Organe de masini - curs - sem. 2 - "Ştefan Cel Mare" Suceava

ORGANE DE MAŞINIPartea a II – a(semestrul 6)

1. OSII ŞI ARBORI1. GENERALITĂŢI2. CLASIFICAREA OSIILOR ŞI ARBORILOR3. MATERIALE ŞI TEHNOLOGII4. SIGURANŢA OSIILOR ŞI ARBORILOR ÎN FUNCŢIONARE5. CALCULUL OSIILOR6. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE AL ARBORILORDREPŢI7. DEFINITIVAREA FORMEI8. ADOPTAREA PRECIZIEI DIMENSIONALE ŞI DE FORMĂ9. ÎNTOCMIREA DESENULUI DE EXECUŢIE10.VERIFICĂRILE ARBORILOR– Verificarea la oboseală– Verificarea la deformaţii– Verificarea la vibraţii

1.1. GENERALITĂŢI• Osiile şi arborii sunt organe de maşini cu rolul dea susţine elemente în mişcare de rotaţie,transmiţând sau nu moment de torsiune şimişcare.• Arbori– Lişi– În trepte (cu tronsoane)• Tronsoane– de sprijin– de susţinere– de asmblare– libere

1.2. CLASIFICAREA OSIILOR ŞI ARBORILOR• După forma axei (drepţi, cotiţi, curbi, flexibili)• După forma secţiunii (circulară, poligonală, inelară)• După mişcarea executată (imobili, rotativi)• După modul de rezemare (static determinat, nedeterminat )• După poziţie (vertical, orizontal, înclinat)• După modul se semifabricare (laminat, forjat, turnat)• După regimul de funcţionare (rigizi, elastici)

1.3. MATERIALE ŞI TEHNOLOGII• pentru arbori de importanţă redusă, OL 50, OL 60, etc;• pentru arbori de importanţă crescută se recomandăoţeluri de îmbunătăţire;– cu tronsoane expuse la uzare, OLC15, OLC35, durificaresuperioară prin cementare, sau un alt tratament superficial dedurificare (nitrurare, carbonitrurare, acoperire cu materiale dure,etc.);– pentru arbori de uz general, cu solicitare medie, oţeluri carbonde calitate, cu conţinut mediu de carbon (OLC45) şi un tratamentde călire cu revenire;• pentru arbori puternic solicitaţi se folosesc oţeluri aliate;• arborii de dimensiuni mari şi formă relativ simplă, printurnare din oţel;• pentru arborii cu configuraţii complexe, cu solicitări şiviteze reduse, prin turnare din fonte cu grafit nodular(Fgn).

SolicităriAτσ iA'

Tehnologii desemifabricare/fabricare• Laminare (cel mai frecvent) deoarece acestea se pot procura întrogamă largă de tipodimensiuni iar prelucrarea se poate faceprecis, prin prinderea semifabricatului între vârfuri urmată deprelucrări prin strunjire, rectificare, frezare etc., păstrând aceleaşielemente de bazare pentru toate prelucrările. Arborii cu tratamentde îmbunătăţire sunt cei mai frecvenţi şi au avantajul că pot fiprelucraţi final prin strunjire după tratamentul termic. Aceastătehnologie se foloseşte pentru arbori de uz general.• Forjare, (continuitatea fibrajului).• Turnare (când nu se pot folosi semifabricate laminate).• Injectare din mase plastice, utilizate în condiţiile mecanicii fine şimecatronicii, Se obţine astfel o productivitate ridicată şi un costredus al reperelor, asigurându-se şi o precizie dimensională foartebună, cu abateri reduse de la un reper la altul, acestea copiindforma şi dimensiunile golului umplut de materialul plastic înmatriţă.

1.4. SIGURANŢA OSIILOR ŞI ARBORILOR ÎN FUNCŢIONARE• TIPURI DE SOLICITĂRI:1. Încovoiere1.1. Alternant – simetrică, pentru arborii şi osiile ce se rotesc;1.2. Încovoiere simplă, pentru osii nerotitoare.2. Răsucire,2.1. Statică (simplă) când arborele funcţionează un timp îndelungat fără opriri;2.2. Pulsantă când arborele se roteşte într-un singur sens cu porniri şi opriri repetate;2.3. Alternant – simetrică când arborele se roteşte în ambele sensuri cu porniri şi opriri repetate.• POSIBILITĂŢI DE SCOATERE DIN UZ:1. Pierderea capacităţii statice de rezistenţă2. Apariţia de deformaţii importante3. Depăşirea capacităţii de rezistentă în timp, prin fenomenul de oboseală4. Deteriorarea datorită fenomenelor vibratorii (rezonanţa)• METODICA GENERALĂ DE CALCUL1. Predimensionare din condiţia de rezistenţă la răsucire;2. Dimensionare din condiţia de rezistenţă la solicitarea de încovoiere, cuun moment încovoietor echivalent care ia în considerare solicitarea deîncovoiere cumulată cu o încovoiere suplimentară care echivaleazărăsucirea;3. Verificarea finală din condiţiile de:• rezistenţă la oboseală;• rigiditate (deformaţii);• stabilitate elastică (vibraţii).

1.5. CALCULUL OSIILOR

Ft 1Fr 1Fa 1Fa 2Fr 2Ft 2FaFr1FtMt1 1Mi11MtFa2 2Fr2Ft2Mi 2xzyH 1Fa1Fr1Mi1Fa2Fr2Mi 2zyV 1 V 2Mi yOzFt1Ft2Mt1 Mt 2 yxMi yOxMt

1.6. CALCULUL DE PREDIMENSIONARE ALARBORILOR DREPŢI1. Adoptarea formei constructive2. Stabilirea schemelor de solicitare3. Schematizarea arborelui printr-o grindă4. Trasarea diagramelor5. Calculul momentului încovoietor rezultant6. Trasarea diagramelor de momente de torsiune7. Calculul momentului încovoietor echivalent8. Calculul diametrelor minim necesare9. Adoptarea valorilor diametrelor

1.7. DEFINITIVAREA FORMEI• Adoptarea diametrelor tronsoanelor libere.(rotunjiri în plus la valori din STAS 75-80).• Adoptarea diametrelor tronsoanelor de montarea rulmenţilor[3, 4, … 10, 12, 15, 17, 20, 25, … (5⋅k) …]• Adoptarea diametrelor tronsoanelor cu canalede pană(+ 5% x nr canale)• Rezemare axială şi raze de racordare(STAS 6603-75)

Tipuri de treceri între tronsoane de diametre diferitea b cd e f

1.8. ADOPTAREA PRECIZIEI DIMENSIONALEŞI DE FORMĂTOLERANŢELE, se stabilesc funcţie de clasa de precizie de execuţie:• execuţie mijlocie, clasele de precizie 6 – 8, pentru dimensiunile careformează ajustaje iar pentru dimensiunile libere clasele de precizie10 – 12;• execuţie fină, clasele de precizie 4 – 6 pentru dimensiunile careformează ajustaje iar pentru dimensiunile libere clasele de precizie 8– 10;CALITATEA SUPRAFEŢELOR:• pentru suprafeţe ce formează ajustaje ≤ 0,8 …1,6 Ra,• suprafeţe libere ≤ 3.2 Ra.PRECIZIA FORMEI• specificarea abaterilor de forma şi poziţie(bătaie frontală, radială, coaxialitatea tronsoanelor, abaterilor de laparalelism, etc.)

