PROIECTPROIECT

ORGANE DE MAŞINIORGANE DE MAŞINI

CUPRINS

Tema de proiectare .................................................................................... pg. 3Metodologia proiectării sistemului .......................................................... pg. 4Analiza temei ............................................................................................... pg. 5Proiectarea la scara a ansamblului ............................................................... pg. 5Proiectarea sistemului de preluare-transmitere a forţei de către şurubul principal

- precizarea solicitărilor ..............................................................pg. 8- alegerea materialului pentru cupla şurub-piuliţă .................. pg.9- predimensionarea filetului ........................................................ pg. 10- verificarea condiţiei de autofrânare ....................................... pg. 11- verificarea la flambaj ............................................................... pg. 12- determinarea numărului de spire in contact ......................... pg. 13- verificarea spirei filetului ....................................................... pg. 15- verificarea preliminară a porţiunii filetate a şurubului ......... pg. 15- dimensionarea piulitei ...............................................................pg. 16

Proiectarea celui de al doilea reazem al şurubului- utilizarea lagărului axial .......................................................... pg. 16

Proiectarea sistemului de acţionare ................................................................ pg. 18Proiectarea corpului ......................................................................................... pg. 23

2

Tema de proiectareTema de proiectare(Tema nr. 64)

Să se proiecteze un cric auto pentru o sarcină maximă F1=18500N, care desfăşoară o cursă de H=200mm)

EXEMPLE DE UTILIZARE A TRANSMISIEI ŞURUB – PIULIŢĂ ÎN CONSTRUCŢIA DE MAŞINI.

Şurubul principal 1 execută atât mişcare de rotaţie cât şi cea de translaţie. Piuliţa 2 este fixată in corpul 3. Pentru evitarea mişcărilor relative intre sarcina de ridicat şi cupa 4, aceasta trebuie să se rotească liber pe capul şurubului 1, deci intre cupă şi

şurub există un lagăr axial care poate fi de alunecare sau de rostogolire(rulment axial); utilizarea rulmentului este avantajoasă în special pentru ridicarea sarcinilor mari, când se obţin reduceri însemnate ale momentului de frecare rezistent dintre cupă şi şurub.

3

METODOLOGIA PROIECTĂRII SISTEMULUI

Procesul de proiectare al unui produs oarecare este o activitate complexă, iterativă, ale cărei principale etape sunt prezentate în figura următoare, împreună cu interconectarea dintre ele.

Nu

Da

Nu

Da

Nu

Da

4

Tema proiectului

Analiza temeiPrecizarea listei decerinţe şi dorinţe

Evaluare

Proiectarea calitativă (Concepţia)Precizarea structurii funcţiilor de îndeplinit.

Căutarea şi găsirea de soluţiiConcept posibile

Evaluare

Proiectarea la scarăCalcule de dimensionareDefinitivări constructive prin desenVerificăriDesen de ansamblu şi desen de execuţie

Evaluare

Pregătirea fabricaţiei

ANALIZA TEMEI

Analiza temei constituie prima etapă în rezolvarea oricărei proiectări. În această fază se proiectează o listă de cerinţe care trebuie, sau doar se vor a fi îndeplinite de către obiectul proiectării. Între cerinţele din listă sunt unele care constituie cerinţe restrictive fără de care sistemul nu poate funcţiona, nu-şi îndeplineşte funcţia, etc. Aceste condiţii restrictive vor fi denumite - cerinţe. Celelalte condiţii a căror realizare este doar dorită vor fi denumite – dorinţe.În faza de analiză a temei se pot găsi următoarele cerinţe şi dorinţe:Cerinţe să se poată regla înălţimea până la caroserie să deplaseze pe verticală 18500N pe 200mm să nu alunece sub sarcina, de sub caroserie (să nu se răstoarne) să se poată acţiona manual să se poată acţiona pe o singură parte să nu se afunde in pământ moale

Dorinţe Acţionare uşoară (randament bun) Acţionare rapidă (timp de ridicare mic) Gabarit şi greutate mică Cost redus Durabilitate bună (cât autovehiculul) Construcţie simplă

Observaţii:1) În anumite situaţii dorinţele de tipul celor de mai sus pot deveni condiţii restrictive (cerinţe). De exemplu dacă gabaritul este impus de condiţia de încadrare în dimensiunile portbagajului, această dorinţă devine cerinţă. La fel se poate întâmpla şi cu greutatea sau costul cricului. În mod normal date de acest fel ar trebui incluse insă în tema proiectului2) Comparaţi tema anterior menţionată cu următoarea formulare: Să se proiecteze un cric pentru autoturismul Dacia 1310

PROIECTAREA LA SCARĂ A ANSAMBLULUI

Figura următoare reprezintă o variantă relativ generală, de algoritm pentru proiectarea la scară a unei transmisii şurub piuliţă, incluse în cricuri, prese, menghine sau alte dispozitive de lucru acţionate manual. Algoritmul are în vedere o abordare preponderent funcţională a proiectării. Aspectele de ordin structural şi constructiv sunt abordate cerinţei îndeplinirii rolului funcţional.

