Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea de Inginerie Aerospatiala

Proiect Organe de masini I

Coordonator:Prof.Ing. Serban StanciStudent:Sandu Claudiu-

Anul 2011

Cuprins :Cuprins :

A. CONSIDERAŢII GENERALE:Caracterizarea transmisiei şurub-piuliţă.

B. METODOLOGIA PROIECTĂRII SISTEMULUI:1. Analiza temei;2. Proiectarea calitativă (concepţia);

C. PROIECTAREA SISTEMULUI DE PRELUARE-TRANSMITEREA FORŢEI DE CĂTRE ŞURUBUL PRINCIPAL:

1. Proiectarea cricului, ca o cuplă şurub-piuliţă; Precizarea solicitărilor şi a formelor de deteriorare posibile;2. Alegerea materialelor pentru cupla şurub-piuliţa;3. Predimensionarea filetului. Alegerea tipului filetului;4. Verificarea condiţiei de autofrânare;5. Verificarea la flambaj;6. Determinarea numărului de spire;7. Verificarea spirei filetului;8. Verificarea preliminară a porţiunii filetate a şurubului;

9. Proiectarea celui de al doilea reazem al şurubului principal

D. PROIECTAREA LA SCARĂ A SISTEMULUI DE ACŢIONARE.

E. DEFINITIVAREA CONSTRUCTIVĂ ŞI VERIFICĂRILE FINALE ALE ŞURUBULUI. F. PROIECTAREA SISTEMULUI DE PRELUARE TRANSMITERE A FORŢEI, DE CĂTRE PIULIŢĂ.

1. Precizarea solicitărilor;2. Dimensionarea piuliţei;

G. PROIECTAREA SISTEMULUI DE BLOCARE A PIULIŢEI.

H. PROIECTAREA CORPULUI – SUPORT.

I. EVALUAREA RANDAMENTULUI TRANSMISIEI.

Tema proiectului:Tema proiectului:

Să se proiecteze un cric simplu pentru o sarcină F=19000 [N], unde n=9. Înălţimea de ridicare H=500[mm].

F=19000 N H=500 mm

A. CONSIDERAŢII GENERALE

Cricul simplu, obiectul de studiu al prezentului proiect, face parte din categoria sistemelor de transmisie şurub-piuliţă, acestea fiind alcătuite dintr-un şurub şi o piuliţă aflate în mişcare relativă în timpul funcţionării, realizând transmiterea şi transformarea mişcării, respectiv a forţei. Cu aceste funcţii, transmisia şurub-piuliţă se utilizează frecvent în construcţia unor maşini simple (dintre care se pot evidenţia cricurile şi presele manuale), în construcţia maşinilor unelte, a unor dispozitive de lucru sau a unor aparate de măsură.

În cazul cricului simplu, piuliţa este fixă, iar şurubul execută mişcări de translaţie şi rotaţie.

Ca principale avantaje ale folosirii transmisiei şurub-piuliţă se pot enumera: construcţia şi executarea relativ simple, precizia bună, funcţionare fără zgomot, gabaritul redus, posibilitatea transmiterii unor forţe relativ mari.

Ca principal dezavantaj, se menţionează existenţa unor frecări importante între spirele filetelor, determinând randamente mici, respectiv uzuri mari (ce conduc în timp la jocuri mari) şi în consecinţă, viteze de lucru limitate.

Exemple de utilizare a transmisiei şurub-piuliţă în construcţia de maşini: Cric simplu; Cric pentru platforme auto; Cric cu piuliţă rotitoare; Cric pentru sarcini laterale; Cric simplu cu glisiere; Cricuri telescopice; Cric dublu; Cric auto cu pârghii; Presa; Presa cu pârghii; Presa cu piuliţă rotitoare;

B. METODOLOGIA PROIECTĂRII SISTEMULUI

Procesul de proiectare al unui produs reprezintă o activitate complexă iterativă, ale cărei principale etape precum şi interconectarea dintre ele, sunt prezentate în schema bloc :

Nu

Da

Nu

Da

Nu

Da

1. Analiza temei

Tema proiectului

Analiza temei.Precizarea listei de cerinţe şi dorinţe.

Proiectarea calitativă (concepţia).Precizarea structurii funcţiilor de îndeplinit.

Căutarea şi găsirea de soluţii-concept posibile.