10.1. Verificarea la obosealăTestercompresiuneMi(x )σi= =W ( x )z32mgxπ d3

σR = constantR=σσmm− σv+ σvtσσ max0

σ vACicluri alternant simetriceBCicluri pulsanteSolicitari staticeO45 oCσ m

σ =RpiesaεγσβkRε =γ =σσσσRdRRSRkσRβk=σRkβkγ = γ1γ2γ3=k kσαk=σ1 + η ( α −1),maximnominalστcσ==σR piesaR piesacτmaxτ maxεγ σRεγcσ= , cτ=β σβkmaxkττRmaxSoderbergcσ=1βkσvεγ σ−1+σσm+ 1,cτ=1βkτvεγ τ−1+ττm+ 1

Serensencσστ= − 1 −, cτ=1βkβkσv+ ψσσmτv+ ψττεγεγmBuzdugancσ=⎛ βkσv⎜⎝ εγ σ−11⎞⎟⎠2⎛ σ+⎜⎝ σm+ 1⎞⎟⎠2,cτ=⎛ βkτv⎜⎝ εγ τ−11⎞⎟⎠2⎛ τ+⎜⎝τm+ 1⎞⎟⎠2Principalii concentratori:gaură transversală, canal circular, rază de racordare, îmbinarepresată, canal de pană, filet, combinaţii de concentratori.

Finalizarea calculului de verificare la obosealăSe pot ivi următoarele situaţii posibile:a) c > ca − calculul este terminat;b) c < ca − caz în care se impun măsuri pentrucreşterea coeficientului de siguranţă în secţiunea respectivăprin:• creşterea capacităţii de rezistenţă (înlocuirea materialului cuunul calitativ superior);• reducerea efectului de concentrare (prin modificări aleformei);• reducerea nivelului solicitării prin modificări ale schemei deîncărcare în aşa fel ca efectele să se compenseze reciproc.Valorile pentru coeficienţii de siguranţă admisibili depind dedestinaţia arborelui. Pentru arbori de uz general se adoptăca=2... 3.

Verificarea la deformaţiiϕ

Metodica de verificare la deformaţii flexionaleMetoda modernă. O metodă modernă de evaluare a deformaţiilor oconstituie calculul deformaţiilor prin metoda elementelor finite.

• Valorile admisibile:– pentru roţi dinţate, (0.01 – 0.03)m– (0,0002–0,00003) x distanţa dintre reazeme.– Pentru alte elemente mecanice susţinute,conform recomandărilor din literatură.• Înclinările limită în reazeme depind demodul de rezemare iar în dreptul unuielement susţinut de natura acestuia.

Verificarea la deformaţii torsionaleθgMti⋅∑ fi= ∑ ⋅• Valori admisibile:=iG– θa = 5 [°/m] pentru lanţuri cinematiceinterdependente;I– θa = 15 – 20 [°/m] arborii mecanismelorpodurilor rulante;pi– θa = 7,5 – 13 [°/m] arborii diferenţialelorautovehiculelor.li

Verificarea la vibraţiiω 0=kmωo=∑∑iikv2m vi2i max2i max2k =Fx

2. LAGĂRECLASIFICAREA LAGĂRELORa) După mişcarea relativă din lagăr:• lagăre de alunecare;• lagăre de rostogolire;• lagăre hibride.b) După direcţia forţelor transmise prin lagăr:• lagăre radiale;• lagăre axiale;• lagăre radial-axiale.c) După fenomenul care guverneazăfuncţionarea lagărului:• lagăre hidrodinamice;• lagăre elastohidrodinamice;• lagăre hidrostatice (aerostatice);• lagăre speciale.d) După cantitatea de lubrifiant din lagăr:• lagăre cu ungere abundentă (fluidă);• lagăre cu ungere săracă (mixtă);• lagăre intermediare.• lagăre fără lichid de ungere (uscată).e) După destinaţie:• pentru construcţia de maşini;• pentru mecanică fină;• pentru destinaţii speciale.f) După natura lubrifiantului:• lagăre unse cu lubrifiant;• lagăre unse cu lichidul de lucru al maşinii.g) După soluţia constructivă:• lagăre clasice;• lagăre cu lobi;• lagăre cu element flexibil.h) După poziţie:• lagăre de capăt;

2.1. LAGĂRE HIDRODINAMICE CLASICE• Principiu funcţionalQNpTGαv

2.2. Elemente constructive ale lagărelorhidrodinamiceInel de etansare CorpCanal de ungereInel de ungereCapac cu etansareSurubArboreCapacFusCanal de recuperareRezervor de lubrifiant

• Avantaje ale lagărelor hidrodinamice– sunt simple;– necesită o întreţinere sumară;– în prezenţa unui film de lubrifiant complet fluidse realizează o amortizare a şocurilor şivibraţiilor (stabilitate dinamică);– pot fi utilizate pe o gamă largă de turaţii şisarcini;– pot fi utilizate într-o gamă foarte largă desituaţii practice.

Dezavantaje ale lagărelor hidrodinamice– comparativ cu lagărele de rostogolire şi hidrostaticeau coeficienţi de frecare mai mari;– în fazele tranzitorii de pornire/oprire nu asigurăsepararea completă a suprafeţelor fus–cuzinet ceeace determină, pe durata perioadelor tranzitorii,apariţia uzurii;– în cazul unei ungeri insuficiente, generările termicedevin importante şi pot conduce la un dezechilibrutermic ce determină încălzirea exagerată, deci creşteriscul deteriorării prin gripare termică.

Materiale pentru elementele lagărelor– să aibă coeficient de frecare redus, adică fusul şi cuzinetul - un cupluantifricţiune– să aibă viteză de uzură mică;– să conducă uşor căldura produsă prin frecare în lagăre;– să aibă un coeficient de dilatare redus pentru a nu modifica caracterulajustajului fus-cuzinet;– să aibă rezistenţă bună la oboseală şi la presiune de contact;– să aibă o compoziţie chimică stabilă şi să nu reacţioneze cu substanţelefolosite ca lichide de ungere.• Fusurile. din acelaşi material cu arborele, fiind monobloc cu acesta.În unele situaţii, când există riscul de deteriorare prin uzare se potaplica, local, tratamente de durificare superficială.• Cuzineţii. Se confecţionează din materiale ce formează un cupluantifricţiune cu arborele, cum ar fi:– bronzurile (CuSn14T, CuPb25, CuAl9, etc.),– fontele antifricţiune,– aliajele antifricţiune speciale, pe bază de plumb, staniu, cupru saualuminiu (Y-Sn83, Y-PbSn10, Y-AlSb5, etc.),– materiale sinterizate sau materiale nemetalice (poliamide, teflon, lemn,cauciuc etc.).