5

Tema proiectului...

Nu

Da

Nu

Da

Nu

Da

.

6

Funcţii de îndeplinitCerinţe, dorinţeSoluţia concept

Sinteza dimensionalăStudiul cinetostatic(pentru mecanismele cu pârghii)

Proiectarea sistemului de Preluare-transmitere a forţeiDe către şurubul principal

AcţionareaSe face prin şurubul

Principal?

Proiectarea sistemului de acţionare

Definitivarea constructivăa şurubului principal

Verificări finale.

Exista un şurub secundar

Proiectarea sistemului de preluare-transmitere a forţei de către şurubul secundar

Acţionarease face prin şurubul

secundar?

Proiectarea sistemului de acţionare

Definitivarea constructiva a şurubului secundar (şi principal)Verificări finale

Proiectarea sistemului de preluare-transmiterea forţei de către piuliţă

Acţionarea se face prin piuliţă?

Proiectarea sistemuluide acţionare

Proiectarea sistemului de blocare a

piuliţei

Definitivarea constructiva a piuliţei.Verificări finaleProiectarea corpului ansamblului

Verificări şi definitivăriConstructive finale

Evaluarea tehnico-economică(randament, etc.)

Convine?Elaborarea desenelor de execuţie(implicit stabilirea tehnologiilor)

Evaluarea tehnico-economică(costuri cu materialele şi tehnologia)Convine?Pregătirea fabricaţiei

Nu

Da

Nu

Da

Nu

Da

PROIECTAREA SISTEMULUI DE PRELUARE - TRANSMITERE A FORŢEI DE CĂTRE SURUBUL PRINCIPAL

7

Funcţii de îndeplinit: Transformarea şi transmiterea mişcării şi a forţei (transmiterea unui flux energetic)

PRECIZAREA SOLICITĂRILOR ŞI A FORMELOR DE DETERIORARE POSIBILE

Dimensiunile cuplei şurub – piuliţă, deci ale celor două filete în contact, sunt determinate pentru următoarele:

- Rezistenţa corpului (tijei) şurubului la solicitări compuse şi la flambaj. Pentru a pune în evidentă tipul solicitărilor care se produc se construiesc diagramele de eforturi

- Rezistenta spirelor şurubului şi ale piuliţei. Spirele se pot distruge prin uzare sau rupereLa viteze mici la care are loc acţionarea cricului, hotărâtoare pentru tipul şi

intensităţile uzării sunt tensiunile de contact între spireRuperea spirelor poate avea loc ca urmare a solicitărilor de încovoiere şi forfecare

la piciorul filetului. Se face observaţia că în realizarea rezistentei filetului sunt deopotrivă implicate dimensiunile filetului cât şi numărul de spire în contact.

În concluzie cupla şurub – piuliţă trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe: transmiterea şi transformarea mişcării şi a forţei rezistenta corpului (tijei) şurubului rezistenta spirelor filetelor şurubului şi a piuliţei asigurarea condiţiei de autofrânare

Se doreşte totodată: un cost redus ( material şi manopera) o bună durabilitate un bun randament

ALEGEREA MATERIALULUI PENTRU CUPLA ŞURUB - PIULITĂ

8

Condiţiile care trebuie îndeplinite de către materialele cuplei şurub – piuliţă rezultă din lista cerinţelor şi a dorinţelor.

Necesitatea asigurării rezistentei la uzare şi a unui coeficient de frecare redus presupune utilizarea unui cuplu de materiale cu bune proprietăţi antifricţiune.

Întrucât solicitările corpului şurubului sunt relativ mari, materialul acestuia este de regula oţelul. Proprietăţile antifricţiune ale cuplului de materiale vor fi asigurate în principal de către materialul piuliţei.

Şurubul se poate confecţiona din următoarele oţeluri: Fără tratament termic- OL42; OL50; OL 60 stas 500/2-80(oţel laminat de uz general)- OLC35; OLC45; OLC50;OLC60 STAS 880-80 (normalizat)- OLT45; OLT55 STAS8183-80 (oţel laminat pentru ţevi) Cu tratament termic- OLC50; OLC60 STAS 880-80 (îmbunătăţite)- OLC35; OLC45; OLC55;OLC60 STAS 880-80 (călite cu flacără sau prin

inducţie)Observaţii: 1) În principiu tratamentul termic este necesar la transmisiile şurub – piuliţă foarte

încărcate şi acţionate de un număr mare de ori pentru a micşora uzura2) După tratamentele de cementare-călire sau călire prin inducţie cu flacără este

necesară rectificarea ceea ce sporeşte semnificativ preţul prelucrării3) Întrucât dimensiunile cuplei sunt determinate totodată şi de către materialul

piuliţei, material cu caracteristici mecanice reduse, utilizarea otelurilor aliate se justifică în principal prin posibilitatea aplicării tratamentelor termice de durificare şi/sau prin agresivitatea mediului de lucru (mediu coroziv, abraziv)

Se va alege pentru şurub un oţel fără tratament termic: OL50

Piuliţa se poate executa din: Fonte- FC100 ÷ FC400 STAS568-82 Fonta cenuşie cu grafit lamelar turnată în piese.

