3. ARCURI [1, 2, 4, 6, 8, 10, 14]

Transcript

1 3. ARCURI [1, 2, 4, 6, 8, 10, 14] 3.1. CARACTERIZARE, DOMENII DE FOLOSIRE, CLASIFICARE Arcurile sunt orgne de mşini cre, prin form lor şi prin proprietăţile elstice deoseite le mterilelor din cre sunt executte, se deformeză elstic, su cţiune unor srcini exteriore, în limite reltiv mri. În timpul deformării elstice, rcurile înmgzineză lucrul mecnic efectut de srcin exterioră su formă de enrgie de deformţie, vând posiilitte să-l restituie în period de revenire l stre lor iniţilă. Domeniile de folosire le rcurilor sunt diverse şi se referă, în principl, l: mortizre şocurilor şi virţiilor (suspensiile utovehiculelor, limittore de cursă, cuplje elstice, cârlige de mcr, fundţii de mşini etc.); cumulre de energie, cre urmeză să fie restituită ulterior sistemului din cre rcul fce prte (cesuri cu rc, rcuri motore de l diverse mecnisme etc.); exercitre unei forţe elstice permnente (cuplje de sigurnţă prin fricţiune, mreije prin fricţiune, rcuri de întinzătore etc.); reglre su limitre forţelor su deitelor (prese, cuplje de sigurnţă, roinete de reglre etc.); măsurre forţelor şi momentelor, prin utilizre dependenţei dintre srcină şi deformţi rcului (chei dinmometrice, dinmometre, cântre, prte de măsură, stnduri de încercre etc.); modificre frecvenţei proprii unor orgne de mşini su unor sisteme mecnice. Clsificre rcurilor se relizeză după o serie de criterii, prezentte în continure: după form constructivă, se deoseesc: rcuri elicoidle, rcuri ră de torsiune, rcuri spirle plne, rcuri în foi, rcuri inelre, rcuri disc, rcuri loc; după modul de cţionre srcinii exteriore, rcurile pot fi: de compresiune, de trcţiune, de încovoiere, de torsiune: după solicitre principlă mterilului, se deoseesc rcuri solicitte l: trcţiunecompresiune, încovoiere, torsiune; după ntur mterilului din cre este executt rcul, se deoseesc: rcuri metlice, rcuri nemetlice; după vriţi rigidităţii, rcurile pot fi: cu rigiditte constntă, cu rigiditte vriilă (progresivă su regresivă); după form secţiunii rcului, se deoseesc rcuri cu secţiune rotundă, inelră, dreptunghiulră (su pătrtă), profiltă.

