Indrumar Pt Alegerea Materialelor

8/8/2019 Indrumar Pt Alegerea Materialelor

1/87

INDRUMAR

PRIVIND ALEGEREA IPROIECTAREA MATERIALELORCOMPOZITE I A OBIECTELOROBINUTE DIN ACESTEA, PE

BAZA CARACTERISTICILORTERMO-FIZICE I A METODELORDE PRELUCRARE

ef lucr.dr.ing. CONSTANA IBNESCU


2/87

2

CUPRINS

I. PROIECTAREA MATERIALELOR COMPOZITE 4I.1. Introducere 4

I.2. Morfologia detaliat a proiectrii 5

I.3. Alegerea materialelor 8

I.3.1. Problema alegerii materialelor 8

I.3.2. Caracteristicile de performan ale materialelor 10

I.3.3. Procesul de alegere al materialelor 13

I.3.4. Alegerea metodei de prelucrare pentru polimeriimateriale compozite

19

I.3.5. Diferite tehnici de prelucrare a materialelor plastice 20

II.CALCULE DE PROIECTARE PENTRU ARTICOLE TEHNICE

DIN CAUCIUC

24

II.1. Introducere 24

II.2. Calculul curelelor de transmisie plate din pnz cauciucat 25

II.2.1. Pri componente 26II.2.2. Calculul curelelor plate dup fora periferic pe 1 cm de

lime a stratului de pnz(A1)

28

II.2.3. Calculul numrului de straturi de pnz pentru o curea de

transmisie plat

35

II.2.4. Calculul curelelor de transmisie plate n funcie de

capacitatea de traciune (A2)

40


3/87

3

II.2.5.Exemplu de calcul pentru curele de transmisie plate 44

II.3. Calculul curelelor de transmisie trapezoidale 47

II.3.1.Dimensiunile curelelor trapezoidale 51

II.3.2.Alegerea diametrelor de calcul ale roilor de transmisie 54

II.3.3. Calculul numrului de curele ntr-o transmisie 55

II.3.4. Particularitile constructive ale roilor de transmisie prin

curele trapezoidale

56

II.3.5. Exemplu de calcul pentru curele trapezoidale 59

II.4. Schem pentru estimarea efectului produs de adugarea

de material reciclat (recuperat) n rina de baz asupra

proprietilor

62

III.ELEMENTE DE PROIECTARE A UNOR COMPONENTE ALE

PNEURILOR

66

III.1. Prile componente ale unei anvelope i rolul lor 66

III.2.Elemente de proiectare a anvelopelor de autocamion 71

III.3. Calculul coeficientului de siguran al carcasei 77

IV. CONCLUZII 79

V. BIBLIOGRAFIE GENERAL 81


4/87

4

I. PROIECTAREA MATERIALELOR COMPOZITE

I.1. INTRODUCERE

"DESIGN" = proiectare, creaie

"Stabilete i definete soluii pentru probleme nerezolvate pn n

acel moment sau noi soluii pentru probleme ce au fost rezolvate anterior pe

o cale diferit."

(J.T. Blumrich, Science, vol. 168, 1970, p. 1551)

Proiectarea este un proces secvenial constnd din mai multe

operaii, ca de exemplu:

1. exploatarea sistemelor alternative care ar putea satisface

condiiile specifice;

2. formularea unui model matematic al celui mai bun concept de

sistem;

3. specificarea pieselor specifice pentru a construi un component

al unui subsistem;

4. alegerea unui material din care s se confecioneze o pies.

Fiecare operaie necesit informaii de ordin tehnic general dari de afaceri

care s conduc la o realizare de succes.

Un rol important n desfurarea unui proces de proiectare l are

experiena proiectantului; aceasta va reduce substanial timpul necesar

pentru strngerea informaiei.

Proiectarea ca metod de lucru este foarte asemntoare cu

metoda tiinific (fig.I.1).

Etapele unui proces de proiectare sunt, n general:

Recunoaterea unei necesiti

Definirea unei probleme (ct mai clar posibil)

Culegerea de informaii

Concepia


5/87

5

Evaluarea

Comunicarea proiectului

I.2. MORFOLOGIA DETALIAT A PROIECTRII

Morfologia design-ului dup Asimow const n urmtoarele faze

desfurate n timp:

Faza I - Studiu de fezabilitate - necesar pentru a iniia proiectarea

i a stabili linia de gndire. Scopul acestei faze este validarea necesitii,

producerea unui numr de soluii posibile i evaluarea soluiilor pe baza

Cunotine

existente

Curiozitatetiinific

Ipotez

Analiz

logic

Verificare

Stadiul actual de

cunoatere asupra

problemei

Stabilirea

condiiilor

Concepie

Analiz de

fezabilitate

Producie

Metoda tiinific Metoda de proiectare

Fig.I.1. Comparaie ntre metoda tiinifici metoda de proiectare


6/87

6

realizabilitii fizice, avantajului economic i fezabilitii financiare. Acest

stadiu mai este numit i design conceptual.

Faza II - Proiectare preliminar - Aceast faz pune bazele unei

proiectri detaliate bune pentru o dezvoltare structurat a conceptuluyi de

proiect. Presupune determinarea clar a proceselor fizice care genereaz

curgerea i transformrile materialului, energia i informaia. Acest stadiu

este adesea numit ntruchiparea proiectului (embodiment design). El mai

poate fi numit stadiul experimental deoarece el include construirea

modelelori testarea lor experimental. O sarcin important n proiectarea

preliminar este cuantificarea parametrilor n scopul stabilirii soluiei optime.

Astfel este necesar s se evidenieze avantajele i dezavantajele diferitelor

variante de proiectare i se trag concluziile finale privind funcia, rezistena,

compatibilitatea spaial, estetica i viabilitatea financiar a proiectului.

Faza III - Proiectarea detaliat - n aceast faz proiectul a intrat n

stadiul unei descrieri inginereti complete a unui produs testat i posibil de

produs. Sunt determinate montajul, forma, dimensiunile, toleranele i

proprietile de suprafa ale tuturor prilor individuale i specificate

materialele i procesele de fabricaie.

Faza IV - Pregtirea pentru fabricaie - Pentru fiecare component

al sistemului trebuie stabilit o metod de fabricaie. Ca prim pas, se

stabilete o fi de prelucrare (proces) care conine o list cu operaiile de

fabricaie ce trebuie aplicate componentului. De asemenea, aceast fi

specific forma i condiiile materialului i sculele i mainile ce vor fi

utilizate. Informaiile din fia de prelucrare fac posibili estimarea costului

de producie al componentului. Costuri nalte pot indica necesitatea unei

schimbri de material sau o modificare n proiectul de baz. Strnsa

colaborare ntre inginerii prelucrtori, industrie, materiale i inginerie

mecanic este important n aceast faz.


7/87

7

Alte sarcini importante ndeplinite n faza a IV-a sunt:

Proiectarea sculelor specializate i a dispozitivelor de fixare.

Specificarea instalaiei de producie care va fi folosit (sau

proiectarea unei noi instalaii) i activarea liniilor de producie.

Pregtirea inventarului de lucru i de control al produciei.

Pregtirea sistemului de control al calitii.

Stabilirea timpului standard i a costurilor pe fiecare operaie.

Stabilirea sistemului de circulaie a informaiilor necesare pentru

controlul operaiei de fabricaie.

Faza V - Pregtirea pentru distribuire - Importante decizii tehnice

i de afaceri trebuie luate pentru a prevedea posibilitatea distribuirii efective

a sistemelor produse ctre consumator. Succesul economic al proiectului

depinde de impresia fcut de produs pe pia.

Faza VI - Pregtirea pentru utilizare - Utilizarea proiectului de

ctre consumator este foarte important i consideraiile privind modul ncare va reaciona consumatorul la produsul respectiv influeneaz toate

etapele procesului de proiectare. Urmtoarele probleme specifice sunt

importante pentru beneficiarii unui proces de proiectare: uurina n

ntreinere, trinicie, sigurana produsului, utilizare simpl, aspect estetic,

economie a operaiei i durat de execuie.

