu pas ecalat figura 1.44 pasul 1 p pasul p (ecalat axial) igura 1.44 e) Asigurarea cu piulita cu inel e presiune figura 1.45 igura 1.45 În constructiile e aviatie se mai utilizeaza si asigurarea cu insertii (sârme cu sectiune rotuna sau poligonala) înoite upa o elice si care se plaseaza între filetul surubului si cel al piulitei. Prin strângere se prouc eformatii elastice si plastice ale insertiei care introuc forte e apasare suplimentare pe filet, marin frecarea. Alte mijloace e asigurare: 1. puncte e suura la exteriorul piulitei, pentru soliarizarea acesteia cu piesa strânsa:. eformarea plastica a surubului sau a piulitei; 3. asigurarea cu aezivi. 39

30 Suruburi cu bile Aceste transmisii mecanice (un exemplu fiin schitat în figura 1.46) prezinta avantajul înlocuirii frecarii e alunecare prin frecarea e rostogolire. Se obtin, astfel, momente e însurubare mult mai mici si ranamente e peste 80% [1]. Utilizarile curente sunt în constructii e masini-unelte, comenzi mecanice în aviatie, sisteme e irectie al autocamioanelor etc. ψ igura 1.46 Momentul e însurubare este: M t1 tg( ψ + ϕ ) (1.38) în care: k ψ arctg ; k coeficient e frecare e rostogolire. sin γ orma cailor e rulare si moalitatea e reciclare a bilelor sunt iferite e la o varianta la alta. Pot fi utilizate piulite uble, cu prestrângere. 40

31 1.. Asamblari e tip arbore-butuc 1..1 Generalitati Asamblarile e tip arbore - butuc sunt asamblari emontabile avân rolul e a transmite momentul e torsiune e la arbore la butuc (roata, volant etc.) sau invers e la butuc la arbore (figura 1.47). Arbore Moment e torsiune reactiune Butuc c Moment e torsiune actiune igura 1.47 Clasificarea asamblarilor se poate face upa mai multe criterii, astfel: - cu stifturi cilinrice longituinale sau transversale A. Asamblari - cu pene transversale fara strângere (fara înclinare) prin forma - cu pene longituinale fara strângere (fara înclinare) - cu arbori profilati canelati sau cu arbori poligonali B. Asamblari prin strângere - conice folosin frecarea - cu cleme (bratari) - prin presare - cu inele tronconice - strângere elastica (inele sau bucse onulate) - înalte (înclinate) C. Asamblari prin forma - cu pene longituinale - concave (înclinate) si strângere - tangentiale - cu pene transversale cu strângere - cu stift conic longituinal D. Asamblari - prin elasticitate proprie prin (bucse elastice) efect elastic - cu inele elastice 41

32 1.. Asamblari cu stifturi si bolturi Stifturile si bolturile sunt piese cilinrice sau tronconice cu conicitate mica care au rolul e a pozitiona si e a soliariza arborele e butucul unei roti, în veerea transmiterii momentului e torsiune. Bolturile sunt, e fapt, stifturi e mai mari imensiuni. Materialele in care pot fi realizate stifturile si bolturile sunt, e obicei: OL50, OL60, OLC35, OLC45. Aceste organe e masini sunt simple si usor e realizat tehnologic, permit montari repetate si asigura centrarea si pozitionarea butucului pe arbore. De regula, stifturile sunt obtinute prin tragere la rece sau prin matritare si apoi, uneori, sunt rectificate, iar gaurile în care intra sunt alezate Asamblarea cu stift transversal Asamblarea este utilizata pentru cazul în care turatia arborelui este reusa, pentru ca la turatii mari o usoara excentricitate a stiftului ar putea conuce la forte centrifuge importante. Ajustajele ansamblului pot fi: a) stift-arbore: ajustaj intermeiar sau cu strângere; stift-butuc: ajustaj cu strângere. b) stift-arbore: ajustaj intermeiar sau cu strângere; stift-butuc: ajustaj cu joc. Varianta a) este varianta preferabila, ca moel e calcul, pentru o mai mare siguranta. Calculul pentru cazul a) se face aproximân istributia trapezoiala e tensiuni cu una meie, sm. Pe baza atelor in figura 1.48, moelul e calcul este prezetat mai jos; stiftul si piesele conjugate sunt solicitate la strivire, iar tija stiftului are, în plus, si forfecare. s m s m s t f D s1 max s max a) b) t f igura

