Elemente constructive generale. Funcii i principii de lucru

Maina este un sistem complex, care are rolul transformrii diverselor forme de energie ntr-un lucru mecanic util. Privit ca sistem, maina este, la rndul ei, format din sisteme (mecanice, hidraulice, electrice, electromagnetice etc.) corelate.

Orice sistem mecanic, cu micri determinate, are la baz mecanisme. Mecanismele sunt sisteme mecanice mobile, determinate cinematic, avnd o baz pe care se dispun elemente cinematice, legate ntre ele prin cuple cinematice. Baza, elementele i cuplele cinematice ale unui mecanism sunt formate la rndul lor din organe de maini.

Organele de maini sunt prile componente ale mainilor i mecanismelor, care pot fi calculate, proiectate i executate separat, innd seama de condiiile de funcionare n cadrul ansamblului din care fac parte. Ansamblul este un sistem mecanic bine conturat, cu rol funcional distinct (ex. cutii de viteze, reductoare etc.), mprit, la rndul su, n subansamble. Acestea pstreaz anumite caracteristici de unitate funcional, avnd ns un rol limitat n cadrul ansamblului (ex. arborele unei cutii de viteze, cu roile dinate montate pe el). Ca elemente de legtur n cadrul subansamblelor, organele de maini trebuie, de regul, s preia i transmit sarcini. Modul n care se realizeaz aceast funcie definete principiul de lucru al organului de main. Principiile de lucru sunt:

Sarcina se transmite prin contact direct (prin form); Sarcina se transmite prin frecare.

ASAMBLRI

Asamblrile se utilizeaz pentru legarea ansamblelor, subansamblelor sau elementelor componente ale acestora n vederea formrii de structuri funcionale mai complexe. Principalul criteriu de clasificare (posibilitatea sau imposibilitatea demontrii) mparte asamblrile n dou categorii: asamblri nedemontabile (denumite i mbinri) i asamblri demontabile. Asamblrile nedemontabile sunt cele care nu pot fi demontate dect prin distrugerea parial sau total a pieselor componente. Aceste asamblri pot fi obinute prin mijloace mecanice (asamblri nituite i asamblri prin coasere) sau prin folosirea forelor de coeziune sau de aderen (asamblri sudate, asamblri lipite i asamblri ncleiate). Principalul avantaj al acestor asamblri este costul mai sczut, ele utilizndu-se atunci cnd construcia nu necesit demontare pentru ntreinere. Asamblrile demontabile pot fi montate i demontate ulterior fr distrugerea organelor de asamblare i a pieselor asamblate, ori de cte ori este necesar. Aceste asamblri pot fi realizate: prin form (asamblri prin pene longitudinale, prin caneluri, prin tifturi, prin boluri, pe contur poligonal); prin fore de frecare (asamblri prin strngere proprie, cu brar elastic etc.); prin form i fore de frecare (asamblri filetate). Dei sunt, n general, mai scumpe dect asamblrile nedemontabile, asamblrile demontabile sunt foarte des utilizate, datorit condiiilor (de realizare, de montare, de ntreinere, de deservire etc.) impuse pieselor, subansamblelor i ansamblelor.

Asamblrile filetate sunt asamblri demontabile realizate prin intermediul a dou piese filetate conjugate: una filetat la exterior (urubul), cealalt filetat la interior (piulia sau pies cu rol de piuli).

Fig.3 Asamblare cu uruburi montate cu joc Fig.4 Asamblare cu uruburi montate fr joc Asamblarea cu uruburi montate cu joc (fig. 3) transmite sarcina transversal de la o tabl la alta prin intermediul forelor de frecare. Asamblarea cu uruburi montate fr joc (fig. 4) folosete uruburi speciale (uruburi de psuire), cu tija nefiletat mai mare n diametru dect filetul i prelucrat mai precis. Sarcina transversal Q se transmite de la o tabl la alta prin contact ntre acestea i tija nefiletat a urubului. Asamblrile prin pene paralele se utilizeaz pe scar larg n construcia de maini, pentru a transmite momente de torsiune mici-medii. Sarcina exterioar se transmite de la arbore la pan i n continuare la butuc prin contact pe feele laterale ale penei.

