Curs Sisteme Mecanice

download Curs Sisteme Mecanice

of 77

Transcript of Curs Sisteme Mecanice

1. DESENUL DE ANSAMBLU1.1. Reguli de reprezentare a desenului de ansamblu 1.2. Desene de fundaii de maini 1.3. Simboluri grafice din domeniul mecanic Competene i deprinderi Dup parcurgerea acestui capitol vei fi capabili. - S alegei numrul de proiecii i poziia de reprezentare ntr-un desen de ansamblu; - S cunoatei regulile de cotare ale desenelor de ansamblu; - S poziionai elementele componente ale desenului de ansamblu; - S tabelul de componen al unui desen de ansamblu; - S cunoatei regulile de reprezentare a desenelor de fundaii pe maini.

1.1. REGULI DE REPREZENTARE A DESENULUI DE ANSAMBLUDefiniie Desenul de ansamblu este reprezentarea grafic a unui complex de elemente (piese) legate organic i funcional. Ele alctuiesc un dispozitiv, o instalaie sau o main. Un grup de piese legate funcional ntre ele, care fac parte dintr-un ansamblu mai complex, sunt reprezentate printr-un desen de subansamblu. Din desenul de ansamblu trebuie s rezulte urmtoarele informaii: forma i poziia elementelor componente (piese, subansambluri); modul de funcionare; modul de asamblare (montare); dimensiunile de montare i funcionare; modul de legare cu ansamblurile nvecinate. La ntocmirea documentaiei pentru un ansamblu existent (desen de releveu), se parcurg, succesiv, urmtoarele etape: a) ntocmirea schielor pentru elementele componente; b) ntocmirea desenelor la scar pentru elementele componente; c) executarea schiei pentru ansamblu; d) executarea desenului la scar pentru ansamblu. La ntocmirea desenului de ansamblu n etapa de proiectare, se parcurg aceleai etape ca la desenul de releveu, cu excepia primei etape, n care desenele pentru componente se execut la scar, fr a mai ntocmi schie. Vom prezenta, n cele ce urmeaz, regulile ce trebuie respectate la executarea desenului de ansamblu. Reprezentarea pe desen i dispunerea proieciilor trebuie s corespund regulilor din STAS 105-87 i, respectiv, din STAS 614-76. Desenele de ansamblu trebuie s cuprind numrul minim de proiecii necesare pentru definirea clar a poziiei relative a tuturor elementelor componente (piese i ansambluri de ordin inferior), pentru poziionarea acestora i pentru nscrierea cotelor necesare. n proiecia principal care, de obicei, este o seciune frontal, se va reprezenta ansamblul n poziie de funcionare. n cazul ansamblurilor ce reprezint organe de comand ale fluidelor (robinete cu ac, cu sertar i cu ventil), acestea se vor reprezenta n poziia nchis, cu excepia robinetelor cu cep (conic sau cilindric), care se deseneaz n poziia deschis. Anumite componente (boluri, pene, osii, axe, arbori) se reprezint n vedere, chiar dac suprafaa de secionare trece prin axa lor geometric. Anumite poriuniCurs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -1-

pline ale pieselor (nervuri, aripioare, spie), aflate n planul de secionare, se vor reprezenta n vedere (nesecionate). Piuliele i aibele circulare ale cror axe sunt situate n planul de secionare se reprezint n vedere (Fig. 1.1, poz. 12 i 13). Dac un plan de secionare nu conine anumite elemente (uruburi, piulie, tifturi, guri) necesare a fi reprezentate pe proiecia respectiv, acestea se pot considera abtute n planul respectiv de secionare i se reprezint cu linie-punct subire (Fig. 1.1, poz. 4, 5 i 6);

Fig. 1.1. Reguli de reprezentare a desenului de ansamblu

Conturul a dou piese nvecinate se reprezint: - printr-o singur linie de contur, comun celor dou piese, dac ntre cele dou piese nu exist joc sau exist un joc rezultat din abateri la aceeai dimensiune nominal (Fig. 1.1, ntre poz. 8 i 10); - prin liniile de contur ale celor dou piese, dac ntre ele exist un joc rezultat din dimensiuni nominale diferite (Fig. 1.1, ntre poz. 3 i poz. 8 i 10). Dac este necesar, piesele care execut deplasri n timpul funcionrii ansamblului respectiv pot fi reprezentate n aceeai proiecie i n poziia extrem (Fig. 1.1 - mnerul de la robinetul cu cep) sau n poziii intermediare de micare. n astfel de poziii, conturul piesei sau o poriune a acestuia se traseaz cu linie subire - dou puncte, fr a haura suprafeele respective, chiar dac reprezentarea acestora este n seciune. Dac este necesar, piesele care fac parte din ansambluri nvecinate i care constituie elemente de legtur cu ansamblul ce face obiectul desenului pot fi reprezentate utiliznd o linie subire - dou puncte. Pentru reprezentarea mai clar a unor elemente acoperite, unele piese sau ansambluri de ordin inferior se pot considera, n mod convenional, demontate i ndeprtate (Fig. 1.1, poz. 11,12,13), caz n care se va face meniunea necesar pe desen. Sistemele de etanare cu presgarnitur (Fig. 1.1, poz. 10 i Fig. 1.1, poz. 7) se reprezint cu presgarnitura n poziie de strngere, introdus 2-3 mm n cutia de etanare. La robinetele cu ventil, etanarea se face prin intermediul cutiei de etanare. Trecerea fluidului pe lng tij este mpiedicat de garnitura montat n locaul din capac (Fig. 1.1, poz. 9 i Fig. 1.1, poz. 6). Etanarea se produce datorit presrii realizate de presgarnitura filetat sau de piulia olandez. Reguli de poziionare a componentelor Fiecare element distinct (pies sau ansamblu de ordin inferior) al ansamblului reprezentat n desen este identificat printr-un numr de poziie distinct, corespunztor numrului din tabelul de componen al desenului respectiv. n cazul aplicrii sistemului de numerotare codificat a documentului, drept numr de poziionare se poate utiliza numrul de cod sau un grup de cifre caracteristice numrului de cod al piesei sau al subansamblului.Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -2-

Piesele care fac parte din ansambluri nvecinate reprezentate pe desen se identific prin numrul desenului corespunztor sau prin denumirea piesei, nscrise pe reprezentarea respectiv. Fiecare numr de poziie se nscrie la extremitatea unei linii de indicaie, trasat cu o linie continu subire i terminat cu un punct ngroat, poziionat pe suprafaa din desen a elementului respectiv sau, pentru evitarea unor posibile confuzii (suprafee mici sau nnegrite), linia este terminat printr-o sgeat, sprijinit pe linia de contur a elementului respectiv (Fig. 1.1, poz. 7). Se admite trasarea unei singure linii de indicaie pentru: a) grupe de organe de ansamblare (ex.: urub-aib-piuli) ce se monteaz n acelai loc al ansamblului respectiv (Fig. 1.1, poz. 4, 5, 6 i 11, 12, 13); b) alte grupe de piese, cnd nu apare riscul producerii de confuzii n privina interdependenei acestora i numai n situaiile n care nu este posibil trasarea liniilor de indicaie pentru fiecare pies (Fig. 1.1., poz. 2, 3, 4). n aceste cazuri, numerele de poziie respective se nscriu la extremitatea liniei de indicaie, n ordine cresctoare (pe un singur rnd sau, eventual, pe o singur coloan), desprite ntre ele prin virgule, linia de indicaie trasndu-se de la piesa al crei numr de poziie este scris primul. Liniile de indicaie se traseaz nclinat, astfel nct s nu se confunde cu liniile de contur, liniile de ax, elemente de cotare sau hauri i, pe ct posibil, s nu intersecteze linii de cot sau linii ajuttoare. Acestea nu trebuie s fie trasate sistematic paralele. Se admite ca liniile de indicaie s fie frnte o singur dat. Dimensiunile numerelor de poziie au de 1,5-2 ori dimensiunea nominal a scrierii utilizate pentru cotare, nu se subliniaz i nici nu se ncercuiesc. Elementele componente se poziioneaz pe proiecia n care apar cel mai clar i pot fi identificate mai uor. Pe un desen, fiecare numr de poziie se nscrie, de regul, o singur dat, numrul elementelor identice cu cel poziionat identificndu-se prin tabelul de componen, respectiv, lista de piese, lista de normalizate sau lista de materiale (coloana n care se scrie numrul de buci). Se admite ca un numr de poziie s se repete pe desen de attea ori ct este strict necesar pentru identificarea clar a elementelor identice care asambleaz piese diferite. Numerele de poziie se nscriu n afara conturului proieciei respective, grapndu-se pe rnduri i coloane paralele cu laturile formatului de desen. Numerele de poziie se nscriu pe desen n ordinea de succesiune a elementelor i invers trigonometric (Fig. 1.1.) sau n sens trigonometric pentru fiecare proiecie n parte, ns numai ntr-un singur sens pe acelai desen. Se admite ca nscrierea numerelor de poziie s se fac n ordinea aproximativ a montrii, dup importana pieselor, dup nivelul elementelor respective (n primul rnd, ansamblurile de ordin inferior, piesele, apoi tipizatele). Reguli de cotare n desenele de ansamblu, de regul, se traseaz urmtoarele categorii de cote: cote de gabarit, care dau informaii despre mrimea ansamblului (lungime, lime, nlime); n general, sunt aproximative; cote de legtur, care se refer la elementele prin care ansamblul respectiv se conecteaz la piesele sau la ansamblurile nvecinate;Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -3-

cote funcionale, care se refer la anumite dimensiuni importante dintr-un ansamblu (ex.: seciunile de trecere a fluidelor prin armturi, alezajul i cursa, n cazul cilindrilor hidraulici i pneumatici); cote de montaj, care sunt necesare n faza de montaj i care se prescriu mpreun cu rugozitile suprafeelor respective; alte cote, care sunt necesare pentru operaiile de asamblare i montare i care nu rezult din desenele de execuie ale pieselor componente. n cazul unor elemente care execut deplasri n timpul funcionrii ansamblului respectiv, dac se reprezint poziia extrem n micare, dimensiunea cotat este cea din poziia extrem pe care o ocup piesa. Completarea tabelului de componen n final, desenul de ansamblu se completeaz cu tabelul de componen, n care se nscriu informaii despre elementele componente (piese i subansambluri de ordin inferior). Forma, dimensiunile i amplasarea tabelului de componen sunt conform SR ISO 7573:1994. n cele ce urmeaz, prezentm informaiile care se regsesc n tabelul de componen (Fig. 1.2)

Fig. 1.2. Tabelul de componen

Din tabelul de componen rezult urmtoarele informaii: - denumirea; - numrul de desen sau standardul fiecrei componente; - materialul; - numrul de buci. Coloanele tabelului de componen se completeaz astfel: - n coloana Poz. se nscriu numerele de poziie corespunztoare fiecrui element, n ordine cresctoare, de jos n sus, ncepnd cu 1; - n coloana Denumire se nscrie denumirea fiecrui element component, la singular, nearticulat, ct mai scurt i cu precizarea, eventual, a ctorva caracteristici funcionale sau constructive reprezentative (ex.: Roat dinat m = 4, z = 100); - n coloana Referin se trece numrul de desen pentru componentele care au desen de execuie sau numrul standardului pentru componentele standardizate, care nu sunt date n desenul de execuie; - n coloana Material se noteaz materialul din care este fcut piesa, aa cum prevede standardul materialului respectiv; n cazul subansamblurilor sau al pieselor standardizate, la care materialul este precizat de standardul respectiv, aceast coloan nu se completeaz; - n coloana Cantitate se trece numrul de buci aferent fiecrui element component; - n coloana Observaii se nscriu unele informaii suplimentare, cum ar fi: dimensiunile semifabricatului, numrul de desen sau codul matriei sau al dispozitivului de prelucrare, furnizorul piesei standardizate sau al subansamblului tipizat.Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -4-

Observaie: Nu se admite folosirea prescurtrilor la completarea tabelului de componen, n afara celor prevzute de standarde. n celulele n care nu se trec informaii, se va trasa o liniu. n cazul cnd desenul de ansamblu se execut pe mai multe plane, tabelul de componen se va trece pe prima plan. Pentru ansambluri mai complexe, se admite reprezentarea tabelului de componen separat, pe plane de format A4. Pentru exemplificarea regulilor prezentate, n figura 1.3. este prezentat desenul de ansamblu pentru un robinet cu ventil.

