Arbori cotiti

Caracteristici constructive

Forma si dimensiunile arborilor cotiti depind de o gama de factori ca: numarul si pozitia cilindrilor, cursa pistoanelor si marimea rezultantei presiunilor ce se exercita asupra fiecarui piston, turatia de regim a arborelui etc. Cu cat cursa pistoanelor este mai mare, cu atit turatia arborelui cotit este mai mica.

Rolul arborilor cotiti este de a sustine diferite organe de masini aflate in miscare de rotatie, ca rotoare de generatoare electrice, volanti, cuple, roti dintate, elice etc, si de a transmite altor organe de masini momente de torsiune.

Arborii cotiti sustin de asemenea o parte din greutatea bielelor care executa miscari plan-paralele. Arborii cotiti transmit lagarelor de sprijin fortele transversale si axiale pe care le primesc de la organele de masini pe care le sustin. Arborii cotiti, transmitand momente de torsiune, sunt solicitati in timpul exploatarii la incovoiere si torsiune iar in unele cazuri si la intindere si compresiune. in timpul exploatarii arborii cotiti se gasesc in miscare de rotatie.

Arborii cotiti se fabrica, de obicei, prin forjare sau matritare. Arborii de dimensiuni mici se matriteaza in matrite inchise, astfel incit semifabricatul obtinut sa posede un fibraj continuu , dirijat in lungul conturului arborelui cotit, ceea ce asigura cea mai buna rezistenta a acestuia in cursul exploatarii.

In fig. 1 este reprezentat un cot apartinind unui arbore cotit format din bucati asamblate. Bratele si manetonul au fost forjate impreuna iar fusurile palier, care au fost forjate separat, sint fixate in brate prin presare.

Fig. 1

In fig.2 este reprezentat un cot in ale carui brate au fost presate atit fusurile palier, cit si manetonul. Grosimea peretelui bratelor trebuie sa fie egala cu cel putin 1/3 din diametrul fusurilor palier.

Fig. 2

In unele cazuri, arborii cotiti sc construiesc din bucati nu numai datorita imposibilitatii de a-i forja in intregime, ci si datorita unei mai usoare posibilitati de montaj.

In prima imagine din figura 3 este prezentata o portiune dintr-un arbore cotit turnat din fonta si astfel profilat incit fenomenul de concentrare a eforturilor unitare sa fie cat mai redus posibil. Iar in imaginea a doua din figura 3 si in prima imagine din figura 4 sunt reprezentate portiuni din coturi turnate din fonta care au fost astfel profilate incat pe langa reducerea concentrarilor de eforturi unitare sa se asigure eliminarea tensiunilor termice reziduale si o compactitate cat mai buna a intregului arbore cotit.

Fig 3 Fig 4

Osiile sunt organe de maşini cu mişcare de rotaţie sau fixe destinate numai susţinerii unor organe de maşini în mişcare de rotaţie. Osiile nu transmit momente de torsiune.

Arborii şi osiile au şi rolul de a prelua forţele de la organele de maşini montate pe acestea şi de a le transmite reazemelor (lagăre cu rostogolire sau cu alunecare).

Lagărele sunt organe de maşini având funcţia de susţinere şi ghidare a arborilor şi a osiilor cu mişcare rotativă sub acţiunea sarcinilor care acţionează supra lor.

După direcţia sarcinii principale faţă de axa de rotaţie, lagărele se grupează în:

- lagăre radiale cu direcţia sarcinii principale perpendiculară pe axa de rotaţie;

- lagăre axiale şi crapodine având direcţia sarcinii principale paralela cu axa de rotaţie;

- lagăre radial-axiale a căror sarcină are componente după cele două direcţii menţonate.

După caracterul frecării produse în funcţionare, lagărele se grupează în:

- lagăre cu alunecare - între suprafaţa exterioară a fusului şi suprafaţa interioară a lagărului;

- lagăre cu rostogolire - între elementele rulmenţilor;

- lagăre combinate.

Caracteristici.

Lagărul de rostogolire se obţine prin înlocuirea cuzinetului din lagărul cu alunecare printr-un rulment. De aceea lagărele se numesc şi lagăre cu rulmenţi. Celelalte elemente componente ale lagărelor cu rostogolire diferă foarte puţin de elementele lagărelor cu alunecare. Ca urmare, studiul lagărelor cu rostogolire se reduce la studiul rulmenţilor.