Forma A Forma B Forma C

Fig. 5 Asamblri prin pene paralele

Asamblrile prin caneluri sunt asamblri de tip arbore-butuc destinate transmiterii unui moment de torsiune i unei micri de rotaie. Ele se pot asimila ca asamblri prin pene paralele multiple, solidare cu arborele i distribuite uniform pe circumferina acestuia. Momentul de torsiune se transmite de la arbore la butuc prin contactul pe feele laterale ale proeminenelor arborelui i butucului canelat.

Fig. 5 Asamblare prin caneluri dreptunghiulare

tifturile sunt organe de asamblare demontabile utilizate n urmtoarele scopuri: transmiterea unor sarcini relativ mici, caz n care se numesc tifturi de fixare; asigurarea poziiei reciproce a unor piese, caz n care se numesc tifturi de centrare; participarea ca elemente de siguran la cuplaje care protejeaz transmisiile de suprasarcini,

caz n care se numesc tifturi de siguran.

Fig. 6 Asamblri cu tifturi de fixare tifturile transmit sarcina prin contact direct Bolurile sunt utilizate ca elemente de legtur n articulaii cilindrice, ntre dou elemente cinematice numite tirant i furc. Sarcina exterioar este o for care se transmite de la tirant la bol i de la acesta la furc (sau invers), prin contact direct.

b/2

a/2

a/2

b/2

d

d d

b

a

Fig. 7 Asamblare prin bol Fig. 7 Asamblare presat

Asamblrile presate sunt asamblri de tip arbore butuc, care se realizeaz prin strngerea reciproc a pieselor asamblate n urma deformaiilor elastice ale acestora. Sarcina se transmite prin frecarea care ia natere pe suprafeele de contact ale pieselor asamblate. Asamblrile cu brar elastic transmit momente de torsiune prin frecare, apsarea normal fiind creat cu ajutorul unor uruburi de strngere.

a b c

Asamblrile prin strngere pe con sunt asamblri demontabile obinute prin deformarea elastic a pieselor asamblate. Sarcina (momentul de torsiune) se transmite prin frecare, fora de apsare necesar fiind obinut la montaj prin deplasarea axial relativ, forat, a pieselor asamblrii.

Fig. 8 Asamblri prin brar elastic

Fig. 9 Asamblri prin strngere pe con

Asamblrile cu inele tronconice sunt asamblri demontabile, de tip arbore butuc, care utilizeaz ca elemente intermediare ntre arbore i butuc perechi de inele tronconice. Inelele tronconice se deformeaz elastic, prin strngere cu uruburi sau piulie, apsnd pe suprafeele de contact cu arborele i butucul i crend condiiile pentru transmiterea prin frecare a sarcinii (moment de torsiune).

Buc de distanare

c

Fig. 10 Asamblri cu inele tronconice Asamblrile elastice (prin arcuri) realizeaz o legtur elastic ntre anumite piese sau subansamble ale unei maini. Prin forma lor i prin caracteristicile mecanice deosebite ale materialelor din care se confecioneaz, arcurile au capacitatea de a se deforma sub aciunea unei fore exterioare, prelund lucrul mecanic al acesteia i nmagazinndu-l sub form de energie de

deformaie. La dispariia sarcinii exterioare, energia nmagazinat este restituit sistemului mecanic din care face parte arcul. Funciile arcurilor sunt variate, cele mai importante fiind: amortizarea ocurilor i vibraiilor (la suspensiile autovehiculelor, cuplaje elastice, fundaia utilajelor etc.); acumularea de energie ca element motor (la ceasuri cu arc, arcurile supapelor etc.), care apoi poate fi restituit treptat sau brusc; exercitarea unei fore permanente, elastice (la cuplajele de siguran prin friciune, ambreiaje prin friciune etc.); reglarea sau limitarea forelor (la prese, robinete de reglare etc.); msurarea forelor i momentelor, prin utilizarea dependenei dintre sarcina exterioar i deformaia arcului (la cntare, chei dinamometrice, standuri de ncercare etc.); modificarea frecvenei proprii a unor sisteme mecanice.

a. de compresiune b. de traciune c. de torsiune

Fig. 11 Arcuri elicoidale

Fig. 12 Arc bar de torsiune Fig. 13 Arc spiral plan

Fig. 14 Arc lamelar Fig. 15 Arc n foi

Fig. 16 Arc inelar Fig. 17 Arc disc

Fig. 18 Arcuri din cauciuc ELEMENTE DE TRANSMISII MECANICE Arborii sunt organe de maini cu micare de rotaie destinate s susin alte organe de maini (roi dinate, roi de lan, roi de curea, semicuplaje etc.) n micare de rotaie i s transmit momente de torsiune n lungul axei lor.