Faza VII - Planificarea pentru retragerea produsului- Etapa final n procesul de proiectare este ndeprtarea produsului cnd el a atins

sfritul perioadei lui de folosin. "Viaa de folosire" (useful life) poate fi

determinat prin deteriorarea i uzura n punctul n care produsul nu mai

poate funciona sau se poate determina prin nvechire tehnologic, cnd un

alt produs competitiv ndeplinete funcia respectiv mult mai bine.

n fig. I.2 sunt prezentate treptele ce trebuie parcurse pentru

proiectarea unui produs nou.


8/87

8

I.3. ALEGEREA MATERIALELOR

I.3.1. Problema alegerii materialelor

Alegerea materialului convenabil este o etap cheie ntr-un proces

de proiectare deoarece reprezint decizia crucial care leag calculele dintr-

un proiect ingineresc de realizarea efectiv a unui produs. Vastitatea acestei

decizii se poate aprecia dac lum n consideraie cele peste 40.000 aliaje

metalice utilizate curent i probabil tot attea materiale nemetalice ce pot

forma un produs. O alegere nepotrivit a materialului poate conduce nu

numai la o component (o ntreg pies) nereuit ci i la un cost

necorespunztor. A selecta cel mai bun material pentru o pies nseamn

mai mult dect a alege un material ce are proprietile necesare pentru

atingerea unei performane n funcionare; aceasta este intim legat i de

prelucrarea materialului ntr-o pies finit. Un material prost ales poate

crete mult costul de prelucrare i, deci, n final, costul piesei. De asemenea,

proprietile piesei se pot modifica prin prelucrare i asta poate afecta

performanele de utilizare (funcionare) ale piesei. Dac inem seama c

alegerea materialului trebuie s se bazeze att pe proprietile materialului

(performana piesei) i prelucrarea materialului (producerea piesei) numrul

de combinaii posibile este aproape nelimitat.

Cel mai adesea alegerea materialelor se bazeaz pe experiena

anterioar. Observaiile anterioare reprezint ntr-adevr o soluie, dar nu e

neaprat s fie i soluia optim. Pn nu demult, alegerea materialelor era

considerat o parte minor a unui proces de design. Materialele erau

selectate din manuale cu aplicabilitate limitati pe baza unor date reduse

privind proprietile lor. Astzi acest lucru este inacceptabil. n multe aplicaii

avansate (aerospaial, energii diverse) materialele sunt supuse limitelor

proprietilor lor.


9/87

9

Fig.I.2. Etapele tipice n proiectarea unui produs

Modificarearoiectului

Specificaia produsului

Studiu de fezabilitate(Design conceptual)

Analiza critic a particularitilorprodusului proiectat

Date de testareistorice i actuale

Proiectarea detaliilor

Analiza detaliilor

Desenele de execuie a detaliilor

Construirea prototipului

Testarea prototipului

Alegerea sculelor, mainilori ainstalaiilor de automatizare

Fabricarea produsului

Testarea produsului finit

Utilizarea produsului

Analiza i nregistrareaperformanelor

Baza dedate pentru

roiectare


10/87

10

n diverse aplicaii n care necesitatea proprietilor nu este prea

sever, condiia scderii costurilor primeaz. n domeniul automobilelor,

tendina de cretere a eficienei energiei prin reducerea greutii a

revoluionat alegerea materialelor. n alte domenii exist o mulime de alte

ngrdiriimpuse materialelor utilizate i de aceea selecia acestora pe baze

raionale este o necesitate stringent.

n multe operaii de fabricaie costul materialelor poate reprezenta

peste 50% din costul total. Cu ct este mai mare gradul de automatizare i

deci mai mic costul manoperei, cu att este mai mare procentul din costul

total datorat materialelor. n industria automobilelor, costul materialelor este

cca. 70% din costul fabricaiei, iar n construciile navale - cca. 45%.

I.3.2. Caracteristicile de performan ale materialelor

Performana sau condiiile funcionale ale unui material sunt

exprimate n mod obinuit prin proprietile lui fizice, mecanice, termice,

electrice sau chimice. Proprietile materialului reprezint legtura dintre

structura de bazi compoziia materialului pe de o parte i performana deexploatare a piesei pe de alt parte (fig. I.3).

Putem mpri materialele inginereti din punct de vedere structural

n metale, ceramiceipolimeri. O alt mprire conduce la categoriile:

elastomeri, sticle i compozite. n sfrit, existi o clasificare tehnologic

Fig.I.3. Proprietile materialelor - legtura ntre structuri performan

Legturi atomiceStructura cristalelorDefecte de structurMicrostructur

Macrostructur ormaterialel

StiintaProprietilematerialului

ormaterialel

Ingineria

EforturiCoroziuneTemperatur

RadiaiiVibraii

STRUCTUR PERFORMANEDE EXPLOATARE


11/87

11

n materiale electronice, magneticei semiconductoare. Caracteristicile

principale ale metalelor, ceramicelori polimerilor sunt date n Tabelul I.1.

Tabelul I.1 - Caracteristicile specifice diferitelor clase de materiale

METALE CERAMICE POLIMERI

Tare Tare Moale

Rigid Rigid Flexibil

Dur Sfrmicios Rezistent

Conductor electric Izolator electric Izolator electric

Conductivitate termicnalt

Conductivitate termic mic Termosensibil

Pn nu demult metalele au dominat design-ul mecanic, astfel nct

celelalte clase de materiale au putut fi ignorate. Astzi gama de materiale

este mult mai largi se extinde rapid.

Ultima realizare a tiinei materialelor este s se prevad

modalitile de mbuntire a proprietilor materialelor prin cunoatereamodului de a controla diferitele aspecte de structur. Structura poate varia

de la dimensiuni atomice pn la dimensiunile unei fisuri macroscopice ntr-

o sudur. Metodele de baz pentru modificarea structurii sunt alierea,

tratamentul termic i prelucrarea prin deformare.

n mod obinuit noi ne rezumm la acele proprieti ale materialului

care sunt uor de msurat i reproductibile i sun asociate cu un rspuns al

materialului care este bine definit i corelat cu un rspuns fundamental. Daruneori, din considerente tehnologice, determinm i altele dect proprietile

fundamentale ale materialelor. Astfel, limita elastic msoar prima deviaie

semnificativ de la comportarea elastic; dar aceasta este mai dificil (ncet)

de msurat, astfel nct o substituim cu msurarea mai uoari mai

reproductibil a pragului de efort. S notm c n multe situaii de distrugere

dou sau mai multe proprieti mecanice interacioneaz pentru a controla

comportarea materialului.


12/87

12

n cadrul studiilor efectuate s-a urmrit, n special, elaborarea

metodelor de alegere a materialelor destinate unor anumite utilizri

specifice, n funcie de proprietile lor fizice, termice, reologice i tribologice,

precum i stabilirea unor metode de proiectare a unor articole tehnice de

cauciuc, a matrielori filierelor.

Proprietile materialelor se exprim prin dou tipuri de specificaii:

specificaii de performan (de execuie)i specificaii de produs.

Specificaiile de performn sabilesc condiiile funcionale de baz ale

produsului i precizeaz parametrii de la care trebuie nceput proiectarea.

Ele se bazeaz pe faptul c produsul trebuie s ndeplineasc anumite

condiii i pe evaluarea oricrui risc i consecine ale distrugerii. Specificaiile

de produs definesc condiiile n care componentele proiectului sunt

procurate sau fabricate. Proprietile materialului sunt o parte important a

specificaiilor de produs.

Tabelul I.2 prezint o list ct se poate de complet a

caracteristicilor de performan a materialelor. El poate servi ca o list de

selectare a materialelor, asigurnd utilizatorul c nu s-a omis nici o

proprietate important.

Tabelul I.2 Caracteristicile de performan ale materialelor

Proprieti fiziceStructura cristalinDensitatePunct de topirePresiune de vaporiViscozitatePorozitatePermeabilitateReflectivitateTransparenProprieti opticeStabilitatedimensional

Proprieti electriceConductivitateConstant dielectric

For coercitiv

Proprieti mecaniceDuritateModul de elasticitatentindereCompresieRaportul lui PoissonCurba efort-deformaieRezistena limitntindereCompresieForfecareRezistena la ruperentindereForfecarePortanProprieti de obosealNeted

Zimat

Proprieti termiceConductivitateCldur specificCoeficient de expansiuneCapacitate de absorbieCapacitate de emisieVitez de ablaiuneRezisten la foc

Proprieti chimicePoziia n seriapotenialelor electriceCoroziune i degradare

AtmosfericAp sratAciziGaze firbini

Raze ultraviolete


13/87


14/87

14

Fig.I.4.Arborele generic al proprietilor de oboseal

n general nu e posibil s se realizeze ntregul potenial al unui nou

material, n afar de cazul n care produsul este reproiectat pentru a

ndeplini att proprietile ct i caracteristicile de proiectare ale materialului.