Prezenţa grafitului sub forma lamelară asigură proprietăţi antifricţiune.- Fca 1, FcA 2, FcA 3, FcA 4, FnA 1, FgnA 2,FmA 1, FmA 2 STAS 6707 – 79

Fonta rezistentă la uzare în condiţii de frecare cu ungere Aliaje pe bază de cupru (bronzuri)- CuPb20Sn5, CuPb15Sn8, CuPb10Sn10 SATS1512-80 Aliaje cupru-plumb-staniu

turnate în piese- CuAl9(10)Fe3 Aliaje cupru-aluminiu turnate în piese – au rezistenţa mecanică

ridicată, coeficient mic de frecare pe oţel, rezistentă mare la coroziune- CuSn14, CuSn12, CuSn10Zn2, CuSn6Zn4Pb4STAS197/2-83. În general cu cât

staniu este în cantitate mai mare cu atât bronzul este mai dur şi poate fi folosit la încărcări mai mari. Întrucât staniu este un material deficitar, foarte scump, se recomandă să se folosească numai în situaţii speciale.

Aliaje pe baza de cupru şi zinc (alame) - CuZn40PbSnT, CuZn38Pb2Mn2T, CuZn40Mn2AlT STAS 199/2-86 Aliaje cupru-zinc turnate în pieseAliaje pe baza de aluminiu -AlSiCu5 STAS 201/2-80 Aliaje din aluminiu turnate în piese.

9

Observaţii: 1) Pentru a asigura siguranţă faţă de gripare nu se recomandă utilizarea oţelului

pentru construcţia piuliţelor şuruburilor în mişcare, totuşi în acţionări rare, în condiţiile unor presiuni mici pe spire, se poate folosi şi oţelul. Oţelul ca material pentru piuliţă, poate fi impus şi de solicitările mari din corpul acesteia. Un exemplu în acest sens este piuliţă cricului auto (Dacia).

Se va alege pentru piuliţă un bronz: CuPb10Sn10

PREDIMENSIONAREA FILETULUI. ALEGEREA TIPULUI FILETULUI ŞI A DIMENSIUNILOR STANDARDIZATE

Necunoscutele care trebuie determinate în cazul dimensionării unei cuple şurub piuliţă sunt:- tipul filetului- mărimea filetului- numărul de spire în contact

Tipul filetului

Se va alege un filet trapezoidal. Are o bună rezistentă şi rigiditate, permite eliminarea jocului axial rezultat în urma uzării – prin utilizarea unei piuliţe secţionate, poate transmite sarcini mari, variabile, în ambele sensuri.

Predimensionarea filetului

Dimensiunile filetului trebuie să corespundă simultan următoarelor cerinţe: rezistenţa corpului şurubului la solicitarea compusă. Din diagramele de eforturi

rezultă că şurubul este solicitat la compresie rezistenţa spirelor la strivire (uzare) rezistenţa spirelor la solicitarea compusă de încovoiere şi forfecare dacă şurubul este solicitat la compresiune, să nu flambeze să asigure condiţia de autofrânare

Predimensionarea la solicitarea compusă, în condiţiile de mai sus, se face la compresiune pe baza unei forte de calcul Fc= γ ∗ F1 ; F1 fiind forţa care acţionează asupra şurubului, iar γ (γ >1)= factor de majorare a forţei F1 , pentru a considera şi solicitarea de răsucire.

Unde: d3 = diametrul interior al filetului şurubului σ 2= tensiunea admisibilă la compresiune σ C = limita de curgere CC = coeficientul de siguranţă faţă de curgereValori pentru factorul γ

10

Sistemul, şurubul γCricul simplu; şuruburile cricului telescopic; şurubul principal al cricului cu dublă tracţiune; presa cu lagăr de rostogolire la capătul de atac al şurubului; şurubul secundar al cricului telescopic.