2 56 Orgne de mşini 3.2. MATERIALE ŞI ELEMENTE DE TEHNOLOGIE Principlele clităţi le mterilelor din cre se execută rcurile se referă, în principl, l: rezistenţă ridictă l rupere, limită ridictă de elsticitte, rezistenţă mre l ooselă. În unele domenii de folosire, mterilelor pentru rcuri li se impun o serie de crcteristici specile, c: rezistenţă l temperturi ridicte; rezistenţă l coroziune; lips proprietăţilor mgnetice; diltţie termică redusă; comportre elstică independentă de tempertură etc. Oţelurile folosite în construcţi rcurilor pot fi oţeluri cron de clitte (OLC 55A, OLC 65A, OLC 75A, OLC 85A) su oţeluri lite cu Cr, Mn, Si, V, W. Elementele de liere îmunătăţesc rezistenţ şi tencitte (Si), căliilitte şi rezistenţ l rupere (Mn, Cr), rezistenţ l ooselă (V). Mărcile de oţeluri pentru rcuri sunt cuprinse în stndrde. Mterilele neferose sunt utilizte, în specil, pentru rcurile cre lucreză în câmpuri electrice. Cele mi utilizte mterile neferose pentru rcuri sunt lm şi ronzul, dr şi numite lije specile (Monel, Monel K, Inconel, Inconel X etc.). Mterilele nemetlice utilizte în construcţi rcurilor sunt cuciucul, plut etc. Clitte rcurilor este condiţiontă tât de mteril cât şi de tehnologi de execuţie cestor şi de trtmentul termic plict. C semifricte pentru rcurile elicoidle se folosesc sârme, re, enzi etc. Arcurile cu secţiuni mici (dimetrul sârmei până l 8 10 mm) se execută prin înfăşurre l rece, ir rcurile cu secţiuni mi mri, prin înfăşurre l cld. Mjoritte rcurilor înfăşurte l rece se execută din sârmă cre fost supusă trtmentului termic îninte de înfăşurre, ir după înfăşurre se supun numi unei operţii de revenire. Arcurile înfăşurte l cld şi rcurile înfăşurte l rece dr mi puternic solicitte se călesc după înfăşurre. Pentru rcurile supuse l solicitări vriile, clitte suprfeţei este un fctor determinnt în cee ce priveşte durilitte. Mărire rezistenţei l ooselă se pote relize prin: evitre decrurării strtului superficil, în timpul trtmentului termic; rectificre fină suprfeţei, după trtmentul termic finl, pentru eliminre strtului de oxid; durificre strtului superficil (când rectificre nu este posiilă), cu jet de lice; protejre rcului împotriv coroziunii, prin coperiri CARACTERISTICA ARCURILOR Crcteristic unui rc este cur cre reprezintă dependenţ dintre srcin cre cţioneză supr rcului (forţă su moment) şi deformţi (săgetă su unghi) produsă de cest, pe direcţi de cţiune srcinii; în cest sens, crcteristic rcurilor pote fi exprimtă prin relţiile: F=F (δ); M t =M t (θ), (3.1) în cre δ reprezintă deformţi liniră rcului pe direcţi forţei F (săget), ir θ deformţi unghiulră rcului pe direcţi momentului de torsiune M t (rotire). Grficul crcteristicii rcului (fig.3.1) redă imgine vriţiei rigidităţii c unui rc, definită prin pnt curei cre exprimă dependenţ srcină deformţi, când srcin este o forţă (fig.3.1, ) su un moment (fig.3.1, ): F M t c = tgα = ; c = tgα =. (3.2) δ θ

3 Arcuri 57 Crcteristic liniră (v. fig.3.1) este întâlnită l rcuri fără frecări (su cu frecări neglijile), executte din mterile cre respectă lege lui Hooke. Aceste rcuri sunt crcterizte prin rigiditte constntă. Fig. 3.1 Ţinând sem de fptul că lucrul mecnic elementr este determint prin expresi dl=fdδ, suprfţ cuprinsă între crcteristic rcului şi scisă reprezintă lucul mecnic de deformţie l rcului, înmgzint prin deformţi s. Astfel, în fig.3.1,, suprfţ hşurtă este echivlentă cu lucrul mecnic de deformţie l rcului supus cţiunii forţei F 3. Rezultă că, în ipotez crcteristicii linire, expresi lucului mecnic de deformţie în czul când srcin exterioră este o forţă este 1 L = 1 Fδ = cδ 2, (3.3) 2 2 ir pentru czul în cre srcin exterioră este un Fig. 3.2 moment de torsiune, 1 L = 1 M θ = c θ 2 t. (3.4) 2 2 Arcurile cu rigiditte constntă u ce mi lrgă utilizre în prctică. Există, însă, şi rcuri cu rigiditte vriilă, l cre crcteristic este o cură (fig.3.2). În cest cz, rigiditte rcului este dtă de relţi F M t c = tg α = const. ; c = tgα = const. (3.5) δ θ L rcurile cu rigiditte progresivă (rcuri tri), pnt curei cre reprezintă crcteristic este crescătore (derivt dou curei este pozitivă), ir l rcurile cu rigiditte regresivă (rcuri moi) cestă pntă este descrescătore (derivt dou curei este negtivă). Lucrul mecnic de deformre, înmgzint de ceste rcuri, este dt de relţiile (în funcţie de tipul srcinii exteriore, forţă su moment de torsiune): L = δ n 0 θ 0 n Fd δ ; L = M d θ. (3.6) t