Cu alte cuvinte, o simpl nlocuire a unui material nou fr schimbarea

proiectului, rar conduce la utilizarea optim a materialului. Adesea esena

procesului de alegere a materialului nu este aceea ca un material s

primeze fa de altul pentru a fi ales; mai curnd const n aceea c

procesele asociate cu producere sau fabricarea unui material s fie n

competiie cu procesele asociate altui material. De exemplu turnarea sub

= f(N Ciclic = f()Deformaie

medie

Proprieti de oboseal

Teste de control

al deformaieiTeste de control

a sarcinii

Propagarea fisurii

de oboseal

Uniaxial ncovoiererotativ

ncovoieren consol

Izoterm Termomecanic

Dimensiuneafisurii fc. de N

K fc.de da/dN

Domeniul detemperatur

Ciclic = f()

= f(N)


15/87

15

presiune a unui aliaj pe baz de zinc poate concura cu formarea prin injecie

a unui polimer. Sau o forjare a oelului poate fi nlocuit de o laminare a

metalului din cauza perfecionrilor n sudura componentelor din band

metalic ntr-o pies.

Selecia materialelor, ca orice alt aspect de proiectare inginereasc,

este un proces de rezolvare a unei probleme ce poate decurge n

urmtoarele trepte:

1. Analiza condiiilor ce trebuie ndeplinite de ctre material. Se

determin condiile de funcionare i de mediu pe care trebuie s le

ndeplineasc produsul i se transleaz acestea la proprietile

critice ale materialului.

2. Selectarea (cernerea) materialelor-candidat. Se compar

proprietile cerute cu datele privind proprietile unei clase largi de

materiale pentru a selecta cteva materiale care sunt de interes

pentru scopul propus.

3. Alegerea materialului-candidat. Se analizeaz materialele candidat

din punctul de vedere al performanelor produsului, costului,

posibilitilor de fabricare i utilitate, pentru a selecta cel mai bun

material pentru obiectivul propus.

4. Stabilirea datelor de proiectare. Se determin experimental

proprietile cheie ale materialului selectat pentru a aprecia msura

n care performanele materialului n condiiile specifice sunt atinse

n funcionarea ansamblului.

Dei alegerea materialului intervine n fiecare stadiu al

procesului de proiectare, ea are un rol important i n celelalte stadii. S-

a sugerat c printr-o selecie larg a materialelor n faza conceptual a

proiectului vor aprea multe nlesniri pentru o proiectare inovativ. n

acest stadiu n care toate opiunile sunt deschise, proiectantul trebuie

s aproximeze datele ntr-o gam ct mai larg posibil de materiale. S-a

realizat o diagram de selecie a materialelor n acest scop (fig. I.5).


16/87

16

Fig.I.5. Diagram de selecie a materialelor n funcie de modulul de

elasticitate

Fig.I.5. reprezint modulul de elasticitate al polimerilor, metalelor,

ceramicilori compozitelor funcie de denditate, iar fig.6. cuprinde aceleai

tipuri de reprezentri dar pentru rezisten n funcie de densitate. Se dau i

criterii de proiectare pentru minimizarea costului sau greutii. n funcie de

geometrie i de sarcin se aplic diferite relaii care sunt prezentate detaliat

n raportul de cercetare. Pentru sarcin axial simpl relaia este E/ sau


17/87

17

/. Pentru ncovoierea unei tije subiri se folosete relaia E1/2/, iar pentru

ndoirea unei plci: E1/3/. Linile ce reprezint aceste pante sunt

reprezentate n figuri. Astfel, dac o linie dreapt este trasat paralel cu linia

E1/2/ = C, toate materialele plasate pe linie se vor comporta la fel de bine ca

o tij solicitat la compresie, pe cnd cele de deasupra liniei vor fi mai bune,

iar de sub linie vor fi mai proaste.

Fig.I.6. Diagram de selecie a materialelor n funcie de rezisten

n ceea ce privete sursele de informare asupra proprietilor

materialelor, muli ingineri proiectani utilizeaz literatura de tradiie, articole

tehnice i rapoarte ale companiilor.


18/87

18

Pentru aplicaii speciale, n care sigurana este de mare importan,

este necesar s se determine distribuia de frecven att a proprietilor

materialului, ct i a parametrului care descrie comportarea. S-a stabilit c

atunci cnd cele dou distribuii se intersecteaz, va exista un numr

previzibil statistic de eecuri..

Deoarece exist un numr foarte mare de materiale comerciale ntre

care se poate face selecia, cu diferite proprieti i costuri, un mare avantaj

l prezint utilizarea calculatorului pentru depozitarea, manipularea i trierea

acestor informaii. Programele specifice de proiectare asistat de calculator

folosesc biblioteci de date imense, ceea ce presupune utilizarea tehnicii de

calcul performante pentru rezolvarea problemelor de proiectare. Acest

aspect a fost evideniat i n raportul de cercetare, atunci cnd s-au

prezentat aplicaiile specifice.

Ultima decizie ntr-o proiectare este echilibrul ntre performani

cost. Exist un spectru larg de aplicaii care variaz de la cele pentru care

performana este esenial (industria aerospaiali de aprare) pn la

cele n care costul predomin (aplicaiile casnice, consumatorii electronici).

Deoarece costul este o condiie important n multe situaii de alegere a

materialelor, trebuie s I se acorde o atenie suplimentar. Costul unui

material depinde de (1) raritate, determinat fie de concentraia

componentului activ, fie de costul alimentrii; (2) costul i cantitatea de

energie necesar pentru prelucrarea materialului i (3) cerinele de baz

impuse materialului.

Unele dintre cele mai importante i mai analitice metode de selecie

a materialelor sunt:

1. Costul n raport cu indicii de performan

2. Indicii proprietilor de greutate

3. Analiza valorii

4. Analiza eecurilor

5. Analiza beneficiu-cost.


19/87

19

I.3.4. Alegerea metodei de prelucrare pentru polimeri i

materiale compozite

Prelucrarea este termenul generic pentru convertirea polimerului

brut i a adosurilor acestuia (aditivi, colorani, stabilizatori, mici cantiti de

ali polimeri, materiale de umplutur, de ramforsare etc.) n produse utile ce

pot fi comercializate. O parte semnificativ a performanelor finale ale

produsului depinde de buna alegere a polimeruluui i adaosurilor. Influena

modului de prelucrare trebuie, de asemenea, luat n consideraie. Pentru

comoditate, termoplastele ca polietilena (PE) i polipropilenele (PP) sunt

convertite din pulberea brut rezultat n reactor n pelei prin compoundare.

Peleii sunt apoi transformai n piese finite printr-o alt etap de extrudere

sau printr-un proces de injecie. Condiiile de prelucrare pot aciona prin

alterarea sau chiar interferarea cu proprietile intrinseci ale polimerului ales

sau ale adaosurilor lui. Pentru multe materiale termoreactive fazele de

prelucrare transform prepolimerul n produsul final. Interaciunea polimer

proces de prelucrare este foarte important pentru obinerea proprietilor

produsului final. Sunt dou probleme majore ce se pun n fabricarea oricrui

produs:

Piesa finit va ndeplini toate criteriile necesare specificate n

produs?

Poate fi produs piesa la costul minim proiectat pentru piaa de

desfacere?

Aceste criterii par a fi destul de simple, ns, n realitate, ele

sunt puternic interconectate i de obicei necesit analize complexe atttehnice, ct i de marketing. O schem tipic este prezentat n fig.I.7.

Rar se ntmpl ca un polimer s fie prelucrat ntr-un articol

comercial fr s fie supus unei clduri sau presiuni exterioare un timp

oarecare. Exist multe ci de convertire a polimerilor n produse finite. n

multe operaii se folosesc combinaii de procese. Acest capitol sevete

acomodrii inginerului proiectant cu unele dintre cele mai uzuale tehnici de

prelucrare prin indicarea unora dintre proprietile importante ale polimerilor,


20/87

20

care influeneaz eficiena prelucrrii i demonstreaz modul n care

prelucrrile pot afecta performana polimerului ca produs finit.