Proiectarea calitativă (concepţia).Precizarea structurii funcţiilor de îndeplinit.

Căutarea şi găsirea de soluţii-concept posibile..

Pregătirea fabricaţiei

Evalua

reEvaluare

Evaluare

Constituie prima etapă de rezolvare a proiectului în studiu. În această fază, se precizează o listă de cerinţe care trebuie îndeplinite de obiectul proiectării.

Între cerinţele din listă, sunt unele care constituie condiţii restrictive – fără de care sistemul nu poate funcţiona, nu-şi îndeplineşte funcţia. Aceste condiţii restrictive vor fi denumite în continuare – cerinţe. Celelalte condiţii, a căror realizare este doar dorită, vor fi denumite – dorinţe.

Cerinţe: Să se poată regla înălţimea de ridicare a sarcinii; Să se poată acţiona manual, cu o forţă de cel mult 150 N; Să nu alunece sub sarcina de ridicat (să nu se răstoarne);

Dorinţe: Acţionare uşoară (randament bun); Acţionare rapidă (timp de ridicare relativ mic); Gabarit şi greutate mică; Cost redus; Durabilitate bună; Construcţie simplă.Se vor realiza desenele de execuţie pentru elementele componente şi desenul de

ansamblu, la scara dorită.

Schema cinematică a unui cric simplu

F 4

a 5 1

H=500

2 3

Şurubul principal (1), execută atât mişcare de rotaţie, cât şi cea de translaţie. Piuliţa (2) este fixată în corpul (3). Pentru evitarea mişcărilor relative între sarcina de ridicat şi cupa (4), aceasta trebuie să se rotească liber pe capul şurubului (1), deci între cupă şi şurub există un lagăr axial, care poate fi de alunecare sau de rostogolire (rulment axial). Utilizarea rulmentului este avantajoasă în special pentru ridicarea sarcinilor mari, când se obţin reduceri însemnate ale momentului de frecare rezistent dintre cupă şi şurub.

2. Proiectarea calitativă (concepţia)

Faza de concepţie a unui cric simplu, corespunzător temei alese:

În faza proiectării calitative se caută soluţii concept pentru cricul proiectat. Punctul de plecare în această etapă, îl constituie lista de cerinţe anterior stabilită. Prin analiză şi abstractizare, aceste cerinţe se transpun în funcţii de îndeplinit, de către cric.

Funcţia generală: Deplasarea unei sarcini mari pe verticală, prin acţionare manuală (cu o forţă relativ mică).

Funcţii parţiale: Preluarea sarcinii (rezemarea) şi transmiterea ei către sol; Deplasarea sarcinii pe verticală; Transmiterea energiei omului (forţă şi mişcare) către elementul pe care reazemă

sarcina (suprafaţă betonată).

C. PROIECTAREA SISTEMULUI DE PRELUARE A FORŢEI, DE CĂTRE ŞURUBUL PRINCIPAL

Funcţii de îndeplinit: Transformarea şi transmiterea mişcării, respectiv a forţei (transmiterea unui flux energetic).

1. Precizarea solicitărilor şi a formelor de deteriorare posibile . Dimensiunile cuplei şurub-piuliţă, deci ale celor două filete în contact, sunt

determinate pentru următoarele : (a) – rezistenţa corpului (tijei) şurubului - la solicitări compuse şi la flambaj;Pentru a pune în evidenţă tipul solicitărilor compuse, se produc, se construiesc

diagramele de eforturi.Fi = forţa axială.Mij = moment.

(b) – rezistenţa spirelor filetului şurubului şi a piuliţei;Ruperea spirelor poate avea loc ca urmare a solicitărilor de încovoiere şi

forfecare, la piciorul filetului.Cupla şurub-piuliţă trebuie să îndeplinească următoarele condiţii:

Transmiterea şi transformarea mişcării şi a forţei; Rezistenţa corpului (tijei) şurubului; Rezistenţă spirelor filetelor şurubului şi piliţei; Asigurarea condiţiei de autofrânare.

2. Alegerea materialelor pentru cupla şurub-piuliţă. Necesitatea asigurării rezistenţei la uzare şi a unui coeficient de frecare redus,

presupun utilizarea unui cuplu de materiale cu bune proprietăţi antifricţiune. Întrucât solicitările corpului şurubului sunt relativ mari, materialul acestuia este de regulă oţelul.