4 58 Orgne de mşini Dcă nu există frecări între elementele componente le rcului su frecări interiore le mterilului, crcteristic rcului l descărcre coincide cu ce de l încărcre. L rcurile compuse din elemente suprpuse (rcuri în foi, rcuri inelre), l încărcre treuie învinsă, în primul rând, frecre dintre elementele componente şi numi după cee forţ provocă deformţi rcului (fig.3.3). C urmre, crcteristic de încărcre se situeză desupr crcteristicii teoretice. L descărcre, în primul moment, frecre se opune revenirii rcului, forţ scăzând până l vlore F, fără c săget să se modifice. După ce forţ exterioră scde su vlore F, denumită forţă de destindere, rcul începe să îşi reducă săget, crcteristic de descărcre situându-se su crcteristic teoretică. În cest cz, l existenţei frecărilor, crcteristic rcului este cu uclă histerezis. Rportul dintre lucrul mecnic cedt de rc L c (suprfţ de su crcteristic de descărcre, hşurtă orizontl şi verticl în fig.3.3) şi lucrul mecnic sorit de rc L, su cţiune forţei exteriore (suprfţ de su crcteristic de încărcre, hşurtă verticl în fig.3.3), defineşte rndmentul rcului, exprimt nlitic prin rportul L c Crcteristic teoretică Fig.3.3 η = L. (3.7) Suprfţ închisă de ucl histerezis reprezintă lucrul mecnic consumt prin frecre, ir suprfţ de su crcteristic de descărcre reprezintă lucrul mecnic de deformţie ARCURI ELICOIDALE Arcurile elicoidle u o lrgă utilizre în construcţi de mşini şi se execută din sârmă su re de diferite secţiuni, înfăşurte după o elice, pe o numită suprfţă directore. Arcurile elicoidle se clsifică după o serie de criterii, prezentte în continure: după form secţiunii spirei, rcurile elicoidle pot fi: cu secţiune rotundă (fig.3.4, şi c), cu secţiune pătrtă (fig.3.4, ), cu secţiune dreptunghiulră (fig.3.4, d) su cu secţiune profiltă; după form suprfeţei directore ( corpului de înfăşurre), rcurile elicoidle pot fi: cilindrice (fig.3.4, şi ), conice (fig.3.4, c şi d), dulu conice, proloidle, hiperoloidle, prismtice etc; după modul de cţionre srcinii, se deoseesc rcuri elicoidle de compresiune (fig.3.4,,, d), de trcţiune (fig.3.4, e) şi de torsiune (fig.3.4, f). Su cţiune unei forţe xile exteriore, spirele rcurilor elicoidle de compresiune su de trcţiune sunt solicitte, în principl, l torsiune. Arcurile elicoidle de torsiune u un cpăt fix şi sunt solicitte de un moment de torsiune; c urmre, spir rcului este solicittă, în principl, l încovoiere.

5 Arcuri 59 c d e Fig.3.4 f Arcuri elicoidle cilindrice de compresiune Crcterizre, elemente geometrice, crcteristic elstică Elementele geometrice crcteristice unui rc elicoidl cilindric de compresiune, cu secţiune spirei rotundă, sunt prezentte în fig.3.5 şi se referă l: d - dimetrul spirei; D i - dimetrul interior de înfăşurre; D m - dimetrul mediu de înfăşurre; D - dimetrul exterior de înfăşurre; t - psul spirei; H 0 - lungime rcului în stre lieră; α 0 - unghiul de înclinre l spirei în stre lieră. Unghiul de înclinre l spirei i vlori în intervlul o, ir rportul D m /d=i, denumit indicele rcului, re vlorile: pentru rcuri înfăşurre l rece, în intervlul ; pentru rcuri înfăşurre l cld, în intervlul Numărul totl de spire n t le unui rc elicoidl de Fig.3.5 compresiune se determină cu relţi n t = n + n r, în cre n reprezintă numărul de spire ctive (cre prticipă l deformţi elstică rcului), ir n r este numărul spirelor de rezem (de cpăt). Numărul spirelor de rezem se determină stfel: n r = 1,5, dcă n 7; n r = 1,5...3,5, dcă n > 7. Pentru dispunere centrică srcinii, suprfţ de şezre rcurilor elicoidle cilindrice de compresiune treuie să fie perpendiculră pe x de simetrie rcului; în ceste sens, suprfeţele de