Fig.I.7. Schema alegerii unui polimeri a tehnicii de prelucrare a acestuia

I.3.5. Diferite tehnici de prelucrare a materialelor plastice

Prelucrarea polimerilor poate fi clasificat n multe moduri. Un

criteriu utilizat adesea este tipul de curgere al unui element de fluid din

polimer n timpul formrii ntr-un produs final. Aceasta este o abordare

clasic, similar cu operaiile unitare din ingineria chimic. Inginerul de

Utilaje Material plastic

Forma obiectuluiCondiii de producere

Condiii impuse produsului(rezisten, rigiditate, impact,electrice, protecia mediului)

Procese de prelucrareposibile Familii de rini

Alegerea rinilor(umplutur, aditivi)

Caracterizarea rinilor

Analiza economic

Alegerea rinii icaracterizarea ei


21/87

21

prelucrare se concentreaz pe consideraile reologice ale polimerului i pe

eforturile reziduale n produsul finit, combinnd astfel elemente din mecanica

fluidelori solidelor n studiul polimerilor. Dup cum se poate observa din

tabelul I.3, viscozitatea i alte caracteristici reologice ale polimerilor pot dicta

aplicabilitatea unei metode de prelucrare date. Extruderea i filarea sunt

exemple de curgere continu, pe cnd injecia i suflarea sunt exemple de

curgere ciclic. Termoformarea este un exemplu de formare de foi aproape

elastice iar curgerea pulberilor este utilizat n formarea rotaional.

Tabelul I.3. Variabilele de prelucrare pentru principalele procese deprelucrare a polimerilor

Tipul de material ProprietileProcesul deprelucrare

Termorigide

Termoplaste Viscozitate

Fracturatopiturii

Umflareaextrudatului

Rezistenatopiturii

Viteza dereacie

Viteza decristalizare

Formarea prinsuflare

X Medie X

Calandrare X MedieTurnare X X F.sczut X XFormare prin

presare

X nalt X

Extrudere. Film X Medie X X X XExtrudere. Profil X Medie X X XExtrudere. Foi X Medie X X X

nfurarefilamente

X Medie X

Pulverizaremanual

X Medie X

Injecie. Compact X Joas la medie X X XInjecie. Spume X Joas la medie X X XInjecie. Reactive X Joas la medie XPrelucraremecanic

X X Joas la medie

tanare n topitur X Joas la medie XPultruziune X Medie XFormare rotaional X X Medie la joas X XTermoformare X Medie XFormare printransfer

X Medie X

n proiectarea industrial, forma geometric a piesei finite este

important. Forma poate fi folosit drept criteriu de clasificare a diferitelor

metode de clasificare a polimerilor ca n fugura I.8.


22/87

22

Figura I.8. Geometria obiectului criteriu de clasificare a prelucrrii

polimerilor

Formare

Extrudere

Pultruziune

Formarea unui corp solidrin in ec ie ntr-o cavitate

Solid (termoplastic sau termorigid)

Spum termoplastic

Formare prin injecie reactiv

Formarea unui obiect cav

Formare prin suflare

Formare rotaional

Depunere filamente

Formarea unui corp solidprin preumplerea unei

cavit i

Formarea prin compresie (presare)

Formare n duz (plac)

tanarea topiturii

Formare de foi

Termoformare

Formare prin ntindere-suflare


23/87

23

O abordare inginereasc mai acceptabil este cea care identific

caracteristicile iniiale de proiectare ale fiecrei piese ca:

limitrile de form

dimensiunea maxim,

Aceast clasificare este valabil numai pentru cazul n care produsul final

este o singur pies. Dar multe produse reprezint ansambluri de diferite

piese pentru care criteriile de realizare i caracteristicile materialului difer

de la o pies la alta. Interdependenele specifice dintre piese cum ar fi

potrivirea lor, contracia, dilatarea termic, culoarea i asemnarea nu sunt

considerate de importan primar n aceast metod de clasificare.

precum i unele consideraii arbitrare de proiectare, cum ar fi una sau

mai multe din urmtoarele:

forma complex;

grosimea peretelui controlat;

aria plan;

inserii;

forma cav nchis sau deschis;

goluri;

numrul de articole.

Pe baza tuturor acestor considerente s-a elaborat o metodologie de

proiectare care, n raportul de cercetare, este ilustrat prin mai multe

exemple specifice obinerii articolelor din materiale plastice sau cauciuc.


24/87

24

II.CALCULE DE PROIECTARE PENTRU

ARTICOLE TEHNICE DIN CAUCIUC

II.1. INTRODUCERE

Printre multiplele tipuri de produse tehnice de cauciuc, locul principal

l ocup diferite organe de maini care trebuie s ntruneasc urmtoarele

proprieti:

- rezisten mecanic;

- flexibilitate;

- elasticitate;

- rezisten la uzur;

- rezisten la medii agresive.

Deoarece influena sarcinilor dinamice asupra diferitelor produse

tehnice de cauciuc nu este nc destul de bine studiat, la calculul unei serii

de produse trebuie s ne limitm n principal la analiza solicitrilor statice, n

care tensiunile i deformaiile sunt direct msurabile, deci exist posibilitatea

interpretrii cantitative a studiului asupra rezistenei i deformabilitii

pieselor. n regimurile dinamice, ns, trebuie s ne limitm la stabilirea

anduranei sau a degajrii de cldur.

n unele cazuri, relaia dintre tensiuni i deformaii n materialele

iniiale i n construciile finale nu este liniar, abaterile sunt uneori mari i,

ceea ce este mai important, proprietile mecanice ale fibrelor toarse,

pnzelori cauciucurilor variaz n procesele de producie i n produsele

care se creeaz. De aceea mersul calculelor se complic i apare

necesitatea aplicrii unor corecii, iar uneori trebuie s ne limitm doar la

comparaii tehnologice.


25/87

25

II.2. CALCULUL CURELELOR DE TRANSMISIE PLATE DIN

PNZ CAUCIUCAT

Curelele cauciucate plate se folosesc drept legturi flexibile de

traciune ntre roata de curea conductoare i roata de curea condus ale

transmisiilor prin curele.

La instalaiile de transportare i de ridicare se folosesc benzi

cauciucate esute. Ele sunt flexibile i n acelai timp servesc drept

mijloc de transport.

Pentru funcionarea cu succes a instalaiilor de transmisie i de

transportoare este necesar ca benzile i curelele s fie rezistente, flexibile i

limitat extensibile.

n producia curelelori benzilor cauciucate ca material ce suport

sarcina se folosete o estur specific, aa-numitul belting. Pentru curelele

de transmisie se folosete belting din bumbac. Particularitatea beltingului

este rezistena mare i o important alungire relativ pe urzeal, la o

rezisteni o duritate mai redus pe bttur. Dar scderea rezistenei i a

duritii btturii este limitat de condiiile de pstrare i de posibilitatea de a

asigura o prindere riguroas a capetelor curelei. Asupra rezistenei i

alungirii la rupere a beltingurilor are o influen mare modificarea coninutului

de umiditate.

Ca mijloc de fixare a straturilor esute care izoleaz n acelai timp

firele acestora precum i de protecie a esturii mpotriva influenei umezelii

i gazelori a aciunilor mecanice se folosete cauciucul.

Amestecurile de cauciuc din industria de curele se execut din

cauciuc butadienic i natural. Compoziiile din cauciuc, realizate n

malaxoare capsulate se omogenizeaz pe valuri i se calandreaz n

vederea obinerii foilor de diferite grosimi i limi. ntritura de cauciuc se

extrude sub form de band, de grosime egal cu cea a stratului de inserie

textil.


26/87


27/87

27

m/s. Curelele de acest tip sunt bune pentru transmisiile n sarcin dinamic

mic.

Curelele de tip 3, nfurate n spiral au o construcie cu mai multe

curbe; se execut din belting B-820, fr straturi de cauciuc ntre inserii. Se

folosesc pentru funcionarea la sarcini mari i viteze mici.