Fig. 1.3. Robinet cu ventil

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-5-

COLEGIUL TEHNIC METALURGIC Nume i Prenume Elev Clasa Data SLATINA - OLT

APLICAIE Ansambluri de dificultate medie Realizai, pe o plan de format A3, desenul de ansamblu al robinetul cu ventil reprezentat explodat n figura 1.4.

Fig. 1.4. Robinet cu ventil: 1 - urub cu cap bombat crestat; 2 - aib; 3 - roat de manevr; 4 presgarnitura; 5 - garnitur; 6 - aib profilat; 7 - cutie de etanare; 8 - garnitur; 9 - tija ventilului; 10 ax; 11 - aib; 12 - garnitur; 13 - aib; 14- piuli hexagonal; 15 - corp robinet.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-6-

1.2. DESENE DE FUNDAII DE MAINIReguli de reprezentare Utilajele necesit fundaii care s rspund exigenelor de funcionare. Din acest punct de vedere, utilajele se clasific astfel: - dup micarea maselor care produc fore neechilibrate (translaie alternativ, translaie orizontal, translaie vertical, rotaie n jurul unui ax orizontal sau vertical); - dup mrimea forelor perturbatoare neechilibrate (dinamicitate mic, medie, mare, foarte mare); - dup turaie (maini de joas turaie - mai mici de 400 rot/min, de turaie mijlocie - 4002.OOOrot/min, de turaie nalt - peste 2.000 rot/min); - dup sensibilitate (cu sensibilitate nalt, de maximum 0,1 mm/sec, cu sensibilitate medie, de pn la 1 mm/sec, cu sensibilitate joas, de 1-4 mm/s, insensibile). Pentru utilajele care produc n funcionarea lor fore perturbatoare, se impune ca fundaia s fie aezat pe un suport elastic. Astfel de fundaii se prevd independente de structura de rezisten a cldirii. Utilajele care nu produc fore perturbatoare se pot monta direct pe pardoseala cldirii industriale, pe un suport. Pentru utilajele productoare de zgomot, aezarea se va face pe un covor din cauciuc pnzat. Cnd acestea trebuie poziionate pe planee intermediare, se prevd obligatoriu izolaii antivibratoare. Planeele care suport utilaje se calculeaz la o ncrcare corespunztoare greutii utile, majorat cu 50%. Pentru realizarea fundaiei de utilaje sunt necesare urmtoarele documente: - desenul utilajului i al prinderilor; - planul de montaj tehnologic; - cartea tehnic a utilajului; - planul de amplasament al utilajului; - valoarea numeric, direcia i pulsaia forelor i a cuplurilor neechilibrate. Tipuri de uruburi de fundaie uruburile pentru fundaii sunt prevzute cu un capt profilat (pentru montarea n fundaie) i cu cellalt capt cu filet, pentru fixare cu piuli (Fig. 1.5.). Se utilizeaz la montarea pe fundaie a construciilor care susin diversele ansamble (reductoare de turaie, motoare electrice) sau subansamble.

Fig. 1.5. uruburi de fundaii: a, b, c - cap cu crlig; d - cap crestat.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-7-

1.3. SIMBOLURI GRAFICE DIN DOMENIUL MECANICn desenele de construcii de maini, o larg aplicaie au reprezentrile schematice. Definiie Prin desen schematic se nelege reprezentarea simplificat cu ajutorul unor simboluri i scheme convenionale, specifice domeniului la care se refer, a unui ansamblu de piese care compune o maina, n scopul de a nelege i a urmri sistemul lor de funcionare. Simboluri pentru tolerane geometrice Tolerana geometric aplicat unui element definete zona de toleran n interiorul creia trebuie s fie cuprins elementul respectiv. Zona de toleran este suprafaa sau spaiul cuprins n interiorul unui cerc (sau cilindru), ntre dou cercuri concentrice (sau doi cilindri coaxiali), ntre dou linii paralele (sau plane paralele) n interiorul unui paralelipiped. Elementul de referin este un element real al unei piese (muchie, suprafaa unui alezaj) care este utilizat pentru determinarea poziiei unei baze de referin. Simbolurile pentru tolerane geometrice sunt prezentate n tabelul 1.1. Tabelul 1.1. Simbolurile toleranelor geometrice

Simboluri pentru starea suprafeei Rugozitatea suprafeelor pieselor, precum i alte date care caracterizeaz prelucrarea, trebuie indicate pe desen. Rugozitatea se nscrie pe desen numai dac indicaiile respective sunt absolut necesare, din motive funcionale sau de aspect. Prezentm, n continuare, cteva semne specifice, n figura 1.6.

Fig. 1.6. Simboluri pentru notarea strii suprafeei: a - semn de baz; b - semn pentru indicarea achierii; c - semn pentru interzicerea ndeprtrii de material.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-8-

Dac trebuie precizate i alte caracteristici (strunjit, cromat), semnele de rugozitate se completeaz cu un bra pe care se nscrie indicaia respectiv, dup cum se observ n figura 1.7.

Fig. 1.7. Semne pentru alte caracteristici

Se folosesc urmtoarele notaii: - h - nlimea dimensiunii nominale nscrise pe desen; - a - abaterea medie aritmetic a rugozitii (proiectantul poate indica valoarea necesar, de exemplu 0,6; 1,6; 3,2); - b - lungimea de baz prevzut de STAS (dac proiectantul indic o alt valoare, de exemplu 5, aceasta se trece n desen n dreptul lui b); - c - simbolul orientrilor neregularitilor care se obin din procesul de achiere (exemplu: o = concentricitate; || = paralelism; = perpendicularitate); - d - simbolizeaz datele suplimentare privind tehnologia de prelucrare a suprafeei respective (exemplu: strunjit); - e - valoarea adaosului de prelucrare, n milimetri [mm]. Valoarea parametrului de rugozitate nscris n semn se exprim n micrometri (um) i reprezint rugozitatea maxim admis a suprafeei respective. Aezarea pe desen a semnului de rugozitate se face cu vrful pe liniile de contur care reprezint suprafeele respective sau pe liniile ajuttoare, care sunt n prelungirea liniilor de contur. n tabelul 1.2. sunt redate simbolurile folosite la cotare. Tabelul 1.2. Simboluri folosite la cotare

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-9-

COLEGIUL TEHNIC METALURGIC SLATINA - OLT

Nume i Prenume Elev

Clasa

Data

EVALUARE 1. Un desen de ansamblu se poate executa n: a) trei proiecii; b) ase proiecii; c) ntr-un numr minim de proiecii. 2. Ansamblul de reprezentat se deseneaz: a) n poziia de funcionare; b) n poziia de prelucrare; c) nu conteaz poziia. 3. Conturul a dou piese nvecinate la care exist un joc din dimensiuni nominale diferite se reprezint: a) printr-o singur linie continu groas; b) prin liniile de contur ale celor dou piese; c) printr-o linie continu groas i o linie ntrerupt subire. 4. Dac este necesar, piesele care fac parte din ansambluri nvecinate pot fi reprezentate n desen: a) prin linie ntrerupt subire; b) prin linie dou puncte subire; c) prin linie continu subire. 5. ntr-un desen de ansamblu, elementele componente ale ansamblului (piese, subansambluri de ordin inferior) se identific: a) prin denumirea i numrul desenului de execuie; b) printr-un numr de poziie distinct, corespunztor numrului din tabelul de componen; c) prin numrul de poziie i numrul desenului de execuie. 6. Elementele componente ale ansamblului se poziioneaz: a) n toate proieciile n care sunt reprezentate; b) n proiecia n care apar cel mai clar i sunt mai uor de identificat; c) numai n proiecia principal. 7. Sistemele de etanare cu presgarnitura se reprezint cu presgarnitura: a) introdus complet; b) ocupnd jumtate din locaul cutiei de etanare; c) introdus 2-3 mm n cutia de etanare. 8. nlimea de scriere a numerelor de poziie este: a) de 1,5-2 ori nlimea nominal de scriere; b) egal cu nlimea nominal de scriere; c) de 3 ori nlimea nominal de scriere. 9. n tabelul de componen, numerele de poziie se scriu n prima coloan astfel: a) ncepnd de jos n sus; b) de sus n jos; c) grupnd piesele de acelai tip. 10. Dac ntr-un ansamblu unele elemente execut deplasri n timpul funcionrii, ele pot fi reprezentate n poziii intermediare sau extreme cu: a) linie continu subire; b) linie dou puncte subire; c) linie ntrerupt.Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -10-

2. SOLICITRI MECANICE2.1. Tipuri de fore 2.2.Solicitri statice simple 2.3.Consecinele solicitrilor COMPETENE I DEPRINDERI \ Dup parcurgerea noiunilor prezentate in acest capitol, vei fi capabili: s identificai tipurile de fore care produc solicitri mecanice; s identificai tipurile de solicitri mecanice i consecinele produse asupra sistemelor tehnice.

2.1. TIPURI DE FOREDefiniie Forele pe care le preiau organele de maini, piesele sau construciile se numesc sarcini. Orice pies care are un anumit rol n funcionare suport anumite sarcini, numite sarcini utile. Exemple de sarcini utile sunt: ncrctura unui camion, greutatea trenului care trece pe un pod, presiunea lichidului pentru paletele unei pompe de lichid. n ceea ce privete durata de aciune, sarcinile pot fi: sarcini permanente, cu aciune continu n timp (de exemplu, greutatea proprie); sarcini accidentale, care acioneaz n anumite perioade de funcionare sau de modificare a condiiilor de funcionare (de exemplu, forele de pornire a unui motor, greutatea unui camion care trece pe un pod). Dup modul n care acioneaz forele, ele pot fi: fore exterioare (Fig. 2.1 a); fore interioare (Fig. 2.1 b).

Fig. 2.1. Forele interioare care apar datorit aciunii forelor exterioare: a - aciunea forei exterioare; b - forele interioare care apar n bare

Forele exterioare sunt cele aplicate corpului prin intermediul altor corpuri. Ele pot fi: fore (sarcini) de suprafa; fore de volum; fore de mas. Sarcinile de suprafa sunt forele aplicate direct pe suprafaa corpului. Dup modul de lucru, acestea pot fi: sarcini concentrate; sarcini repartizate. Sarcinile concentrate sunt forele transmise prin intermediul unei suprafee ale crei dimensiuni sunt mici n comparaie cu dimensiunile corpului (de exemplu, fora de traciune a unei locomotive).Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -11-

Sarcinile repartizate (distribuite) sunt fore care acioneaz pe o suprafa mai mare i pot fi uniform distribuite sau variabile (de exemplu, fora de presiune a unui gaz pe o membran, greutatea unei plci pe o mas). Din punct de vedere mecanic, sarcinile de suprafa pot fi: sarcini statice, care ncarc treptat piesa, cresc ncet pn la valoarea maxim i apoi nui mai modific mrimea (Fig. 2.2); sarcini dinamice, care se aplic brusc, cu toat intensitatea, i variaz ntr-un interval scurt de timp (Fig. 2.3). Ele pot fi variabile n timp, repetndu-se de un anumit numr de ori (de exemplu, lovitura de ciocan).