Deteriorări ale lagărelor- În ipoteza că un lagăr a fost proiectat corect şifuncţionează normal, contactul între suprafeţele active sepoate produce numai în fazele de pornire/oprire. Înconsecinţă, uzura firească a unui astfel de lagăr o constituieuzura de contact.- Dacă un lagăr nu este corect proiectat, s-aumaterialele nu au fost corect alese, pot să apară şi altemoduri de deteriorare, cum ar fi:• oboseala stratului superficial, strat care se poatedesprinde, înrăutăţind calitatea suprafeţei şi implicitfuncţionarea;• curgerea tangenţială a materialului, care aparedatorită unei ungeri insuficiente ce determină un filminsuficient de gros şi forţe tangenţiale importante;• griparea, fenomen de deteriorare catastrofală, cauzatde o proiectare greşită sau de o exploatarenecorespunzătoare.

Elemente geometrice ale lagărelor

Modelarea fenomenului de ungere∂∂x⎛⎜⎝h3∂p∂x⎞⎟ +⎠∂∂y⎛⎜⎝h3∂p∂y⎞⎟⎠=∂h6ηu+ 6ηv∂x∂h∂yîn care:h – grosimea de film;p – presiunea;x – coord. circumferenţială;z – coord. radială;h - vâscozitatea dinamică;u,v – viteze.lagăre scurte, când l/D < 1;lagăre medii, pentru l = 1…1,5;lagăre lungi, l/D > 1.∂p∂x=6ηuh − h3hm

F =2ηωdlC Rψψportanţă maximăl/D>1l/D=1l/D

Frecarea în lagărele hidrodinamicenvdu u ω ωτ = η ≅η= ηd1 = ηdn h 2δψF f=l ⋅2π∫0τρdαfF fu ωτπ dl = η πdl= η πdlδ ψ=1ωη πdlFηωf ψ ηω= = = π f = π + 0. 55ψζR pdl pψpψ

Metodica de proiectare a lagărelor:1. Predimensionarea;2. Verificarea grosimii filmului de lubrifiant;3. Verificarea temperaturii de regim;date de bază:• tipul de lagăr;• sarcina, R, pe care lagărul trebuie să o preia:R =2H +V2•diametrul, d, al fusului, determinat din condiţia de rezistenţă a arborelui;• o lungime maximă , l max, pe care poate să o ocupe lagărul;•caracteristicile mecanice de rezistenţă ale materialul fusului;•turaţia, n, a fusului;•temperatura de funcţionare, T.

Predimensionarea

Verificarea ungerii1. Adoptarea jocului relativψ =3 4( 10− −−10) 4dω22. Calculul coeficientului de portanţăh minpψ 2C R=ηω3. Calcul grosime minimă de lubrifiantd= δ − e = δ(1−χ ) = ψ ( 1−χ )24. Verificarea relaţieiλ =Rz1hmin ≥ ca=+ Rz22...2.5

Verificarea termică1. Calculul puterii pierdute prin frecareP fπηωd= fRv= fpldv = ( + ξψ )pldω= constanta ⋅ψp2( pv)2. Calculul temperaturii de funcţionare a lagăruluif R v =kS( T )− lT 0T l= T 0+fRvkSpp a(pv) av av

Determinarea jocului la temperatura de montare∆l= ∆0 + d(αcuzinet− αfus)( Tl−200)-ajustajele recomandate pentru lagăre, sunt: H7/f7, H7/g7, H7/e8; H7/d8, H7/d10,-pentru rugozitatea suprafeţelor sunt recomandate valori de cel mult Ra=0.4.Calculul debitului de lubrifiantAlimentarea efectivă cu lubrifiantse poate realiza:• cu inel de ungere;• cu fitil;• prin picurare;• prin imersie

3. LAGĂRE SPECIALElobi rezervă folielobi activifolie (cuzinet)fusspaţiu umplutde lubrifiant

4. LAGĂRE HIDROSTATICEdp obp oHhp op obL

FRPP

5. RULMENŢI (LAGĂRE CU ROSTOGOLIRE)

Avantaje ale rulmenţilor• frecare mult mai mică;• centrare mult mai bună,• jocuri mult mai mici;• necesită pentru ungere o cantitate mult mai mică de lubrifiant• funcţionare bună chiar în condiţii de ungere incompletă cucantitate foarte mică de lubrifiant, o perioadă lungă de timpînainte să apară griparea;•lăţimea rulmentului este mult mai mică decât lăţimea lagărelorhidrodinamice, necesitând lungimi de fus mai reduse şiconducând la arbori mai mici;• necesitatea unei cantităţi foarte mici de lubrifiant a permisrealizarea de construcţii încapsulate de rulmenţi (etanşaţi), lacare, în momentul asamblării, li se introduce în zona activă ocantitate de lubrifiant suficientă pentru toată durata de viaţă.

Dezavantajeale rulmenţilor• rulmenţii sunt sensibili la deformaţiile arborilor deoareceacestea modifică pozişiile relative corpuri de rulare-ineleşi implicit schema de forţe din contacte;• rulmenţii sunt sensibili la vibraţii, în special în regimstatic (în absenţa mişcării de rotaţie), când vibraţiile potproduce solicitare prin şoc între corpurile şi căile derulare determinând apariţia unor deformaţii de formaunor gropiţe (fenomen denumit şi brinellare);• au o înălţime relativ mare.

Cinematica internă a rulmenţilord bωiω bωddvωcolivie= =2 ⋅ R0ωimR2Rimωb=v 0db

Clasificarea rulmenţilor• După tipul corpurilor de rulare:– rulmenţi cu bile;– rulmenţi cu role:• cilindrice: - scurte l/d < 1;• medii 1 < l/d < 1.5 …2;• lungi (ace) l/d > 1.5…2– conice;– butoi.• După unghiul de contact şi direcţia sarcinii pe care rulmentul o poate prelua (sedefineşte unghiul de contact ca unghiul dintre direcţia radială a rulmentului şi direcţiapunctelor de contact). Deosebim:– rulmenţi radiali;– rulmenţi radiali – axiali (cu bile sau role)– rulmenţi axiali.• După numărul rândurilor corpurilor de rulare:– rulmenţi cu un rând de corpuri de rulare;– rulmenţi cu două rânduri de corpuri de rulare;• După direcţia forţei pe care o pot prelua:– rulmenţi radiali ( rulmenţi cu role cilindrice);– rulmenţi radial – axiali cu simplu efect ( rulm. radiali – axiali cu role conice sau bile pe unsingur rând);– rulmenţi radial – axiali cu dublu efect (rulmenţi radial – axiali cu două rânduri de corpuride rulare);– rulmenţi oscilanţi(arborilor la care sunt prezente deformaţii importante).

Simbolizarea rulmenţilor

Distribuţia sarcinii pe corpurile de rulared bβP 0d⎧δi= kP⎨⎩δ0= kPFr2 3i2 30P2 / 3iδiδ=0∑=PPP2 / 302 3i2 30cosγδi =δ5 2= P0 + 2P0cos γii0cosγiPentru rulmenţi axialiPzP0F r=4.37FzP0=Frr0= P0 =0.8z5Fzr

Deteriorări ale rulmenţilor1. Oboseala de contact - calea firească descoatere din uz a rulmenţilor corectexploataţi.2. Deformarea plastică - apariţia unordeformaţii pe căile de rulare.3. Uzura abrazivă - datorită utilizării unuiulei impurificat.4. Supraîncălzirea - poate apărea caurmare a unei ungeri insuficiente.