33 1 s1max s M 3 D D + sm s M π τf s M tc; τf τ 4 tc tc af stift s1max sm sa(stift arbore) sa(stift butuc) (1.39) Recomanari constructive: s 0,...0,3 ; D (otel/otel); D,5 (fonta/otel) Asamblarea cu stift longituinal Tensiunea e strivire intre stift si piesele conjugate este, probabil, cea reprezentata în figura 1.49.b), ar pentru ca o astfel e asamblare nu este utilizata la turatii mari si nu este utilizata pentru aplicatii importante, pentru usurinta calcului amitem ca istributia tensiunii e strivire este cea prezentata în figura 1.49.a). s S D l a) S M t b) igura 1.49 s s l M τf s l M tc tc τ s f τ as min af (1.40) s 1 Recomanari: 0, 13K 0, 16; 1K1,5. 43

34 1...3 Boltul e articulatie Desi asamblarea in figura 1.50 nu este e tip butuc arbore, ea este prezentata în acest capitol, pentru ca prezinta aceleasi caracteristici geometrice si e rezistenta ca stifurile. Boltul se monteaza în furca cu joc (cuzinetii articulatiei nu sunt figurati) si fara joc în tirant, sau invers. Între furca si tirant exista joc lateral la cota a, ceea ce face ca aceasta cupla R cinematica sa fie e tipul C 5 aica o simpla articulatie. Pe baza schemei e încarcare se pot calcula tensiunile e strivire si e încovoiere. b a s b b M i max s 1 s igura 1.50 s b s sa min s1 a a b + M 4 s1 i max ; s1a min i M π imax 3 b 3 ai (1.41) Tensiunea e strivire amisibila s s1amin, respectiv s samin este cea mai mica valoare intre cele corespunzatoare materialului boltului, respectiv al piesei conjugate. Calculul exact la solicitarea e încovoiere se face cu sarcina istribuita - nu cu sarcini concentrate Particularitati constructive În figura 1.51 este prezentat un stift pentru cuplaje e siguranta care, prin forfecare întrerupe transmiterea momentului e tosiune. igura 1.51 Stifturile crestate in figura 1.5 asigura, upa pozitionarea lor, o foarte buna soliarizare a pieselor conjugate, pentru ca fantele se închi, iar muchiile acestora asigura o puternica presiune asupra peretilor gaurilor în care au fost introuse. 44

35 igura 1.5 Stifturile e legatura in figura 1.53 sunt utilizate, e regula, pentru prinerea ochiurilor arcurilor elicoiale cilinrice care intra în componenta aparaturii electrotehnice in constructia automobilelor, e exemplu. a) b) igura 1.53 În figura 1.54 a) este prezentata veerea frontala a unui stift cilinric crestat pe toata lungimea generatoarei; upa montarea acestuia în gaurile pieselor asamblate, stiftul exercita o presiune laterala semnificativa, astfel încât este asigurata soliarizarea pieselor conjugate. Stiftul conic elastic in figura 1.54 b) se monteaza prin batere în piesele e asamblat, asigurân o foarte ferma pozitionare a lor. a) b) igura

36 1..3 Asamblarea cu pana paralela Asamblarea cu pana paralela este una intre cele mai cunoscute moalitati e transmitere a momentului e torsiune pentru arbori cu turatie reusa. Pana paralela se monteaza cu strângere laterala în canalul practicat prin frezare în arbore si cu joc lateral în canalul butucului, în veerea montarii si emontarii usoare a rotii respective. Dimensiunile penelor paralele cu capate repte sau cu capete rotunjite sunt ate în STAS ; penele cu capete rotunjite prevazute cu gauri pentru soliarizarea prin suruburi cu arborele sunt stanarizate în STAS Canalul e pana in arbore este un puternic concentrator e tensiuni. ormele constructive uzuale (pana cu capete rotunjite, respectiv cu capete repte) sunt prezentate în figura 1.55, respectiv în figura reza eget h l b igura 1.55 reza isc h l b igura 1.56 Realizarea canalului e pana cu freza eget nu este prouctiva si nici nu confera o prea mare acuratete geometrica, în timp ce canalul realizat cu freza isc este e mare precizie geometrica, ar prezinta inconvenientul lungimii mai mari ecât a penei propriu-zise. Concentratorul e tensiuni este acelasi pentru solicitarea e torsiune, ar este mai mare la încovoiere, în cazul realizarii lui cu freza eget. Canalul in butucul rotii se realizeaza prin mortezare sau prin brosare, aceasta in urma fiin o prelucrare e mare precizie, ar avân ezavantajul costului extrem e riicat. Penele se obtin, e regula, prin tragere la rece sau prin matritare. Materialele utilizate pentru pene trebuie sa aiba r min 590 MPa; este vorba e OL60, OL70 STAS sau OLC35, OLC45 STAS