Folosirea n industria cauciucului a unor materiale noi, a esturilor

din bumbac rezistente, a nururilor, a esturilor din vscoz, din poliamide

sintetice, a condus la mbuntirea calitilor de exploatare i la elaborarea

unor noi tipuri de curele (figura II.2).

Fig.II.2. Curea plat cu inserie de cordinur

1 nveli textil; 2 cord de nur; 3 cauciuc; 4 stratulesut;

5 strat de cauciuc; 6 band cauciucat

O curea de transmisie este, deci, o plac stratificat de pnz i

cauciuc, care, n timpul exploatrii, este supus unei traciuni axiale

variabile, combinat cu ncovoiere multipl. Utilizarea raional a curelei este

asigurat prin folosirea corect a tipului, dimensiunilor i numrului de

straturi din curea, care corespund cel mai bine condiiilor de lucru date.

Deoarece straturile textile cauciucate reprezint baza construciei

curelelor, n practica industriei cauciucului se obinuiete s se efectueze

calcule de proiectare a curelelordup fora periferic util admisibil pe care

o transmite cureaua, raportat la 1 cm de lime a unui strat textil. Aceast

cale de calcul permite s se ia n consideraie particularitile contraciei i

proprietile noilor elemente textile i de cauciuc care fac parte din obiectul

obinut.


28/87

28

Mai sunt i alte posibiliti de calcul: - pe baza capacitii de

traciune (capacitatea de funcionare), utiliznd unele caracteristici obinute

pe cale experimental la ncercarea curelelor fabricate n serie; - dup

randamentul optim de funcionare a transmisiiloretc.

II.2.2. Calculul curelelor plate dup fora periferic pe 1 cm de

lime a stratului de pnz(A1)

Fora periferic transmis de curea este corelat cu puterea

transmisiei prin relaia :

P = T1 T2 = 100 N/v [daN] (1)

n care: P fora periferic (fora util transmis), daN;

T1, T2 fora de traciune a ramurii conductoare i, respectiv,

conduse, n sarcin, daN;

N puterea transmis de curea, kW;

V viteza curelei, m/s.

ntinderea (fora de traciune) n ramurile curelei conduce la apariia

unei fore de frecare i, prin urmare, la transmiterea cuplului de rotaie ctre

roata de transmisie condus.

Pentru ca dintr-o transmisie n funciune s apar diferena necesar

de ntindere, cureaua trebuie montat cu o anumit pretensionare T0 i

atunci:

T1 + T2 = 2 T0 i T1 = T0 + P/2 (2)

n condiiile reale, datoritmaseii vitezei curelei, se dezvolt o for

centrifug, care tinde s deprteze cureaua de roata de transmisie, ceea ce

conduce la scderea puterii transmise de curea. O curea format din mai

multe straturi de material textil i intercalaii de cauciuc ntre acestea are o


29/87

29

anumit grosime i nu este absolut flexibil, iar aceasta conduce la

scderea puterii transmise.

Tensiunea total n ramura maxim solicitat a curelei (pe roata de

transmisie mic) este:

Ftot = f1 + fc + fnc (3)

n care:

f1 tensiunea n curea corespunztoare forei T1, daN/cm2;

fc tensiunea n curea corespunztoare forei de traciune Tc care

apare datorit forei centrifuge, daN/cm2;

fnc tensiunea din curea datorit ncovoierii, daN/cm2.

Deoarece o curea de cauciuc i material textil nu este omogen n

seciunea transversal, ci are o structur stratificat, ar trebui ca tensiunea

de traciune a curelei s se calculeze pentru diferite elemente ale acestei

construcii, innd seama de valorile diferite ale modulelor materialelor care

compun cureaua.

Pentru curelele de transmisie plate, n care valorile modulului i ale

ariilor seciunilor straturilor de cauciuc sunt foarte mici, calculul poate fi fcut

practic numai pentru straturile textile (cauciucate) ale curelei.

Dac raportm tensiunile de mai sus f1, fc i fnc la 1 cm lime a

stratului de pnz, obinem sarcinile respective: K1, Kc i Knc (daN/cm).

Sarcina admisibil Kz este:

C0Kv/z = Kz = K1 + Kc + Knc = K0 + P/2 + Kc + Knc (4)

unde: C0 modificarea rezistenei medii la rupere a stratului de pnz din

cauza proceselor tehnologice i datorit influenei numrului de straturi

textile din curea;

z rezerva de rezisten (coeficient de siguran) adoptat;

P fora periferic util admisibil la 1 cm lime de strat textil.


30/87

30

Determinarea sarcinii pe 1 cm lime de strat textil

Stabilirea valorilor Kv, C0i z este sarcina tehnologului.

Procesele de prelucrare a curelei de la materia prim pn la

cureaua finit influeneaz proprietile mecanice. Datorit neomogenitii

alungirilor straturilor de pnz, rezostena stratului textil separat (scos din

curea) este ceva mai mare dect rezistena medie a stratului la ruperea

ntregii curele.

ntr-o curea cu 3-4 straturi rezistena se calculeaz lund C0= 0,85

0,9 iar pentru pnz cu bttur facut din nur C0= 0,71-0,76. Coeficientul

de siguran z se ia egal cu 8. Kz determinat cu ecuaia (4) este tabelat,

avnd valori n jurul lui 14,8 daN/cm pentru diferite tipuri de pnz.

Tabelul II.1. Rezistena pnzelor de curele i sarcina de calcul admisibil

pe 1 cm lime de pnz de urzeal

Grosimea unui strat textil

din carcasa curelei, mm

Tipul pnzei de

curea

Rezistena

pnzei brute

pe direcia

urzelii,

daN/cm

Rezistena

calculat,

C0Kv,

daN/cm

Sarcina

admisibil,

Kz, daN/cm,

pentru z=8

Cu

intercalaii

de cauciuc

Fr

intercalaii

de cauciuc

Belting B-120 61 55 6,88 1,5 1,25

Belting OPB-5 128 115 14,80 2,3 1,9

Belting OPB-12 128 115 14,80 2,3 1,9

Pnz rar 12 - - 1,25 1,0Pnz cu

bttur de

nur

132 119 14,90 2,3 2,0

Pentru determinarea sarcinii K1 a ramurii conductoare a curelei n

funcie de fora periferic transmis, trebuie pornit de la relaia dintre


31/87


32/87

32

carcasa curelei, mm), sarcina pe 1 cm de strat de pnz datorit forei

centrifuge va fi egal cu:

2

0

2

1,98 vkvG

Kc =

= (daN/cm pnz) (9)

Valoarea k0 depinde de tipul amestecului de cauciuc, de grosimea pnzei de

curea, de existena straturilor de cauciuc i a nveliului de cauciuc (tabelul

II.2).

Tabelul II.2. Valorile k0pentru curele B-820Grosimea

stratului textil

n carcas,

,mm

Nr.mediu de

straturi la 1 cm

grosime de

carcas a curelei,

10/

k0

(daN.s2/cm.m2)

Curele fr intercalaii

de cauciuc (greutateaspecific 1,1 cN/cm3)

Curele cu intercalaii

de cauciuc (greutatea

specific 1,25 cN/cm3)

1,25

1,50

8,00

6,65

0,0014

0,0019

Tensiunea de ncovoiere fnc este distribuit neuniform n seciunea

transversal a curelei i este de semne diferite: pe suprafaa exterioartensiunea de ncovoiere conduce la creterea sarcinii de traciune a curelei,

iar pe suprafaa interioar la scderea acestei sarcini.

Tensiunile provocate de ncovoiere ntr-un material izotrop sunt date

de relaia:

+=

DEfinc (10)


33/87

33

n care: - grosimea total, fr nveli, a curelei, mm;

D diametrul roii pe care se nfoar cureaua, mm

E modulul de elasticitate.

n plcile stratificate pentru curele, modulul de traciune Eti modulul

de compresie (strivire) Ec sunt diferite. Valoarea Et, n funcie de gradul de

ntindere, i de tipul construciei plcii este de 3 3,5 kN/cm2.

Modulul Ec este mult mai mic dect Et. Datorit rezistenei mici a

curelelor la compresie, poziia suprafeei neutre la ncovoiere se deplaseaz

puin fa de centrul de greutate al seciunii ctre zona tensionat.