Fig. 19 Arbore drept cu seciune plin variabil n trepte

Lagrele sunt definite ca organe de maini utilizate pentru susinerea arborilor, osiilor sau a altor piese cu micare de rotaie, servind pentru preluarea sarcinilor care acioneaz asupra acestora. Dac frecarea din interiorul lagrului este frecare cu rostogolire, lagrele se numesc lagre cu rostogolire. Lagrele cu alunecare asigur rezemarea sau ghidarea osiilor sau arborilor, prelund forele radiale i/sau axiale prin intermediul suprafeelor de alunecare. Rulmentul este elementul principal al lagrului cu rostogolire iar cuzinetul este elementul principal al lagrului cu alunecare. Alturi de rulment sau cuzinet, n componena lagrului cu rostogolire intr fusul arborelui, carcasa, elementele de fixare axial, sistemele de ungere i de etanare.

Fig. 20 Lagre cu rulmeni radiali

Fig. 21 Lagre cu rulmeni radial-axiali Fig. 22 Lagr cu alunecare

Montajul cu rulmeni sau lagre cu alunecare este ansamblul format din arbore (mpreun cu piesele susinute de acesta), lagre i carcasele pe care se sprijin.

Fig. 23 Montaj cu fixare axial la ambele capete, cu rulmeni radiali cu bile

Fig. 24 Montaj cu fixare axial la un capt, cu lagre cu alunecare

Cuplajele realizeaz legtura permanent sau intermitent ntre dou elemente consecutive ale unui lan cinematic, n scopul transmiterii momentului de torsiune i a micrii de rotaie, fr a se modifica, de regul, legea de transmitere. n afara funciei principale de transmitere a sarcinii (moment de torsiune) i a micrii de rotaie, cuplajele pot ndeplini i o serie de funcii suplimentare, precum: compensarea abaterilor de poziie a elementelor legate prin cuplaj, abateri datorate erorilor de execuie i montaj; legarea unor arbori cu axe paralele sau concurente; protecia transmisiei din care fac parte de ocuri i vibraii; limitarea sarcinii transmise; limitarea turaiei; decuplarea transmiterii micrii la schimbarea sensului de rotaie; ntreruperea comandat a legturii dintre elemente.

Fig. 25 Cuplaje permanente fixe cu manon monobloc

Fig. 26 Cuplaj elastic cu element intermediar nemetalic

Fig. 27 Cuplaj de siguran cu bile i canale trapezoidale dispuse frontal

Angrenajele transmit micarea de rotaie i momentul de torsiune ntre dou axe paralele (angrenaje cilindrice), concurente (angrenaje conice) sau ncruciate (angrenaje melcate).

Fig. 27 Angrenaje cilindrice

Fig. 28 Angrenaje conice

Principalele caracteristici ale angrenajelor sunt: capacitate portant ridicat, deci un gabarit relativ redus; raport de transmitere constant; siguran n exploatare i durabilitate ridicat; necesitatea unei precizii de execuie i montaj ridicate; zgomot n funcionare; tehnologie pretenioas i cost ridicat.

Reductoarele de uz general sunt transmisii mecanice cu roi dinate utilizate pentru reducerea turaiei, concomitent cu mrirea momentului de torsiune.

Fig. 29 Reductoare cilindrice

Transmisiile prin curele sunt transmisii mecanice, care realizeaz transmiterea micrii de rotaie i a sarcinii, de la o roat motoare la una sau mai multe roi conduse, prin intermediul unui element flexibil, fr sfrit, numit curea. Transmiterea sarcinii se poate realiza prin frecare (la transmisiile prin curele late, trapezoidale, rotunde etc.) sau prin contact (la transmisiile prin curele dinate).

Fig. 30 Transmisie prin curele late, trapezoidale, rotunde

Fig. 31 Transmisii prin curele dinate

Transmisiile prin lan fac parte din categoria transmisiilor mecanice indirecte i servesc la transmiterea micrii i a momentului de torsiune ntre doi sau mai muli arbori paraleli.

Fig. 32 Transmisie prin lan

P, n, Tm, dm

1

2

3

4

ic, il

Motor Cuplaj Reductor

Transmisie prin cureasau prin lant

Masina antrenata

Fig. 33 Transmisie mecanic general