6 60 Orgne de mşini şezre le rcurilor elicoidle de compresiune se prelucreză pln, perpendiculr pe x rcului; spirele de cpăt, prelucrte stfel, nu se deformeză elstic. Crcteristic elstică unui rc elicoidl cilindric de compresiune este prezenttă în fig.3.6, utilizându-se notţiile: H 0 lungime rcului în stre lieră; F 1 forţ iniţilă, de precomprimre (de montj), cre se lege în funcţie de destinţi rcului; Fig.3.6 δ 1, H 1 săget, respectiv lungime rcului montt pretensiont cu forţ F 1 ; F mx forţ mximă de funcţionre; δ mx, H mx săget, respectiv lungime rcului corespunzătore forţei F mx ; h curs de lucru rcului; F forţ limită de locre rcului; δ, H săget, respectiv lungime rcului loct (comprimt spiră pe spiră). C urmre neuniformităţii psului spirelor, porţiune finlă crcteristicii, l srcini propite de F, pote deveni neliniră. Pentru sigur rcului o crcteristică liniră, se recomndă c F mx (0,8 0,9) F. Ţinând sem de tolernţele dimetrului sârmei de rc, pentru se evit contctul între spirele ctive, jocul dintre spire, corespunzător srcinii mxime de funcţionre, treuie să fie de cel puţin 0,1d. Pentru oţinere unei crcteristici elstice nelinire (progresive) rcurilor elicoidle, sunt utilizte: rcuri elicoidle conice; rcuri elicoidle cilindrice cu ps vriil; rcuri elicoidle cilindrice cu ps vriil şi/su dimetrul sârmei vriil. Dimetrul sârmei pote vri linir (sârmă conică) su prolic, către mele extremităţi le sârmei su numi către un din extremităţi Clculul de rezistenţă şi l deformţii Clculul rcurilor, în generl, se relizeză prcurgându-se următorele etpe principle: clculul de rezistenţă, clculul l deformţii, clculul rigidităţii Fig.3.7 rcului, clculul lucrului mecnic de deformţie. Schem pentru clculul de rezistenţă l rcului elicoidl cilindric de compresiune cu spir rotundă este prezenttă în fig.3.7. Spir rcurilor elicoidle de compresiune (su de trcţiune) este o ră cură, solicittă de forţ F, orienttă după x rcului (v. fig.3.7). Ax spirei este cuprinsă în plnul π 1, înclint fţă de plnul perpendiculr pe x rcului π 2 cu unghiul α.

7 Arcuri 61 Forţ xilă F se reduce, în centrul unei secţiuni normle pe x spirei, l torsorul formt din vectorul forţă F, prlel cu x rcului şi vectorul moment M, perpendiculr pe cest. Componentele cestor vectori, cuprinse în plnul secţiunii normle şi cele cuprinse în plnul perpendiculr pe cestă secţiune, sunt: Dm momentul de torsiune M t = F cos α ; 2 Dm momentul de încovoiere M i = F sin α ; 2 forţ tăietore T= F cosα; forţ normlă N= F sinα. Deorece unghiul de înfăşurre re vlori mici, ir tensiune produsă de forţ tăietore T este neglijilă, în clcule se pote consider spir c fiind solicittă dor de momentul de torsiune Dm M t = F. (3.8) 2 Neglijre influenţei unghiului de înfăşurre α echivleză cu trtre rcului elicoidl c o ră dreptă, oţinută prin desfăşurre rcului, supusă cţiunii momentului M t, cre determină tensiune Dm F M t 2 8FDm τ t = = =. (3.9) 3 3 Fig.3.8 W p πd πd 16 Dtorită cururii spirei, tensiune tngenţilă τ t nu este uniform distriuită pe întreg periferie secţiunii cestei; vlore mximă τ tmx pre în prte interioră spirei (fig.3.8) şi se determină cu relţi τ t mx =k τ t, (3.10) în cre k reprezintă coeficientul de formă l rcului, dependent de indicele i l cestui şi se pote determin cu relţi 1,6 k = 1+, (3.11) i su lege din digrme. Ţinând sem de relţi (3.9), relţi (3.10) devine 8FDm 8Fi τ t mx = k = k τ t. (3.12) 3 2 πd πd Prin explicitre mărimii d, relţi (3.12) devine 8kFD m 8kFi d = 3 =, (3.13) πτ πτ t t cestă relţie este utiliztă în clculul de dimensionre l spirei rcului. Rezistenţele dmisiile l torsiune τ t se leg în funcţie de mterilul rcului, trtmentul termic plict, crcterul srcinii (sttică su oscilntă), condiţiile de funcţionre, importnţ rcului în cdrul nsmlului din cre fce prte, vând vlori cuprinse în intervlul τ t = MP.