Proprietăţile antifricţiune ale cuplului de materiale vor fi asigurate în principal, de către materialul piuliţei.

Personal, am ales pentru şurub, materialul OLC 45N, iar pentru piuliţă Fmn 350.

Caracteristicile materialelor alese:

Pentru oţel OLC55:1. σc=Rp02=500N/mm2;2. Rm=min 750/mm2;

Pentru fontă Fmp500:3. σc=Rp02=300N/mm2;4. Rm=min 500N/mm2; 5. A5=5%6. HBmax=240.

3. Predimensionarea filetului. Alegerea tipului filetului şi a dimensiunilor standardizate.

Necunoscutele care trebuiesc determinate în cazul dimensionării unei cuple şurub-piuliţă, sunt :

Tipul filetului; Mărimea filetului (diametru, etc.); Numărul de spire în contact.

Alegerea tipului filetului – am ales filet trapezoidal, care are o bună rezistenţă şi rigiditate; randamentul cu circa 4-5% mai mic decât al filetului pătrat; permite eliminarea jocului axial rezultat în urma uzării – prin utilizarea unei piuliţe secţionate; poate transmite sarcini mari, variabile, în ambele sensuri.

Predimensionarea filetului :Dimensiunile filetului trebuie să corespundă simultan, următoarelor cerinţe :

Rezistenţa corpului şurubului la solicitare compusă (compresiune şi răsucire); Rezistenţa spirelor la strivire (uzare); Rezistenţa spirelor la solicitarea compusă, de încovoiere şi forfecare; Dacă şurubul este solicitat la compresiune, să nu flambeze; Să asigure condiţia de autofrânare (dacă este cazul).

În principiu, dimensionarea filetului ar putea fi făcută, pornind de la oricare din cerinţele de mai sus, condiţionând ca apoi să se verifice pe rând şi celelalte.

Predimensionarea la solicitarea compusă se face la compresiune pe baza unei forţe de calcul:

Fc=γ*F1=1,3*19000N=24700N, unde :F1=F=19000N, iar:F1=forţa care acţionează asupra şurubului principal (F1=F);γ>1 = factor de majorare al forţei F1, pentru a considera şi solicitarea de răsucire;

Anec=Fc/σa=γ*F1/σa=π*(d3)2/4 d3 =

σa=(0,25÷0,4)*σc; pentru d < 30mm.

σa=(0,4÷0,6)*σc; pentru d > 30mm.γ=1,3; σa=0,4*σc=0,4*Rp02=0,4*360N/mm2=144N/mm2.

d3= = = 16,61mm

d3 = diametrul interior al filetului şurubului;σa = tensiunea admisibilă la compresiune;

Din standarde, se alege un filet superior celui calculat (d3=17,5mm) şi corespunzător acestei valori din tabelul A3.1 (Anexa3):

d=20 mm = diametrul nominal al filetului;p=2 mm = pasul filetului;d2=D2 = 19 mm = diametrul nominal mediu;D4=20,5 mm = diametrul nominal exterior al filetului interior;D1=18 mm = diametrul nominal interior al filetului interior;

Siguranţa normală Cc=σc/σa=360/144=2,5, deci Cc se încadrează între limitele recomandate (Cc=1,5÷3).

4. Verificarea condiţiei de autofrânare. Asigurarea autofrânării apare ca cerinţă în majoritatea construcţiilor cu şuruburi

de mişcare. La sistemele acţionate manual, este preferabil ca autofrânarea să se realizeze direct de către filet. Filetele asigură autofrânarea atunci când unghiul de înclinare al filetului (ψ), este mai mic decât unghiul de frecare redus (φ’):tg ψ=p/π*d2 =2mm/π*19mm=0,033, iar tg φ’=μ’=μ/cos(α/2)=0,08/cos15˚=0,083 Coeficientul de frecare μ, depinde de cuplul de materiale, de calitatea şi starea de ungere a suprafetelor μ=0.08...0.2 pentru oţel/fontă.am ales μ=0,08 α reprezintă unghiul profilului filetului = 30˚.

Condiţia tg ψ≤ tg φ’ 0,033<0,083, respectiv ψ≤φ’ relaţia fiind adevărată, condiţia de autofrânare se verifică.