Fig. 2.2. Aciunea unei sarcini statice

Fig. 2.3. Aciunea unei sarcini dinamice I, II, III, IV - efecte ale aciunii aplicrii sarcinii dinamice

Sarcinile de volum sau de mas se exercit asupra fiecrui element de volum sau de mas (de exemplu, greutatea proprie a corpurilor). Forele interioare se caracterizeaz prin faptul c fiecrei fore i corespunde, pe aceeai direcie de aciune, o alt for egal cu ea, ns de sens opus. Aceste fore iau natere din aciunea unor pri din corp asupra celorlalte pri. Chiar dac asupra unui corp nu se exercit fore exterioare, n corp exist fore interioare care i confer forma i dimensiunile, asigurndu-i integritatea. Tipurile de legturi ntlnite n mecanic sunt: - reazemul simplu; - articulaia; - ncastrarea; - prinderea cu fire. Pentru fiecare legtur, se studiaz numrul posibilitilor de micare care i rmn rigidului, precum i forele i momentele pe care le introduce legtura. n ceea ce privete efectul produs asupra corpului, se tie c fora are drept efect deplasarea corpului de-a lungul suportului acesteia, iar momentul produce o rotaie n jurul axei. Reazeme Definiie Reazemul simplu reprezint legtura prin care un punct al rigidului rmne pe o suprafa sau pe o curb. Un reazem simplu este nlocuit cu o for, dirijat dup normala comun la suprafeele de contact. Sensul reaciunii este stabilit n cazul legturilor unilaterale ca fiind cel n care corpul poate prsi legtura. n figura 2.4 sunt prezentate cteva cazuri de reazeme simple i de nlocuire a legturilor: a) pe suprafa plan; b) pe suprafa curb; c) pe muchie i suprafa plan.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-12-

Fig. 2.4. Cteva exemple de rezemare simpl: I - reprezentri; II - scheme de nlocuire a legturilor In figura 2.5. sunt prezentate dou exemple de reazeme simple.

Fig. 2.5. Exemple de rezemri: a - rezemarea unui pod; b - rezemarea unui utilaj.

Definiie Articulaia este legtura unui rigid care oblig corpul s rmn n permanen ntr-un punct dat. Articulaia poate fi: plan sau cilindric, n cazul n care corpul este solicitat de un sistem de fore plane; spaial sau sferic, n cazul n care corpul este solicitat de un sistem de fore n spaiu. Dac lum n vedere restriciile geometrice, avem urmtoarea situaie: la articulaia cilindric (Fig. 2.6) este permis o singur rotaie; la articulaia sferic (Fig. 2.7.) sunt permise trei rotaii.

Fig. 2.6. Articulaii cilindrice: I - reprezentare; II - exemple de realizare practic.

Fig. 2.7. Articulaie sferic: a - articulaie spaial; b - componentele unei articulaii spaiale.

Definiie ncastrarea este o legtur prin care corpul este fixat n alt corp, astfel nct s nu fie permis nici o micare.Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -13-

Acest tip de legtur nu las niciun grad de libertate corpului. Reprezentarea unei ncastrri este redat n figura 2.8 a, b, c.

Fig. 2.8. ncastrri: - reprezentare; II - exemple de ncastrri.

Schema de ncrcare este reprezentat de forele i momentele care acioneaz asupra reazemelor. Definiie Solicitrile sunt aciunile prin care forele interioare sau cele exterioare le produc asupra corpurilor, avnd drept rezultat apariia deformaiilor. Solicitrile simple sunt prezentate n figura 2.9., dup cum urmeaz: 1. ntinderea (Fig. 2.9 a, b) - cnd fora N produce lungirea barei; 2. compresiunea (Fig. 2.9 c, d) - cnd fora N produce scurtarea barei; 3. forfecarea (Fig. 2.9 e, f) - produs de fora tietoare T; 4. rsucirea sau torsiunea (Fig. 2.9 g) - produs de momentul Mt; 5. ncovoierea (Fig. 2.9 h, i) - produs de momentul ncovoietor Mi; 6.flambajul (Fig. 2.9 j).

Fig. 2.9. Schema de reprezentare a solicitrilor simple

ntinderea i compresiunea Cele dou solicitri sunt studiate mpreun, deoarece ele sunt determinate de acelai tip de fore ce acioneaz axial asupra barelor. Diferena dintre cele dou tipuri de solicitri const doar n sensul de aciune a forelor. Dac asupra unei bare drepte se aplic fore perpendiculare pe seciune i paralele cu axa barei, fore care tind s lungeasc bara, atunci apare solicitarea la ntindere (Fig. 2.10). Dac asupra unei bare drepte se aplic fore perpendiculare pe seciune i paralele cu axa barei, efectul acestor fore fiind acela de a o scurta, atunci bara este solicitat la compresiune (Fig. 2.11.).Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -14-

Convenional, se consider pozitiv fora care ntinde bara i negativ fora care comprim bara. O bar este solicitat la compresiune atunci cnd forele ce acioneaz asupra ei tind s o scurteze.

Fig. 2.10. ntinderea. Situaie practic

Fig. 2.11. Compresiunea

Fenomenul de compresiune prezint aceleai faze ca la ntindere, i anume: a) poriunea de elasticitate, caracterizat de c - limita de elasticitate, caracteristic materialului; b) poriunea de scurtare accentuat i permanent, nsoit de umflarea barei, deci de mrirea seciunii; c) poriunea de plasticitate foarte mare, urmat de strivirea barei. Diagrama solicitrii la compresiune are aceeai form ca i diagrama la ntindere, adic limitele la elasticitate, plasticitate i curgere, precum i modulul de elasticitate sunt aceleai. Aceste valori sunt valabile, de exemplu, pentru oel i lemn, considerate materiale elastice. Fonta se comport mai bine la compresiune, astfel c, n acest caz, limita de elasticitate la compresiune (c) este mai mare dect la ntindere. Ecuaiile stabilite pentru ntindere rmn valabile, dar au semn schimbat. Forfecarea Solicitarea de forfecare se produce atunci cnd rezultanta forelor exterioare se reduce la o for coninut de planul de seciune, perpendicular pe axa barei. Eforturile unitare care iau natere n material, opuse forei tietoare, sunt i ele cuprinse n planul seciunii, deci sunt eforturi tangeniale, msurate n daN/cm2. Deformaiile care se produc la forfecare sunt de tip unghiular. Dac asupra unei piese acioneaz dou fore paralele, de sensuri opuse i dispuse de o parte i de alta a materialului, distana dintre direcii fiind practic nul, se consider c piesa este solicitat la forfecare. Un aspect de notat este acela c, pe msur ce solicitarea la forfecare nainteaz, braul forelor crete (Fig. 2.12.). Dac acesta nu depete o anumit limit, fenomenul poate fi neglijat. n caz contrar, dac braul forelor devine mare, depind o anumit limit, nu se mai produce tierea materialului, ci ncovoierea lui, care poate duce la ruperea materialului. Deoarece, constructiv, ntre lamele tietoare exist o distan, n momentul tierii ntre lame apare o deformaie unghiular (Fig. 2.13.).

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-15-

Fig. 2.12. Efectul forei tietoare ncovoierea

Fig. 2.13. Deformaia unghiular care apare sub aciunea forelor tietoare

O pies este solicitat la ncovoiere cnd forele produc un cuplu situat n planul longitudinal al piesei, deci un moment ncovoietor, reprezentat printr-un vector situat n planul seciunii transversale. Piesele solicitate la ncovoiere sunt, n general, piese lungi, pe care le vom considera bare. Barele solicitate la ncovoiere (Fig. 2.14) sunt, n general, grinzi, iar piesele de susinere se numesc reazeme. Ele au rolul de a mpiedica anumite micri ale barelor care s-ar putea produce sub aciunea sarcinilor exterioare.

Fig. 2.14. Reprezentarea barei solicitate la ncovoiere

Forele de legtur ce iau natere n reazeme se numesc reaciuni i acioneaz asupra grinzilor. Valoarea lor se obine din calcul. n figura 2.15. sunt prezentate cteva exemple de aciune a forelor care produc ncovoierea, iar n figura 2.16., efectele produse asupra corpurilor n aplicaiile industriale.

Fig. 2.15. ncovoierea

Fig. 2.16. Exemple de corpuri supuse la ncovoiere i efectele solicitrii

Torsiunea Torsiunea (rsucirea) este produs de fore care nu ntlnesc axa barei i nici nu sunt paralele cu ea. Efortul produs de aceste fore se numete moment de rsucire i are vectorul dirijat pe axa barei. Altfel spus, o bar circular sau inelar este solicitat laCurs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -16-

rsucire pur dac asupra ei acioneaz la extremiti dou cupluri (S1 - S2, S3 - S4), avnd sens contrar unul fa de cellalt (Fig. 2.17.).

Fig. 2.17. Rsucirea barelor cu seciune circular: a - schema rsucirii; b - arbore solicitat la rsucire.

Dup aplicarea cuplurilor, axa barei rmne dreapt, n timp ce seciunile transversale se rotesc unele fa de celelalte. Rotirea seciunilor este cu att mai mare cu ct distana dintre seciuni crete. Rotirea relativ a seciunilor are ca efect apariia tensiunilor n seciunile transversale, numite tensiuni tangeniale. Deoarece bara nu este solicitat de-a lungul axei, nu apar tensiuni normale. La rsucire, poziia seciunilor transversale se pstreaz doar la barele cu seciune circular i inelar (orict am rsuci un cerc, el rmne tot cerc). Flambajul S considerm c asupra unei bare subiri se acioneaz cu o for de compresiune P (Fig. 2.18). Dac fora are valori mici, starea de echilibru stabil se pstreaz, iar barei i se poate aplica calculul la compresiune. Dac valoarea forei P crete, bara se ncovoaie brusc. n aceast situaie se spune c bara flambeaz (Fig. 2.19). Dac fora este ndeprtat, bara revine la forma dreapt iniial. Dac fora P este mrit n continuare, bara prsete poziia de echilibru i nu mai revine la poziia iniial. La depirea unei anumite valori a forei P, bara se rupe. P capt o valoare critic numit fora critic de flambaj. n urma aciunii forei critice, bara se deformeaz i nu mai revine la forma iniial, trecnd din starea de echilibru stabil n cea de echilibru instabil.

Fig. 2.18. Solicitarea la Fig. 2.19. Flambajul Fig. 2.20. Flambajul unui inel compresiune a unei bare drepte Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -17-

Se numete flambaj trecerea unei piese din starea de echilibru stabil n cea de echilibru instabil pentru o anumit valoare a sarcinilor aplicate. Un alt exemplu de flambaj este cel al unui inel supus aciunii unei fore exterioare. Att timp ct inelul, sub influena presiunii exterioare, are forma circular, spunem c se afl n echilibru stabil. Dac presiunea aplicat crete, el i va schimba forma, devenind eliptic, deci va trece ntr-un echilibru instabil (Fig. 2.20). Flambajul apare la un numr variat de piese ntlnite n practic: - bare drepte subiri solicitate la compresiune; - bare drepte solicitate axial i transversal; - bare curbe solicitate la compresiune; - bare drepte subiri solicitate la ncovoiere; - profile subiri solicitate la ncovoiere i rsucire; - tuburi i evi cu perei subiri solicitate prin fore axiale. Solicitri compuse n realitate, solicitrile simple sau pure sunt mai rar ntlnite. De regul, un organ de main (construcie sau pies component) este supus simultan la cel puin dou solicitri simple. Prezena simultan n seciune a dou sau a mai multe solicitri simple determin apariia solicitrilor compuse. Acestea pot fi: solicitri ce produc numai eforturi unitare axiale; este cazul n care asupra corpului acioneaz simultan fore axiale i momente ncovoietoare. solicitri care produc n seciune numai eforturi unitare tangeniale; este cazul n care asupra corpului acioneaz fore tietoare i momente de rsucire. solicitri care produc n seciune att eforturi unitare normale, ct i eforturi unitare tangeniale; acestea sunt cazurile n care asupra corpului acioneaz fore axiale sau momente ncovoietoare i fore tietoare sau momente de rsucire. Solicitrile descrise intr n categoria solicitrilor mecanice. Din cauza eforturilor pe care le dezvolt, n tehnic se mai iau n calcul i alte tipuri de solicitri: solicitri electrice i electrodinamice; solicitri termice.

