REPER II

Carcasa spirala(pompa centrifugala)

1. ANALIZA CONSTRUCTIVĂ A REPERULUI

1.1 Rolul funcţional al reperului

1.2 Schiţe constructive ale reperului

1.3 Caracteristici constructive prescrise reperului

1.4 Funcţiile suprafeţelor

1.5 Solicitări în timpul funcţionării

1.6 Lanţuri de dimensiuni ale reperului

1.7 Alegerea materialului

1.8 Caracteristici de material

1.9 Tratamente termice prescrise

1.10 Masa reperului

1.11 Tehnologicitatea formei constructive

1.12 Desenul de reper

2

1. ANALIZA CONSTRUCTIVA FUNCTIONAL - TEHNOLOGICA

1.1 Studiul constructiv-funcţional al reperului

a. Rolul funcţional al reperului

Pompele centrifugale sunt o sub- clasă a dinamice turbomașinilor de absorbție muncă axisimetric . [ 1] Pompe centrifugale sunt folosite pentru a transporta fluide prin conversia energiei cinetice de rotație a energiei hidrodinamică a fluxului de fluid . Energia de rotație de obicei, vine de la un motor sau motor electric . Fluidul intră în rotorul pompei de-a lungul sau în apropierea față de axa de rotație și este accelerată de către rotorului , care curge radial exterior într-un difuzor sau cameră spirală ( carcasa ) , de unde iese .Utilizări comune includ apa , canalizare , petrol și petrochimie de pompare . Funcția inversă a pompei centrifuge este o turbină de apă conversia energiei potențiale a presiunii apei în energie de rotație mecanică .

1.2. Schiţe constructive ale reperului

In fig. 1 si fig 2 este prezentata schiţa a reperului, în care suprafeţele reperului se notează cu Sk, k ia

valori de la 1 la 29. fig2.

3

Fig. 2

1.3. Caracteristici constructive prescrise reperului

Caracteristicile prescrise suprafeţelor Sk sunt prezentate în tab. 1.

Tabelul 1

Sk Forma nominalăDimensiuni şi abateri [mm]

Rugozitatea, Ra

[mm]Toleranţa(-e) de

formă [mm]Poziţia relativă

Alte condiţii(duritate,

acoperiri de protecţie etc.)

S1 plană 150-ᴓ80 25 - orizontala -S2 cilindrica R3/ᴓ150 6.3 - orizontala -S3 plana ᴓ228-8*ᴓ26-

ᴓ150 6.3 - orizontala -

S4 cilindrica 26/31 6.3 - verticala -S5 cilindrică ᴓ42/1 6.3 - verticala -S6 cilindrica G1/2J 6.3 - verticala -S7 plana 90/67-2*ᴓ20 50 - orizontala -S8 cilindrica 20/20 6.3 - verticala -S9 cilindrica M16-2H4c 6.3 - orizontala -S10 cilindrica M5-6H 6,3 - orizontala -S11 plana ᴓ175-ᴓ100 25 - verticala -S12 cilindrica R3/ᴓ175 6.3 - verticala -S13 plana 263-8*ᴓ30-

ᴓ10025 - verticala -

S14 tronconica 1x45º 25 - verticala -S15 cilindrica 45/1 25 - orizontala -S16 cilindrica ᴓ30/38 25 - orizontala -S17 cilindrica G1/2J 6,3 - verticala -S18 cilindrica ᴓ100/167 25 - orizontala -

4

S19 plana ᴓ104-ᴓ100 6.3 - verticala -S20 tronconica 0.5x45º 25 - verticala -S21 plana ᴓ120-ᴓ105 3,2 - verticala -S22 tronconica 0.5x45º 25 - verticala -S23 plana ᴓ209-ᴓ129 3,2 - verticala -S24 cilindrica ᴓ210/29 25 - orizontala -S25 tronconica 0,5x45º 3,2 - verticala -S26 cilindrica ᴓ220/11.5 3,2 - orizontala -S27 tronconica 0.5x45º 6,3 - verticala -S28 plana ᴓ256-ᴓ221 6,3 - verticala -S29 cilindrica M16-2H4c 6.3 - orizontala -

1.4. Funcţiile suprafeţelor

Piesa – Corp pompă îşi exercita funcţia prin suprafeţele sale care pot fi suprafeţe: funcţionale,

tehnologice, constructive, de montaj, auxiliare

Funcţiile suprafeţelor se prezintă în tab. 2

Tabelul 2

1.5. Solicitări în timpul funcţionării

Solicitările principale asupra reperului/suprafeţelor sunt:

- mecanice (tracţiune-compresiune, forfecare, încovoiere, torsiune, etc.);

- termice (variaţii de temperatură, dilatări, etc.);

- chimice (coroziune, etc.).

