Lucrarea Asamblări cu şuruburi solicitate transversal 1

LUCRAREA

DISRTIBUŢIA SARCINII PE ELEMENTELE UNEIASAMBLĂRI CU ŞURUBURI SOLICITATE

TRANSVERSAL

1. Scopul lucrăriia) Evidenţierea distribuţiei neuniforme a sarcinii pe elementele unei asamblări cu şuruburi solicitată tdansversal.b) Determinarea pe cale experimentală a sarcinii preluate de elementele unei asamblări cu şurubiri solicitată transversal şi a coeficientului de neuniformitate.

2. Elemente teoreticeÎn cazul asamblări cu şurubiri solicitată transversal, sarcina exterioară acţionează perpendicular pe axa şurubului. La astfel de asamblări se disting două situatii :a) Şuruburile sunt montate fară joc între tijă şi platbande şi nu strâng tablele, forţa de tracţiune se transmite între platbande prin intermediul şuruburilor, care sunt solicitate la forfecare şi contact. Acest tip de asamblare nu este recomandat datorită jocurilor ce pot apare în timp între platbande şi tija şurubului.b) Şuruburile, montate cu joc între tijă şi platbande, strâng puternic platbandele, forţa de tracţiune transmiţându-se de la o platbandă la alta numai prin frecare, tija şi respectiv filetul şurubului suportă solicitările datorate strângerii iniţiale a şurubului cu forţa F0;În acest caz pentru calculul forţei de strângere iniţială din tija şurubului se foloseşte relaţia 1:

; (1)

Lucrarea Asamblări cu şuruburi solicitate transversal 2unde : - - coeficientul de frecare dintre suprafeţele asamblate (pentru piese din oţel şi fontă cu suprafeţele prelucrate prin strunjire fină sau rectificare =0,1....0,15 şi =0,2....0,25 pentru suprafeţe neprelucrate );

- - coeficient de siguranţă care ţine seama de distribuţia neuniformă a sarcinii pe elementele asmblării şi în funcţie de gradul de siguranţă dorit are valori între 1.2 ....2;

- F - forţa care solicită asamblarea transversal;- is – numărul total de şuruburi ;

Asamblarea studiată în acestă lucrare face parte din a doua categorie. Fie o asamblare compusă din trei platbande unite prin două rânduri de către z şuruburi, rânduri care sunt paralele cu direcţia de acţiune a forţei exterioare (fig.1).Se noteaza cu Fj,i-1 şi Fi+1,j (j=I, II, III), forţele care solicită platbanda „ j ” în sectorul dintre şuruburile „ i-1 ” şi „ i ”, respectiv între şuruburile „ i ” şi „ i+1 ”şi cu F şi F forţa exterioară aplicată înbinării, respectiv forţa pe care o transmite platbanda „ j ” şurubului „ i ”.

(2)

, j = I, II (3) . (4)

În calculele curente de proiectare a unei astfel de asamblări este admisă ipoteza unei repartiţii uniforme a sarcinii pe cele z şuruburi, ipoteză valabilă numai în cazul cînd elementele asamblării ar fi pergect rigide, corectându-se relaţiile prin coeficienţi de siguranţă care ţin seama de aceste repartiţii neuniforme. În cazul asamblărilor reale, cu elemente elastice, caracterul repartiţiei sarcinii pe şurubiri nu mai este uniform. Forţa F i dată de relaţia 3 va atinge valorile mazime pentru i = 1 şi i = z (şuruburile de capăt ), iar cele

Lucrarea Asamblări cu şuruburi solicitate transversal 3

Fig.1 Asamblare cu şuruburi solicitată transversal

minime pentru i = (şurubul de mijloc). Coeficientul de

neuniformitate al distribuţiei sarcinii are expresia :

, (5)

cu valori supraunitare pentru şuruburile extreme şi subunitare pentru şuruburile din mijloc.3. Instalaţia experimentală şi modul de lucru

Lucrarea Asamblări cu şuruburi solicitate transversal 4Asamblarea de studiat este formată din trei platbande din OL37, prinse cu un număr de 22 şuruburi M10, aşezate pe două rînduri paralele.Asamblarea montată pe cadrul sudat 3 (vezi fig.2) este solicitată la tracţiune prin intermediul şurubului 14, piuliţei 9 şi pârghiei 6.În vederea determinării repartiţiei sarcinii pe şuruburi, pe platbanda III s-au montat 10 mărci tensometrice conform fig.1 legate printr-o cutie de comutare la o punte tensometrică.Forţele şi ce solicită platbanda pe sectoarele dintre şuruburi se calculează cu relaţia 6 :

(6)

unde: - deformaţia specifică pentru sectorul dintre şuruburile “i-1” şi “i”,corespunzătoare mărcilor tensometrice de la 1 la 9;

E - modulul de elasticitate al materialului platbandei III (pentru OL37, E=2,1∙1011 N/m2);

A - secţiunea platbandei III(A=300∙10-6 m2).Forţa totală F0 cu care se încarcă platbanda se limiteaza la valoarea 12∙104 N şi se calculează cu o relaţie de forma 6, deformaţia specifică ε fiind corespunzătoare mărcii 10.

Modul de lucrua) Cu înbinarea complet descărcată se face echilibrarea punţii tensometrice pentru fiecare marcă în parte;b) Se încarcă înbinarea cu forţa F fără a depăşi valoarea 12∙104 N (se vor face măsurărori pentru mai multe valori ale forţei F); Valoarea forţei de încărcare a asmblării se determină prin citirea la dinamometru a forţei din tija şurubului de încărcare Fd şi considerarea braţelor pârghiei de încărcare , astfel:

; (7)

l1 – distanţa dintre şurubul de încărcare 14 şi articulaţia 7 l2 – distanţa dintre traversa 2 şi articulaţia 7 Deformaţia specifică corespunzătoare forţei totale se determină prin

cuplarea la puntea tensometrică a mărcii 10. Prin masurarea acestei deformaţii şi calculul forţei totale F cu relaţia 8 se poate face verificarea corectitudinii echilibrării punţii tensometrice;

; (8)

Lucrarea Asamblări cu şuruburi solicitate transversal 5c) Se determină pentru fiecare sector al platbandei III deformaţia specifică , i=1….z , prin cuplarea succesivă le puntea tensometrică a mărcilor 1….9.

Fig.2 Stand pentru testat asamblări cu suruburi solicitate trsnsversal

4.Prelucrarea şi interpretarea rezultatelora) Se calculează forţele cu relaţia 6;b) Se calculează cu relaţia 4, forţa preluată de fiecare grup de 2 şuruburi pe platbanda III, întocmindu-se o reprezentare grafică a repartiţiei

Lucrarea Asamblări cu şuruburi solicitate transversal 6procentuale a sarcinii pe fiecare grup de şuruburi, pentru mai multe valori ale forţei F;c) Se calculează coeficientul de neuniformitate a distribuţiei sarcinii, cu relaţia 5, pentru fiecare grup de şuruburi situate pe poziţia i.d) Considerându-se suprafeţele prelucrate prin rectificare şi coeficientul de siguranţă egal cu valoarea cea mai mare a coeficientului de neuniformitate k, se va calcula valoarea forţei de strângere iniţială F0

folosind relaţia 1.