2.3. CONSECINELE SOLICITRILORDefiniie Solicitrile produse de aciunea forelor exterioare asupra corpurilor duc la apariia unor modificri ale formei i ale dimensiunilor acestora. Aceste modificri se numesc deformaii. Deformaiile depind de forma i de dimensiunile corpurilor, precum i de o serie de caracteristici mecanice specifice fiecrui material n parte. Deformaiile pot fi: elastice, care apar pn la o anumit valoare limit a eforturilor unitare, numit limit de elasticitate", i dispar odat cu dispariia cauzei care le-a produs; plastice, care apar la eforturi mari i nu dispar odat cu cauza care le-a produs. Starea de deformaie este caracterizat de urmtoarele mrimi: alungirea sau deformaia specific; deformaia unghiular; deplasarea.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-18-

Alungirea O bar solicitat la ntindere va suferi o deformaie numit lungire (Fig. 2.21.), de mrime l = l1 -l0 . Alungirea sau deformaia specific se noteaz i se definete prin relaia: de unde: l = x l0 n cazul solicitrii de compresiune, poart denumirea de scurtare specific. La creterea sarcinii crete i efortul unitar i apar gtuirea i ruperea materialului (Fig. 2.22.).

Fig. 2.21. Lungirea unei bare

Fig. 2.22. Gtuirea i ruperea materialului la efort maxim (D0 - diametrul iniial, D - diametrul de gtuire)

Deformaia unghiular Se consider un cub la care, pe dou fee, acioneaz fore tietoare. n figura 2.23., feele pe care acioneaz aceste fore sunt ABCD i A1B1C1D1 . n urma aciunii forelor tietoare, n aceste suprafee iau natere eforturi unitare tangeniale, iar faa A1B1C1D1 lunec fa de ea nsi, ajungnd n poziia A'B'C'D'.

Fig. 2.23. Deformaia unghiular

Din figura 2.23 observm c: Lunecarea specific este pozitiv dac micoreaz unghiul de 90 (ca n figura 2.23) sau negativ, dac mrete unghiul de 90. Deplasarea Atunci cnd asupra unui corp acioneaz fore care i produc deformaii, punctele sale i schimb poziia n raport cu un reper iniial (Fig. 2.24). Drumul parcurs de un punct al corpului n procesul de deformare poart denumirea de deplasare.Fig. 2.24. Deplasarea captului liber al unei bare ncastrate Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -19-

COLEGIUL TEHNIC METALURGIC Nume i Prenume Elev Clasa Data SLATINA - OLT

TEST DE EVALUARE 1 I. Rspundei prin adevrat sau fals. a. Materialele elastice revin la dimensiunile iniiale dup ce aciunea forei a ncetat. b. Materialele izotrope nu au aceleai proprieti mecanice n toat masa lor. c. Barele au axa longitudinal egal cu nlimea i cu lungimea seciunii. d. Sarcinile concentrate au aciune continu n timp. e. Reazemul simplu oblig corpul s rmn n permanen ntr-un punct dat. f. Unui corp ncastrat nu i este permis nicio micare. II. Alegei varianta de rspuns corect. 1. Materialele elastice sunt cele care: a) revin numai la dimensiunile iniiale; b) au aceleai proprieti mecanice n toat masa lor; c) revin la forma i dimensiunile iniiale dup ce aciunea forei a ncetat; d) respect legea lui Hooke. 2. Materialele care nu se supun legii lui Hooke sunt: a) oelul pentru arcuri, cauciucul, fonta, cuprul; b) fonta, cauciucul, cuprul, betonul; c) aluminiul, cauciucul, betonul; d) bronzul, cauciucul, fonta, betonul. 3. Modificrile formei i ale dimensiunilor unui corp aflat sub aciunea foielor exterioare care dispar cu cauza care le-a produs, se numesc: a) variaii de form; b) solicitri; c) deformaii elastice; d) alungiri. III. ntocmii o Fi recapitulativ, dup modelul prezentat n continuare. Adugai lucrarea realizat n portofoliul Sisteme mecanice. Folosii aceast fi de cte ori avei nevoie s v mprosptai cunotinele. 1. Clasificarea materialelor dup modul de comportare sub aciunea sarcinilor. 2. Clasificarea corpurilor din punctul de vedere al rezistenei materialelor. 3. Clasificarea sarcinilor a) din punctul de vedere al duratei de aciune; b) dup modul n care acioneaz forele; c) dup modul de lucru. 4. Definirea reazemelor, tipuri de reazeme. Structura portofoliului, stabilit mpreun cu profesorul, poate conine: fie de lucru, fie de documentare, fie de evaluare, fie recapitulative, rezumate, desene de execuie, fie tehnologice, planuri de operaii, eseuri, proiecte, pliante, brouri, prospecte, glosar de termeni, alte lucrri reprezentative. Portofoliul constituie o colecie a produselor pe care le realizai pe parcursul ntregului an colar i evideniaz progresul obinut prin parcurgerea coninuturilor, precum i competenele dobndite.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-20-

COLEGIUL TEHNIC METALURGIC Nume i Prenume Elev Clasa Data SLATINA - OLT

TEST DE EVALUARE 2 I. Rspundei prin adevrat sau fals. a) Solicitrile sunt aciunile pe care forele dinamice le produc asupra corpurilor. b) Solicitrile sunt aciunile care au ca rezultat apariia deformaiilor. c) Deformaiile elastice dispar odat cu dispariia cauzei care le-a produs. d) O bar solicitat la ntindere va suferi o deformaie numit alungire. e) ntinderea i compresiunea sunt produse de acelai tip de fore. f) Piesele solicitate la ncovoiere sunt piese scurte. II. Alegei varianta corect de rspuns. 1. Compresiunea i forfecarea sunt produse de: a) fora axial i momentul de torsiune; b) fora axial i fora tietoare; c) momentul ncovoietor i fora tietoare; d) fora axial i momentul ncovoietor. 2. Fora care poate mri lungimea unei bare este: a) fora care poate fi aplicat unei bare; b) fora dinamic aplicat; c) o for de ntindere; d) fora static. 3. Unitatea de msur pentru eforturi unitare axiale, n SI (Sistemul Internaional), este: a) kg/m; b) daN-m; c) N/m2; d) kg/m2.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-21-

3. SOLICITRI ELECTRICE3.1. Cauzele solicitrilor electrice 3.2. Efectele solicitrilor electrice COMPETENE I DEPRINDERI Dup parcurgerea noiunilor prezentate n acest capitol, vei fi capabili: s identificai cauzele i efectele solicitrilor electrice; s identificai efectele solicitrilor electrice; s identificai cauzele i efectele solicitrilor electrice asupra componentelor sistemelor tehnice. 3.1. CAUZELE SOLICITRILOR ELECTRICE Dup cum am nvat la fizic, se definete ca fiind curent electric transportul de electroni liberi prin fire conductoare. Pentru a se produce curent electric ntr-un circuit, este nevoie de o diferen de potenial. Aceast diferen de potenial este meninut cu ajutorul generatorului, numit i surs electric. Definiie Curentul electric staionar reprezint acea faz a electronilor n care acetia au o micare independent de timp, n orice seciune a circuitului. Ansamblul format din generator electric, conductoare de legtur i unul sau mai muli consumatori poart numele de circuit electric. ntr-un circuit, curentul electric produce trei efecte principale: - efect termic - curentul electric nclzete conductorii prin care trece; - efect chimic - la trecerea curentului electric printr-un electrolit, pe electrodul negativ se depune o cantitate de substan; - efect magnetic - la trecerea curentului electric printr-un conductor, n jurul acestuia apare un cmp magnetic. Principalii parametri care caracterizeaz curentul electric sunt cuprini n figura 3.1.

Fig. 3.1. Parametrii curentului electric - Intensitatea curentului electric, I, este o mrime care exprim sarcina electric ce strbate seciunea transversal a circuitului n unitatea de timp. n sistem internaional (SI),Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -22-

unitatea de msur a curentului electric este amperul (A). Relaia de definiie a intensitii curentului electric este: unde: I- intensitatea curentului electric; Q - sarcina electric; t - timpul. - Tensiunea electric, U, este diferena de potenial ntre dou puncte ntre care se efectueaz un lucru mecanic pentru deplasarea sarcinilor electrice. Unitatea de msur n SI a tensiunii electrice este voltul (V). - Tensiunea electromotoare, E, este lucrul mecanic efectuat pentru a transporta unitatea de sarcin de-a lungul circuitului. Este dat de suma energiilor: W = W1 + W2 (unde W1 energia necesar n circuitul exterior; W2 - energia necesar n circuitul interior al generatorului). Tensiunea electric se definete prin relaia . Tensiunea electromotoare a sursei este: E = U + u. - Rezistenta electric, R, este mrimea fizic definit ca raportul dintre mrimile U i I, dup formula: Unitatea de msur n SI a rezistenei electrice este ohmul (). - Rezistivitatea electric, r, este mrimea numeric egal cu rezistena unui conductor electric avnd lungimea de 1 m i seciunea de 1 m2. Unitatea de msur pentru rezistivitate n SI este ohm x metru (m). Rezistivitatea electric este o funcie de temperatur, calculat dup formula: = o(l+T) - rezistivitatea la temperatur T2; 0 - rezistivitatea la temperatur T1; - coeficient termic al rezistivitii electrice; T - variaia de temperatur T = T2 T1. - Conductana electric se definete ca fiind inversul rezistenei electrice. Unitatea de msur n SI pentru conductana electric este siemensul (S). - Conductivitatea electric se definete ca fiind inversul rezistivitii. Unitatea de msur a conductivitii n SI este 1/Wm. Efectul produs de solicitrile electrice se poate determina prin msurarea urmtoarelor mrimi: energia electric, puterea electric, fora electromagnetic. - Energia electric, W, este energia generatorului transmis consumatorilor i transformat n: - lucru mecanic (antrenarea motoarelor); - energie termic (nclzirea rezistenelor); - energie chimic. Energia electric se exprim prin relaia: W = I 2 X R X t, unde: W - energia electric; I- intensitatea curentului electric; R - rezistena electric; t - timpul.Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -23-

Unitatea de msur pentru energie electric n SI este kilowat x or (kW x h). l k W x h = 3,6x IO6 J. - Puterea electric, P, este energia dezvoltat la bornele unui consumator n unitatea de timp: P= U X I [VA] Puterea electric total este compus din: - puterea dezvoltat de surs: P = E x I; - puterea disipat de consumatori: P=I2 x R Deci, puterea unui circuit ntreg este: P=I2 x (R + r). - Fora electromagnetic este o for exercitat de cmpul magnetic asupra unui conductor strbtut de curent electric. Este perpendicular pe direcia conductorului. Ea este proporional cu intensitatea curentului electric i cu lungimea conductorului aflat n cmp.