1.6. Analiza lanţurilor de dimensiuni ataşate

Forma piesei, modul de cotare şi mărimea tolerantelor trebuie să corespundă parametrilor funcţionali

impuşi şi condiţiilor de lucru concrete, dar să permită şi o realizare tehnologica cât mai uşoară şi mai

economică.

Fiind piesa turnată se ţine cont de coeficientul de contracţie al materialului .

Pentru suprafeţele care necesita prelucrare prin aşchiere (frezare, strunjire, găurire, rectificare) se va lua

în plus un adaos de prelucrare de 8÷10 mm.

Sk Funcţia (-ile)S1,S3,S4,S5,S6,S8,S9,S10,S11,S13,S16,S17,S18,S19,S21,S24,S26,S28,S29

functionala

S2,S7S,12,S14,S15,S20,S22,S25,S27 Tehnologică

5

6

Analiza legăturii precizie-calitatea suprafeţei

La stabilirea rugozităţii suprafeţelor obişnuite de contact cu frecare se pot utiliza următoarele relaţii :

- pentru dimensiuni (diametre) mai mari ca 50 mm,

Rz = (0,10...0,15) T [μm];

- pentru dimensiuni (diametre) cuprinse între 18 si 50 mm,

Rz = (0,15...0,20) T [μm];

- pentru dimensiuni (diametre) cuprinse între 1 si 18 mm,

Rz = (0,20...0,25) T [μm],

unde: T este toleranţa piesei în μm.

Toleranţa conform extras din STAS 7391/2-74 pentru:

- pentru dimensiuni (diametre) 50 mm şi clasă de precizie VIII este T=20 μm Rz=6,3 μm (Ra=1,6 μm)

- pentru dimensiuni (diametre) 50 mm şi clasă de precizie X este T=50 μm Rz=25 μm (Ra=6,3 μm)

- pentru dimensiuni (diametre) ≤50 mm şi clasă de precizie X este T=40 μm Rz=20 μm (Ra=12,5 μm)

1.7. Alegerea materialului

Alegerea materialelor care respecta cerinţele de proiectare se va face luând în considerare

următoarele proprietăţi: limita de curgere, modulul de elasticitate, greutatea specifică, rezistenta la coroziune şi

costul. (vezi tabelul 3)

7

Tabel 3

Material Limita de curgere (MPa)

Modulul de elasticitate

(GPa)

Greutatespecifică

Rezistenta la coroziune

Cost

OT 400 200 175 7,85 1 4

Fgn 450-5 320 170 7,10 3 2

Fc 250 160 110 7,25 5 5

Deoarece greutatea componentei este importanta se consideră că cei mai buni indicatori pentru

materialele disponibile sunt rezistenţa specifică şi modulul specific (vezi tabel 4)

Tabel 4

Material Rezistenta specifica (MPa)

Modul specific (GPa)

Rezistenta la coroziune

Cost

OT 400 25,47 22,30 1 4

Fgn 450-5 45,07 23,94 3 2

Fc 250 22,07 15,17 5 5

Importanta relativa a proprietăţilor materialelor este data în tabelul 5, iar indicii de performanta ai

diferitelor materiale, determinaţi prin metoda ponderii proprietăţilor sunt prezentaţi în tabelul 6.

Tabel 5

Proprietate Rezistenta specifica (MPa)

Modul specific (GPa)

Rezistenta la coroziune

Cost relativ

Factor de importanta

0,3 0,3 0,15 0,25

Tabel 6

Material Rezistenta specifica

*0,3

Modul specific *0,3

Rezistenta la coroziune

*0,15

Cost *0,25

Indice de performanţă

OT 400 1,25 10,03 3 20 34,28

Fgn 450-5 2,25 10,77 9 10 32,20

Fc 250 1,08 6,81 15 25 47,89

Materialul cu indice de performanta cel mai ridicat (mai mare ca 45) este Fc 250.