5. Verificarea la flambaj.

Şuruburile lungi, solicitate la compresiune, sunt în pericol de a flamba. Se stabileşte felul rezemării şi lungimile de flambaj corespunzătoare L=(1,35÷1,45)*H, unde H=cursa de realizat;

L=1,4*H=1,4*910=1274 mm lf =0,5*L=637mmse calculează coeficientul de zvelteţe: λ=lf /imin., unde lf=lungimea de flambaj şi

imin.=raza de inerţie minimă. F

Imin=π(d3)4/64=π*(17,5mm)4/64=4603,86mm4;A=π(d3)2/4=π*(17,5mm)2/4=240,5mm2.

imin. = = = 4,38mm L=1274

λ=lf /imin=224mm/4,38mm=51,2 lf=0,5LSe compară λ cu valorile limită ale lui λ0;

λ0 pentru OLC 45=85, λ=51,2 < λ0=85, ceea ce înseamnă că avem flambaj în domeniul plastic.

Se calculează coeficientul de siguranţă la flambaj (Cf =Ff /F≥Cfa); Cfa=coeficientul de siguranţă admisibil la solicitarea de flambaj =3÷5.Pentru flambajul plastic avem: Ff=σf *A, unde Ff=forţa critică de flambaj, iar σf = a-b*λ. Pentru OLC 45 σf =449-1,67*λ=449-1,67*51,2=363,5.

Ff=σf*A=363,5*240,5=87421,75N

Cf=Ff /F=87421,75/24000=3,64. Condiţia iniţială Cf=Ff /F≥Cfa este respectată Cf

=3,64 ≥ Cfa=3 ÷ 5 şurubul nu flambează.

6. Determinarea numărului de spire în contact.

Numărul minim de spire, necesare a fi în permanenţă în contact, z, se va determina din condiţia de rezistenţă la uzare. Numărul de spire necesare, rezultă din relaţia:

z=4*F1/[π(d2 - D12)*σas] =4*24000/[π*(400-324)*15] =26,81. Se aproximează z=27

spire. Cum numărul de spire z trebuie să se încadreze între 5÷10, se măreşte diametrul şurubului şi se reface calculul.

Se alege:d=22 mm = diametrul nominal al filetului şi corespunzător acestuia;d = 22 mm

p =5 mm = pasul filetului;ac = 0,25;H = 1,866 * p = 9,33mm;H1=0,5 * p = 0,5 * 5 = 2,5mm;H4 = h3 = H1 + ac = 2,5mm + 0,25 = 2,75mm;d2 = D2 = d – (0,5 * p) = 22mm – 2,5mm = 19,5 mm = diametrul nominal mediu;D4 = d + (2 * ac) = 22mm + (2 * 0,25mm) = 22,5 mm = diametrul nominal

exterior al filetului interior;d3 = d – (2 * h3) = 22mm – (2 * 2,75mm) = 16,5 mm = diametrul nominal interior

al filetului exterior;D1 = d – (2 * H1) = d – p = 22mm – 5mm = 17 mm = diametrul nominal interior

al filetului interior;R1 max = 0,5 * ac = 0,5 * 0,25 = 0,125;R2 max = ac = 0,25.

4’ Verificarea condiţiei de autofrânare.

tg ψ = p/π*d2 = 5mm/π*19,5mm =0,0816, iar tg φ’ = μ’ = μ / cos (α/2)=0,08/cos15˚=0,0828 α reprezintă unghiul profilului filetului = 30˚.

Condiţia tg ψ≤ tg φ’ 0,0816<0,0828, respectiv ψ ≤ φ’ relaţia fiind adevărată, condiţia de autofrânare se verifică.

5’ Verificarea la flambaj.

L = 1,4 * H = 1,4 * 320 = 448 mm lf = 0,5 * L = 224 mmse calculează coeficientul de zvelteţe: λ= lf / imin., unde lf = lungimea de flambaj şi

imin. = raza de inerţie minimă.Imin = π(d3)4 / 64 = π*(16,5mm)4/64 = 3638,36 mm4;A = π(d3)2/ 4 = π*(16,5mm)2/4 = 213,82mm2.

imin. = = = 4,13mm

λ= lf / imin = 224mm/4,13mm = 54,24.Se compară λ cu valorile limită ale lui λ0;

λ0 pentru OLC 45 = 85, λ =54,24< λ0=85, ceea ce înseamnă că avem flambaj în domeniul plastic.