1,27÷1,32

d3 = a

F

πσγ 14

d3 = mm9,20701415,3

185003,14 =∗

∗∗

γ = 1,27÷1,32 ; se alege γ = 1,3 Dimensiuni nominale pentru filete STAS 2114/3-75

Diametrul nominal al filetului, d

PasulP

Diametrul nominal mediud2 = D2

Diametrul nominal exterior al filetului

interior

Diametrul nominal interior

al filetului exterior d3

al filetului interior D1

25 3 23.5 25.5 21.5 22.0 Deci se ia un filet T 25 X 3 . Verificarea condiţiei de autofrânare

Asigurarea autofrânării apare ca cerinţă în majoritatea construcţiilor cu şuruburi de mişcare. La sistemele acţionate manual este preferabil ca autofrânarea să se realizeze direct de către filet. Filetele asigură autofrânare atunci când unghiul de înclinare al filetului ψ este mai mic decât unghiul de frecare redus ϕ ’: ψ < ϕ ’

Unde: tg ψ = 2d

P

π iar tg ϕ ’= µ ’=2

cosα

µ

În care α – reprezintă unghiul profilului filetului (pentru filet trapezoidal α = 30°) µ ’ - coeficientul de frecare ce depinde de cuplul de materiale, de calitatea şi starea de ungere a suprafeţelor

Valorile coeficientului de frecare

Cuplul de materiale Coeficientul de frecare, µ ’Otel pe bronz 0,08 ÷ 0,15

tg ψ = 5,211415.3

3

∗ = 0,044 => ψ = 2,54°

11

tg ϕ ’= 965,0

12,0 = 0,124 => ϕ ’ = 7,08°

ψ < ϕ ’ condiţia de autofrânare este îndeplinită.

Verificarea la flambaj

Şuruburile lungi, solicitate la compresiune sunt în pericol de a se flamba. Dimensiunile filetului anterior precizate, trebuie să asigure o siguranţă suficientă şi faţă de flambaj.Pentru verificarea flambajului se vor urma paşii: se stabileşte felul rezemării. Pentru sistemul cu un şurub se ia L = (1,35 ÷1,45)H

unde H = cursa de realizat se calculează coeficientul de svelteţe λ şi se determină tipul flambajului

L = 1,4 * HLf = 2 * L

λ = mini

l f

Unde lf – lungimea flambajului lf = 2 L = 2 * 280 = 560 i min – raza de inerţie minimă

i min = 4

64

4 343

23

min d

d

d

A

I==

π

π

se compară λ cu valorile limita λ 0

Dacă: λ < λ 0 - flambajul este plastic λ > λ 0 - flambajul este elastic

Mărimi caracteristice flambajului

Materialul λ 0a b

MPaOL50 SATS 500/2-80 89 335 1,62

i min =4

5,21= 5,375 mm

12

λ = 375,5

560 = 104,18

λ > λ 0 => flambajul este elastic

se calculează coeficientul de siguranţă la flambaj Cf

Cf = faf CF

F≥

1

Cfa = 3 ÷ 5

Ff = 2min

2

Lf

IE ∗∗π=

2

52

560

75,10488101,21415,3 ∗∗∗=69321,3 N

Imin = 75,1048864

5,21

64

443 =∗= ππd

Cf =18500

3,69321=3,747

Cf ≥ Cfa

Determinarea numărului de spire în contact

Numărul minim de spire ce va fi în permanenţă în contact ,Z, se va determina din condiţia de rezistenţă la uzare În acţionările cu viteze mici, principalul parametru care determină intensitatea uzării şi implicit durabilitatea, sunt tensiunile de contact (presiunea) între spire. În ipoteza repartizării uniforme a sarcinii pe spire şi neglijând unghiul de înclinare a spirei, numărul de spire necesare rezultă din relaţia:

Z = asDd

F

σπ)(

42

12

1

− = 15)484625(

4

1415,318500

∗− = 11,13

Numărul de spire fiind prea mare se alege un nou filet

Se va lua un filet T 26 X 3 .

Dimensiuni nominale pentru filete STAS 2114/3-75

Diametrul nominal al filetului, d

PasulP

Diametrul nominal mediud2 = D2

Diametrul nominal exterior al filetului

interior

Diametrul nominal interior

al filetului exterior d3

al filetului interior D1

26 3 24.5 26.5 22,5 23

Verificarea condiţiei de autofrânare

tg ψ = 5,221415.3

3

∗ = 0,042 => ψ = 2,43°

13

tg ϕ ’= 965,0

12,0 = 0,124 => ϕ ’ = 7,08°

ψ < ϕ ’ condiţia de autofrânare este îndeplinită.

Verificarea la flambaj

λ = mini

l f

i min =4

5,22= 5,625 mm

λ = 625,5

560 = 99,55

λ > λ 0 => flambajul este elastic

se calculează coeficientul de siguranţă la flambaj Cf

Cf = faf CF

F≥

1

Cfa = 3 ÷ 5

Ff = 2min

2

Lf

IE ∗∗π=

2

52

560

559,12580101,21415,3 ∗∗∗=83146,305 N

Imin = 559,1258064

5,22

64

443 =∗= ππd

Cf =18500

305,83146= 4,494

Cf ≥ Cfa

Determinarea numărului de spire în contact

Z = asDd

F

σπ)(

42

12

1

− = 15)529676(

4

1415,318500

∗− = 10,68

Se v-a lua Z = 11

Verificarea spirei filetului

Solicitările la care sunt supuse spirele filetului sunt: încovoierea şi forfecarea.F1/z

li

14

h

b

Solicitarea la încovoiere σ i = 391,65149,32

25,1*11

185001

==W

lz

Fi

N/mm2

Solicitarea la forfecare τ f = 405,1737,1531163,0

185001

=∗=∗A

zk

F

m N/mm2

Unde pentru filetul trapezoidal:

W = 6

)1522

( 24

tglp

D i ∗+π=

=

∗+∗

2

6

267,025,12

35,22π

32,149mm3

A =

∗+ 152

24 tglP

D iπ =

∗+⋅ 267,025,1

2

35,22π =153,37mm2

Tensiunea echivalentă:

σ ech = afi στσ ≤+ 22 4 σ ech = 080,74405,417391,65 22 =+ < σ a =140MPa

unde: σ a = Cc = 1,5÷3(4) ; Cr = (2)2,5 ÷ 5

Verificarea preliminară a porţiunii filetate a şurubului

Deoarece dimensiunile filetului determină implicit dimensiunile altor elemente ale sistemului este necesar să se efectueze o verificare la solicitare compusă a porţiunii filetate a şurubului care este secţiunea periculoasă având diametrul cel mai mic. Solicitarea este de compresie (tracţiune) cu forţa F1 şi de răsucire cu momentul de înşurubare M12. Se calculează:

M12 = ( )'21 2

ϕψ +tgd

F = 18500 )08,743,2(2

5,24 +tg = 37846,375 N * mm

4

5,22

18500

4

223

1

∗==

ππσ

d

F= 46,52 N / mm2

92,16

16

5,22

375,37846

16

323

12 =∗

==ππ

τd

M

N / mm2

σ ech = aστσ ≤+ 22 4

15

σ ech =22 92,16452,46 ∗+ = 57,52N / mm2

Dimensionarea piuliţei

Piuliţa este plasata in fluxul de forţă intre şurub si corpul ansamblului .Astfel, piuliţa preia sarcina de la şurub prin intermediul spirelor filetului si o transmite corpului ansamblului . Este posibila si situaţia inverse când sarcina este preluata de piuliţa si transmisa apoi şurubului . Corpul piuliţei este solicitat la tracţiune F2=F1=F si la răsucire M12=M21 conform diagramelor de eforturi din capitolul I. Din aceasta solicitare se va determina diametru exterior al corpului De.

ac

ce

FDDA

σπ =−= )(4

24

2min

NFFc 24050185003,1 =⋅=⋅= γ

ac

ce

FDD

σπ =− )(4

24

2 =>

mmmmDF

DDF

Dac

ce

ac

ce 3662,355,26

5414,3

24050444)

4( 22

4

242 ≈=+

⋅⋅=+

⋅== >

⋅+=

πσππ

σ

Pentru bronz sau fonta : MPaCrc

rcac 54

5

270 ===σσ

Crc=5…6 Diametrul gulerului se poate dimensiona pe baza solicitării de contact dintre piuliţa si corp:

( )as

e

FDDA

σπ =−= 2

42

min 4 =>

Diametrul gulerului , înălţimea gulerului piuliţei se determina cu relaţia :

mmhHh

mmDDD

gpg

geg

76,6332,0)25,02,0(

54365,1)5,13,1(

≅=⋅==>÷=

=⋅==>÷=

Proiectarea celui de al doilea reazem al şurubului principal

Utilizarea rulmentului poate conduce la cheltuieli suplimentare (materiale , manoperă), dar prezintă avantajul unor momente de frecare de cel puţin 10 ori mai mici decât lagărul de alunecare. Totodată durabilitatea unui asemenea lagăr este mult mai mare . Rulmentul se va folosi ori de câte ori momentele de frecare mari conduc la sisteme de acţionare ancombrante sau atunci când acţionarea este frecventă şi se doresc momente de acţionare

mici pentru micşorarea efortului uman . Sistemul de acţionare montat pe capul şurubului poate impune o serie de restricţii în proiectarea rulmentului axial . De exemplu , pârghia cu clichet trebuie să treacă peste capul şurubului .