37 Exista o corelare între imensiunile transversale ale penei si iametrul arborelui; reprezentarea in figura 1.57 sugereaza ca imensiunile penei in b) reprezinta un compromis între a avea un mic concentrator e tensiuni - cazul a) sau a avea un moment capabil riicat cazul c). a) b) c) igura 1.57 Pana este solicitata la strivire si la forfecare, asa cum se arata în figura Pentru ca iferenta intre imensiunile t si t 1 este mica, se va consiera, pentru calcul, ca t t 1 h /. s t f t1 h s1 t l M t igura 1.58 τ f s s h h l ± M tc 4 h l M tc s b l M tc τf τaf sa (1.4) Relatiile e mai sus sunt menite sa asigure verificarea asamblarii la strivire si la forfecare. Tensiunea s sa se alege ca fiin cea mai mica valoare intre cea proprie penei, respective pieselor conjugate cu aceasta (arbore si butuc). Dimensionarea asamblarii se face pacurgân urmatoarele etape: - se citeste in STAS perechea e cote (b h), în functie e marimea iametrulul arborelui; - se etermina lungimea l, in conitia atingerii tensiunii amisibile e strivire sa ; - se alege in STAS o lungime stanarizata în acor cu imensiunile b si h; - urmeaza verificarea la forfecare. 47

38 1..4 Asamblarea prin caneluri În butuc se realizeaza canale longituinale profilate - caneluri prin mortezare sau prin brosare; în arbore se realizeaza caneluri cu profil conjugat prin frezare sau prin brosare, asa cum sugereaza figura s c c M t D igura 1.59 Asamblarea prin caneluri (sau asamblarea canelata) este una intre cele mai es utilizate mijloace e soliarizare a butucului cu arborele, în veerea transmiterii momentului e torsiune, pentru ca prezinta certe avantaje fata e asamblarea cu pana paralela, astfel: - moment e torsiune capabil este mult mai riicat; - concentratori reusi e tensiune; - posibilitatea eplasarii butucului în gol si sub sarcina. Utilizarile frecvente sunt: masini-unelte, cutii e viteza, arbori caranici în toate cazurile fiin vorba e momente mari, transmisii e putere si transmisii cinematice în constructia aeronavelor etc. Constructiv, se realizeaza: - caneluri cu profil reptunghiular; - caneluri cu profil triunghiular; - caneluri în evolventa. Canelurile reptunghiulare (cu flancuri paralele) sunt mai es utilizate, fiin mai usor e obtinut; acestea se realizeaza în variantele: a) serie usoara (STAS ) pentru asamblari fixe; momentul capabil este mai mic sau egal cu cel transmis e arbore; b) serie mijlocie (STAS ) pentru asamblari mobile în gol; c) serie grea (STAS ) pentru asamblari mobile în sarcina. Canelurile triunghiulare (STAS ) se recomana pentru asamblari fixe sau pentru sarcini aplicate cu soc. Canelurile evolventice (STAS ) au o buna rezistenta la oboseala si, ca urmare, sunt uilizate în omeniul constructiilor auto. Canelurile evolventice sunt realizate cu freze moul (melc) ecalibrate pentru realizarea rotilor intate, ar suficient e precise pentru obtinerea canelurilor pentru arbori. Centrarea canelurilor reptunghiulare se poate realiza în urmatoarele variante (figura 1.60): - Centrarea laterala (figura 1.60.a) este recomanata pentru momente e torsiune alternante, asigurân o buna repartitie a încarcarii pe fiecare canelura. 48