3.2. EFECTELE SOLICITRILOR ELECTRICEA. Supranclzirea conductoarelor depinde de durata i de mrimea curentului de scurtcircuit, care descrete de la o valoare maxim (curentul de oc de scurtcircuit) pn la o valoare permanent. Diferene mari de valori ale intensitii curenilor de scurtcircuit sunt msurate n mod special la scurtcircuitele care se produc n apropierea generatorului. n cazul n care defectul se produce la o distan mai mare de surs, curentul de scurtcircuit este practic constant. Formula utilizat la dimensionarea cablurilor, a aparatelor electrice i a prizelor este:

unde: q - aria seciunii conductorului [mm2]; Ik intensitatea curentului electric [A]; t-timpul [s]; c - cldura specific a materialului din care este confecionat conductorul [cal/g x grd]; d - densitatea materialului din care este confecionat conductorul [g/cm3]; r - rezistivitatea la 20C [W x mm2/m]; = 0,004 coeficient 1 - temperatura iniial [C]; max - temperatura maxim [C]. B. Solicitri mecanice provocate de curentul de scurtcircuit - mbtrnirea i strpungerea izolaiei (conturnarea) Conductoarele paralele parcurse de curent electric sunt supuse unor fore electrodinamice de atracie (atunci cnd curenii sunt n acelai sens) i de respingere (atunci cnd curenii au sensuri opuse). Aceste fore sunt redate prin relaia:

unde: F fora electrodinamic ntre conductori [daN]; Is - curentul de oc [A]; l-distana dintre izolatoare [cm]; a - distana dintre conductori [cm].

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-24-

n cazul unui scurtcircuit, aceste fore pot deveni mari. De aceea, este necesar s se verifice prin calcul efortul la ncovoiere al conductorilor i solicitrile la rupere, la compresiune i la ntindere asupra izolatorilor. Aceast for este uniform distribuit de-a lungul distanei de sprijin, care este fie deschiderea unui conductor care trece prin mai multe puncte de sprijin, fie lungimea unui conductor fixat la ambele capete. Efortul unitar n conductor Este dat de relaia:

unde: - factorul de frecven (va = 2); F - fora electrodinamic; l - lungimea conductorului; W- modulul de rezisten al conductorului. Dac admitem c sgeata permanent reprezint 3-5% din distana / ntre supori, conductoarele sunt dimensionate pentru efortul electrodinamic la ncovoiere. Capacitatea de oscilaie Conductoarele i izolaiile au tendine de oscilaie. Pulsaia constant a curentului de scurtcircuit de curent continuu produce oscilaii la fel ca scurtcircuitul n curent alternativ. n curent continuu, efortul n conductoare i izolaii ce apare n scurtcircuit este dublu fa de efortul aprut la o sarcin constant. n curent alternativ, forele periodice existente produc, de asemenea, oscilaii n sistemul de conductoare i izolaii, iar scurtcircuitul reprezint un regim tranzitoriu ntins pe mai multe perioade. Prin urmare, solicitrile electrice apar n orice tip de conductor, fie el strbtut de curent continuu sau de curent alternativ. Att la calculul pieselor componente ale aparatelor electrice, ct i la calculul conductelor, solicitrilor cauzate de curentul electric li se adaug solicitri mecanice i termice. Deformaiile pieselor provocate de efectul termic al curentului electric se calculeaz folosind i relaii specifice deformaiilor cauzate de nclzire. Solicitrile mecanice ale pieselor componente ale aparatelor electrice sunt provocate de: a) tensiunile n fire cauzate de greutatea proprie a acestora (la transportul aerian al curentului electric); b) presiunea stratului de pmnt (la conducte ngropate); c) presiunea mecanic exercitat n ntreruptoare i prize, n momentul conectrii n circuit.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-25-

COLEGIUL TEHNIC METALURGIC Nume i Prenume Elev Clasa Data SLATINA - OLT

EVALUARE I. Apreciai cu adevrat sau cu fals urmtoarele enunuri. 1. Energia electric este energia generatorului transmis consumatorilor i transformat n lucru mecanic (antrenarea motoarelor) i energie termic (nclzirea rezistenelor). 2. Cmpul magnetic se manifest prin efectul termic produs asupra conductoarelor parcurse de curent. 3. Efectul termic se datoreaz nclzirii conductorilor prin care trece curentul electric. 4. La trecerea curentului electric printr-un conductor, n jurul acestuia apare un cmp magnetic. 5. Supranclzirea conductoarelor nu depinde de durata i de mrimea curentului de scurtcircuit. II. Stabilii corespondena corect dintre elementele celor dou coloane.A 1. efect termic B a. la trecerea curentului electric printr-un electrolit, pe electrodul negativ se depune o cantitate de substan. 2. efect chimic b. la trecerea curentului electric printr-un conductor, n jurul acestuia apare un cmp magnetic. 3.efect magnetic c. curentul electric nclzete conductorii prin care trece.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-26-

4. SOLICITRI TERMICE4.1. Cauzele solicitrilor termice 4.2. Efectele solicitrilor termice COMPETENE l DEPRINDERI Dup parcurgerea noiunilor prezentate in acest capitol, vei fi capabili: s identificai cauzele i efectele solicitrilor termice; s identificai efectele solicitrilor termice; s identificai cauzele i efectele solicitrilor termice asupra componentelor sistemelor tehnice.

4.1. CAUZELE SOLICITRILOR TERMICEn condiii reale de funcionare, orice pies este supus unui regim de variaie de temperatur. Variaia temperaturii unui corp are diferite cauze, i anume: 1. condiiile de lucru: variaia temperaturii mediului; funcionarea n sisteme tehnice cu variaii de temperatur (cazane cu abur, poduri); 2. frecarea - fenomen ce nsoete absolut toate fenomenele fizice i n urma cruia corpurile aflate n contact se nclzesc; 3. efectele termice ale curentului electric.

4.2. EFECTELE SOLICITRILOR TERMICEOdat cu modificarea temperaturii unui corp, au loc urmtoarele fenomene: a) dilatarea, la nclzire; b) contracia, la rcire. Ambele fenomene fizice au implicaii importante n funcionarea aparatelor, mainilor i utilajelor i constituie o important surs de erori. Din punct de vedere cantitativ, dilatarea termic este caracterizat de coeficientul de dilatare termic, , exprimat prin relaia: unde: l = l - l0; l - lungimea barei la temperatura t C; l0 - lungimea barei la temperatura de 0 C; T- variaia de temperatur. Legea de dilatare liniar este dat de relaia: l = 10(1+T) Expresia l+ Tse numete binomul de dilatare termic. Dac se consider c materialul se dilat la fel pe orice direcie din masa lui (materialul este omogen i izotrop), atunci i legea de variaie a lungimii cu temperatura este aceeai pe orice direcie, i putem calcula: - raportul ariilor aceleiai seciuni pentru o variaie de temperatur egal cu T; - raportul volumelor aceluiai corp la temperaturi diferite.

Dilatarea termic a corpurilor duce i la o variaie a densitii acestora cu temperatura, dup formula:Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -27-

Modificrile dimensionale ale corpului sub influena variaiei temperaturii conduce la apariia de tensiuni interne. Eforturi unitare rezultate n urma dilatrilor mpiedicate Din studiul fizicii tim c, dac temperatura unei bare crete cu T= T2- T1, aceasta sufer o lungire l a crei valoare este dat de relaia: l = alT= al (T 2 T 1 ), unde este coeficientul de dilatare liniar. Dac bara se gsete prins n dou suporturi (este ncastrat la ambele capete), atunci ea nu se va putea dilata; pereii vor comprima bara, iar n seciunea acesteia vor aprea eforturi unitare produse de fora de comprimare care este opus dilatrii (Fig. 4.1.).

Fig. 4.1. Dilatarea mpiedicat

Deoarece deformaia final este nul, putem scrie: lc = lT, n care: - lc - variaia de lungime n urma comprimrii; - lT alungirea cauzat de dilatarea termic. Aadar, vom avea formula: Efortul unitar din bar va fi: n tehnic, pentru a se evita apariia eforturilor unitare, ntr-un capt al barei se las la montaj un loc liber numit rost de dilataie, care, fiind mai mare dect dilatarea propriuzis, evit apariia eforturilor suplimentare. Pentru mai multe bare aezate una n prelungirea alteia, montate ntre doi perei, problema se rezolv absolut n acelai mod (Fig. 4.2.).

Fig. 4.2. Dilatarea mpiedicat la mai multe bare n prelungire

Alungirile celor trei tronsoane sub efectul nclzirii sunt date de relaiile: l1 = 1 l1 T; l2 = 2 l2 T; l3 = 3 l3 T; n aceast situaie, avem: l=l 1 +l 2 +l 3 =T(1 l1+ 2 l2+ 3 l3); Egalnd cele dou tipuri de deformaii (termic i de compresiune), obinem:

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-28-

s1 =N/AL; S2 = N/A2; S3 = N/A3. Eforturi unitare ntr-o bar dublu ncastrat, nclzit neuniform Dac nclzirea unei bare este neuniform pe grosime, acest lucru determin dilatri inegale ale fibrelor longitudinale i are ca efect producerea de eforturi de ncovoiere. Considerm o bar simplu rezemat la capete (Fig. 4.3.), nencrcat cu nici o sarcin exterioar. Bara are lungimea l i seciunea de nlime h. Ea este nclzit la faa inferioar la temperatura T 1 , iar la faa superioar la temperatura T2 (T 1 > T 2 ). S determinm raza de curbur a fibrei medii deformate.

Fig. 4.3. Deformarea unei bare simplu rezemate, nclzite neuniform

Considerm c, pe nlimea seciunii barei, temperatura variaz liniar, deci temperatura medie este calculat conform formulei: . La o distan y de axa neutr, Oz, temperatura va avea valoarea: Din cauza variaiei de temperatur pe axa Oy, fibrele situate la distane diferite de fibra medie se dilat diferit. Variaia cu temperatura a lungimii unei fibre oarecare fat de lungimea fibrei medii va fi: Alungirea relativ a unei fibre oarecare este dat de relaia:

Dar, la studiul solicitrii la ncovoiere, am nvat c: Dup egalarea celor dou relaii, obinem:

=

Deoarece T 1 ,T 2 i h sunt constante pe toat lungimea barei, curbura este constant, deci bara se deformeaz dup un arc de cerc. Dac grinda este ncastrat la ambele capete, n ncastrri apar dou momente ncovoietoare care produc eforturi contrare celor produse de dilatarea inegal, i astfel grinda este meninut rectilinie (Fig. 4.4.). Tensiuni interne provocate de rcirea inegal

Fig. 4.4. Grinda ncastrat nclzit neuniform

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-29-

Tensiunile de acest tip apar la rcirea pieselor turnate, forjate, sau la construciile sudate. La aceste piese, n urma rcirii, se produc deformaii provocate de echilibrarea tensiunilor interne. Pentru exemplificare, vom folosi o bar cilindric supus rcirii. n prima faz a rcirii, partea exterioar a barei, care este supus aciunii aerului, se rcete mai repede dect cea central. Rcindu-se, partea exterioar a barei se contract i exercit asupra prii centrale o solicitare de compresiune. Acestei compresiuni i se opune o solicitare de ntindere, exercitat de partea interioar a cilindrului. Cnd aceste solicitri ating limita de curgere la cald, n partea exterioar se produc deformaii plastice. n acest moment, partea exterioar este rcit, dar miezul se pstreaz cald. Rcirea continund, tensiunile interne exercitate de partea central se micoreaz pn cnd compresiunea se reduce la zero. Scurtarea prii centrale a cilindrului este mpiedicat de partea exterioar; deci, se exercit o solicitare de compresiune pe exterior i de ntindere pe interior. n concluzie, rcirea inegal este una dintre principalele cauze pentru care piesele prelucrate la cald au o form care nu este identic cu cea proiectat.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-30-

COLEGIUL TEHNIC METALURGIC Nume i Prenume Elev Clasa Data SLATINA - OLT

EVALUARE Completai spaiile punctate cu noiunile corecte. 1. La creterea sau scderea temperaturii unui corp au loc fenomenele: a. La creterea temperaturii.............................................................................................. b. La scderea temperaturii............................................................................................... 2. Variaia lungimii unei bare nclzite este dat de formula:........................................... 3. 1 + T se numete ...................................................................................................... 4. Cauzele variaiei dimensiunilor unui corp sunt:........................................................... 5. Efortul unitar dintr-o bar supus dilatrii mpiedicate este..........................................