Materiale utilizate în construcţia rulmenţilor• În construcţia clasică de maşini există 2 materialespecifice: RUL1, RUL2, la care diferenţa constă înconţinutul de Cr şi Mn. Cu un conţinut mai mare deMn, RUL2 permite un tratament pe o adâncime maimare, acesta folosindu-se pentru elemente desecţiuni mai mari. Tratamentul termic al elementelorde rulmenţi, confecţionate din aceste materiale, esteun tratament de călire în trepte cu revenire joasă şiconduce la durităţi de 60–65 HRC.• Dezvoltarea mecatronicii şi a tehnicii spaţiale acondus la folosirea pentru rulmenţi şi a unormateriale specifice acestor condiţii de mediu,respectiv utilizarea de corpuri de rulare dinmateriale sinterizate, ceramice, materialeplastice, etc.

Calculul de alegere al rulmenţilortipuri de calcule:• calculul la oboseală de contact(durabilitate);• calculul la deformaţii plastice;• calculul la uzură;• verificarea la turaţia limită.

F = XVF + YFeraCalculul la durabilitate1. Adoptarea durabilităţii necesare, L.2. Calculul forţei echivalenteF = XVF +erYFa3. Stabilirea forţei de calcul.Q=ftfdfλFe4. Determinarea capacităţii dinamice1C nec= QLpL=⎛⎜⎝CQ⎞⎟⎠p5. Alegerea din catalog a uneitipodimensiuni de rulment, cuvaloarea diametrului de montarecorespunzătoare tronsonului dearbore pe care se montează şiC≥Cnec.

Calculul la uzură, presupune calculul unui coeficient de uzură şi seface pentru rulmenţii ce lucrează în medii abrazive şi presupune evaluareape baza coeficientului de uzură din diagrame a duratei de funcţionaregarantate şi compararea acesteia cu durata impusă.Verificarea la turaţie limită presupune verificarea condiţiein > nlimunde nlim, este dată prin catalog.

Ungerea rulmenţilorcorpul de rulare cel mai de jos este, în repaus, scufundat cu (0.3-0.5)d,în lubrifiantAjustaje pentru montarea rulmenţilor• montarea unui inel cu strângere şia celuilalt inel cu ajustaj alunecător.• toate inelele cu sarcină circulantă se montează cu strângere• inelele cu sarcină fixă se montează alunecător.Câmpuri de toleranţe pentru rulmenţi• ajustaje alunecătoare se folosesc pentru piesele conjugatecâmpurile H, h;• pentru ajustajele cu strângere câmpurile j, k, m, n, p, r pentrutronsonul de arbore;• câmpurile J, K, M, N, P, R pentru alezajele din carcasă.• Clasele de precizie de execuţie: 5–7.Montarea şi demontarea rulmenţilorPRIN PRESARE cu prese speciale

3. ASAMBLĂRI3.1. CLASIFICAREA ASAMBLĂRILOR1. Asamblări demontabile; sunt asamblările care pot fi desfăcute fără deteriorarea niciunui element:• asamblări butuc – arbore– cu pene,– caneluri,– presate,– altele;• asamblări filetate;– cilindrice– conice2. Asamblări nedemontabile; sunt asamblările care se pot desface numai prindistrugerea unui element:• asamblări nituite (prin deformare);• asamblări sudate (cu topire);• asamblări lipite– la rece– la cald.3. Asamblări elastice; sunt acele asamblări la care, in lanţul de elemente ce participă laasmblare există un element elastic, denumit uzual arc, cu rol de a crea în funcţionare,prin deformare, forţe cu rol funcţional.

hhASAMBLĂRI CU PENE• Asamblări cu pene paralelel cbt 1bM tTl clhbbhlcl

Metodica de calculT =d2Mt− t +c2condiţia de rezistenţă la strivirep=Tclc≤paLungimea de calcul minimă necesarălc nec= k2Mpatcx

Asamblări cu pene înclinate (cu strângere iniţială)AA-Atg α=0.01lbAAF b µQb/6hQptlAF bQ =F b6 2 π 2bMtb d+ µ ( − t)+Qp = 2blc≤ min(pM t4a strdµ)

Asamblări cu pene tangenţialeAA-AA

ASAMBLĂRI CANELATEbhd m

hdm

hdm

Tehnologie

Calculul asamblărilor canelate

Asamblări PROFILATE

3.6. Asamblări PRESATE

Metodica de calcul a asamblărilor presate

Verificarea la rezistenţă, la strângerea maximăpmax=sdmax⋅CEAA1+CEBB≤pa

6. ASAMBLĂRI ELASTICE (ARCURI)Scopul arcurilor într-o construcţie mecanică poate fi:• de menţinere a poziţeie relative;• de creare a unei forţe;• de readucerea în poziţia iniţială a unui element;• de acumulare a unor energii mecanice ceurmează a fi cedate ulterior;• de realizare a unor forţe de strângere;• de blocare a unor elemente;• de impunere a unei poziţii pentru unele elementeîn funcţionare.

Clasificarea arcurilorDupă formă:• arcuri bloc;• arcuri inelare;• arcuri disc;• arcuri elicoidale;• arcuri spirale;• arcuri plane;• arcuri lamelareDupă modul de solicitare• de forţe decompresiune;• de moment de încovoiere;• de moment de torsiune;• de forţe tăietoare.După tensiunea din arc• cu tensiuni de tracţiune –compresiune;• cu tensiuni de răsucire;• cu tensiuni de încovoiere;• cu tensiuni de forfecare;• cu tensiuni compuse.

Caracteristica arculuiFabα (x ) 1αCaracteristică liniarăCaracteristici neliniarea - rigiditate crescătoare,b - rigiditate descrescătoarex 1x

Curba de histerezisFx

• Randamentul volumic de funcţionare al arculuiηv=WWînmagazinatămax .posibilăMaterialeTrebuie să prezinte:• proprietăţi de rezistenţă pe întreaga arie,• limită de proporţionalitate ridicată,• rezistenţă la oboseală,• lipsă de concentratori,• călibilitateSe recomandă oţeluri pentru arcuri, cu conţinut redus decarbon(%C=0,5..0,65), cu elemente de aliere Si, Mn; în consecinţă aufost elaborate.Alte materiale: bronzul fosforos, alama, cauciucul, care au însăcaracteristici mecanice neliniare.

Etapele generale de calcul1. Calculul tensiunii din arc în scopul dimensionării sauverificării arcului la rezistenţă;2. Calculul deformaţiei arcului şi a caracteristici acestuia,adică a curbei de legătură forţă – deformaţie;3. Calculul lucrul mecanic necesar pentru deformareaarcului şi a energiei mecanice restituite de acesta ladescărcare; Datorită frecărilor interne precum şi asolicitărilor parţiale ale materialului arcului o parte dinenergia cedată arcului la deformare va fi disipată deacesta.4. Determinarea coeficientului de utilizare volumică amaterialului arcului.