39 - Centrarea exterioara (figura 1.60.b) este cea mai usor e obtinut, este ieftina, ar nu se recomana la sarcini alternante. - Centrarea interioara (figura 1.60.c) este cea mai scumpa si cea mai precisa; nu se recomana la sarcini alternante. a) b) c) igura 1.60 Calculul asamblarii cu caneluri reptunghiulare se face conform STAS , calculân succesiv urmatoarele: D + r m M tc Snec r m as D s 0,75 z c Snec L nec s (1.43) une: - D,, si c sunt cote impuse e catre STAS-ul corespunzator seriei e caneluri alese, iar z este numarul canelurilor e asemenea stanarizat; - S nec este suprafata portanta necesara pentru transmiterea momentului e torsiune, iar s as este tensiunea amisibila la strivire ata în STAS în functie e conitiile e exploatare. - s este suprafata pe unitatea e lungime; - 0,75 este un coeficient ce tine seama ca nu toate canelurile sunt la fel e mult încarcate. La imensionare, se calculeaza initial: 16 M 3 tc arbore ; τ at MPa π τat apoi, se aleg canelurile in seria orita: > arbore si se etermina L nec in relatia stabilita Asamblari cu arbori poligonali Spre eosebire e asamblarea prin caneluri, aceasta moalitate e soliarizare a butucului cu arborele nu prezinta concentratori e tensiune prea riicati, pentru ca în arbore 49

40 nu mai exista canale aânci ca în cazul penei paralele. De asemenea, prin forma asamblarii este asigurata si centrarea pieselor conjugate. Costul prelucrarii este foarte riicat, pentru ca realizarea alezajului poligonal in butuc se face prin brosare; arborele se prelucreaza prin frezare sau prin brosare. H7 H7 H7 Se realizeaza, în general, ajustaje cu joc mic,,, avân în veere, mai g6 h7 f 7 ales, ca asamblarea este estinata pentru transmiterea momentelor e torsiune foarte mari. Sectiunile transversale ale arborelui pot fi cele in figura 1.61: profil triunghiular, profil poligonal curb, profil patrat sau profil hexagonal. igura 1.61 Exemplele in figura 1.6 sugereaza ca existenta jocului intre arbore si butuc uce la o repartitie asimetrica a tensiunii e strivire. s max s max M t M t igura 1.6 Astfel, pentru arborele cu sectiune patrata, calculul sumar este: 1 a smax l a M tc s max sa (1.44) 3 în care a este latura patratului, iar l este lungimea asamblarii. Calculul complex trebuie sa ia în consierare tensiunile compuse in arbore cât si in butuc ( r si τ t ). Calculul epine, însa, e ajustaj. În figura 1.63 sunt prezentate urmatoarele situatii: a) asamblarea este realizata cu ajustaj cu strângere, fara încarcare exterioara; b) se aplica un mic moment e torsiune asamblarii montate cu strângere; c) momentul e torsiune are valoare riicata; ) în cazul montajului fara prestângere, cu joc, aplicarea momentului e torsiune mic sau meiu prouce o istributie puternic asimetrica a trensiunilor e strivire; 50

41 e) cân jocul intre arbore si butuc este mare, la aplicarea momentului e torsiune tensiunea e strivire prezinta un maxim exterm e periculos. Ca urmare, moelul e calcul este puternic influentat e felul ajustajului. M t 0 M t > 0 M t > 0 a) b) c) s max 1..6 Asamblarea prin strângere M t > 0 M t > 0 ) e) igura 1.63 Calculul se bazeaza pe cunoasterea coeficientului e frecare µ care este maxim la montaj, ar se iminueaza atorita vibratiilor si/sau emontarilor repetate. Din aceste motiv se aopta coeficineti e siguranta mai mari: 1,...1,5 (solicitari normale);...4 (solicitari inamice sau prin soc) Asamblari prin cleme (bratari) Caracteristicile acestor moalitati e soliarizare a arborelui cu butucul sunt: - montaj usor; - suprafata arborelui este netea sau zimtata; - strângerea arborelui este neuniforma; - se folosesc pentru actionari manuale sau pentru turatii reuse. a) Asamblarea e tip bratara cu oua eschieri Cele oua componente ale bratarii sunt asamblate, conform figurii 1.64, cu suruburile în care se realizeaza forta e strângere s. Aceasta prouce strângerea arborelui cu forta N care permite preluarea momentului e torsiune ( L) prin frecare. Suruburile e strângere pot fi oua sau patru. Asamblarile cu bratara pot prelua si forte axiale. Conitia e functionare este: µ N M M tc k 1 k tc L (1.45) 51