8 62 Orgne de mşini Clculul l deformţii constă în determinre deformţiei rcului, corespunzătore unei numite încărcări. Deformţi rcului elicoidl cilindric de compresiune (săget) este reprezenttă de spţiul prcurs de forţ F (fig.3.9, ), c urmre răsucirii cu unghiul θ rei de lungime l = πd m n (fig.3.9, ), cre reprezintă rcul desfăşurt, n fiind numărul spirelor ctive. Răsucire spirei rcului se clculeză cu relţi Dm F π D n 2 M l m t 2 16FDm n θ = = =, (3.14) 4 GI π d 4 p Gd G 32 ir deformţi rcului este eglă cu 3 D 8FDm n δ = θ m =, (3.15) 4 2 Gd în cre G reprezintă modulul de elsticitte trnsversl şi I p momentul de inerţie polr l secţiunii spirei rcului. Relţi (3.15) se pote exprim su form 3 8F i n δ =. (3.16) Gd Prin relţi (3.16) se stileşte influenţ hotărâtore indicelui rcului supr săgeţii sle, rcurile cu indice mre fiind mi uşor deformile. Clculul rigidităţii rcului se relizeză pornind de l relţi generlă (3.2). Prin prticulrizre, în czul rcului elicoidl cilindric de compresiune, se oţine vlore rigidităţii 4 Gd Gd c = =, (3.17) 3 3 8D n 8i n m cee ce însemnă că rigiditte rcului este dependentă dor de geometri cestui şi de crcteristicile mterilului din cre este executt. Crcteristic rcului fiind liniră, lucrul mecnic de deformţie se exprimă prin relţi 3 3 F 4Dmn 2 4i n 2 L = δ = F = F, 4 2 Gd Gd δ fiind dt de relţi (3.15), respectiv (3.16). Fig. 3.9 (3.18)

9 Arcuri elicoidle cilindrice de trcţiune şi de torsiune Arcuri elicoidle cilindrice de trcţiune Arcuri 63 L rcurile elicoidle cilindrice de trcţiune, srcin se plică prin intermediul ochiurilor de prindere, de form unor cârlige (fig.3.10,... d) su prin intermediul unor piese seprte (fig.3.10, e şi f). c d e f Teoretic, rcurile elicoidle cilindrice de trcţiune u crcteristic elstică identică cu ce rcurilor de compresiune. Aceste rcuri se înfăşoră strâns. C urmre, spirele nu numi că sunt în contct, ci uneori se şi psă reciproc, dtorită unei forţe iniţile de pretensionre F 0, cre pentru începe deformre elstică rcului treuie depăşită de forţ exterioră F. Crcteristic elstică unui rc elicoidl cilindric de trcţiune cu pretensionre este reprezenttă în fig.3.11, notţiile utilizte vând următorele semnificţii: H 0 lungime rcului în stre lieră; F 0 forţ de pretensionre; F 1 forţ de montj; δ 1, H 1 săget, respectiv lungime rcului montt; F mx forţ mximă de funcţionre; Fig Fig.3.11 δ mx, H mx săget, respectiv lungime rcului corespunzătore forţei F mx ; h curs de lucru rcului;

10 64 Orgne de mşini F lim forţ limită, l cre tensiunile din rc se propie de limit de curgere mterilului; deformre ulterioră rcului treuie stoptă prin limittore specile; δ lim, H lim săget, respectiv lungime rcului corespunzătore forţei F lim. Dtorită imperfecţiunilor tehnologice, păsre iniţilă dintre spire nu este uniformă. C urmre, este posiil c l începutul încărcării crcteristic rcului să nu fie liniră. Clculul cestor rcuri este semănător cu l rcurilor licoidle cilindrice de compresiune Arcuri elicoidle cilindrice de torsiune Arcurile elicoidle cilindrice de torsiune diferă c formă de rcurile elicoidle cilindrice de trcţiune-compresiune dor prin spirele de cpăt (fig.3.12), cre sunt stfel construite încât permit încărcre rcului cu momente de torsiune. Deorece spirele sunt solicitte în principl l încovoiere, rcurile elicoidle de torsiune se mi numesc şi rcuri flexionle. L plicre unui moment de torsiune, Fig spirele u tendinţ de -şi micşor dimetrul de înfăşurre. Aceste rcuri sunt întâlnite l mecnismele de zăvorâre, l unele tipuri de cuplje etc ALTE TIPURI DE ARCURI Arcuri ră de torsiune Arcul ră de torsiune re form unei re drepte, de secţiune constntă pe totă lungime de lucru, solicittă de momente de torsiune, dte de forţe plicte l cpetele levierelor (fig.3.13). Crcterul de rc l cestor re este dt de proprietăţile elstice le mterilului din cre sunt executte şi cre sigură revenire rei l stre iniţilă, după încetre cţiunii momentului de torsiune. Fig Secţiune rcului ră de torsiune pote ve diferite forme geometrice, simple su compuse. Secţiune relor simple pote fi rotundă, inelră, pătrtă, dreptunghiulră, hexgonlă etc. Brele compuse pot fi lcătuite din mi multe re de secţiune rotundă su dintr-un pchet de lmele cu secţiune dreptunghiulră. Cel mi frecvent se utilizeză r de torsiune cu secţiune rotundă, cre sigură utilizre ce mi rţionlă mterilului (tensiune tngenţilă este distriuită uniform pe întregul contur l secţiunii). Secţiune rotundă prezintă şi vntjul unei tehnologii de execuţie mi