Se calculează coeficientul de siguranţă la flambaj (Cf = Ff / F ≥ Cfa); Cfa=coeficientul de siguranţă admisibil la solicitarea de flambaj = 3÷5.Pentru flambajul plastic avem: Ff = σf * A, unde Ff = forţa critică de flambaj, iar σf = a-b*λ. Pentru OLC 45 σf =449-1,67*λ = 449-1,67*54,24 = 358,42.

Ff = σf * A = 358,42*213,82=76637,2NCf =Ff / F = 76637,2/24000 = 3,19. Condiţia iniţială Cf =Ff/F≥Cfa este respectată Cf = 3,19 ≥ Cfa = 3 şurubul nu flambează.

6’ Determinarea numărului de spire în contact.

z = 4*F1/[π(d2 - D12)*σas] = 4*24000/[π(484-289)*15] = 10,35. Se aproximează z=10

spire condiţia ca z = 5÷10 spire, este îndeplinită.

7. Verificarea spirei filetului

Solicitările la care sunt supuse spirele filetului sunt: încovoierea şi forfecarea.F1/z

li

h

b

Solicitarea la încovoiere :σi = Mi / W = F1*li /z*W li=(H1/2)+ac = (0,5*p/2)+ac = (0,5*5/2)+0,25 = 1,5mm W = π*D4 [(p/2)+2*li*tg15°)]2 / 6 = π*d3* [(p/2)+2*li*tg15°)]2 / 6 = = π*16,5*[(5/2)+2*1,5*0,2679)]2 / 6 = 94,3mm3. W = 94,3mm3

A=π*D4*[(p/2)+2li*tg15°)]=π*d3*[(p/2)+2*li*tg15°)]= π*16,5*[(5/2)+2*1,5*0,2679)]= A = 171,26mm2.σi = Mi / W = F1*li /z*W = 24000*1,5 /8 *94,3 = 47,720N/mm2

Solicitarea de forfecare :τf =(F1*A) / (Km*Z), unde :

Km = coeficient de corecţie = 0,55÷0,75 şi ţine seama de repartiţia neuniformă a tensiunilor. Se alege Km = 0,7.

τf =(24000*171,26) / (0,7*8) = 25,02 N/mm2

Tensiunea echivalentă se calculează în baza teoriei a –III – a de rezistenţă:

σech = ≤ σa, unde σa = σc,r / cc,r;

cc =1,5÷3(4)cr = (2) 2,5÷5. σa = σc,r / cc,r =360/2 = 180N/mm2.

σech = = = = = 50,13N/mm2

σech = 50,13N/mm2 < σa = 180N/mm2 .

8. Verificarea preliminară a porţiunii filetate a şurubului

Deoarece dimensiunea filetului determină implicit dimensiunile altor elemente ale sistemului, este util să se efectueze o verificare la solicitare compusă a porţiunii filetate a şurubului, care este de obicei secţiunea periculoasă, având diametrul cel mai mic.

Solicitare la compresiune cu forţa F1 şi răsucire cu momentul de înşurubare M12. M12 = F1*d2 tg(ψ+φ’)/2 = 24000*19,5*0,116/2 = 27144N*mm(unde arctg ψ=1,89 şi arctg φ’ =4,74)

σ = 4*F1/ π*(d3)2 = 4*24000/ π*(16,5)2 = 112,29 N/mm2

τ = 16*M12 / π*(d3)3 = 16*27144 / π*(16,5)3=30,79 N/mm2

σech = = = 128,06N/mm2

σa = σc (Rp02)/cc= 360/2=180N/mm2

σech = 128,06N/mm2 < σa =180N/mm2

9. Proiectarea celui de al doilea reazem al şurubului principal

La cricul simplu, cel de-al doilea reazem poate fi un lagăr axial. În cazul utilizării unui astfel de lagăr axial, variantele posibile sunt:

Lagăr axial cu alunecarea pe suprafaţă (plană, conică, sferică); Lagăr axial cu rostogolire (rulment axial).Am adoptat soluţia utilizării lagărului axial cu alunecarea pe suprafaţă plană.Solicitarea care se are în vedere la proiectarea unui lagăr axial cu alunecare, este

presiunea de contact.Valorile presiunilor admisibile σas = 20÷40Mpa = 20÷40N/mm2.Am ales σas = 40Mpa = 40N/mm2.d=22mm.Se alege dc=10mm, apoi se estimează teşiturile, rezultând dc’dc’=10mm+(2*1mm)=12mm.