16

Indiferent de tipul reazemului ales trebuie avut grijă ca dimensiunile şurubului să permită înşurubarea în piuliţă pe unul din capete . Se alege un rulment axial cu bile a cărui capacitate statică de încărcare C0, să fie cel puţin egală cu sarcina de preluat de către şurub. C0 ≥F1

Simbolul d D Di T rDimensiuni de montaj Sarcina axiala

de baza C0

[KN]dα min Dα max rα max

51202 15 32 17 12 1 25 22 0,6 20,4

Se estimează momentul de frecare din rulment:

75,21732

5,231850001,0

241 =⋅=⋅== mf

dFMM µ Nmm

Proiectarea sistemului de acţionare

Pentru sistemul în discuţie acţionarea se face , de regulă, prin elementul care execută mişcarea de rotaţie. Această acţionare poate fi privită ca o introducere de energie în sistem, energie necesară învingerii rezistentei din cupla şurub-piuliţă şi în cel de-al doilea reazem. Corespunzător acestor rezistenţe, în diagramele de eforturi, s-a folosit pentru momentul rezistent total notaţia Mtot. În principiu, dispozitivul cu clichet permite acţionarea pe o singură parte, prin mişcări alternante la care o cursă este activă şi alta este pasivă. În cursa activă clichetul împinge în dintele rotii de clichet care antrenează şurubul sau piuliţă. Roata de clichet este plasată în fluxul de forţă între clichet şi elementul final de antrenat: şurubul sau piuliţă. Roata de clichet şi clichetul se vor confecţiona din otel.

Proiectarea asamblării dintre roata de clichet şi elementul pe care se montează

Se va alege tipul asamblării; cel mai frecvent fiind folosite asamblările cu pană paralelă prin profile poligonale.

Asamblarea cu pană paralelă

Standardul 1004-81 stabileşte dimensiunile penelor paralele obişnuite, de uz general, destinate în principal îmbinării pe capete de arbore cilindrice sau conice cât şi pentru îmbinări pe arbori precum şi canale corespunzătoare în arbore şi butuc. Una din formele în care se execută penele paralele este:

17

Pentru început se stabileşte diametrul D la care are loc asamblarea. Dacă roata de clichet este montată pe şurubul principal D poate fie gal cu DC precizat la proiectarea celui de-al doilea reazem. S-a ales constructiv: D = DC = 32 mm În funcţie de acest D se aleg din standard dimensiunile în secţiune transversală ale penei şi canalului.

Din solicitarea de contact, se determină lungimea de calcul necesara penei:

321008

175,4002044

⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅

=as

totcp Dh

Ml

σ = 6,9 mm

unde: Mtot = Mt1 + Mf =37846,375 + 2173,75 = 40020,125 Nmm h: înălţimea penei materialul ales pentru pană este OL60 => σas= (80…120) se ia 90 MPa Se estimează lăţimea minimă necesară pentru roata de clichet, în zona de asamblare cu şurubul sau piuliţă. Bmin= lp= lcp + b = 22 + 10 = 32 mm unde: lp- lungimea penei lcp- lungimea de calcul necesara penei

Precizarea elementelor rotii în zona de contact clichet roata de clichet

Pentru roata de clichet se pot alege profile dreptunghiulare sau triunghiulare. Se recomandă profilul dreptunghiular cu dinţi având flancuri paralele. Profilul dreptunghiular permite o inversare mai rapide a sensului de rotaţie prin mutarea clichetului în poziţia

d Pană

pestepână la

b h l C sau r1

nominalAbaterilimităh9

nominalAbateri limită h11

de la până la max min

30 38 10 0-0,036

8 0-0,09

22 110 0,6 0,4

18

simetrică. Împingătorul cu arc , al clichetului orizontal şi forma simetrică a clichetului vertical fac posibil acest lucru. Se alege diametrul interior al danturii Di. Acesta va trebui să fie suficient de mare pentru a cuprinde asamblarea roata şurub şi pentru a asigura rezistenta corpului roţii. Pentru asamblării cu pană:

Di ≈ 1,5 * D = 48 mm

Se alege Z numărul de dinţi ai rotii. Se recomandă Z = 8 dinţi pentru Dm<70 mm iar pentru Dm>70 mm se poate lua Z = 10. Diametrul mediu al danturii Dm nu se cunoaşte încă. Daca este nevoie , se revine asupra primei alegeri făcute. Se calculează diametrul De, în ipoteza unor dinţi cu înălţimea : h=0,25pe

unde : pe- pasul pe cercul exterior

Se calculează înălţimea - h şi lăţimea – b în funcţie de diametrele finale Di, De şi Z

h = 2

ie DD − =

2

4860 −= 6 mm

b = 0,4z

De∗π=

8

604,0

∗∗π= 9,42 mm

Se determină lăţimea minimă necesara rotii cu clichet la contactul cu clichetul. Solicitările sunt: încovoiere şi strivire Din solicitarea de încovoiere în ipoteza acoperitoare ca forţa s-ar aplica la capătul dintelui, rezulta:

ai

ne

ai

i hFMbBW

σσ6

6

2

min ==⋅= => Bmin = ai

ne

b

hF

σ∗∗∗

2

6=

14042,9

6133462 ∗

∗∗= 3,86 mm

Unde Fne = e

tot

D

M∗2=

60

400202 ∗=1334N

Din solicitarea de strivire rezulta:

76,28100

28,2876 ===⋅′=as

nnec

FBhA

σ

mmh

FB

as

n 7,31004

2,1482min =

⋅=

⋅′=

σ

ND

MF

m

totn 2,1482

54

4002022=⋅=

⋅=

mmDD

D iem 54

2

4860

2=+=

+=

19

mm

Z

DD

Z

DDpDhDD

ie

eieiie

6072,59

8

14,35,01

48

5,01

5,025,02

≈=−

=⋅−

=

= >⋅

⋅+=⋅+=⋅+=

π

π

unde: h′ - înălţimea efectiva de contact din care se scad razele de racordare, teşituri; dintele rotii de clichet trebuie sa fie teşit la capete pentru a nu agata clichetul in cursa pasiva.