3.6.3. Arcuri cu tensiuni detracţiune compresiuneE, ν, AFF∆hh∆llFA=E∆llηv= 1.• oţeluri pentru arcurile de tip bară şi cauciuc pentru blocuri

Arcuri inelareFa= F tanf( ) α + ϕ

Solicitarea inelelor• Deformaţia şi caracteristica arcului⎧⎪εi⎨⎪εe⎪⎩==σiEiσeEe,.⎧⎪∆R⎨⎪∆R⎩ee= ε= εeiD2D2mm,.tanα=∆R e+ ∆R iδoqr=FrπDm=Fπ tan +( α ϕ )F=FzδπAEtanDo+m( α ϕ ) tanα⎧ No⎪σe= =Aeπe⎨No⎪σi= − =⎪⎩AiπAiN oFA tan( α + ϕ )− Ftan( α + ϕ )≤ σ ,a≤ σ .aAe = Ai=Aδ

Arcuri cu tensiuni de răsucire• Arcul bară de torsiuneη v= 0.5132lFτM=t ≤WpMtlGIpϕ =v = ϕ a =v=FlaGI pτaMtlaGI2pϕηLWav= =4IAdp2F FvL = δ 2 22τ VW = 2 G=ηLWv= =4IAdp2=2F a2GI2pl

Arcul elicoidal cilindric• Mărimi specifice:• d – diametrul sârmei;• – diametrul exterior;• – diametrul interior;• D – diametrul mediu;• p – pasul de înfăşurare;• a - unghiul elicei;• z – numărul de spire care poate fi: ztotal –numărul total de spire, zactiv – numărul despire active, zo – numărul de spire pasive,de capăt);• – raportul de înfăşurare. Uzual i =6…15, iara < 10o, valoarea unghiului scăzând cusolicitarea;• Ho- lungimea iniţială a sârmei neînfăşurate.

Tensiuni de solicitare în arc⎪⎩⎪⎨⎧==,2,FDMFF⎩⎨⎧==ααcossinFTFN⎪⎩⎪⎨⎧====ααααcos2cossin2sinFDMMFDMMtî23max8162 dFidFDWMpttππτ ===2max43434dTATπτ ==⎟⎠⎞⎜⎝⎛ +=⎟⎠⎞⎜⎝⎛ +=+=+= iDddFDdFdFDttspiră32132183168max323maxmaxmaxτπππτττmaxmaxtspirăkττ =

• Deformaţia acului elicoidaldel = πDz a,şi care are forţa, F, aplicată în la distanţa D/2.Punctul de aplicare al forţei, suferă sub solicitare o deformare, δ, datăDδ = ϕ2,În care unghiul de deformare la răsucire este dat deM lϕ =GI,respectivFDπDzat= 2 =4pπdG3216DzGd2a4F.δ =38izaFGd

• Calculul coeficientului de utilizare a materialuluiLucrul mecanic înmagazinat în arc se calculează prinFL = δ2 =34izaFGd2.Acest lucru mecanic mai poate fi exprimat şi prin prisma energiei interne înmagazinate, prin⎛ 8Fi22τ V⎜πdL = η = η⎝v2G⎞k⎟⎠2⎛ πd⎜⎝ 42Gπ z⎞D⎟⎠8k= ηFdv v 2.Din egalarea celor două relaţii, rezultă2a222i zGaD.η v=12k2

• Arcuri cu tensiuni de încovoiere– arcul lamelar simplu;– arcul lamelar multiplu;– arcul elicoidal care preia moment de torsiune;– arcul disc.Arcul lamelar simpluM î maxσ= F ⋅lMî maxî max==Wz,la care îi corespunde tensiunea maximă de încovoiere6Fl2bhDeformaţia unui astfel de arc2 3F F lL = δ 2=⎛ 36Fl⎞2 ⎜ lbh2⎟2 6EI zσ V bhL = η⎠v= η⎝v2E2Eδ =3Fl3EI zη v=19Mî( x)σ =W ( x)x=zFxbxh62Mî( x)σ =W ( x)x=zFxbxh62δ =4FlEbh332 3 2 3F F l F l ⋅12L = δ = =32 4EIz4Ebh2⎛ 36Fl⎞2 ⎜ lbh2⎟σ V bhL = η⎠v= η⎝v2E4E1η v=3

• Arcuri lamelare multiplelubrifiant (grafit sau disulfură de molibden)fretting

Arcul elicoidal solicitat la răsucireSolicitarea este la fel ca cea a arcurilor spirală, momentul careîncovoaie spira este tocmai momentul de torsiune aplicat arculuiprin elementele de conectare ale capetelorMî= M tiar tensiunea din arc este otensiune de încovoiere, dată de relaţiaMî32Mσî= =W πdzt3pentru arc confecţionat dinsîrmă de secţiune circulară plină,Mσ =Wîî=z6Mbht2pentru arc confecţionat din sîrmăde secţiunedreptunghiulară plină.M lEIîϕ = =zMtϕ L =2MtπDzEIM 2tπDz2EIzazaL= ηv2σ V2EdM î= M tηv=4=1secţiune circulară plinăηv1=3secţiune dreptunghiulară plină

Arcul spirală planăCalculul se face în ipotezacă arcul ar fi o bară, desecţiune identică cu aarcului şi lungime egală cu aacestuia, încastrată în unuldin capete. Pe celălalt capătse aplică momentul detorsiune, care acţionează caun moment încovoietor,determinând o solicitare deîncovoiereσî6Mbh=t2≤ σaîL=Mtϕ=22Mtl2EIzL⎛ 6Mt ⎞2⎜ 2 ⎟σ V bh= η⎝ ⎠v=2E2Eϕ =2bhlMtlEIzη v=13

Arcuri DISC

ASAMBLĂRI DEMONTABILE PRIN FILETGeneralităţiElementele principale ale filetului sunt:• pasul p. Prin pas se înţelege valoarea deplasării axiale a piuliţei la o rotaţiecompletă.• unghiul de înclinare a spirei β, a cărui valoare variază pe înălţimeafiletului fiind dependent de diametruld xla care se măsoară, fiind dat de relaţia:pβx= atanπdx• numărul de începuturi, z.• pasul aparent, p a. Prin pas aparent se înţelege distanţa axială dintre douăelemente identice ale filetului. Între pas şi pasul aparent se poate scrie relaţia:p =z⋅p a

dClasificarea filetelorMetric60 opătratWithforthEdisonR30 opTrapezoidal

Filetele pot fi utilizate pentru:•Poziţionarea fermă a elementelor mecanice. (şurub, şaibă, piuliţă)•Filete de mişcare,•Filete pentru măsurare•Elemente de reglareÎn funcţie de numărul de începuturi•Filete cu un singur început.•Filete cu două sau mai multe începuturi.În funcţie de sistemul de măsurare•Filete metrice.•Filete în ţoli.În funcţie de forma suprafeţei pe care se execută filetul•Filete cilindrice.•Filete conice.În funcţie de sensul de înfăşurare a spirei filetului•Cu sensul de înfăşurare spre dreapta, considerat ca sensul normal.•Cu sensul de înfăşurare spre stânga.În funcţie de mărimea pasului•Cu pas fin.•Cu pas normal.•Cu pas mare.