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-31-

5. CALITATEA PRODUSELOR5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. CONCEPTUL DE CALITATE CRITERII DE CALITATE NORME DE CALITATENORMATIVE DE RECEPIE I CONTROL SPECIFICE ABATERI DE LA NORMELE DE CALITATE

COMPETENE I DEPRINDERI

Dup parcurgerea noiunilor prezentate n acest capitol, vei fi capabili: - s definii criteriile de calitate; - s cunoatei criteriile de calitate i importana acestora n asigurarea funcionalitii unui produs; - s definii normele de calitate; - s cunoatei abaterile de la calitate i reprezentrile acestora.

5.1. CONCEPTUL DE CALITATEVerificarea resurselor materiale n produse, astfel nct acestea s satisfac la nivel ct mai nalt nevoile societii, cu o eficien economic sporit, impune un anumit grad de utilitate al acestora, msurat prin calitatea produselor. Definiie Calitatea unui produs reprezint totalitatea caracteristicilor eseniale cerute produselor i serviciilor oferite. Calitatea este o funcie important n activitatea unei firme, deoarece ea reprezint nsuirea unui produs sau serviciu de a fi corespunztor pentru utilizare. ntr-o unitatea economic, funcia calitii este asigurat printr-o multitudine de activiti care trec prin toate posturile de lucru ce sunt legate direct sau indirect de realizarea produsului. Cerinele de calitate ale unui produs sunt stabilite de utilizatori, care transmit aceste dorine productorilor. Compartimentul de desfacere al unitii ofer consumatorilor produsele obinute care dein i calitile cerute. n aceast situaie putem spune c un cumprtor este utilizator de calitate.

5.2. CRITERII DE CALITATEDup importana lor n asigurarea utilitii i funcionalitii produselor, caracteristicile de calitate se mpart n: caracteristici de baz, absolut necesare; caracteristici secundare, care pot lipsi sau care pot fi realizate la niveluri inferioare, reducndu-se astfel costurile, fr ca gradul de utilitate al produsului s fie afectat semnificativ. n funcie de destinaia economic i de modul de utilizare al produselor, caracteristicile de calitate se pot clasific n: caracteristici ale mijloacelor de munc: durabilitate, greutate, consum specific, gabarit, rezisten la lovire, temperatur, mediu nociv, precizie de lucru, estetic, comoditate n mnuire, randament, fiabilitate, mentenabilitate, cheltuieli specifice de materiale;Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -32-

caracteristici ale obiectelor muncii: uurina prelucrrii i economicitatea acesteia, asigurarea calitii cerute a produsului finit, soliditate, elasticitate, compoziie chimic; caracteristici pentru obiectele de consum individual: form, culoare, rezisten la rupere i frecare, conductibilitate electric i termic, permeabilitate. Dup posibilitile de msurare se deosebesc: caracteristici msurabile direct: dimensiuni, greutate, duritate; caracteristici msurabile indirect: fiabilitatea unui utilaj, determinat pe baza probelor de rezisten i uzur, randamentul unui motor, determinat pe baza puterii dezvoltate i a consumurilor; caracteristici comparabile cu o mrime etalon: numrul de defecte pe unitatea de suprafa, gradul de cromare, gradul de vopsire. n funcie de modul de exprimare, caracteristicile de calitate pot fi clasificate n: caracteristici cuantificabile, a cror valoare efectiv poate fi msurat i nregistrat: dimensiuni, greuti, debite, presiuni; caracteristici atributive: definesc calitatea prin calificative - corespunztor sau necorespunztor.

5.3. NORME DE CALITATEDefiniie i clasificare Documentele referitoare la calitatea produselor se clasific n dou categorii (figura 5.1.).

Fig. 5.1. Documente

Standardul reprezint un ansamblu de reguli tehnice obligatorii prin care se stabilesc, potrivit nivelului dezvoltrii tehnice ntr-un anumit moment, caracteristicile tehnico-economice pe care trebuie s le ndeplineasc un produs, precum prescripiile privind recepia, marcarea, depozitarea i transportul acestuia. Caietul de sarcini este un document tehnico-normativ care completeaz cu noi parametri prevederile cuprinse standarde i n normele tehnice. Se elaboreaz prin conlucrarea furnizorului cu beneficiarul, stabilind, pe lng nivelul de calitate a produselor i metodele de control, modalitile de recepie, de ambalare, de livrare. Norma tehnic reprezint documentaia tehnico-economic n care sunt cuprinse prescripiile de calitate ale ui produs. Aceste norme pot fi de dou tipuri: departamentale i de ntreprindere (norme interne). Buletinul de analiz este un document de certificare a calitii, prin care se face o descriere detaliat a anumitor caracteristici fizice i mecanice ale produsului. Certificatul de omologare este documentul prin care se face omologarea produselor, cu scopul de a verifica di produsele noi corespund documentaiei tehnico-economice. Omologarea se face n dou etape:Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -33-

a) omologarea preliminar (de prototip), n urma creia unitatea productoare poate trece la pregtirea fabricai i la execuia seriei zero (tiparul de prob); b) omologarea final, pe baza creia se definitiveaz documentaia pentru fabricaie de serie. Certificatul de garanie este documentul prin care se garanteaz calitatea produsului. Un certificat de garanie cuprinde: - denumirea complet a produsului; - data livrrii ctre unitatea beneficiar sau data cnd a avut loc vnzarea; - termenul de garanie; - semntura conductorului unitii. Certificatul de calitate este documentul care atest conformitatea caracteristicilor produsului finit cu norm impuse.

5.4. NORMATIVE DE RECEPIE I CONTROL SPECIFICEDocumentele tehnice de referin, respectiv documentele normative sunt implicate n activitile product: orientate spre piaa de consum, n scopul normalizrii relaiilor dintre productorii de bunuri/ servicii i benefici; acestora. Aceste documente pot fi voluntare (standarde, specificaii) sau obligatorii (reglementri, legi, ordonane, decizii). Specificaiile conin reguli, instruciuni sau caracteristici pentru diferite activiti sau pentru rezultatele aceste La elaborarea specificaiilor nu particip toate prile interesate. Reglementrile sunt documente care stabilesc reguli legislative cu caracter imperativ, fiind adoptate de o autoritate legislativ (legi, decrete, ordonane). O categorie aparte de reglementri sunt directivele organismelor internaionale, prin care sunt impuse anumite prescripii obligatorii pentru toi membrii lor. Pe baza acestor directive se elaboreaz standarde obligatorii. Cele mai multe documente tehnice cu caracter normativ sunt standardele, care pot fi de mai multe tipuri: 1. standarde de baz, cu aplicare general sau care conin prevederi generale pentru un anumit domeniu; 2. standarde de terminologie, care specific termeni, de obicei mpreun cu definiiile acestora, nsoite sau nu ilustraii, exemple, note explicative; 3. standarde care specific metode de ncercare, nsoite uneori de reguli de verificare i de interpretare a rezultatelor; 4. standarde de produse, care specific condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc produsele sau grupele produse, pentru a asigura aptitudinea de utilizare a acestora; 5. standarde de procese, care specific condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc un proces, pentru a asigura aptitudinea de utilizare a acestuia; 6. standarde de servicii, care specific condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc un serviciu; 7. standarde de interfa, care specific condiiile referitoare la compatibilitatea produselor sau a sistemelor punctele lor de legtur; 8. standarde de date, care conin o list de caracteristici ale cror valori (sau eventual alte aspecte) trebuie indic pentru definirea unui produs, proces sau serviciu. Apreciind standardele dup anumite criterii particulare, se constat existena unei diversiti considerabile de tipuri, pe care le vom enumera, n cele ce urmeaz.Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -34-

> Dup domeniul sau subiectul standardizat, reglementrile de standardizare pot fi pentru: cercetare, proiectare, diferite ramuri industriale, agricultur, transport, comer, tiin, educaie, documentaie, informatic, protecia omului i a mediului. > Dup coninutul lor, respectiv dup aspectele standardizate ale diferitelor domenii, standardele pot fi de: clasificare, terminologie, simbolizare, codificare, reprezentare grafic, parametri principali, tipizare, modulare, dimensiuni, tolerane i ajustaje, prescripii de calcul i proiectare, specificarea caracteristicilor de calitate ale produselor (structur, compoziie, proprieti fizico-mecanice, stabiliti fa de diferite aciuni, incluznd-o i pe cea fa de aciunea microorganismelor, proprieti estetice, performane n exploatare), analize i ncercri, prescripii de siguran n exploatare, reguli pentru verificarea calitii, prescripii de marcare, ambalare, transport, depozitare, marcare i semnalizare (pentru ci de comunicaie i mijloace de transport), procese tehnologice, coduri de execuie, forma documentaiei. > Dup nivelul de aplicare, respectiv dup extinderea aciunii lor, standardele pot fi la nivel de ntreprindere (firm, companie, trust, societate comercial, organizaie), la nivel de ramur industrial a unei ri, la nivel de societi sau asociaii profesionale (naionale sau internaionale), de stat, internaionale regionale (europene) sau internaionale, la nivel mondial guvernamental sau neguvernamental. innd ns cont de tendina actual de armonizare i aliniere a standardelor naionale la nivelul standardelor internaionale, diferenierea standardelor dup nivelul de aplicare ar putea deveni pur formal. > Dup caracterul prescripiilor, standardele pot fi obligatorii, voluntare, de recomandare, experimentale, de ndrumare i indicatoare. > Dup complexitatea coninutului, standardele pot fi complete (coninnd toate prescripiile referitoare la un produs), pariale (coninnd prescripii pentru un singur aspect) i standarde de tehnic general (care conin prescripii valabile pentru mai multe sau chiar pentru toate domeniile). > Dup relaia n care se gsesc standardele fa de o tem dat, acestea pot fi: de referin, indiferente, conflictu-ale sau conexe, respectiv s conin prescripii definitorii, prescripii care s nu induc modificri n prezentarea unei teme sau, din contr, care s induc modificri substaniale, menite s provoace schimbri eseniale n modul de prezentare al temei. Controlul produselor finite const n realizarea mai multor operaii: - msurarea caracteristicilor de calitate; - verificarea preciziei determinrilor; - verificarea gradului de protecie a ambalajului; - comportarea n timpul depozitrii, transportului, manipulrii.