Existena cauciucului n pnz i, n special, a straturilor

intermediare de cauciuc face ca straturile textile s se ncovoaie parial

independent ntre ele, deplasndu-se puin datorit alunecrii unui strat pe

cellalt; de aceea aceste straturi se situeaz pe o suprafa de curbur

relativ apropiat (un fenomen asemntor se observ la ncovoierea

srmelor componente ntr-un cablu de oel). De aceea, la construciile

stratificate, flexibile ale curelelor nu este corect ca n ecuaia (10) modulul E

s se ia egal cu modulul de traciune Et.

Este mai corect ca tensiunea s se calculeze n funcie de modulul

de ncovoiere efectiv sau redus Enc al construciei:

fnc = Enc

+1D(10)

Modulul de ncovoiere al construciei, determinat experimental sau

calculat n funcie de modulele de ncovoiere ale elementelor de construciepoate fi diferit n funcie de tipul de curea (numrul i ordinea de succesiune

a straturilor de pnz i de cauciuc i gradul de presare a plcilor la

vulcanizare) i de condiiile de lucru: temperatura i raza de curbur la

ncovoiere. Se poate aplica ecuaia:

Enc ) =

c

t

t

E

E

E

+1

2(11)


34/87

34

De exemplu: pentru Et=12 kN/cm2 (corespunztor lui =4%) i Ec apropiat de

modulul cauciucului rigid = 1kN/cm2, rezult Enc= 5,36 kN/cm2.

La 20C, pentru plci cu 4-8 straturi de pnz, fr straturi

intermediare de cauciuc, cu o presare de 0,35-0,43, unii autori dau

valoaraea lui Enc= 5 kN/cm2; pentru aceleai plci, dar cu straturi

intermediare de cauciuc, Enc= 3,4 kN/cm2. Creterea temperaturii reduce

aceste valori.

Mrimea presrii este dat de relaia:

nainte de vulcanizare

- dup vulcanizare

nainte de vulcanizare

Acum sarcina Knc (convenional) va fi egal cu:

+=

1

1,0D

EK incinc (daN/cm) (10)

innd seama de cele de mai sus, avem:

( )

f

f

e

eKKKP inccz

1= (daN/cm pnz) (12)

Pentru calculul forei utile admisibile P la 1 cm din limea pnzei, n

ultimul factor din dreapta al ec.(12) se consider cu aproximaie:

a) coeficientul de frecare f nu depinde de vitezi este egal cu 0,4.

Uneori f se calculeaz ca o funcie liniar empiric - de viteza v(m/s), de

forma: f = 0,25 + 0,012v. O anumit cretere a lui f este posibil prin

introducerea n amestec a unor ingrediente abrazive).

b) arcul de alunecare pe roata de transmisie mic este egal cu 0,8

din arcul de 3,14 radiani pe aceeai roat de transmisie, adic 2,5.

c) viteza v a curelei este egal cu 10 m/s.


35/87

35

Tabelul II.3 Diametrele minime ale roilor de transmisie (n mm) i

numrul de straturi de pnz la curele de construcie

tiat

Viteza curelei, v, m/s

5 10 15 20 25 30

Nr.de straturi

de pnz

80

112

160

250

360

400

500

630

100

125

180

280

400

450

560

710

112

160

200

320

450

560

630

800

125

180

225

360

500

630

710

900

140

200

230

400

560

710

800

1000

160

225

250

450

630

800

900

1120

3

4

5

6

7

8

9

10

II.2.3. Calculul numrului de straturi de pnz pentru o curea de

transmisie plat

Introducnd valoarea lui P n ec.(1), se obine:

P = p b i = 100 N/v (13)

De unde:

bv

N

pi .

100

= (14)

innd seama de condiiile reale de lucru ale transmisiei, la

numitorul ec.(14) trebuie aplicat corecia C = C1.C2.C3 , care reprezint:

C1 corecia pentru unghiul de cuprindere 180;

C2 corecia pentru condiiile de lucru ale transmisiei, caracterul

sarcinii, tipul mainii, felul motorului de ac

ionare, num

rul de schimburi;


36/87

36

C3 corecie pentru viteza ce depete 10 m/s (dac sarcina Kci

deci p s-au calculat pentru 10 m/s).

Rezult deci c ecuaia de calcul este:

321

100

CCpvbC

Ni = (15)

De obicei se dau urmtoarele valori i condiii:

N - puterea transmisiei;

D diametrul;N turaia roii conductoare sau conduse a transmisiei;

B limea curelei, mm;

Felul transmisiei i unghiul de nclinare a acesteia;

Tipul pnzei de curea, care determin valoarea p.

Viteza curelei se calculeaz cu relaia:

V = Dn/60 (m/s) (16)

n care n este turaia n rot/min.innd seama de existena unei anumite alunecri a curelei de

trecere de la ramura conductoare la cea condus, uneori se mrete puin

diametrul D1 al roii conductoare (sau se reduce D2 al roii conduse) fa de

valoarea teoretic:

( )02,101,11

221 =

n

nDD (17)

Arcul cuprins de curea pe roata mic este:

( )l

DD 1260180

= (18)

n care l este distana ntre centrele roilor de transmisie.


37/87

37

C1 = 1 0,003(180 - ) sau C1 = 1 0,172 (3,14 - rad)

(19)

C2 se ia astfel: 1 0,6 pentru lucrul ntr-un singur schimb

0,9 0,5 pentru lucrul n dou schimburi

0,8 0,4 pentru lucrul n trei schimburi

C3 = 1,04 0,0004 v2 (20)

Pentru ca transmisia s lucreze mai bine, raportul D2 : D1 nu trebuieluat mai mare de 6, iar unghiul nu trebuie s fie mai mic de 120, altfel

scade mult puterea transmis de curea.

Dup determinarea numrului necesar i de straturi de pnz i

sup rotunjirea acestuia la numrul ntreg imediat superior, se verific n

tabelul 4 dac limea curelei i numrul de straturi de pnz gsit

corespund.

Tabelul II.4. Limea i numrul de straturi de pnz n curele, n funcie

de tipul pnzei folosite i de tipul curelelor.

Limea curelelor, mm Nr.de straturi de pnz recomandat, n funcie de tipul

de pnz folosit

Tipul de curea Curele tip A B C

A B C OPB-5 OPB-12 B-820 Pnz cu

urzeal de

nur

B-820 B-820

20,25,30,

40,45

2

20,25,30,40,

45 3

20,25,30,40,4

5,50,60,70,75

50,60,70,75

3-5 3-5

80,85,90, 80,85,90,100 3-6 3-6


38/87

38

100

125,150,175

200,250

150,200,

250

125,150,

200,250

3 3 4-6 3 4-6 4-6

250,300 250,300 250,300 3 3 4-8 3 4-8 4-8

400,450 375,400,

425,450

375,400,

425, 450

3-4 3-4 5-8 3-4 5-8 4-8

600,700 5 5 5

500 500 500 3-4 3-4 5-9 3-4 5-9 5-9

800,900 5-8 5-8 5-8

1000,1100 5-8 5-8 5-8

Dac n urma acestei verificri se constat c numrul de straturi de

pnz este prea mare, trebuie s se ia o curea cu o pnz mai rezistent

sau trebuie atenionat beneficiarul asupra modificrii construciei transmisiei

(de exemplu, mrirea limii roilor de transmisie) i apoi se repet calculul

numrului de straturi.

Conform ec.(12)i (13), puterea N transmis

prin curea poate fi

calculat cu o ecuaie generalizat scris n forma:

( ) 2102

1KCfffbvN incc = (a)

unde f este tensiunea admisibil n cureaua fr nveli, cu un numr i de

straturi de pnz:

i

zKCf v '0= (b)

K coeficient ce ine seama de aderena dintre curea i roata de transmisie:

f

f

e

eK

1

= (c)


39/87

39

Dacf= 0,04 i = 0,8.3,14, rezult K0,63.

Pentru determinarea lungimii L a curelei unei transmisii deschise, se

folosete ecuaia:

( )( )

l

DDDDlL

457,12

2

1221

+++= (21)

Pentru calculul lungimii L i al unghiurilor i trebuie s se

cunoasc distana dintre centrele roilor, l. La alegerea acestei distane

trebuie s se ia n consideraie numrul H de treceri ale curelei ntr-osecund, care se calculeaz cu relaia:

H = v/L (22)

La o trecere/secund se consider condiii uoare de lucru, la 3

treceri/secund condiii medii i la peste 5 treceri/secund condiii grele.