Datorită înlocuirii frecării de alunecare prin frecare de rostogolire , randamentul lagărelor cu rostogolire este superior lagărelor cu alunecare având valorile cuprinse între 0,98 până la 0,995.

Părţi Componente

Elemente constructive caracteristice lagărelor cu rostogolire sunt:

- inelul interior şi cel exterior- inelele rulmenţilor pot prezenta una sau două căi de rulare, pe care se rostogolesc corpurile de rulare, acestea sunt supuse la solicitarea de frecarea prin rostogolire;

- corpurile de rostogolire- sub formă de bile sau role;

-colivia- serveşte la menţinerea unei distanţe constante între corpurile de rostogolire şi se execută din oţeluiri carbon obişnuite, bronzuri, duraluminiu, materiale plastice etc.;

- diferite elemente pentru asamblare şi etanşare.

Dimensiunile de bază ale rulmentului sunt:

- "d" - reprezintă diametrul nominal corespunzător diamentrului nominal al fusului;

- "D" - reprezintă diametrul exterior al inelului exterior corespunzător diametrului interior al corpului lagărului;

- "B" - reprezintă lăţimea rulmentului.

Lagărele cu rulmenţi reprezintă următoarele avantaje principale faţă de lagărele cu alunecare:

- pierderi mai mici de putere prin frecare;

- turaţii mari de 20000 - 30000rotaţii/minut;

- consum redus de lubrefiant în perioade de întreţinere;

- eficienţă economică superioară, datorită avantajelor standardizării şi posibilităţile centralizării execuţiei lor prin întreprinderi specializate cu procese de producţie automatizate.

Lagărele cu rostogolire au dimensiunea radială mai mare decât lagărele cu alunecare, de aceea necesită o precizie mai mare de execuţie şi montaj, acestea sunt mai rigide şi mai puţin rezistente la şocuri.

Materiale

Corpurile de rostogolire şi elementele căii de rulare, adică inelul interior şi inelul exterior, se execută din oţeluri speciale pentru rulmenţi, cunoscute sub denumirea de RUL 1, RUL 2 (STAS 1456/1-80).

Colivia rulmentului se execută din oţeluri obişnuite, bronzuri, duraluminiu sau materiale plastice.

Clasificarea rulmenţilor se face după diferite criterii:

1. După modul cum acţionează forţa din exploatare asupra lagărelor, acestea pot fi: - rulmenţi radiali;

- rulmenţi axiali;

- rulmenţi radial-axiali;

- rulmenţi radial-oscilante;

- rulmenţi axial-oscilante;

2. După forma corpurilor de rostogolire se deosebesc: - rulmenţi cu bile;

- rulmenţi cu role

Clasificarea arborilor cotiti

Clasificarea arborilor cotiti poate fi facuta in baza mai multor criterii:

- Dupa numarul coturilor: cu un cot; cu mai multe coturi.

- Dupa valorile diametrelor manetoanelor: cu acelasi diametru pentru toate manetoanele; cu diametre diferite de la un maneton la altul.

- Dupa pozitia arborelui cotit in timpul exploatarii: arbori orizontali; arbori verticali.

- Dupa numarul lagarelor de sustinere: arbori sprijiniti pe doua lagare (static determinati); arbori sprijiniti pe trei sau mai multe lagare (static nedeterminati).

- Dupa felul solicitarii: arbori supusi la incovoiere si torsiune; arbori supusi la incovoierie, torsiune si intindere sau compresiune.

- Dupa puterea transmisa: arbori incarcati greu; arbori incarcati mijlociu; arbori incarcati usor.

- Dupa felul semifabricatului utilizat pentru executarea arborelui: forjat; laminat; turnat; sudat.

MATERIALE

Arborii cotiti ai motoarelor rapide, pentru care problema limitarii greutatilor si a dimensiunilor diferitelor portiuni clin arbore este importanta, se construiesc din oteluri speciale aliate 40 C10, 41 CN 12.

Arborii cotiti utilizati in constructia motoarelor de aviatie, care sunt supusi la mari solicitari, se construiesc din oteluri speciale aliate cu rezistenta foarte mare, 35 CMS 13, 30 SMCN 16, 13 CX 35. Marca otelului aliat din care se construieste arborele si tratamentul termic sau termochimic la care acesta urmeaza sa fie supus depind de solicitarile la care arborele va fi supus in exploatare.

ASAMBLAREA ARBORILOR COTITI

Asamblarea arborilor cotiti cuprinde aceleasi faze ca si la arborii drepti:

- pregatirea operatiei de montare;

- montarea propriu-zisa;

- verificarea operatiei de montare.