11 Arcuri 65 simple, sigurând rectificre cu uşurinţă suprfeţei cilindrice, operţie necesră pentru mărire rezistenţei l ooselă. Încărcre relor de torsiune se relizeză cu jutorul unor leviere (pârghii), dispuse l unul (v. fig.3.13, ) su l mele cpete le cestor (v. fig.3.13, ), supr căror cţioneză forţ exterioră. Cpetele de încstrre şi cele pe cre se smleză levierele se pot reliz cu pltisre, d c = 1,6d şi d 1 = 1,2d (fig. 3.14, ), cu contur hexgonl (fig. 3.14, ), cu contur pătrt (fig. 3.14, c), cnelte (fig. 3.14, d) etc. Între porţiune de lucru - cu dimetrul c d - şi cpetele rei, se prevăd rze de rcordre mri (r 2d), stfel încât să se micşoreze concentrtorul de tensiune şi să se mărescă rezistenţ l d ooselă. În celşi scop, suprfţ rei se rectifică şi se Fig.3.14 cordă o tenţie deoseită trtmentului termic. Pentru evitre solicitării l încovoiere relor de torsiune, ceste se monteză în rezeme (lgăre cu lunecre), mplste cât mi prope de levierele de cţionre. Arcurile ră de torsiune prezintă o serie de vntje: dimensiuni de grit reltiv reduse; montj şi întreţinere uşore; lips frecărilor interiore; tehnologie de prelucrre reltiv simplă; cpcitte portntă mre. C urmre cestor vntje, rcurile ră de torsiune u utilizări multiple: l suspensi unor utovehicule; l cuplje elstice; l chei dinmometrice; l prte de măsură; l instlţiile de încercre diferitelor mecnisme etc. Brele de torsiune se execută din oţeluri pentru rcuri, o tenţie deoseită cordându-se trtmentului termic şi rectificării. Clculul cestor se fce l solicitre de torsiune, după cre se efectueză un clcul l deformţii Arcuri spirle plne Arcurile spirle plne se execută din pnglică de oţel pentru rcuri, cu secţiune constntă, de formă dreptunghiulră su, mi rr, de ltă formă. Pnglic se înfăşoră după o spirlă plnă, în mod frecvent fiind folosită spirl lui Arhimede (fig.3.15). Cpătul interior A l rcului 1 se încstreză în rorele de încărcre 2, Fig.3.15 ir cpătul exterior B se încstreză în crcs 3 prtului. Antrenre rcului se pote reliz de către rore, când crcs este fixă, su invers.

12 66 Orgne de mşini Arcul spirl pln cumuleză energie l rmre, pe cre o pote red ulterior, într-un numit timp. Din cest motiv, cest rc este folosit c element motor l mecnismele de cesornic, l prtele de măsură etc. Lrg utilizre rcurilor spirle plne se dtoreşte elsticităţii mri pnglicii de oţel, cre permite cumulre unei cntităţi reltiv mri de energie. În czul fixării rigide cpetelor rcului, în rore şi în crcsă, spir rcului (pnglic elstică) este solicittă l încovoiere Arcuri lmelre Arcurile lmelre pot fi lcătuite dintr-o singură lmelă (rcuri monolmelre) su din mi multe lmele suprpuse, funcţionând simultn (rcuri în foi). Aceste rcuri sunt solicitte l încovoiere. Fig.3.16 Arcurile monolmelre c sunt lcătuite dintr-o singură lmelă (foie), încstrtă, de regulă, l un cpăt şi lieră l celăllt cpăt, unde este plictă forţ exterioră. Aceste rcuri sunt folosite c rcuri de păsre, în construcţi prtelor şi d instrumentelor de măsură, diferitelor mecnisme şi Fig.3.17 dispozitive, cum r fi: unele mecnisme cu clichet (fig.3.16), mecnismele de zăvorâre etc. Mi des întâlnite sunt rcurile monolmelre dreptunghiulre, triunghiulre şi trpezoidle (fig.3.17,, c şi d). Grosime lmelei, de cele mi multe ori, este constntă. Fir medie lmelei pote fi o dreptă su o cură. c Fig.3.18 d