Proiectarea asamblării dintre clichet şi manivelă

Asamblarea dintre clichet şi manivelă se realizează printr-o articulaţie cu ajutorul unui bolţ cilindric cu cap.Solicitările din zona asamblării sunt: forfecarea şi strivirea.Materialul bolţului poate fi : OL50,OL60 si OLC45În acest caz s-a ales ca material OL50Diametrul bolţului db se determină din solicitarea de forfecare.

22,148254

4002022=∗=

∗=

m

totn D

MF N

mmF

daf

nb 27,19,2

2325

422,1482

2

4≅==

∗∗∗=

⋅⋅

=ππτ

32550065,065,0 =⋅=⋅≈ ataf στ

dh11

Dh14

k C1 r max C maxd113

l1 min l

3 5 1 0,5 0,6 1 0,8 1,6 6...30

Lungimea minimă de contact dintre bolţ şi clichet –B, se determină din solicitarea la strivire:

46,16330

22,1482min =

⋅=

⋅== >

⋅=

bas

n

b

nas d

FB

Bd

F

σσ mm

unde: MPaas 40...20=σ Lungimea minimă de contact dintre bolţ şi manivela δm, se determina din solicitarea de strivire, manivela se confecţionează din OL.

=⋅⋅

=⋅⋅

== >⋅⋅

=3032

22,1482

22 asb

nm

bm

nas d

F

d

F

σδ

δσ 8,2 mm

În ipoteza unui contact mobil (ipoteza acoperitoare) MPaas 40...20=σ

20

42

2b

af

nnec

dFA

∗==

πτ

Proiectarea împingătorului cu arc

Împingătorul cu arc are rolul de a asigura refacerea rapidă şi asigurarea contactul dintre clichet şi dinţii roţii. Arcul împingător trebuie să fie relativ moale (cu rigiditate mică)pentru a nu împiedica oscilaţiile clichetului în cursa pasivă, atunci când el trebuie să treacă peste dinţii roţii. Astfel, în cursa pasivă clichetul ar antrena roata şi ar produce deşurubarea. Rigiditatea arcului trebuie să fie mică şi pentru a putea fi comutat, prin simpla apăsare cu degetul , pe poziţia corespunzătoare deşurubării. Prin desen se stabileşte unghiul la vârf al împingătorului, conform formei clichetului. Pe desen se determină cursa, ”s”, a împingătorului (săgeata arcului în funcţionare) atunci când clichetul este basculat în poziţia pentru deşurubare. Se impune săgeata la montaj: mmf 3...21 =

Rezultă deformaţia maxima în funcţionare: 4131 =+=+= sffn Se impune forţa maximă în funcţionare: NFn 10≅ Se alege materialul arcului OLC55A Rigiditatea arcului care ar funcţiona în aceste condiţii se calculează cu formula:

5,213

10

8 3

4

=+

=⋅⋅

⋅==nD

dG

f

FC

mn

n

unde: G- modulul de elasticitate transversal; pentru otel G=8,5 104 MPa Această rigiditate dorită trebuie obţinută prin alegerea corespunzătoare a mărimilor :Dm, d, n. Aceste mărimi trebuie să satisfacă următoarele cerinţe:

1. Dm <B ; B- lăţimea clichetului. Dm=16mm

2. ;16...4==d

Di m => 1

16

16 ===i

Dd m

i- indicele arcului;

se recalculează Dm pentru d standardizat

d D1 (Dm) D Fn

n=3,5 ; n=5,5 n=5,5 ; n=7,5(L0) Ln C (L0) Ln C

mm N/mm mm N/mm mm N/mm1 9 10 11 39,2 21,4 7,9 2,91 31,6 10,4 1,85

4. se determină numărul de spire active:

465,391,2108

1105,8

8 3

24

3

4

≈=⋅⋅

⋅⋅=⋅⋅

⋅=CD

dGn

m

spire

n- se rotunjeşte la un număr întreg

21

Se consideră acceptabil n=2…8spire 5. se recalculează rigiditatea arcului cu valorile finale Dm, d, n.