Se determină Dcmin necesar, din solicitarea de contact.Anec= π*[(Dc’)2-(dc’)2]/4= F1/ σas π*[(Dc’)2-(144)]/4 = 24000N / 40N/mm2

(Dc’)2-144mm2=600*4/π Dc’= = 30,13mm

După considerarea teşiturilor = 2mm (Dc’)rotunjit = 31mm, iarDc= (Dc’)+2*2mm = 35mm

Se definitivează forma şi dimensiunile cupei şi ale sistemului de prindere (care nu trebuie să împiedice rotirea liberă a cupei).

Se estimează momentul de frecare din lagărul axial (în diagramele de eforturi,Mf ≡ M41.Mf = μ*F1*[(Dc’)3-(dc’) 3] / 3*[(Dc’)2-(dc’)2] =

= 0,11*24000*[(35)3-(12) 3] / 3*[(35)2-(12)2] Mf = 33496,1N*mmunde Dc’ şi dc’ reprezintă dimensiunile efective ale suprafeţei de contact, care ţin

seama de teşituri şi raze de racordare.Pentru frecare oţel pe oţel, μ = (0,11÷0,25). Am ales μ = 0,11.

Verificarea presiunii pe suprafaţa de contact :

σ s = F1 / A = 4F1/π [(Dc’)2-(dc’)2] = 4*24000/π *[(35)2-(12)2] = 28,28 N/mm2

σ s=28,28 N/mm2 < σas =40N/mm2

D. PROIECTAREA LA SCARĂ A SISTEMULUI DE ACŢIONARE

Se realizează acţionarea prin şurub, cu ajutorul unei pârghii simple.Ra= raza la care trebuie aplicată forţa utilizatorului.Ra = Mtot/Wt, unde Mtot=momentul total care trebuie aplicat Mtot=M12+M41

Se alege Fm=150NSe determină diametrul minim necesar pentru pârghie dp.

Mi=Fm*Lc

unde, Lc=Ra-(Dc/2)Mtot=M12+M41=27144+33496,1=60640,1N*mm.Ra=39261,1N*mm / 150N = 261,7mm.Lc=Ra-(Dc/2)=261,7-(31/2)=246,2mmLs = lăţimea palmei utilizatorului = 100mm.Lp = Dc + Ra+ Ls= 31 + 261,7+ 100 = 392,7mmSe rotunjeşte Lp = 395 mm.Mi=Fm*Lc =150*246,2=36930N*mmWnec = π*(dp)3/32 = Mi/σai π*(dp)3

* σai = Mi*32 (dp)3= Mi*32/ π*σai

dp = = = =14,25 mm

Se rotunjeşte dp =15 mmdp’ =dp+1 mm = 16mm

Se verifică secţiunea slăbită din capul şurubului, la răsucire :τt =Mtot/Wt, unde :Wt=[2*(Dc)3/22,9]*[(2*hc/Dc)2,82]= [2*(31)3/22,9]*[(2*7,5/31)2,82] Wt=335,9mm3

hc =(Dc-dp’)/2 = (31-16)/2 = 7,5mmτt =Mtot/Wt = 39261,1 / 335,9 = 116,88 N/mm2

τt = 116,88 N/mm2 > τat OLC 45N =100N/mm2

Se măreşte Dc=32mm şi se reface calculul de verificare a secţiunii slăbite.Mi=Fm* Lc

Lc=Ra-(Dc/2)Ra=39261,1N*mm / 150N = 261,7mm.Lc=Ra-(Dc/2)=261,7-(32/2)=245,7mm

Lp = Dc + Ra+ Ls= 32 + 261,7+ 100 = 393,7mmSe rotunjeşte Lp = 395 mm.Mi=Fm*Lc =150*245,7 = 36855N*mmWnec = π*(dp)3/32 = Mi/σai π*(dp)3

* σai = Mi*32 (dp)3= Mi*32/π*σai

dp = = = dp=14,24 mm

Se rotunjeşte dp =15 mmdp’ =dp+1 mm = 16mm

Se verifică secţiunea slăbită din capul şurubului, la răsucire :τt =Mtot/Wt, unde :hc =(Dc-dp’)/2 = (32-16)/2 = 8 mmWt=[2*(Dc)3/22,9]*[(2*hc/Dc)2,82]= [2*(32)3/22,9]*[(2*8/32)2,82] Wt=405,27mm3