Pregatirea montarii. in aceastaetapa se verifica aspectul fizic al fusurilor, care trebuie sa fie lipsite de urme de lovituri, urme de coroziune, iar canalele de ungere sa fie in perfecta stare.

Precizia de executie se determina folosind micrometre, comparatoare si dispozitive special concepute in acest scop.

Cuzinetii se verifica din punctul de vedere al starii suprafetelor, din punct de vedere dimensional, dar si al aderarii fusurilor la suprafata cuzinetilor. Suprafata de aderare trebuie sa aiba o repartitie uniforma si sa prezinte aproximativ 70% din suprafata cuzinetului.

Verificarea se face cu vopsea, asemanator celei aplicate arborilor drepti.

Montarea propriu-zisa consta in asezarea si ajustarea arborilor cotiti in lagare. Ajustarea fiecarui lagar se face individual, asemanator arborilor drepti. O metoda de montaj a acestor arbori este metoda incalzirii prin frecare. Diametrele lagarelor se executa cu 0,1 mm pana la 0,15 mm mai mici decat diametrele fusurilor. Se asaza arborele in lagar si apoi, dupa strangerea piulitelor, se roteste arborele folosind un dispozitiv special, dupa ce in lagar a fost turnat ulei din abundenta.

Datorita presiunii mari de contact si frecarii, lagarele incep sa scoata fum, Se intrerupe rotirea si se lasa sa se raceasca lagarul. Procedeul se repeta pana cand lagarele nu se mai incalzesc si arborele se poate roti usor cu mana.

Se demonteaza apoi lagarul, se curata lagarele, se spala piesele cu petrol lampant si se executa montarea finala, dupa uscarea pieselor. Se tine seama ca la montaj sa existe un joc care sa permita ungerea corespunzatoare, conform prescriptiilor din documentatia tehnica. Verificarea montarii se realizeaza o data cu proba de functionare a masinii, tinandu-se seama de faptul ca arborele nu trebuie sa se incalzeasca peste 60-70 °C si trebuie sa nu aiba bataie radiala.

NORME DE TEHNICA SECURITATII MUNCII

Pentru imbunatatirea conditiilor de munca si inlaturarea cauzelor care pot provoca accidente de munca si imbolnaviri profesionale trebuie luate o serie de masuri, sarcini ce revin atat conducatorului locului de munca dar si lucratorilor.

Acestea sunt:

- asigurarea iluminatului, incalzirii si ventilatiei in atelier;

- masinile si instalatiile sa fie echipate cu instructiuni de folosire;

- sa fie asigurata legarea la pamant si la nul a tuturor masinilor actionate electric;

- masinile sa fie echipate cu ecrane de protectie conform normelor de

protectie a muncii;

- atelierele sa fie echipate in locuri vizibile cu mijloace de combatere a incendiilor;

- atelierul sa fie dotat cu mijloace de ridicat pentru manipularea pieselor mai mari de 20 kg;

- muncitorii sa poarte echipament bine ajustat pe corp cu manecile inchelate lar parul sa fie acoperit sau legat;

- inainte de inceperea lucrului va fi controlata starea masinilor, a dispozitivelor de pornire-oprire si inversare a sensului de miscare;

- se va verifica inaintea lucrului daca atmosfera nu este incarcata cu vapori de benzina sau alte gaze inflamabile sau toxice;

- la terminarea lucrului se deconecteaza legaturile electrice de la prize, masinile vor fi oprite, sculele se vor aseza la locul lor lar materlalele si piesele vor fi stivuite in locuri indicate;

- muncitorii nu se vor spala pe maini cu emulsie de racire si nu se vor sterge pe maini cu bumbacul utilizat la curatirea masinii. Daca pentru spalarea mainilor a fost necesara utilizarea produselor usor inflamabile se va folosi imedlat apa si sapun;

- ciocanele trebuie sa aiba cozi din lemn de esenta tare, fara noduri sau crapaturi; este interzis lucrul cu ciocane, nicovale care au fisuri, stirbituri, sparturi sau deformari in forma de floare;

- la folosirea trasatoarelor se cere atentie pentru a nu produce intepaturi lar dupa utilizare vor fi asezate in truse speclale;

- daca in timpul realizarii unei operatii mecanice sar aschii vor fi purtati ochelari de protectie;

- in cazul polizarii cu ajutorul masinii vor fi verificate cu atentie pietrele de polizat sa nu prezinte fisuri sau sparturi precum si prinderea piesei pe masina. Polizorul trebuie sa aiba prevazut ecran de protectie.