42 în care: k 1 coeficient e importanta; k coeficient e exploatare. s L µ N N N µ N s igura 1.64 Din (1.45) rezulta: M tc N s (1.46) µ Cunoscân forta s se poate face imensionarea suruburilor. Pe e alta parte, se face verificarea la presiune e contact (strivire), amitân ca tensiunea este istribuita uniform pe aria laterala a cilinrului e iametru si e lungime b figura 1.65 a) si b), ceea ce înseamna ca, aparent, forta N se repartizeaza uniform pe aria iametrala (b ): N s as (1.47) b în care b este latimea bratarii. Uneori, suprafata bratarii este zimtata, ceea ce conuce la posibilitatea preluarii unor momente e torsiune foarte mari la turatii reuse. Pe lânga varianta eja calculata - figura 1.65 a), respectiv b) se poate aopta si o alta istributie a tensiunii e strivire (figura 1.65 c), ceea ce înseamna un moel e calcul mai aecvat solicitarii reale. p m p c p max cos a) b) c) igura 1.65 p max n ϕ 5

43 Pentru cazul in figura 1.65 c): 4 - aca n 1: p max pc ; π 3 - aca n : p max pc. b) Asamblarea e tip bratara cu o eschiere Momentul e calcul se etermina cu (1.45), la fel ca la montajul anterior prezentat: M tc k1 k L Pe baza atelor in figura 1.66 se face ipoteza ca cele oua jumatati ale bratarii sunt articulate în A, ceea ce permite scrierea ecuatiei e momente fata e punctul respectiv si conuce la aflarea fortei e strângere s si a normalei N. s N µ N L µ N a N igura 1.66 A s a + N µ N 0 (1.48) µ N M tc (conitia e ne-patinare). M N ( 1+ µ ) tc N ; s (1.49) µ a + M tc ( 1+ µ ) s fi Cu s se imensioneaza suruburile. (1.50) µ a + ( ) Ca urmare, se poate încheia calculul asamblarii prin verificarea la strivire: N s as (1.51) b în care b este latimea bratarii. 53

44 1..7 Asamblari cu strângere proprie. Asamblari presate. Asamblari fretate Ajustajul intre arbore si butuc este cu strângere. Montarea se poate face prin presare la rece (asamblari presate), sau prin strângere obtinuta în urma eformatiei termice a butucului sau a arborelui (asamblari fretate), pentru asamblari care trebuie sa transmita momente e torsiune foarte mari. Pentru montaj se încalzese si se ilata butucul în ulei (la maxim 370 C) sau în cuptor (la maxim 600 C) sau se raceste arborele (în zapaa carbonica la -7 C sau în aer lichi, la -190 C). Scoaterea butucului se face, uneori, cu ulei sub presiune, asa cum sugereaza figura Si în acest caz se pune problema moificarii coeficientului e frecare prin vibratii si la montari si emontari repetate. igura 1.67 Avantajele asamblarii sunt: - gabarit reus; - poate transmite momente e torsiune foarte mari; - centrare excelenta; - concentratorii e tensiune sunt practic absenti. Dezanvantajele asamblarii sunt: - moificarea coeficientului e frecare µ, la vibratii sau la montari si emontari repetate; - montare si emontare ificile. Domeniile e utilizare sunt importante: - banaje pentru roti e cale ferata; - rotoare pe arbori; - rulmenti grei. Principalele ate constructive si e calcul sunt prezenatate în figura Asamblarea poate transmite momente e torsiune sau poate prelua forte axiale. În cazul în care asamblarea preia oar forta axiala a, presiunea minima e contact este p min a s min (1.5) µ π l Daca asamblarea transmite oar momentul e torsiune M t : p min M t smin (1.53) µ π l 54