Corpul pompei se execută prin turnare urmată de prelucrări mecanice din fontă Fc 250, SR ISO

185:1994 (STAS 568-82).

1.8. Caracteristici material ales

Cod material: Fc 250, SR ISO 185:1994 (STAS 568-82) - fontă cenuşie cu grafit lamelar

Compoziţia chimică:

Tabel 7

MaterialSTAS 568-82

C Mn Si P S

Fc250 3.56-4.64 0.6-0.86 1.8-2.17 0.08-0.010 0.53-1.08

8

Structura metalografică:

Fonta cenuşie cu grafit lamelar are C sub formă de grafit (în spărtură culoare cenuşie), cu bună

rezistenţă şi duritate, amortizează vibraţiile şi au proprietăţi de autoungere (sunt folosite ca fonte antifricţiune).

Proprietăţi fizico-mecanice:

Tabel 8SR ISO 185-94

Simbol vechiSTAS 568-82

Duritate BrinelldaN/mm2Marca Rm

N/mm2

250 250 Fc 250 170-302

1.9. Tratamente termice prescrise

Recoacere pentru detensionare.

Temperatura de încălzire: 500÷600 grd C

Durata menţinerii: 2÷8 ore

Viteza de încălzire : 70÷100 grd C/h

Viteza de răcire: 20÷50 grd C/h

Parametrii pentru tratamente termice sunt conform Tehnologia Materialelor şi Produselor – Proiectarea

Proceselor Tehnologice - Gh. Amza şi colectivul.

1.10. Masa

Determinarea masei reperului se poate face şi automat din mediul FILE / iPROPERTIES / PHYSICAL

al programului AUTODESK INVENTOR PROFESSIONAL:

1.11. Tehnologicitatea formei constructive

Forma constructivă este dată de posibilitatea de montare în ansamblu. Pompele centrifuge de inalta presiune au un domeniu larg de utilizare fiind pompe universale pentru sectorul industrial, circuite de apa de racire, instalatii de spalare si aspersiune, instalatii de alimentare cu apa, ridicare sau mentinere a presiunii.

9

In functie de tipul constructiv pompele centrifuge de inalta presiune se impart in: pompe orizontale si pompe verticale; pompe cu turatie fixa sau cu turatie variabila;

Tehnologicitatea construcţiei reperului

a) Gradul de unificare a elementelor constructive c

Tehnologicitatea unui produs este însuşirea care exprima influenta caracteristicilor constructive asupra

tehnologiei de fabricare şi/sau tehnologiei de exploatare.

Pentru a determina tehnologicitatea unui produs se utilizează o serie de indici (indici de tehnologicitate)

şi se verifică dacă se îndeplinesc anumite condiţii (condiţii de tehnologicitate).

Indicii de tehnologicitate pot fi:

- indici de tehnologicitate absoluti – definiti pe baza unor caracteristici constructive si/sau a unor

caracteristici economice;

- indici de tehnologicitate relativi – definiti pe baza unor indici de tehnologicitate absoluti şi a unor

caracteristici functionale.

Conditiile de tehnologicitate sunt conditii tehnice care se prescriu construcţiei produselor pentru a

satisface unele cerinţe ale proceselor de fabricare şi/sau exploatare, respectiv, pentru a realiza indicii de

tehnologicitate la valori apropiate de cele optime.

b) Calculul indicilor de tehnologicitate:

Masa produsului: m = 61,237kg

Gradul de unificare a elementelor constructive (λe) se calculează conform următoarei relaţii:

λe = ed/ et

unde: ed – numarul dimensiunilor/variantelor diferite;

et – numarul total al elementelor.

In cazul reperului „Corp spirala ” avem următoarele tipuri de elemente constructive:

- găuri cilindrice : 8 găuri 26; 8găuri 30, 12găuri M16,4 gauriᴓ20 şi 2gauri M5:

λe = 5/26=0,076

- raze de racordare:2xR3,

λe = 2/2=1

Gradul mediu de unificare constructivă este:

λe = 1/2(0,076+1)=0,538

c) Concordanta dintre caracteristicile constructive prescrise şi cele impuse de rolul funcţional/tehnologic

  Gradul de concordanţă dintre caracteristicile constructive (CC) şi cele impuse de rolul

funcţional/tehnologic λc, este:

λc=1

 d) Condiţii de tehnologicitate impuse de unificarea constructivă

  Din punct de vedere al condiţiei principale impuse de unificarea constructiva, respectiv număr minim

posibil al dimensiunilor elementelor constructive se apreciază ca aceasta este acceptabila.

e) Condiţii de tehnologicitate impuse de procedeele tehnologice

  Condiţiile de tehnologicitate impuse de procedeele tehnologice de fabricare sunt prezentate în tabelul 9

Tabelul 9

Nr. crt. Conditii de tehnologicitate Grad de indeplinire

10

C1Forma de gabarit să prezinte axe sau plane de simetrie care, după caz, să fie utile pentru definirea planului (planelor) de separaţie a semiformelor (semimatritelor)

Da

C2Anumite elemente constructive (inclinări, racordări, grosimi de pereţi), de dimensiune l să îndeplinească condiţia l/lmin, sau/si l£lmax, în care lmin şi lmax sunt valori limita impuse de procedeul tehnologic.

Da

C3

Forma sau poziţia unor suprafeţe să fie astfel încât să prezinte “inclinări” în raport cu planul ( planele) de separaţie a semiformelor / semimatritelor (pentru a permite extragerea uşoara a modelelor din semiforme / semifabricatului din semimatrite)

Da

C4 Alezajele să fie “patrunse” (pentru a permite rezemarea miezurilor la ambele extremitati)

Da

C5 Elementele de rezistenta să fie ”pline”, nu ”tubulare” -

C6 Să se evite deteriorarea suprafeţelor în timpul manevrării semifabricatului

-

 

Semifabricare

   Alegerea corectă, raţională a metodei şi a procedeului de elaborare a metodei şi a procedeului de

elaborare a semifabricatului este una dintre condiţiile principale care determină eficienţa procesului tehnologic

în ansamblu.

Datorită formei complexe a reperului CORP SPIRALA, a materialului ( fontă cenuşie Fc 250), a seriei

de producţie, se va adopta ca metodă de semifabricare TURNAREA.

Tipurile de procedee de turnare sunt prezentate în tabelul 10

Tabelul 10

Procedee de turnare

Dimensiunisi masa Caracterul

producţieiClasa deprecizie

RugozitateRa [μm]

Materialulpiesei

maxim MinimTurnare în nisip cu formare manuala

nelimitatPereţi

3–5mmindividualaserie mica

IV - V 50 – 100Fonte, oteluri,

metale neferoase şi aliajele lor

Turnare în nisip cu formare mecanizata model metalic

pana la250 kg

Pereţi3–5mm

serie micaserie mare

II - III 25 - 50Fonte, oteluri,

metale neferoase şi aliajele lor

Turnare în nisip cu formare mecanizata după şablon

nelimitatPereţi

3–5mmindividualaserie mica

IV - V 50 – 100Fonte, oteluri,

metale neferoase şi aliajele lor

Turnare în forme de tip coji

25 – 30kgPereţi

1–3mmserie micaserie mare

I - II 12,5 – 25Fonte, oteluri,

metale neferoase şi aliajele lor

Turnare centrifugala

pana la100 kg

Pereţi3–5mm

serie maresi masa

II - III 25 – 100Fonte, oteluri,

metale neferoase şi aliajele lor

Turnare în forme permanente (cochile)

0,05–5000kgPereţi

3–5mmserie mare

si masa

Abateri 0,1–0,5

mm12,5 – 25

Fonte, oteluri,metale neferoase

şi aliajele lor

Având în vedere considerentele de mai sus, se adoptă varianta tehnic acceptabilă de semifabricare, care

se prezintă în tabelul 11. 11

Tabelul 11

Semifabricat Metoda de semifabricare Procedeul de semifabricareSemifabricat cu adaosuri de prelucrare relativ „mici”

Turnare Turnare în nisip cu formare mecanizata după şablon

Turnare în nisip cu formare mecanizata după şablon - Se foloseşte pentru piese care prezintă

următoarele caracteristici: masa - nelimitat, grosimea minima a pereţilor 3÷5 mm, complexitatea formei

ridicată, precizie dimensionala: clasa IV – V, rugozitate Ra = 25÷100 μm, material: fontă cenuşie, producţie

individuală şi de serie mică.

Astfel, se adoptă clasa a IV-a de precizie.

1.12.Desenul de Reper

Reper Corp Pompa (baie de ulei) desen nr. R2-631AA-14 . Desen executat pe format A1 scara 1:1.

12