5.5. ABATERI DE LA NORMELE DE CALITATEPrecizia de prelucrare reprezint msura n care au fost respectate, n procesul de prelucrare, indicaiile prevzute n desenul de execuie al unei piese. Precizia de prelucrare se refer la: - forma geometric a piesei; - precizia dimensional; - poziiile reciproce ale suprafeelor; - calitatea suprafeelor.Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -35-

Pentru prelucrarea cu o precizie ridicat a organelor de maini se cere, n primul rnd, ca mainile-unelte la care se efectueaz prelucrarea s poat asigura precizia corespunztoare. Gradul de precizie la care trebuie executate organele de maini se stabilete de ctre constructor. Precizia de prelucrare se stabilete n funcie de: - nivelul tehnic care se cere mainii; - condiiile n care se construiete; - asigurarea funcionrii pe o anumit durat de timp. n ansamblul unei maini, utilaj sau construcie mecanic, piesele ocup anumite poziii, determinate de rolul pe care l ndeplinesc n funcionare. Poziiile pot fi fixe sau se pot schimba prin micri simple sau complexe. Asamblarea pieselor unei construcii mecanice trebuie s se fac n aa fel nct s se asigure poziia pieselor n timpul funcionrii construciei. Dac vom considera o mbinare prin ajustaj, pentru a fi siguri c este asigurat caracterul ajustajului, trebuie s se indice gradul de precizie pentru prelucrare nc din faza de proiectare. Atunci cnd piesele au fost executate cu precizii dimensionale i de form ncadrate n limitele de toleran stabilite, asamblarea se poate efectua fr a mai fi nevoie s se execute anumite lucrri de ajustare. n aceast situaie, piesele se pot schimba sau ntrebuina la asamblare pentru oricare dintre ansamblurile fabricate, adic sunt interschimbabile. Interschimbabilitatea cere ca suprafeele principale i auxiliare ale pieselor s fie prelucrate cu precizie, n limitele de tolerane prescrise. Practic, pot exista cazuri de precizii de prelucrare corespunztoare unei interschimbabiliti totale, pariale sau limitate. ncadrarea ntr-una dintre aceste categorii de precizie de prelucrare este determinat de condiiile economice. Abateri de prelucrare Calitatea unei piese prelucrate este determinat de o serie de factori geometrici, fizici, mecanici. Precizia elementelor geometrice este determinat de precizia de prelucrare a piesei, prin aceasta nelegndu-se gradul de coresponden a parametrilor geometrici ai piesei finite n raport cu parametrii fixai constructiv i indicai n desen. Diferenele dintre aceti parametri sunt abaterile de prelucrare, care se pot referi la: - dimensiuni; - forma geometric (macrogeometria); - poziia reciproc a suprafeelor; - calitatea suprafeei (microgeometria). Abateri dimensionale Dimensiunile definesc mrimea, forma i poziia reciproc a suprafeelor corpurilor geometrice, deci i a pieselor care formeaz ansamblul unei construcii mecanice. Dintre dimensiunile caracteristice unei piese, cea mai mare importan o au cele care determin poziia i funciunea piesei n cadrul mainii. Din aceast categorie fac parte: - dimensiunile pieselor care compun lanul cinematic al unei maini (lungimea unui levier, diametrul unei roi de transmisie); - dimensiunile suprafeelor principale i auxiliare; - dimensiunile determinate de sarcinile statice i dinamice (diametru, grosime).Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -36-

A doua categorie de dimensiuni sunt cele care se refer la dimensiunile auxiliare folosite pentru poziionarea piesei pentru prelucrare i la dimensiunile libere. Din punct de vedere constructiv, prezint importan abaterile ce pot aprea la dimensiunile care determin poziia i funciunea piesei n cadrul mainii. Din punct de vedere tehnologic, o importan deosebit au erorile la dimensiunile auxiliare, deoarece prin ele se pot influena abaterile dimensiunilor. Valorile abaterilor dimensionale admisibile sunt stabilite prin standarde de stat. Abateri de la forma geometric Abaterile de la forma geometric pot fi: - abateri referitoare la forma cilindric a piesei; - abateri care provin din diferena dintre razele de curbur n acelai plan. Aceste diferene determin o form oval (Fig. 5.2.) sau poligonal (Fig. 5.3.), n locul formei cilindrice dorite.

Fig. 5.2 Abateri de la forma oval

Fig. 5.3. Abateri de la forma poligonal

De remarcat este faptul c aceste abateri nu sunt sesizate de multe ori la msurtori, din cauza simetriei lor. Dac se folosesc aparate cu dou puncte de contact (ublerul), msurarea fcndu-se numai dup un diametru, aceste abateri nu pot fi detectate. Ovalitatea se poate constata cu micrometrul. Forma poligonal se poate verifica cu ajutorul unui ceas comparator, fixnd piesa ntre vrfuri sau pe o plac de trasat. Erorile privind rectilinitatea generatoarei cilindrului fac ca piesa cilindric s apar: - sub form convex (butoi) (Fig. 5.4.); - sub form concav (mosor) (Fig. 5.5.); - cu axa curb (Fig. 5.6.); - sub form conic (Fig. 5.7.).

Fig. 5.4. Abatere de la form a cilindrului. Convexitate

Fig. 5.5. Abatere de la form a cilindrului. Concavitate

Fig. 5.6. Deformaia curb a axei piesei

Fig. 5.7. Conicitate

Pentru piesele care au suprafeele de asamblare plane, apar abateri n ceea ce privete rectilinitatea i planitatea. Abaterile privind rectilinitatea se refer la profilul suprafeei. Profilul suprafeei rezult din intersecia suprafeei prelucrate cu un plan ideal perpendicular pe ea. EroareaCurs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -37-

de rectilinitate se refer la toat lungimea liniei de intersecie sau la o anumit lungime a ei. Abaterea de la planeitate se definete ca o abatere de la rectilinitate n toate direciile suprafeei prelucrate. Abateri de la poziia reciproc a suprafeelor Precizia poziiei reciproce a suprafeelor ce limiteaz o pies este determinat de mrimea abaterilor care apar. Abaterile de la poziia reciproc a suprafeelor se refer la: - coaxialitate; - btaia radial; - btaia frontal; - neparalelism; - abaterea de la poziia axelor; - perpendicularitate. Abaterea de coaxialitate (Fig. 5.8.) se refer la abaterea care exist ntre axele a dou guri sau a dou suprafee cilindrice. Btaia radial (Fig. 5.9.) se refer la diferenele distanelor de la suprafaa prelucrat la ax. n acelai fel se definete coaxialitatea abaterilor de form. Btaia frontal (Fig. 5.10.) se refer la diferenele dintre distanele suprafeei frontale a piesei pn la un plan perpendicular pe ax, msurate paralel cu axa. Abaterile privind paralelismul sunt caracterizate prin diferena de dimensiuni a distanelor de la o ax la alta, de la o ax la o suprafa sau distana dintre dou suprafee (Fig. 5.11.). Erorile privind perpendicularitatea se refer la abaterile de la unghiul drept, format de dou suprafee plane sau de dou axe (Fig. 5.12.).

Fig. 5.8. Abateri de la coaxialitate

Fig. 5.9. Btaia radial

Fig. 5.10. Btaia frontal

Fig. 5.11. Abateri de la paralelism

Fig. 5.12. Abateri de la perpendicularitate

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-38-

COLEGIUL TEHNIC METALURGIC Nume i Prenume Elev Clasa Data SLATINA - OLT

EVALUARE I. Apreciai cu adevrat sau cu fals urmtoarele enunuri. 1. Cerinele de calitate ale unui produs sunt stabilite de utilizatori. 2. Realizarea caracteristicilor de calitate n producie depinde de cerinele utilizatorului. 3. Masa produsului este indicator cumulativ de calitate. 4. Calitatea livrat desemneaz gradul de conformitate a produsului cu documentaia tehnic. 5. Norma tehnic este un document tehnico-normativ care vine s ntregeasc prevederile standardelor. 6. Certificatul de omologare este documentul prin care se verific dac produsele noi corespund documentaiei tehnico-economice. 7. Certificatul de garanie este documentul prin care se face o descriere detaliat a anumitor caracteristici fizice i mecanice ale produsului. 8. Precizia de prelucrare este msura n care au fost respectate, n procesul de prelucrare, indicaiile prevzute n desenul de execuie al unei piese. II. Stabilii corespondena dintre elementele celor dou coloane: A B 1. utilizator de calitate a. gradul de conformitate a produsului cu documentaia 2. calitatea produsului b. document de certificare a calitii 3. calitatea fabricaiei c. totalitatea proprietilor unui produs 4. buletin de analiz d. cumprtor III. Completai spaiile punctate cu informaia corect. 1. Definiia calitii: ..... 2. Tipuri de calitate: 3. Norme de calitate. Standardul:......................................................... Caietul de sarcini: ............................................. Norma tehnic:................................................... Buletinul de analiz: ......................................... Certificatul de omologare:................................. Certificatul de garanie:..................................... Certificatul de calitate:...................................... 4. Exemple de abateri de la calitatea produselor specifice asamblrii i reparrii. Abateri dimensionale:............................................ Abateri de la forma geometric: ................................... Abateri de la poziia reciproc a suprafeelor:.........................

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-39-

6. TRANSMISII MECANICE I MECANISME6.1. Elemente componente ale transmisiilor mecanice i ale mecanismelor 6.2. Principiul de funcionare al transmisiilor mecanice i al mecanismelor COMPETENTE I DEPRINDERI Dup parcurgerea noiunilor prezentate n acest capitol, vei fi capabili: s identificai elementele componente ale transmisiilor mecanice i ale mecanismelor; s precizai rolul funcional al transmisiilor mecanice i al mecanismelor; s efectuai operaii de montare i demontare a transmisiilor mecanice.

6.1. ELEMENTE COMPONENTE ALE TRANSMISIILOR MECANICE I ALEMECANISMELOR

Definiie Transmisiile mecanice au rolul de a transmite micarea de rotaie, cu sau fr modificarea acesteia. Transmiterea micrii este nsoit de transmiterea energiei mecanice, deci, a forelor i a momentelor. Aceste mecanisme pot fi: cu contact direct - roi de friciune, roi dinate, mecanisme cu urub, mecanisme cu prghie; cu element intermediar - transmisii cu curele, cu band sau cu lanuri. Raportul de transmitere este definit ca raportul ce exist la transformarea vitezelor unghiulare sau a turaiilor (n 1 , n2). Se noteaz cu i12 i are valoarea dat de expresia: Semnul plus semnific micarea n acelai sens, iar semnul minus micarea n sens invers. Transmiterea micrii de rotaie se poate face prin: a) roi de friciune (Fig. 6.1, a); b) roi dinate (Fig. 6.1, b); c) transmisii cu curele (Fig. 6.1, c); d) transmisii cu cablu (Fig. 6.1, d); e) transmisii cu lan (Fig. 6.1, e).

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-40-

Fig.6.1. Transmisii: a roi de friciune, b roi dinate; c prin curele; d prin lan. Curele de transmisie

Cureaua este elementul intermediar flexibil care este nfurat att pe roata conductoare, ct i pe cea condus. Elementul de traciune poate fi: - o band fr sfrit care se nfoar pe periferia unor roi; - o band care angreneaz cu periferia roilor (transmisie prin lanuri sau curele dinate); - o band fixat la capete de elementele ntre care transmite micarea. Dup forma seciunii transversale a elementului de traciune, curelele de transmisie pot fi transmisii cu elemente late, cu elemente trapezoidale sau cu elemente rotunde (Fig. 6.2).