DooGeometria filetelor metriceD2 d 2,ddH/8H/4D 1p30301

Forme constructive pentru şuruburi şi piuliţeClasificare şuruburilor:După forma capului:După capătul tijeiDupă forma cheii;După poziţia elementului de antrenare;Materiale pentru şuruburi şi piuliţeSe recomandă:1. pentru şuruburi obişnuite OL 37 OL 42, OL44,2. şuruburi cu o solicitare mai mare OL50, OL60 asamblări fără pretenţii;3. oţeluri carbon de calitate cementate OLC15 sau îmbunătăţite OLC 35, OLC45, OLC60 sau aliate la şuruburile de rezistenţă mare;4. pentru aplicaţiile speciale unde se cer rezistenţe mecanice deosebite, seutilizează oţeluri aliate de înaltă rezistenţă 18MoCrNi06, 15MoMnCr12,20Cr08, 41MnCrNi15,40Cr10, 33MoCr11 41MoCr11, etc.;5. pentru şuruburile utilajelor de ridicat, solicitarea principală fiind flambajul careeste dependent de modulul de elesticitate E, nu se impune oţeluri speciale6. pentru şuruburile de uz general executate în serie mare prin prelucrare pestrunguri automate, AUT20, AUT20M, AUT30.

Relaţia funcţională a asamblărilor cu şuruburiMM înşM deşN ' =F f=înş,deşd2d2= H ⋅ = F ⋅ tan( β2+ ϕ )2 2d2= F tan( β2−ϕ)2Nαcos2µµ N' = N = µ ' Nαcos2d2= F tan( β2± ϕ')2

Condiţia de autoblocare (autofrânarea)Fd2βϕ2 tan(

Momentul de frecare pe socludMpmdFdFfsFa= π2 2( D − dg)4= p ⋅ dAafm= µ ⋅ dFsa= dF ⋅ r = µ p ⋅ 2πrdrfsm⋅ rMfsD= ∫ ⎛= ∫ 233r22π⋅ == ⎜D dµspmdAµspm2πr dr 2πµspmµspm−3 d 3⎝ 8 8Adgcg2MD32 gfsD−d3 3gsFa2 23 D − dgπ= µ2⎞⎟⎠

Randamentul asamblărilor filetateη =LLuc=FMac⋅ ∆h⋅ ∆θη =ηFMacmax⋅ p=⋅ 2π=2π⋅⎛⎜⎝Fa⋅πdd2Fatan2⎛ π ϕ'⎞tan⎜− ⎟⎝ 4 2 ⎠⎛ π ϕ'⎞tan⎜+ ⎟⎝ 4 2 ⎠2tan β2⎞( ϕ'+ β ) + M ⎟⎠≈ 78% − 80%2spentru cuple elicoidale de mişcare

Calculul elementelor filetului1. Repartiţia sarcini pe spirele filetuluiFm =Fza2. Calculul de rezistenţă al tijei şurubuluiSolicitarea de tracţiune4F σ atş=2πd1σtş< σa tracţiune.Solicitare de răsucireτ =MWtp2σe= σtş+σ ≈ 1. 223τeσ tş

3. Calculul de rezistenţă al spirelor filetului•forfecare la baza spirei;•încovoierea secţiunii spirei;Miσi= =WzF nπ d 6mm 21h1 = 0,56 d•strivire în zona de contact.pc=πdF2at2zteoretic h = 0,47 dÎn realitateh = 0,8 d

Calculul asamblărilor cu filet1. Calculul asamblării filetate simpleTensiunea de solicitare la tracţiune se poate scrie ca4σtş=πdF a21iar condiţia de rezistenţăσtş≤σccşrelaţie valabilă la solicitare statică.

2. Asamblări cu şuruburi cu strângere iniţială1. La început, când recipientul e gol, se fixează capacul şi se prinde decorpul recipientului cu un număr de z, şuruburi. Între capac şi corp seintroduce o garnitură, cu rol de etanşare. Fiecare şurub se strânge cu unmoment la cheie, Mco, care creează forţa de strângere Fo, cu efect deîntindere a şurubului şi de comprimare a pachetului.2. În momentul introducerii presiunii, p, capacul şi corpul tind să seîndepărteze, ceea ce face să se reducă efectul de apăsare asupragarniturii, o parte din forţa generată la strîngere fiind compensată deefectul presiunii.

fiecărui şurub îi revine o forţă de exploatareδş= δp⇔F′kş=F′′kp=F′+k +şF′′kp=kşF+ kpF=2πDp4zFş = Fo + F'Fp = Fo – F''⎧⎪F⎨⎪F⎪⎩şp==FFoo+−kkşpkkşşF+ kF+ kppDimensionarea şurubuluiFmaxπd=421σat

Calculul rigidităţii elementelor asamblăriiRigiditatea şurubuluiπdk ş=421ElRigiditatea pachetului1kApi2 2= π Dei− dg4lpiAiEio o= ∑[ ]=15 −16α ( ) αD2= Dr+ 2 lp1+ le p2tan

Ag= π 2 2( D−d)4egg= π ( )Calculul elementelor asamblării cu şuruburi cu strângere iniţială1. Păstrarea etanşietăţii.2. Asigurarea rezistenţei garniturii.3. Asigurarea rezistenţei şurubului.1. Păstrarea etanşietăţii.p ag= kpp =gFApgAg= π4D2eg−d2gforţa de strângere iniţială necesarăFo=pgaAg+kşk+pkpF

2. Asigurarea rezistenţei garniturii.pmax g=FAog≤ σas garnitură3. Rezistenţa şurubuluia. Calculul la solicitări staticecF ⎛⎞ş 4 kşσ = = ⎜ F + F ⎟2A doşπ ⎝ kş+ kp ⎠τ =τ =MWfop8Fod=2σe= σ +τcc2tanπd23τ( ϕ′+ β )31b. Calculul la obosealăcσcτc = c 1.8...22 2ac + c≥ =στ2c. Calculul la solicitări termicePrezenţa temperaturiidetermină trecerea lentă adeformaţiilor elastice îndeformaţii plasticeremanente, efect denumitrelaxare.Periodic se face o corecţie amomentului de strângere

Asamblări cu şuruburi solicitate în planul de separaţie1. Cu şuruburi strânse iniţial;F ≤ µ N z.2. Prin folosirea de şuruburi păsuiteT =FzTensiunea de forfecareτ =4 T3 πd2sPresiunea maximă de contactp=Tδd

Solicitări suplimentare în şuruburiŞurubul cu cap ciocanσ⎛ 32Fe⎜3⎛ σ ⎞= ⎜⎜ +iπdσ⎟t1 σt1+⎝ σ ⎠⎜ 4Ft⎜ 2⎝ πd1⎞⎟⎟ ⎛ = σ⎜t1 +⎟⎝⎟⎠e ⎞⎟d ⎠=181

Solicitări suplimentare datorate neparalelismuluisuprafeţelor exterioare ale tablelor2d v2dxθ = −d= θ = −dxMîlEIz⇒MîMEIîzθEI= −lzσ =îMWîz=θEWl ⋅Izz=θEl ⋅d 12

Uniformizarea solicitării pe spirele filetuluimodificarea rigidităţii şurubului sau piuliţei

Asigurarea şuruburilorCreşterea momentului de frecare din spirele filetelor, prin1. Introducerea şaibelor elastice de tip Grower;2. Introducerea de sisteme piuliţă contrapiuliţăiar în cazuri în care siguranţa trebuie să fie max. sefoloseşte:1. Gaură transversală prin capul şurubului prin care seintroduce un element de legătură la piesa fixă;2. Gaură transversală prin şurub şi piuliţă crenelată;3. Folosirea unor şaibe deformabile între elementele deprindere şurub – piuliţă şi pachet care are o parte deformată după profilul hexagonal şi o parte dupămarginea pachetului.