TRANSMISII CU ROŢI DINŢATE

Angrenajele sunt cele mai simple mecanisme cu roţi dinţate care transmit mişcarea de rotaţie între doi arbori şi sunt frecvent utilizate în construcţia reductoarelor de uz general, în transmisiile automobilelor şi tractoarelor, la maşini unelte, utilaje tehnologice, maşini agricole şi din industria alimentară etc.

Principalele avantaje ale acestora sunt: capacitate portantă ridicată, deci un gabarit relativ redus; raport de transmitere constant; randament ridicat; siguranţă în exploatare şi durabilitate ridicată; consum redus de lubrifiant.

Dintre dezavantaje se pot enumera: necesitatea unei precizii de execuţie şi de montaj ridicate; zgomot în funcţionare; tehnologie pretenţioasă şi cost ridicat.

Materiale Roţile dinţate se execută dintr-o gamă foarte largă de materiale pentru a satisface

condiţiile diverse în care funcţionează. Roţile dinţate utilizate în construcţia reductoarelor de turaţie, a transmisiilor automobilelor şi tractoarelor se execută numai din oţeluri tratate termic

sau termochimic. Din acest motiv, în acest subcapitol se tratează numai aceste oţeluri şi tratamentele aplicate.

Oţelurile utilizate în construcţia roţilor dinţate sunt oţeluri laminate sau forjate. Din punct de vedere al proprietăţilor mecanice şi al prelucrabilităţii, oţelurile utilizate în construcţia roţilor dinţate se împart în două mari grupe:

oţeluri moi, cu duritatea superficială mai mică de 350 HB; oţeluri dure, cu duritatea superficială mai mare de 350 HB.

Clasificarea transmisiilor cu roti dintate:

1. dupa tipul angrenarii:- exterioara- interioara

2. dupa pozitia relativa a arborilor: - cu arbori paraleli

- cu arbori concurenti

- cu arbori neconcurenti

TRANSMISIA CU CUREA

Transmisia cu curea are rolul de a prelua şi transmite mişcarea de rotaţie între arbori cu distanţă mare între axe.Transmisia are loc datorită unui element intermediar numit curea.

Cureaua este un element cinematic flexibil,extensibil şi fără sfârşit.

Materiale pentru curele: Piele, panza cauciucata, canepa, in, matase, benzi metalice

Materiale pentru roti: lemn, fonta, oteluri turnate, oteluri sudate, aliaje de aluminiu, materiale plastice.

Transmisia cu curea este constituită din ;

-arbore conducător;

-arbore condus;

-roată de transmisie conducătoare;

-roată de transmisie condusă;

-curea de transmisie;

-dispozitiv de întindere a curelei.

Clasificarea transmisiilor cu curele:

după poziţia axelor de rotaţie:-transmisii paralele;

-transmisii încrucişate în plan;

-transmisii încrucişate în spaţiu.

Transmisia cu curea prezintă următoarele caracteristici:

-funcţionare liniştită,fără şocuri,vibraţii;

-transmiterea mişcării la distanţă mare între axe;

-transmiterea unei game largi de turaţii;

-protecţia motorului electric la suprasarcini(alunecarea elastică);

-simplitate constructivă;

-randamentul transmisiei este ridicat (η=0,92...0,98).

TRANSMISII PRIN LANTURI

Se compune din doua sau mai multe roti de lant din care o roata este motoare iar celelalte conduse si un lant care antreneaza rotile prin angrenarea lui. Datorita angrenarii sunt excluse alunecarile de aceea raportul de transmitere este aproximativ constant.

Avantaje: transmit puteri mari;

incercarea redusa a arborilor deoarece nu necesita pretensionare;

randament ridicat deoarece lipsesc alunecarile;

ghidare sigura pe roata;

functioneaza si in conditii grele de functionare.Dezavantaje: intretinere pretentioasa deoarece articulatiile lui necesita unghi;

necesita montaj précis a arborilor si rotilor;

uzura inevitabila in articulatii, durabilitatelimitata;

produc vibratii si zgomot; nu amortizeaza socurile;

au mers neuniform, deoarece viteza lantului la infasurarea lui pe roata variaza; cost ridicat.

Clasificare: dupa destinatie

– lanturi de ridicat; – lanturi de transport; – lanturi de transmisie.Dupa constructie

– lanturi sudate; – lanturi articulate – cu eclise obisnuite;

-cu eclise dintate.