τt =Mtot/Wt = 39261,1 / 405,27 = 96,88 N/mm2

τt = 96,88 N/mm2 < τat OLC 45N =100N/mm2

Dc/hc = 32mm/8mm = 4 se verifică condiţia 2 < Dc/hc=4 < 8Hc=(1,5÷2)dp = 2*15mm =30mm Hc=30mm

Se reprezintă grafic, la scară, mecanismul de acţionare

E. DEFINITIVAREA CONSTRUCTIVĂ ŞI VERIFICĂRILE FINALEALE ŞURUBULUI

Se cunosc : mărimea filetului (p=3mm); numărul de spire în contact (z=10); toate elementele privind forma şi dimensiunile capului şurubului (deja

reprezentate la scară pe formatul desenului de ansamblu) înălţimea piuliţei (Hp=z*p+f2), unde f2 este înălţimea degajării filetului

şurubului sau Hp=z*p+Δ, unde Δ≈p, fiind înălţimea teşiturilor filetului interior.

f2=4,5*p=4,5*3=13,5mm (din : Anexa 3 – A29)Hp=30+13,5=43,5mmHp=43,5mm>10*p=30mm se elimină termenul f2 şi se stabileşte Hp=z*p=10*3=30mm şi se păstrează doar 10 spire: Hp + f2 = 10 * 3 = 30mm.

Se precizează : trecerea de la capul şurubului la corpul filetat = Hp+f2 =10*3=30mm lungimea părţii filetate f2=43,5mm-30mm =3,5mm

Se verifică secţiunea slăbită din dreptul degajării, la solicitările compuse: compresiune

σ = F1/A, A = π*(d0)2/4, unde d0 = d+1,5mm=22+1,5=23,5mm (din anexa3) A = π*(d0)2/4 = π*(23,5)2/4 = 433,74mm2

σ = F1/A = 24000/433,74mm2=55,34N/mm2

Wp = π*(d0)3/16 = π*(23,5)3/16 = 2548,2 mm3

τ = M12/Wp = 27144/2548,2=10,65N/mm2

σech = = = = 56,87N/mm2

σa = σc/cc =Rp02/2,5= 360/2,5 = 144N/mm2

σech = 56,87N/mm2 < σa = 144N/mm2 Se calculează lungimea Lf =H+(Z*p) = 320+(8*5)=360mm Lf = 360mmTeşitura din capul şurubului se realizează la 45°.

Siguranţa de la capătul inferior al şurubului se alege constructiv, conform anexei 4 şi se reprezintă în desen.

F. PROIECTAREA SISTEMULUI DE PRELUARE – TRANSMITERE A FORŢEI, DE CĂTRE PIULIŢĂ

În marea majoritate a sistemelor care fac obiectul studiului, piuliţa este plasată în fluxul de forţă, între şurub şi corpul ansamblului.

Astfel, piuliţa preia sarcina de la şurub, prin intermediul spirelor filetate şi o transmite corpului ansamblului. Piuliţa are un guler care va fi astfel plasat, încât să realizeze transmiterea prin formă, a forţei, la elementul pe care se face rezemarea, asigurând astfel şi o mai bună repartiţie a sarcinii pe spire, faţă de varianta fără guler.

În această fază a proiectării, se cunosc : d=22mm; Hp=30mm;

Se vor determina : De, Dg şi hg

Precizarea solicitărilor :

Corpul piuliţei este solicitat la tracţiune (F2=F1=F) şi răsucire (M12=M21), conform diagramelor de eforturi. Din această solicitare se va determina diametrul exterior al corpului, De.

Inelară de contact pe care se face rezemarea, este solicitată la strivire. Din această solicitare, se poate determina diametrul gulerului Dg şi (Dg’).

Gulerul piuliţei este solicitat la încovoiere (şi forfecare). Pe baza acestei solicitări, se poate determina înălţimea gulerului hg.