ASAMBLĂRI NEDEMONTABILE1.Asamblări nituite (prin deformare);2.Asamblări sudate (cu topire);3.Asamblări lipite3.1. La cald.3.2. La rece

ASAMBLĂRI NITUITE

Avantaje şi dezavantajeavantaje:•capacitate portantă mare;•siguranţă deosebită în condiţii de şocuri şi vibraţii;•posibilitatea uşoară de corijare a unui nit prost bătut;•nu modifică starea structurală a tablelor îmbinate.dezavantaje:consum mare de tablă datorită necesităţii de suprapunerea elementelor;productivitate redusă;realizarea etanşării este dificilă;tehnologie de realizare generatoare de zgomot, care ducela îmbolnăvirea profesională a muncitorilor.

Materiale•Materialul pentru nituri, depinde de materialultablelor ce se îmbină:•table din oţel - nituri din oţel cu plasticitate bună, deexemplu, OL34, OL37;•materiale neferoase - nituri din acelaşi material cutabla, pentru a evita apariţia strângerii cândtemperatura de lucru variază, datorită coeficienţilorde dilatare-contracţie diferiţi;•în medii corozive se recomandă acelaşi material caşi tabla, pentru a evita apariţia coroziuniielectochimice.

Clasificarea niturilor:După forma capului:• nituri cu cap semisferic;• nituri cu cap plat;• nituri cu cap tonconic.După forma tijei:• nituri cu tijă plină;• nituri cu tijă tubulară..

asamblări cu table simplu suprapuseasamblări cu eclisă pe o singură parteasamblări cu eclise bilaterale

Principiul transmiterii forţei prin nituriFFF =F/z 1•solicitare de contact între tija nitului şi pereţiialezajelor din table.•solicitare de forfecare în planul de contact altablelor.•solicitare axială a nitului şi de apăsare reciprocă atablelor determinată de forţa axială iniţială destrângere, Fo, generată prin batere

FORFECARET F1 − µ Fo4F1τ = = =22Aria nit πd1πd144F1τ =2πdSTRIVIRE1p =1p =2F1d1δ1F1d δ12− µσîmbinare de rezistenţăδ =min( δ 1, δ2îmbinare de rezistenţă şi etanşare)pF= ≤d δ11p a

tRelaţia fundamentală a nituiriiToate elementele trebuie să corespundă la fel de bine,din toate punctele de vedere şi la limită•Forfeacere nit•Strivire•Ruperea tablelorFe e 1bFFmaxπ zsd2τ=1 a= p zδda 14=ϕbδσat

Folosirea nituirii în construcţia de maşini1. axele barelor să fieconcurente;2. centrul de greutate alfiecărei asamblări nituiteîntre table şi guscu,trebuiesă se afle pe axa bareirespective. Deci niturile sedispun simetric faţă deaceastă axă.3. la îmbinărea fiecărei bare deguscu, se folosesc min.două nituri, pentru aîmpedica rotirea relativăîntre tablă şi guseu.Guseu

ASAMBLĂRI SUDATE%Ce=%C+ ∑%Eaii%Ce0.65, oţelul este greu sudabil.

Avantaje ale asamblărilor sudate.• tehnologicitate faţă de îmbinărea nituită;• faţă de asamblările sudate sunt mai uşoare cu20-40%;• se execută mult mai repede decât îmbinareanituită;• etanşare mult mai sigură;• economie de material, nu mai este necesarăsuprapunerea tablelor;• tehnologie mult mai ieftină;• zgomot redus.

Dezavantajele asamblărilor sudate• prezenţa defectelor în cordonul de sudură, determinatăde calitatea materialelor utilizate, regimul de sudare, darşi de calificarea sudorului. Se concretizează înpori,incluziuni şi fisuri în sudură, datorate răcirii rapide acordonului. Este necesar, în cazul asamblărilorimportante, controlul integral al sudurii, prin metodenedistructibile cum ar fi: radiaţiile executându-sefotografii ale întregii lungimi ale cordoanelor de sudură;• rezistenţa mică a cordonului de sudură, chiar şi în cazulfolosirii unui material de adaos identic cu materialul debază, din punct de vedere al compoziţiei, lucru datoratstructurilor metalografice, şi vitezei de răcire;• imposibilitatea aplicării la piese tratate termic, deoareceafectează structura de tratatment prin încălzire.

Principiile şi metodica de calcul a asamblărilor sudatecs= ρρlimsmaxs≥a = min (δ1, δ2)csaa=22s≅0.75δl = l − 2as

Tensiunea maximă din sudură, ρ rmax s

Metodica de calcul la solicităriρcρlim sρ s=ρmax slim s= v1⋅ v2stkρ st=1v v12ststatice simple⋅σc bcρ s=c ρ skρ stσcb⋅ ρmax s≥ 2 . 5 ÷3•v1 – coeficient de calitate al sudurii, care depinde de modul încare se execută sudura. (v1=0.2 ... 0.5 - pentru suduri manualeşi necontrolate, v1=0.7 - pentru suduri manuale şi controlatev1=0.8 ... 0.9 - pentru suduri automate şi necontrolate, v1=1 -suduri automate şi controlate•v2st – coeficient de concentrare a tensiunilor în regim static,care depinde de tipul cordonului de sudură şi de tensiunileprincipale din sudură (suduri cap la cap şi la solicitare detracţiune, v2 st=0.25 iar solicitarea de forfecare, v2 st=0.65 ,sudurilor de colţ, v2 st=0.25)

Solicitări statice compuseσ = σ + λτe2s2sÎn cazul sudurilor se ia λ =1.7σ = σ + λτ ≤ σ =e2s2sascsk ρσcbstcsσcb= ≥ 2 . 5 ÷k σρ ste3

Calculul la solicitări simple la obosealăPentru determinarea coeficientului de siguranţă se utilizeazăcriteriul de comparaţie R=constantcρρ + ψ−1ρ=kρd akρψ→ σ−1 −1bσ→ψσρa → ρ saρbkρ d= k ρ=v1⋅ v2=1⋅ v3ρρm2σ−1b−σσ⋅ v4⋅ vob5obcρ s•v1 – coeficient de calitate alsudurii;•v2 – coeficient de tipul cordonuluide sudură şi tensiunea din sudură,•v3 – coeficient de grosime acordonului de sudură.•v4 – coeficient de tensiuniremanente din sudură.•v5- coeficient de sudabilitate ametalelor şi de condiţiile în care seaplică sudura.= σ− 1 b≥ 2 5 ÷ 3k ρ + ψ k ρ.ρ ssaσbρ stms