Datorit factorilor dinamici i termici, la o curea care lucreaz cu

sarcin util poate avea loc o cretere a valorii T1i o scdere a valorii Kv

precum i o scdere a pierderilor elastice prin histerezis la traciune incovoiere. Aceti factori nu pot fi luai n consideraie i reflectai cu precizie

n calculul analitic.

Factorii care determin durabilitatea (rezistena) curelei sunt

urmtorii:

- capacitatea straturilor de pnz solicitate ale curelei de a rezista la

deformaii multiple de traciune i de ncovoiere suplimentar (n special n

stratul exterior al curelei);- capacitatea stratului de cauciuc subire, tensionat (a stratului de

cauciuc din pnz i a straturilor de cauciuc intermediare) de a rezista la

deformaii multiple de forfecare cu o compresie simultan.

Deformaiile remanente ale stratului de cauciuc ncep s se

manifeste dup formarea unor alungiri remanente ale straturilor de pnz.

Dac deformaiile pnzei sunt numai elastice, nici n stratul de cauciuc nu se

vor observa deformaii remanente de forfecare.


40/87

40

Coeficienii de siguran z mari ai curelelor se aleg tocmai pentru a

nu admite apariia unor alungiri remanente ale pnzei n cureaua n

funciune.

Tot din acelai motiv se folosesc i alte procedee tehnologice de

mbuntire a calitii curelelor cum ar fi: folosirea unor materiale textile

rezistente i puin extensibile, ntinderea beltingului umezit i uscarea

acestuia n stare ntins precum i ntinderea curelelor nainte de

vulcanizare.

II.2.4. Calculul curelelor de transmisie plate n funcie de

capacitatea de traciune (A2)

Straturile textile dintr-o curea lucreaz ntr-un regim dinamic variabil

de sarcini influena acestui regim asupra valorilor p, z, Enc i f nu este

nc bine clarificat. Pe de alt parte, rezistena K a beltingului, determinat

prin calcul, nu este legat direct de capacitatea lui de traciune. Datorit

acestui fapt, n ultimul timp, se aplic pe scar larg o metod de calcul al

transmisiilor de curele, care se bazeaz pe date experimentale obinute n

condiii de laborator, asupra capacitii de traciune a curelelor de serie i pe

caracteristicile transmisiilor, determinate experimental.

Aceast metod empiric nu este bun pentru proiectarea de curele,

dar este comod pentru calculul transmisiilor n care se folosesc curele de

tipuri cunoscute i deja studiate.

Se folosete relaia determinat experimental ntre coeficientul de

alunecare, c , i coeficientul de traciune, :

100111

22

=

nD

nDc (23)


41/87

41

Coeficientul de alunecare, c depinde de diametrul D1 al roii de

transmisie mici. Odat cu scderea acestui diametru scad i valorile c i

i, prin urmare, i capacitatea de funcionare a curelei.

Se poate utiliza i relaia ntre i randamentul = 100.N2/N1 . n

figura II.3 este reprezentat grafic relaia ntre c , i .

Fig.II.3.Relaia ntre c, i

Poriunea liniar a curbei c = f() reflect alunecarea elasticdatorit diferenei dintre tensiuni i, prin urmare, i dintre alungirile elastice

ale ramurilor conductoare i cele conduse ale curelelor. Cnd alunecarea

elastic, inevitabil n cazul sarcinii utile, atinge o anumit limit (punctul

critic 0), poriunea rectilinie devine curbilinie. Tocmai n aceast perioad

apare i alunecarea nedorit, patinarea, de obicei pe roata mic de

transmisie. Aceast alunecare crete rapid odat cu creterea sarcinii utile i

apoi cureaua ncepe s patineze complet. Maximul curbei apare aproximativ

la 0. Aceast limit, n metoda de calcul menionat, determin regimul

raional de funcionare capacitatea de traciune mai bun.

Adoptnd anumite valori pentru 0 i f0, se poate calcula K

tensiunea practic admisibil (util) a curelei i, prin urmare, P = K.S.

Deoarece K = 2 0f0 (24)


42/87

42

Vom avea: P = K.S = 2 0f0S, n care S este aria seciunii transversale a

curelei, n cm2.

Pentru f0=constant, variaia coeficientului de alunecare c i a

randamentului n funcie de K este de acelai tip ca cea din figura II.3.

n funcie de fora periferic P sau de puterea transmis, cu ec.(24)

se poate calcula aria seciunii transversale S a curelei i se pot stabili

dimensiunile b i .

n practic se ia n medie f0 = 18 daN/cm2i se controleaz fora de

traciune care asigur aceast tensiune, dup sgeata ramurii de curea n

stare de repaus, sub aciunea unei greuti. n urma prelucrrii datelor experimentale asupra curbei de

alunecare, s-a stabilit urmtoarea relaie:

K0 = a w /D1 (25)

unde K0 este tensiunea util admisibil redus la = 180 i v = 10 m/s i a

parametru variabil (daN/cm2) care depinde de f0i de limea b a curelei;

w = 100daN/cm2

este un parametru considerat constant.Valoarea tensiunii utile reduse admisibile K0 este dat n tabelul

II.5.

Tabelul II.5.Tensiunea util redus admisibil K0 pentru f0 = 18

daN/cm2

/D1 K0(daN/cm2

)pt. b300 mm

K0(daN/cm2

)pt. b>300 mm

0,040 21,0 -

0,033 21,7 -

0,028 22,1 -

0,025 22,5 20,5

0,022 22,8 20,8


43/87

43

0,020 23,0 21,0

0,017 23,3 21,3

0,013 23,7 21,7

0,010 24,0 22,0

Valoarea practic a tensiunii utile admisibile poate fi obinut cu

ajutorul relaiei:

K = K0C1C2C3 (26)

unde C1, C2i C3 sunt aceiai coeficieni de corecie definii anterior.

Ecuaiile de calcul definitive sunt de forma:

a) n funcie de fora util transmis, P:

3210 CCCK

Pb = (27)

b) n funcie de puterea i viteza dat:

3210

102CCCvK

Nb = (27)

Raportul /D1 se alege sau se calculeaz, lundu-se n prealabil

din irul de grosimi standardizate ale curelelor. Pentru aceasta, n funcie de

tipul adoptat i de construcia curelei, de numrul de straturi textile, i,

recomandat pentru curelele de limea respectivi n funcie de grosimile

medii ale straturilor textile din curea, se stabilete valoarea . Admind pe

sau determinnd aceast valoare din raportul /D1 ales, cu ajutorul ec.(27)

sau (27), se determin limea b a curelei, se rotunjete pn la cea mai

apropiat valoare standardizati se controleaz dac valorile b i pot fi

folosite.

Dac aceste dimensiuni nu sunt compatibile, calculul se reface,

lund alte valori D1 sau v.


44/87

44

Raportul minim recomandabil este /D 0,025, raportul minim

admisibil este /D 0,033.

II.2.5.Exemplu de calcul pentru curele de transmisie plate

Se dau urmtoarele date: o curea transmite puterea N = 88 kWi

lucreaz pe roi de transmisie cu diametrele D2 = 710 mm i D1 = 450 mm,

cu o turaie a roii mici n1 = 700 rot/min. Distana ntre axele roilor de

transmisie este l = 2800 mm, iar limea curelei este b = 300 mm. Cureaua

trebuie s lucreze n condiii normale de uzin; transmisia este deschis.

S se determine numrul de straturi textile, i.

Calcule dup metoda A1

Plecnd de la condiiile de lucru, se poate propune o curea tiat, cu

straturi de cauciuc intercalate, fr nveli de cauciuc, cu belting B-820.

Dup datele din tabelul 3, pentru diametrul D1 = 450 mm, se poate

lua i = 8, iar din tabelul II.4, pentru b = 300 mm, i = 4 8. Lum i = 7 i

calculm:

Viteza curelei:

5,1660

700.45,0.14,3

60

11 ===nD

v

m/s

Arcul de nfurare:

( ) ( )o174

8,2

45,071,060180

60180 12 =

=

=

l

DD (3,04 rad)

Sarcina pe 1 cm de strat de pnz datorit forei centrifuge:

Kc = k0v2 , n care k0 pentru curele cu intercalaii de cauciuc

este 0,0019 (tabelul II.2)

Kc = 0,0019.16,52 = 0,52 daN/cm pnz.