Dimensionarea piuliţei:Fc=γ*F, γ ≈ 1,3 Fc= 1,3*24000 = 31200N.Amin=π*[(De)2 - (D4)2] = Fc/σat ; σat pentru fontă = σr/cr =350/6 =58,33N/mm2

π*[(De)2 - (D4)2]*σat = Fc*4

(De)2 = [(Fc*4)/π*σat]+(D4)2 De= =

= De = 32,2mm.

Se rotunjeşte De = 32mm.Se calculează Dg, pe baza solicitării de contact, dintre piuliţă şi corp.Amin=π*[(De)2 - (D4)2] = Fc/σat

De’= De+2*3mm=32+6=38mm π*σas [(Dg’)2 - (De’)2] =F*4

(Dg’)2 = (F*4/ π*σas)+ (De)2 Dg’ =

Se alege σas =100MPa =100N/mm2

Dg’ = = 41,82mm

Se rotunjeşte Dg’ = 42mmDg = Dg’+(2*3mm) = 42+6=48mm Dg = 48mm

Se calculează hg din solicitarea de încovoiere a gulerului piuliţei Wmin = π*De*(hg

2)/6 = F*(Dg-De)/4*σai

σai pentru fontă = σr/cr=350/5 =70N/mm2

4*π*De*(hg2)*σai=6*F*(Dg-De) hg = =

= hg = 9,04 mm

Se rotunjeşte hg = 9 mm Se verifică relaţiile Dg =(1,3÷1,5)*De

Dg/De =48/32 = 1,5hg=(0,2÷0,25)*Hp hg/Hp=9/40=0,22 Se verifică ambele relaţii.

G. PROIECTAREA SISTEMULUI DE BLOCARE A PIULIŢEI

Momentul de înşurubare M12 tinde să rotească piuliţa. Tendinţei de rotire a piuliţei, i se opune frecarea dintre piuliţă şi corp.

Mf=μ*F*Ro = 0,1*17400*Ro, pentru μ=0,08÷1.Ro =[(Dg’)3-(De’)3] / 3*[(Dg’)2-(De’)2] = [(47)3-(38)3] / 3*[(47)2-(38)2] == 48951/(3*756) Ro =21,3mm.Mf=μ*F*Ro = 0,1*24000*21,3=51120N*mm.M12=19679,4N*mmM12=19679,4N*mm < Mf=37062N*mm se produce blocarea piuliţei prin

frecare.

H. PROIECTAREA CORPULUI Corpul cricului se află în fluxul de forţă, între piuliţa fixă şi suprafaţa de aşezare

a cricului.Forma şi dimensiunile corpului trebuie să răspundă cerinţelor formulate în tema

proiectului, deci înălţimea corpului este determinată de înălţimea minimă sub sarcină şi de cursă.

Se precizează: Corpul este turnat, din fontă; Forma corpului este conică;

Stabilirea diametrului inferior al bazei de aşezareDin=De+10mm=32+10=42mm De = 42mm;H=910mmz*p=30mmH+(z*p)=940mmhg=8mmDe=32mmDin=42mmDin condiţia de conicitate, c=1/20=(D-d)/H 1/20=(Dbi-Din)/940 1/20=(Dbi-42)/940 Dbi =(940/20)+42mm =89mm Dbi =89mm F/σas= π*[(Dbe)2- (Dbi)2]/4 17400/3 = π*[(Dbe)2- (3364)]/4

Dbe = Dbe = 103,7mm

Se rotunjeşte Dbe= 104mmGrosimea peretelui s = 5mm se obţine din Tabelul A2.18, considerând diametrul

exterior al corpului = Dg = 47mm.Rezultă înălţimea tălpii h = 1,8*s=1,8*5= 9mm.Se reprezintă corpul-suport al cricului simplu, la scara 1:2

I. EVALUAREA RANDAMENTULUI TRANSMISIEI

În proiectarea cricului simplu, ca în cazul oricărui dispozitiv de lucru similar, randamentul constituie un principal criteriu de evaluare tehnico-economică, astfel:

η = Lu / Lc, unde :Lu = lucrul mecanic util, corespunzător unei rotaţii complete a elementului de

antrenare;Lc = lucrul mecanic consumat, corespunzător unei rotaţii complete a elementului

de antrenare;Lu = F*δ, δ=p, Lu =24000N*5mm = 120000 NmmLc = Mtot*2π Lc = 39261,1 Nmm*2*π = 246559,7 NmmRandamentul η = Lu / Lc = 120000/246559,7 = 0,48 η = 48%