13 Arcuri 67 Arcurile monolmelre se execută din oţeluri pentru rcuri, lminte l cld. Arcurile în foi sunt compuse din mi multe lmele, de lungimi diferite, suprpuse şi smlte l mijloc cu o răţră de strângere, denumită ridă su legătură de rc, stfel încât tote lmelele prticipă simultn l prelure srcinii exteriore. C urmre tehnologiei de execuţie reltiv simple, montării uşore şi posiilităţii de prelu, pe lângă srcinile verticle, şi srcini orizontle (longitudinle şi trnsversle), rcurile în foi sunt folosite în suspensi vehiculelor (utomoile, trctore, remorci, vgone, locomotive etc.) su c elemente de mortizre l ciocnele mecnice de forjă, l tmponele scensorelor etc. Vrintele uzule de rcuri în foi sunt: rcul cu un singur rţ su sfertul de rc (fig.3.18, ); rcul cu două rţe (fig.3.18, ), denumit şi semieliptic; rcul cntilever (fig.3.18, c), vrintă rcului cu două rţe, l cre srcin se trnsmite prin un din extremităţi; rcul închis su dulu (fig.3.18, d), numit şi eliptic, formt din două rcuri deschise suprpuse Arcuri inelre Arcurile inelre se compun din mi multe inele exteriore şi interiore, suprpuse xil, lternnt, cu contct pe suprfeţele conice (fig.3.19). Ansmlul de inele este montt într-o crcsă telescopică, cre permite comprimre şi destindere xilă rcului. Arcurile inelre lucreză numi l compresiune. Su cţiune forţei exteriore, inelele lunecă reciproc, pe suprfeţele conice de contct; inelele exteriore sunt întinse, ir cele interiore comprimte. Dtorită deplsării reltive inelelor, între ceste pr forţe de frecre mri, lucrul mecnic de frecre putând să reprezinte % din lucrul mecnic l forţei exteriore. Restul de % din lucrul mecnic l forţei exteriore este înmgzint su formă de lucru mecnic de deformţie, pe cre rcul îl restituie l destindere. Din cest motiv, rcul inelr reprezintă soluţi optimă de rc tmpon, vând o cpcitte mre de mortizre şocurilor şi totodtă o construcţie simplă, cu dimensiuni de grit reduse. Asemene rcuri sunt utilizte l tmponele vehiculelor de cle fertă, l tmponele mcrlelor, l mortizorele ciocnelor mecnice etc. Unghiul α de înclinre suprfeţelor conice (fig.3.19, ) treuie să fie mi mre decât unghiul de frecre, pentru se evit înţepenire rcului. Dtorită frecării mri dintre inele, Fig crcteristic rcului inelr conţine o uclă histerezis reltiv mre. Săget rcului este limittă de tingere inelelor pe suprfeţele lor frontle, putând fi evittă, stfel, suprsolicitre lor; se recomndă să nu se jungă l cestă situţie extremă. Săget totlă reprezintă o însumre deplsărilor inelelor în direcţie xilă. Pentru mărire elsticităţii, se folosesc rcuri inelre tronconice, de form celor din figur 3.19,.