Fig. 6.2. Clasificarea transmisiilor dup seciunea elementului de traciune: a - elemente late; b - elemente trapezoidale; c, d - elemente rotunde. Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -41-

Transmisiile cu elemente profilate necesit prelucrarea periferiei roii, pentru mrirea suprafeei de frecare. Exist i curele articulate realizate din buci mici de piele identice i articulate ntre ele. Materialele din care se confecioneaz curelele late trebuie s ndeplineasc o serie de condiii: - s fie elastice, pentru ca, la nfurarea curelei pe roat, tensiunile de ncovoiere care iau natere s fie mici; - coeficientul de frecare dintre curea i roat s fie mare; - s fie rezistente la uzur i oboseal i s prezinte deformaii plastice mici; - s fie rezistente la aciunea agenilor externi; - s fie ieftine i s nu fie deficitare. n mod uzual, curelele late se confecioneaz din: piele, esturi textile, esturi impregnate cu cauciuc, materiale plastice. O alt categorie o formeaz curelele compound. Curelele din piele sunt confecionate din piele de bovine, tbcit, din zona spinrii animalului. Se execut dintr-un singur sau mai multe straturi, lipite ntre ele. Pielea este rezistent la uzur, are coeficient de frecare mare i rezist la aciunea unor ageni exteriori. Totodat, are rezisten redus la oboseal, lucreaz cu deformaii plastice i este un material deficitar. Curelele din esturi textile se execut dintr-un singur sau mai multe straturi, mbinarea capetelor realizndu-se prin coasere sau lipire. Materialul poate fi unul textil (bumbac, celofibr, ln, pr de cmil sau capr, in, mtase natural) sau fibre sintetice (viscoz, poliamide, poliesteri). Curelele din esturi au o funcionare linitit, pot funciona la viteze mari, pe roi de diametre mici, datorit flexibilitii ridicate. Ca dezavantaje, aceste curele au durabilitate sczut, se alungesc n timp, sunt sensibile la variaii de temperatur, la umezeal i la factori chimici. Curelele din esturi impregnate cu cauciuc sunt confecionate din mai multe straturi de esturi textile. esturile textile (inserii) reprezint elementul de rezisten al curelei. Inseria se poate realiza sub forma unor straturi paralele, prin nfurare n mai multe straturi sub form de spiral sau n straturi concentrice. Aceste curele au ntre straturi i la exterior cauciuc vulcanizat, fiind rezistente la umezeal i la medii acide sau bazice. n afar de estura textil, inseria mai poate fi i sub form de nur, caz n care cureaua are flexibilitate mrit. Curelele din materiale plastice sunt executate n dou variante: curele numai din material plastic i curele din material plastic i din alte materiale (compound). Materialele plastice folosite sunt materiale poliamidice i poliesterice, utilizate sub form de folii de grosimi diferite sau sub form de fire mpletite sau cablate. Materialele plastice sunt rezistente la traciune i la uzur, dar au coeficieni de frecare mici. Curelele compound sunt realizate dintr-o folie sau dintr-un strat de nururi din poliamid sau poliester, cptuit la interior cu un strat subire din piele, i dintr-un strat de protecie, dispus pe partea exterioar. Acest tip de curele nsumeaz proprietile de rezisten ale materialelor plastice cu cele de friciune ale pielii. Materialele utilizate pentru realizarea roilor de curea sunt fonta, oelul, aliaje din metale uoare i unele materiale plastice. n comparaie cu transmisiile prin curele late, transmisiile prin curele trapezoidale se caracterizeaz prin capacitate portant mai mare i o ncrcare mai mic a arborilor. Aceste avantaje sunt determinate de frecarea mritCurs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -42-

dintre curea i roi. Cureaua trapezoidal prezint avantaje n special la transmisii cu distane mici ntre axe i cu rapoarte mari de transmitere. Lanuri Definiie Lanul este alctuit dintr-o serie de piese identice, articulate ntre ele. Elementele lanului se numesc zale i sunt confecionate din oel, alam sau bronz. Arborii ntre care se face transmisia prin lanuri sunt paraleli, iar micarea se transmite prin nfurarea i angrenarea lanurilor cu roile montate pe arbori. Acestea au o dantur special, prelucrat la periferie. Lanurile se clasific ca n figura 6.3.

Fig. 6.3. Clasificarea lanurilor

n figura 6.4 sunt prezentate diverse tipuri de lanuri.

Fig. 6.4. Tipuri de lanuri: a - lan cu zale ovale i dreptunghiulare; b - lan cu zale crlig; c - lanuri articulate; d - lanuri patent; e - lanuri cu mrgele. Definiie

Lanurile formate din plcue (lanurile Gall) sunt lanuri articulate ntre ele cu buce sau cu role (Fig. 6.5.).Fig. 6.5. Lan Gall

Lanurile Gall sunt folosite pentru transmisii, pentru maini de ridicat sarcini mari, precum i n oelrii, forje, industria chimic, n locuri de munc cu temperatur ridicat. Aceste elemente constructive prezint urmtoarele avantaje: funcionare linitit; siguran n exploatare;Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -43-

randament bun al transmisiei. Eclisele se fac din platband laminat la rece din: OLC 45, OLC50, 40CrlO, 35CrNil5,41MoCrll. Piesele articulaiilor (boluri, buce) se execut din oeluri de cementare OLC 15, 0LC20,14CrNi35, care se supun unui tratament termic pentru a ajunge la duritatea 60 - 45 Roile de lan se toarn din font cenuie, oel, aliaje de aluminiu, iar pentru solicitri i viteze mari se folosete oelul de calitate sau aliat. Roi de friciune Cele mai importante dezavantaje ale transmisiilor prin friciune sunt: - nu asigur un raport de transmitere constant, ca urmare a alunecrilor dintre elementele n contact i a erorilor de execuie a acestora; - randamentul este mai redus dect al transmisiilor prin angrenaje, din cauza alunecrilor dintre elementele n contact; - patinarea produce uzuri neuniforme ale elementelor n contact, conducnd la scoaterea din funciune a transmisiei; - durabilitatea este relativ sczut; - necesit fore mari de apsare, care ncarc arborii i lagrele, determinnd mrirea gabaritului transmisiei. Principalele condiii pe care trebuie s le ndeplineasc materialele utilizate pentru construcia elementelor active ale transmisiilor prin friciune sunt: - rezistena la solicitarea de contact; - rezistena la uzur; - coeficient de frecare ct mai mare (pentru a se evita fore de apsare mari) i constant n timp. Materialele caracterizate prin rezisten ridicat la solicitarea de contact i uzur se grupeaz n: - oel clit/oel clit - pentru transmisiile puternic ncrcate, la care se cere o durabilitate mare i care funcioneaz cu sau fr ungere. Acestea sunt caracterizate prin gabarit minim i randament ridicat. Totodat, necesit precizii ridicate de execuie i montaj, concomitent cu reducerea alunecrilor geometrice, care ar putea duce la apariia griprii; - font/oel clit - pentru transmisiile care funcioneaz cu sau fr ungere, prezentnd avantajul unei rezistene sporite la gripare; - font/font - pentru transmisiile care funcioneaz cu ungere. Materialele caracterizate prin coeficieni de frecare mari asigur reducerea forei de apsare, precum i elasticitate mrit (care permite reducerea preciziei de execuie i montaj). Din aceast grup fac parte materialele nemetalice (textolit, cauciuc, piele), oelul i fonta. Acestea se recomand pentru transmisii puin ncrcate, care funcioneaz fr ungere i se caracterizeaz prin dimensiuni de gabarit mari i randament mai sczut. Materialul nemetalic se folosete sub form de cptueli montate pe elementul conductor, pentru asigurarea unei uzri uniforme. Roti dinate Clasificarea roilor dinate se face dup mai multe criterii, conform figurii 6.6.a) dup forma de baz: - cilindric; - conic; - hiperboloid. Clasificarea roilor dinate b) dup aezarea dinilor fa de axa roii: c) dup profilul dinilor: d) dup contur: - cu dini drepi; - evolvent; - circulare; - cu dini nclinai; - cicloid; - necirculare. - cu dini curbi. - de ceasornicrie; - boluri.

Fig. 6.6. Clasificarea roilor dinate Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -44-

Fig. 6.7. Elementele geometrice ale roilor dinate

Prelucrarea danturii se face cu ajutorul unor scule al cror profil, numit generator, este o cremalier de referin invers. Elementele roii dinate sunt reprezentate n figura 6.7. Semnificaiile elementelor din figur sunt urmtoarele: - Rr- raza cercului (cilindrului) de rostogolire, care produce angrenarea prin rostogolire fr alunecare peste cercul celeilalte roi; - Re- raza cercului de vrf (exterior), care delimiteaz spre exterior dintele; - Ri- raza cercului de fund (interior), care delimiteaz spre interior dintele; - poriunea ABCD se numete capul dintelui i este reprezentat de poriunea din seciunea dintelui cuprins ntre diametrul exterior i diametrul de rostogolire; - a - nlimea capului dintelui; - h - nlimea dintelui, este distana msurat radial ntre cercul de fund i cercul de vrf: h = a + b; - flancurile dintelui sunt suprafeele delimitate de curbele AE i BF; n seciune, curbele AE i BF se numesc profilurile dinilor; - p - pasul, este arcul msurat pe unul din cercurile cu centrul n O,, ntre dou puncte identice de pe doi dini consecutivi. - sd - limea dintelui; - sg- limea golului. Dac notm cu D diametrul pe care calculm pasul roii dinate i cu z numrul de dini ai roii, avem relaia: De asemenea: p= sd + sg. Cercul pe care pasul este egal cu pasul de referin sau normalizat, adic pasul cremalierei de referin, se numete cerc de divizare, iar diametrul su se numete diametru de divizare Dcj. Pentru a introduce n calcule n locul pasului o mrime reprezentat de numere ntregi se folosete noiunea de modul m. Cu aceste definiii putem scrie relaiile: Dd = mz, Modulul m i numrul de dini z sunt parametrii de baz pentru calculul mecanismelor cu roi dinate. Pentru ca dou roi dinate s angreneze, trebuie ca ele s aib acelai pas, deci p 1 = p2 = p, dar rezult c este nevoie ca m 1 = m2 = m.

Curs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin

-45-

Fig. 6.8. Elementele geometrice principale ale unui angrenaj

Elementele geometrice ale angrenajului sunt prezentate n figura 6.8. Raportul de transmitere i este raportul numerelor de dini ai celor dou roi, z x i z2. Relaia general care exprim raportul de transmitere este:

Elementele roilor dinate pot fi calculate inndu-se seama de modul. Teoretic, sd = sg, dar practic, din cauza erorilor de execuie i a celor de montaj, precum i din cauza deformrii dinilor din timpul funcionrii, egalitatea acestor dimensiuni ar produce blocarea angrenajului. Prin urmare, constructiv, sg > sd, cu respectarea condiiei p = sd + sg. n acest fel, ia natere jocul de flanc j = sg sd, ceea ce face ca angrenajul s funcioneze fr blocare. Alegerea materialelor pentru confecionarea roilor dinate trebuie s in seama de: sarcinile transmise prin dantur; durata de funcionare a angrenajului; viteza la care funcioneaz; precizia cerut; caracteristicile de rezisten ale materialelor; condiiile de funcionare, temperatura, mediul coroziv, condiiile electrice, magnetice. Grupele principale de materiale utilizate la construcia roilor dinate sunt urmtoarele: metale pe baz de fier: oeluri, fonte cenuii; metale neferoase: alam, bronz; materiale nemetalice: textolit, poliamid, alte materiale plastice. Oelurile cel mai frecvent utilizate sunt: oel-carbon de calitate, pentru cementare i mbuntire, oeluri aliate, oel-carbon turnat i oel aliat turnat. Oelurile cele mai des utilizate sunt: OLC 45, 41 MoCll, 50 VC 11, 34 MoCN 15, OLC 15, 18 MoCN13, 13CN35. Pentru roile dinate cu funcionare continu, ntr-un sens sau n ambele sensuri, care sunt supuse la solicitri variabile, precum i pentru cele care funcioneaz la turaii variabile sau la fore puternice, se impune utilizarea oelurilor tratate termic. Fontele se folosesc pentru angrenaje cu diametre mari i viteze periferice sczute. Aceste roi dinate au avantajul c au rezisten bun la uzur. Nu sunt recomandate nCurs SISTEME MECANICE scanat de Ungureanu Marin -46-

situaia n care apar solicitri la ncovoiere. Cele mai utilizate fonte sunt: fonta maleabil, fonta cu grafit nodular i