65,24108

1105,8

8 3

44

3

4

=⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅=

nD

dGC

m

6. se recalculează Fn; Fn= C * fn= 2,65 * 4 = 10,67. se verifică tensiunile din arc corespunzătoare săgeţii maxime:

297114,3

6,10101,18833

=⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅⋅

=d

DFK mnt π

τ

unde: 1,116

6,11

6,11 =+=+=

iK

Pentru oţeluri se recomandă τat= 900MPa În urma calculelor efectuate a rezultat att ττ ≤ , deci arcul rezistă. În continuare se calculează : Forţa de prestrângere la montaj: 95,7365,211 =⋅=⋅= fCF N Numărul total de spire : 642 =+=+= rt nnn

unde: nr- numărul spirelor de reazem; nr=1,5…2 pentru arc cu capete închise prelucrate.

Pasul arcului : 9,11,05

41 =++=++= j

n

fdt n

dj ⋅= 1,0 , jocul dintre spire in stare încărcată Înălţimea arcului in stare libera: ( ) ( ) 1,915,0249,15,00 =−+⋅=−+⋅= dnntH r mm

Înălţimea arcului în stare montată: 1,631,910 =−=−= fHH n mm Diametrul exterior al arcului: 11110 =+=+= dDD mi

Unghiul de înclinare a spirelor: 46,31014,3

9,10 =

⋅=

⋅= arctg

D

tarctg

mπα °

Lungimea sârmei : 3,19099,0

61014,3

cos 0

=⋅⋅=⋅⋅

=α

π tm nDl mm

Împingătorul poate avea o formă cilindrică cu teşituri pe doua laturi. Ajustajul dintre împingător si manivelă trebuie să fie cu joc ( el se va unge)

Proiectarea manivelei Manivela susţine roata de clichet , clichetul, bolţul şi împingătorul cu arc. Forma şi dimensiunile manivelei sunt determinate de condiţiile tehnologice( execuţie şi montaj) şi de solicitările mecanice care apar. Pentru început trebuie determinată raza, Ra, la care trebuie aplicata forţa muncitorului :

307130

40020 ===m

tota F

MR mm

NFm )150100( −=

Se stabilesc constructiv pe desen celelalte dimensiuni. Se justifica acest mod de lucru întrucât un mare număr de cote sunt impuse de dimensiunile elementelor deja proiectate.

22

Manivela poate fi dintr-o singură bucată sau cu un prelungitor montat într-un alezaj cilindric. Varianta manivelei dintr-o bucată nu este tehnologică. Se prelucrează mai greu suprafeţele interioare de rezemare pentru roata de clichet.

Proiectarea corpului

Alegerea materialului Forma şi dimensiunile corpului trebuie să răspundă cerinţelor formulate în tema proiectului ( să îndeplinească rolul funcţional)

Forma şi dimensiunile corpului trebuie să asigure o bună siguranţă de funcţionare din punct de vedere al tuturor solicitărilor care se pun în evidenţă.

Forma şi dimensiunile corpului sunt determinate şi determină la rândul lor procedee tehnologice care se vor, sau trebuie să fie folosite. Tehnologia de fabricaţie determină în mod semnificativ costul produsului şi din acest motiv trebuie corelată cu seria de fabricaţie

Forma şi dimensiunile corpului trebuie să asigure posibilitatea transportului, să asigure o manevrare uşoară şi sa corespundă normelor de protecţie a muncii.

Forma şi dimensiunile corpului, ca de altfel a întregului ansamblu trebuie să fie plăcută privirii, deci să îndeplinească şi condiţia de estetică. Corpul acestui cric se află în fluxul de forţă între piuliţa fixă şi suprafaţa de aşezare a cricului. Pe lângă această funcţie , corpul cricului include şi sistemul de blocare a piuliţei. Zona de prelucrare a sarcinii de la piuliţă a fost proiectată. În mare parte sistemul de blocare a rotirii piuliţei sau şurubului este de asemenea concretizat. Pentru corpul studiat s-a ales ca procedeu de realizare turnarea. Corpurile turnate vor avea o mică conicitate. Pentru cursa de 200mm conicitatea va fi de 1:10 cu un unghi de înclinare de o6≈ Înălţimea corpului trebuie să fie atât de mare încât în poziţia limită inferioară a şurubului să se realizeze înălţimea minimă sub sarcină, precizată în tema proiectului . Pentru stabilirea diametrului inferior al bazei de aşezare se iau în vedere următoarele recomandări : Pentru corpurile turnate plecând de la De se determina Din mmmmDD ein 461036)105( =+=÷+=

Dbi = 88mm

Diametrul exterior al bazei Dbe , se determină din solicitarea de contact :

=>−== )(4

22bibe

asnec DD

FA

πσ

πσπσ

as

biasbe

DFD

24 ⋅+= = π

π*5,0

88**5,018500*4 + = 234 mm

σ as = 0,5 pentru beton

23

Pentru sistemele de evitare a rotirii piuliţei între piuliţă şi corp se recomandă următorul ajustaj : Pentru De = 32 - 50 H7/k6

24