14 68 Orgne de mşini Inelele se execută prin forjre, l dimensiuni mri, respectiv prin mtriţre, l dimensiuni mici. Suprfeţele funcţionle le inelelor (suprfeţele conice de contct) se prelucreză prin şchiere Arcuri disc Arcurile disc sunt formte dintr-un su mi multe plăci elstice inelre, de formă tronconică, supuse l srcini xile de compresiune (fig.3.20). Form şi principlele dimensiuni le unui rc disc sunt prezentte în figur 3.20,. Arcul disc este crcterizt, în stre nedeformtă, prin prmetrii:d i dimetrul interior; D e dimetrul exterior; s grosime plăcii; h înălţime rcului. Su cţiune forţei exteriore F, rcul se deformeză cu săget δ, în sensul micşorării înălţimii h. Crcteristic elstică unui rc disc este, în generl, neliniră şi depinde de rportul h/s şi de modul de cominre discurilor în lcătuire rcului. Montre în grup rcurilor disc permite tât prelure de srcini mri cât şi relizre unor săgeţi mi mri. Pentru compunere rcurilor, c d şezre discurilor se pote relize, Fig.3.20 conform STAS, în următorele moduri: în colonă, prin şezre lternntă discurilor (fig ), mărindu-se elsticitte; în pchete de discuri suprpuse pe ceeşi prte (fig. 3.20, c), rigiditte oţinută fiind mi mre şi frecările mi pronunţte; în colonă de pchete (fig. 3.20, d), cu rigiditte intermediră celor două moduri de compunere prezentte nterior. Avntjele rcurilor disc se referă, în principl, l: dimensiuni de grit reduse; preiu srcini mri, l săgeţi reltive mici; mortizeză şocurile şi virţiile; rigiditte pote fi modifictă tât prin dimensiunile discurilor cât şi prin modul de şezre cestor; prezintă sigurnţă în explotre (deteriorre unui disc nu scote rcul din uz, ci schimă dor crcteristic). Arcurile disc se utilizeză c rcuri tmpon l instlţiile de mtriţt su ştnţt, l fundţi mşinilor grele, l tmponele unor vehicule etc., colo unde treuiesc prelute şocuri rre şi mri su srcini sttice forte mri, cu deformţii reltiv mici. Discurile se execută prin ştnţre, din tlă de oţel de rc. Iniţil, u form unor discuri plne, ir ulterior sunt omte conic, prin presre l cld, şi trtte termic Arcuri din cuciuc Arcurile din cuciuc sunt folosite pe scră lrgă în construcţi de mşini, c urmre proprietăţilor deoseite pe cre le u. Dintre ceste proprietăţi, mi importnte sunt: cpcitte de mortizre mre; construcţie şi tehnologie simple; cost redus; funcţionre sigură şi silenţiosă.

15 Arcuri 69 Aceste rcuri u o cpcitte forte mre de deformre elstică, jungând să lucreze cu deformţii l cre legile linire, crcteristice pieselor metlice, îşi pierd vlilitte. Mterilul cestor rcuri este compus din cuciuc nturl su sintetic şi elemente de dos, cum sunt: negrul de fum, genţi vulcniztori etc. Cpcitte mre de mortizre rcurilor din cuciuc se dtoreşte frecărilor interne cre pr în Fig Fig c d Fig ms cuciucului, ceste rcuri putând mortiz până l 40% din energi primită. Frecările interne determină o încălzire rcului şi, în numite situţii, sunt necesre măsuri de evcure căldurii rezultte. Proprietăţile cuciucului sunt influenţte de mediul mint (tempertură, rdiţii, umiditte, genţi chimici etc.); su cţiune cestor, în timp, cuciucul îşi înrăutăţeşte proprietăţile (îmătrâneşte). Dtorită crcteristicii elstice nelinire, rcurile din cuciuc sunt folosite, în generl, pentru mortizre şocurilor şi virţiilor, l suspensiile mşinilor şi instlţiilor stile, vehiculelor rutiere su ferovire, l schimre turţiei critice unor orgne de mşini, l compensre erorilor unor lnţuri cinemtice etc. Pentru tenure efectelor şocurilor şi virţiilor, se folosesc diferite tipuri de tmpone (fig.3.21). Tmponele din fig.3.21, pot prelu srcini verticle şi orizontle, ir cele din fig.3.21, preiu numi srcini verticle.

16 70 Orgne de mşini Fixre rcului cv treuie să sigure o solicitre perfect centrică cestui. Exemple de fixre rcurilor cve sunt dte în fig Arcurile din cuciuc sunt folosite şi c rezeme elstice viroizoltore, l suspensi elstică mşinilor şi prtelor. Rezemele din fig. 3.23, şi sunt utilizte pentru viroizolre mşinilor cu turţii medii şi înlte, ir cel din fig.3.23, c este utilizt l montre mşinilor fără fixre pe sol. Rezemul din fig.3.23, d este utilizt l fixre motorelor cu rdere internă.