Calculul la solicitări compuse la obosealăcscσscτs= ≥ 2.5 ÷ 32 2c + cCalculul sudurilor cap la capa = δ = min( δ ) =l = ls − 2a= b − 2aFσs=a( b − 2a)σs1,δ2δ2τscσσv vls cb 1 2σ s= = =σsσskσρ stcbσsσcba(b - 2a)kρ stF≥ csa= 2.5 ÷ 3Fσ =a(b - 2a)+6Mi1(b - 2a) a6Mi2(b - 2a)s 22+a

Calculul sudurilor de colţ1. Calculul sudurilor de colţ frontaleδ =a=min( δ 1, δ2)2δ ≅ 0.7δ2N = T =2 F2 2cs2Fσe s= 1+ λ F = bδσ4alσcb4σcb⋅ al= =≥ 2.5 ÷ 3k σ F ⋅ k 2(1+λ)ρ stesρ stcb1ctb

2. Calculul sudurilor de colţ laterale simetriceδ =min( δ 1, δ2)2a = δ ≅ 0.7δ2l = ls − 2aτs=F2al2alσcbv v2stcs=1 ≥ 2.5 3.F÷τF= bδ 2σccbtb

3. Calculul sudurilor de colţ laterale asimetriceF1F2=a( ls1- 2a)a(ls2- 2a)=Fa(l - 4a)llava(lF cvF1- 2a)s11 ass1 = + 212stF cσ2 ass2 = + 2av1v2stσcc=a(laaF2- 2a)s2F= =a(l - 4a)12stv1v2stcasσF1casls 1= 1.2( + 2a)av v σF2casls 1= 1.2( + 2a)av v σ12stccc

4.3.11. Sudura prin puncteFdFtτF =1s=FzFA14F14= =2sπdF2πdz≤ τas=v v12stcsσcz≥4Fcs2πdv1v2stσc

4.3.12. Aplicaţii practice de utilizare a sudurii înconstrucţii mecanice1. Construcţia de recipienţiδ =(2.5 ÷ 3) pD2v v σ12 stcsuduri longitudinaleσ 1σ 2suduri transversaleσσ 1 σ 11pD=2δc =σ sδv v12 stσ1σcδδo=2 . 5 ÷ 3v v12 stD

dD2. Construcţia roţilor dinţate mariTTie2M=d=2MDl = ls = πdtt213M ts 2τ =πdacτ sv1v2 stσc= ≥ 2.5τs÷3

4.4. ASAMBLĂRI PRIN LIPIRE1. Lipituri moi, realizate cu aliaje Pb-Sn, cutemperatură de topire scăzută, fluiditatebună, dar care asigură o rezistenţămecanică scăzută, în domeniul 50-60 MPa.2. Lipituri tari, realizate folosind ca materialde adaos alame, a căror temperatură detopire este de circa 800 grade Celsius, aulimite de rezistenţă de circa 10 ori mai maridecât lipiturile moi dar sunt mai dificil derealizat.3. Lipituri cu adezivi care asigură rezistenţemecanice într-un domeniu foarte larg devalori, între 5-70 MPa.

Calculul lipiturilor planeτ =kF =A=Flbl sττmaxmkF τcτmax= kτm=

Calculul lipiturilor pe suprafeţe cilindriceT=2Mdt22 2 4MtR = T + Fa= +2dF2aτ=RAl=πRdl≤τccl

5. CUPLAJE5.1. Consideraţii generaleCuplajele sunt organe de maşini care asigurălegătura directă între doi arbori ai unui lanţ cinematic,a căror axe pot fi materializate de aceeaşi dreaptă, seintersectează sau nu, permiţând transmiterea mişcăriişi momentului de torsiune. Cuplajele se mai pot utilizaşi pentru a realiza legătura temporară între un arboreşi o piesă susţinută de acesta.

5.2. ClasificarePermanenteFixe (rigide);• Cu bucşă• Cu manşon• Cu flanşe• Cu dinţi frontali (Hirth)• Cu role deblocare(Stieber)Mobile• Cu elemente intermediarerigide• Axiale• Radiale• Unghiulare• Combinate.Cu elemente intermediareelastice• Metalice• Nemetalice.•Intermitente (ambreiaje)•Comandate•Mecanic•Hidraulic•Electromagnetic.•Automate•De sens•De viteză•De sarcină (limitatoare)

5.3. Cuplaje permanente5.3.1. Cuplaje permanente rigide (fixe)M î≅ 0.1⋅MtMt c= 1.2⋅Mt

Cuplajul cu flanşeTransmiterea momentului de torsiune prin frecareMD= µ21tcF ad1≥8βMtcµπzDσ1atF1=Fza=2Mµ Dtc1

Cuplajul cu flanşeTransmiterea momentului de torsiune prin forfecareτf8Mtc=2π zD1d≤τaf

5.3.2. Cuplaje permanente elastice1. Cuplaj elastic cu flanşe bolţuri şi bucşeσa strivire = 2 – 3 MPa

Cuplaj elastic cu disc intermediar din cauciuc cu găuri circulare şi ştifturi

Cuplaj elastic cu disc intermediar în formă de stea din cauciuc

Cuplaj elastic cu element intermediar de cauciuc solicitat la răsucire

Cuplaj cu lamele elasticeCuplajul în repaus;Cuplajul în funcţionare normală;Cuplajul a atins limita momentului detorsiune pe care îl poate transmite.

Cuplajul cu disc intermediar (Oldham)l = 0.3Dc

Cuplajul cardanicarbore 1furcăαarbore 2⎧M⎪⎨⎪M⎪⎩t2mint2maxP=ωP=ω2 max2 min

arbore 1furcăα 13α 23arbore extensibil 3arbore 2furcă

F1Mt2max2 max= =DF = F a2 1sinαMt1D cosαF 2DF 1F 2R 2F a2F a2F 1yα2xR 2

5.4. Ambreiaje1. Cuplaje cu dinţi frontaliο οα=30 − 45ο ο2 − 8ο οα=30 − 45

FF2Mttan( α -ϕ)tan(α -ϕ)Da=t=mQ = F +aQ 1

2. Cuplaje intermitente dinţate

Ambreiaje cu fricţiuneClasificare:După forma suprafeţelor active:1. Cu suprafeţe plane (inelare);2. Cu suprafeţe conice;3. Cu suprafeţe cilindrice.După natura contactului activ:• Cu contact uscat;• Cu contact lubrifiat.După modul de generare a forţei de apăsare:1. Mecanic;2. Electromagnetic.t cLf= ∫ Mt( ω −ω201)dt

Ambreiaj monodisc cu suprafaţă de contact plană

Ambreiaj multidisc cu suprafeţe de contact plane

Cuplaje intermitente automate1. Ambreiaje automate de sens unicPrincipiul funcţional se bazează pe blocarea unuielement, 1, de tip bilă sau rolă, într-un locaş deformă specială executat în semicuplajul interior, 2,şi cel exterior, 3. Rotirea semicuplajului interior, însensul specificat pe desen, determină, datorităfrecării, deplasarea corpului de rulare în interstiţiuldintre cele două semicuplaje, în care se împăneazădatorită unghiului mic dintre acestea, solidarizândastfel cele două elemente şi transmiţând astfelmişcarea.

Cuplajele limitatoareCuplajele limitatoare de cuplucuplaje limitatoare de turaţie1. prin frecare,2. cu bile apăsate cu arc3. cu elemente de forfecarecuplaje centrifugale