ARCURI

DefiniieArcul = organ de main care datorit formei i materialului elastic, prin deformarea lui elastic, transform lucrul mecanic n energie potenial i este capabil s retransforme (integral sau parial) energia potenial acumulat n lucru mecanic.

Utilizare = n CM i aparateAmortizoare de ocuriElemente de acionarePentru exercitarea unor fore de apsare (ambreiaje, supape etc)Pentru msurarea forelor (dinamometre)Pentru limitarea forelor (cuplaje de siguran)

Clasificarea arcurilorDup forma constructivn foiElicoidaleDiscInelareSpirale planeBar de torsiuneSpeciale

Dup direcia i sensul forei exterioareDe compresiuneDe traciuneDe torsiuneDe ncovoiereDup forma seciunii semifabricatuluiRotundDreptunghiularPtratProfilatDup materialDin oelMateriale neferoaseMateriale nemetalice

Dup rolul funcionalDe amortizareDe acumulare de energieDe exercitare a foreiDe reglareDe msurareDup rigiditateCu rigiditate constantCu rigiditate variabil

TIPURI DE

ARCURI

materialeCondiii generale de material i de tehnologieRezistent ridicat la rupereLimit ridicat de elasticitateRezilien i rezistent ridicat la obosealConditii suplimentare - la unele construciiRezistent la coroziuneDilatare termic redusLipsa proprietilor magneticeMeninerea proprietilor mecanice la temperaturi diferite

Oeluri carbon de calitate i oeluri aliateBronz, alam, aliaje cupru-nichelCauciuc, plut, mase plastice

Caracteristica arcurilorDefiniie:Caracteristica arcului = curba care reprezint dependena dintre sarcina ce acioneaz asupra arcului (fora, moment) i deformaia elastic pe care o produce (sgeata, unghi). Caracteristica este imaginea grafic a rigiditii arcului.

d

Caracteristica curb (rigiditate variabil), la arcurile care lucreaz cu frecri interne (arcurile de cauciuc), cu frecri ntre elementele arcului sau la arcurile care-i modific anumite dimensiuni n timpul serviciului.Caracteristica dreapta la arcurile fr frecri sau fr modificri ale dimensiunilor n timpul serviciului.

La aceste arcuri exist proporionalitate ntre fore i deformaii

Unde C = rigiditatea arculuiLucrul mecanic elementar nmagazinat este

Suprafaa dintre caracteristica arcului i abscisa reprezint lucrul mecanic total, nmagazinat prin deformaia arcului:

Analog la arcurile solicitate de moment:

La arcurile cu rigiditate variabil (corespunztoare unei caracteristice curbe, progresiv sau degresiv):

La arcurile compuse din elemente ntre care exist frecri (foi multiple, inelare), caracteristica de ncrcare a arcului difer de caracteristica de descrcare a lui, la ncrcare trebuie nvins, n primul rnd frecarea dintre elementele componente i numai ulterior fora provoac deformaia lor.

Aria OIAC - lucrul mecanic nmagazinat la ncrcare (L)Aria OBC lucrul mecanic redat la descrcare (L)Punctul I = punctul n care ncepe s se deformeze arcul (deci IA se plaseaz deasupra caracteristicii teoretice)Punctul B = punctul n care arcul ncepe s revin la forma iniial, la descrcare, n primul moment frecare se opune revenirii arcului, fora scade de la A la B, fr ca sgeata s se modifice.F=BC fora de destindere (de repulsie)

Arcuri cu solicitri principale la ncovoireArcuri lamelareSingura lamel a acestor arcuri, de obicei ncastrat la un capt i sub aciunea sarcinii exterioare F la captul liber, poate avea proiecia dreptunghiular, triunghiular, trapezoidal etc, iar nlimea lamelei poate fi constant sau variabil.

In continuare, calculul se va face numai pentru arcul lamelar dreptunghiular, si cuprinde:Calculul de rezistenDeterminarea deformaiilorLucrul mecanic de deformaie

Efortul unitar al lamelei de arc, ntr-o seciune la distana x fa de locul de ncastrare este:

pentru x = 0, rezult:

i pentru x=l,

Fora maxima suportat de arc:

Sgeata la captul liber este:

3

Lucrul mecanic inmagazinat: fmax

K=1/18 - este coeficientul de utilizare volumetric i el indic gradul de utilizare al materialului din punct de vedere al acumulrii lucrului mecanic de deformaie.

=FVolumul arcului

Arcul bara de torsiunedRlFRl

Arcurile bar de torsiune sunt formate din bare drepte solicitate la torsiune, de momente aplicate la capete. Calculul se face pentru arcul cu seciune circular:

rezult

Deformaia unghiular este:

Caracteristica arcului este liniar deci lucrul mecanic nmagazinat se determin cu relaia:

Valoarea coeficientului de utilizare volumetric k=1/4, reprezint cea mai mare valoare care se poate obine n cazul arcurilor metalice

ARCURIELICOIDALE

DefiniieArcurile elicoidale sunt arcuri care se obin prin nfurarea srmei de o seciune oarecare (circular, dreptunghiular) dup o elice, pe o suprafa directoare (con, cilindru, etc)

Calculul arcului elicoidal cilindric se face asimilndu-l cu un arc bar de torsiune ncastrat la un capt i liber la cellalt, avnd lungimea egal cu lungimea srmei desfurate a arcului elicoidal Tensiunea din srm este:

Datorit curburii srmei, efortul unitar este mai mare, valoarea maxim apare la partea inferioar a srmei

unde k este un coeficient de formDac se noteaz cu

Atunci

i = raport de nfurare.

Dimensionare se face cu relatia:

Sgeata arcului este:

n este numrul de spire active ale arcului.

Lucrul mecanic se determin cu relaia:

V = este volumul arcului;k coeficientul de utilizare volumetric.

Calculul se face la fel pentru arcurile de compresiune sau cele de traciune.

*