Sarcina datorit ncovoierii:


45/87

45

+=

1

1,0D

EK incinc

Pentru plci cu 4-8 straturi de pnz, cu straturi intermediare de cauciuc,modulul de ncovoiere, Enc se ia egal cu 3,4 kN/cm

2. Grosimea stratului

textildin carcas, , pentru curele cu intercalaii de cauciuc este egal cu

1,5 mm (tabelul II.2).

Deci: 7.5,1== i mm. Rezult:

16,17.5,1450

7.5,1340.5,1.1,0 =

+=

inc

K daN/cm pnz.

Sarcina admisibil:

z

KCK Vz

= 0 , n care: C0 modificarea

rezistenei medii la rupere a stratului de pnz datorit influenei utilizrii; z

rezerva de rezisten; Kv coeficient depinznd de tipul curelei. Stabilirea

valorilor lor este sarcina tehnologului. Se admit: z = 8 ; C0 = 0,85 0,9 iKv= 65daN/cm (ntruct C0.Kv = 55 daN/cm, conform tabelului II.1). Deci:

Kz= 0,85.65/8 = 6,88 daN/cm pnz (valoare identic celei din

tab.II.1)

Fora util admisibil la 1 cm din limea pnzei:

( )

f

f

e

eKvkKp

incz

12

0

=

Se iau: f= 0,4 (sau se calculeaz: f = 0,25+0,012v = 0,25+0,198 0,45)

i

= 0,8 rad. Rezult:

( ) 24,31

16,152,088,614,3.8,0.4,0

14,3.8.0.4,0

=

=e

ep daN/cm pnz


46/87

46

Acum se poate calcula numrul de straturi:

321

102

CCpvbC

Ni = , n care:

C1 = 1 0,003(180 - ) = 1 0,003(180 174) = 0,98

C2 se alege egal cu 0,9, pentru lucrul ntr-un schimb sau n dou schimburi

C3 nu se ia n consideraie pentru c s-a lucrat cu o vitez concret de 16,5

m/s

Rezult:

i = 102.88/16,5.30.3,24.0,98.0,9 = 6,3 6Dup aceast rotunjire, se verific n tabelul II.4 dac limea curelei

i numrul de straturi de pnz gsit corespund. ntr-adevr, pentru b = 300

mm i belting B-820, i = 4 8, deci este corect.

Se recalculeaz sarcina datorat ncovoierii:

Knc = 0,1.1,5.340.1,5.6/(450+1,5.6) = 0,99 daN/cm, valoare care

practic nu difer prea mult de 1,16 obinut iniial i, deci, nu modific esenial

calculele.Greutatea unui metru liniar de curea:

.1..bG = = 0,3.9.10-3.1,25.103 = 3,375 daN

n aceast relaie s-a considerat b=0,3 m, =6.1,5.10-3 m i greutatea

specific a curelei = 1250 daN/m3.

Calcule dup metoda A2

Pentru un diametru al roii de transmisie D1=450 mm, se pot folosi

curele cu belting B-820, cu 4-8 straturi textile.

Grosimea a curelei(considernd-o, ca i n calculul precedent, cu

7 straturi de pnz) va fi egal cu 7.1,5 = 10,5 mm, ceea ce conduce la un

raport /D1 = 0,0234. Viteza este v = 16,5 m/s, iar unghiul de cuprindere pe

roata mic este =174.


47/87

47

Conform tabelului 5, lund f0 = 18 daN/cm2, gsim, prin interpolare,

tensiunea redus util K0 = 22,7 daN/cm2. Coeficienii de corecie vor fi:

C1 = 0,98; C2 = 0,9 i C3 = 1,04 0,0004v2 = 0,93 (cf.ec.(20)).

Limea cureleieste egal cu:

9,2793,0.9,0.98,0.05,1.7,22.5,16

88.102102

3210

===CCCvK

Nb

cm

Rezult c o curea cu limea de 300 mm ar avea un excedent de

putere:b1 =AN1

b2 =AN2 , deci N1/N2 = b1/b2 = 300/279 = 1,075

Aadar excedentul de putere este de 7,5%.

Dac se ia o curea cu 6 straturi textile, vom gsi b = 32 cm, deci o

lime micorat cu 6,3%, deoarece: b1/b2=300/320 = 0,937.

II.3. CALCULUL CURELELOR DE TRANSMISIE TRAPEZOIDALECurelele trapezoidale au, spre deosebire de cele plate, o

nlime relativ mare i o lime mici realizeaz transmisia datorit

frecrii prilor laterale pe suprafeele laterale ale camerelor din roile

de transmisie.

n zona mijlocie a seciunii transversale a acestor curele se pune

material cu rigiditate destul de mare (nur sau fir de cord), iar materialul cu

rigiditate mic (cauciuc sau pnz croit sub unghi de 45) se dispune nzonele marginale. Se cunosc dou metode de calcul al curelelor de

transmisie trapezoidale:

- dup tensiune, prin determinarea puterii transmise de curea;

- dup capacitatea de traciune.


48/87

48

B1) Calculul curelelor trapezoidale dup tensiune

Puterea transmis de cureaua trapezoidal cu seciunea

transversal S se calculeaz cu ecuaia:

0N = ( )

f

f

e

eSvfff inccz

1

102

.

(28)

Tensiunea fz pentru o curea din pnz de cord sau nur de cord

trebuie luat pornind de la limita de rezisten fv a materialului textil carecompune carcasa curelei, de la rezerva de rezisten (coeficientul de

rezisten z care se ia egal cu 8) i de la coeficientul C0 ce ine seama de

influena proceselor tehnologice asupra modificrii rezistenei materialului

din care e compus cureaua.

Tensiunea fc dat de fora centrifug se calculeaz lund greutatea

specific medie a curelelor trapezoidale egal cu 1,25 1,30.

Tensiunea fnc se calculeaz cu ec.(10) de la benzi plate, gsindu-se, printr-un calcul prealabil sau printr-o serie de experiene, valoarea

modulului Enc. Trebuie s se aib n vedere c, la curelele trapezoidale,

diferena dintre modulele Et i Ec este mai mare dect la curelele

plate.(Curelele trapezoidale de dimensiuni mici, care se vulcanizeaz pe

forme cu tamburi au o curbur iniial. Asemenea curele suport tensiuni

suplimentare de ncovoiere pe poriunile rectilinii ale transmisiei, dar au o

tensiune mai mic la trecerea peste roile de transmisie. Coeficientul careine seama de aceast scdere este de ordinul 0,56 0,78.)

n ecuaia (28), f este coeficientul de frecare redus al curelei pe

pereii canalului roii de transmisie. (Deoarece f la curelele trapezoidale

depinde puin de vitez, acest coeficient se consider egal cu 0,40.) El se ia

innd seama de efectul de pan, , al curelei n canal, datorit presiunii

radiale Nra curelei (Figura II.4).


49/87

49

Fig.II.4. Tensiunile n curea

Valoarea efectului de pan se calculeaz cu relaia:

= (Nr1 + Nr2)/Nr (29)

unde Nr1i Nr2 reprezint presiunile normale pe feele laterale ale curelei.

Din figur se vede c n cazul n care Nr1 = Nr2 rezult:

=

2sin

1

0

o

(30)

n care 0 este unghiul dintre prile laterale ale curelei n canal. Dup alte

date, rezult:

f=

2cos

2sin 00

f

f

+(30)

Cu ajutorul ec.(28) se poate determina N0, dac sunt date sau

calculate: fv, z, C0, modulul Enc i parametrii geometrici ai curelei

trapezoidale.


50/87

50

Deoarece n cazul structurii considerate, formate din cauciuc i

pnz cord, Enc nu este deocamdat cunoscut, pentru determinarea forei

N0 n calculele de proiectare se poate exclude din calcule tensiunea dat de

ncovoierea straturilor de cauciuc i pnz cu modul mic, lund n

considerare numai carcasa de cord. Aceast situaie este convenional

admisibil deoarece modulele de ncovoiere ale cauciucului i pnzei de

nveli croite n diagonal sunt mult mai mici dect Enc al stratului portant

principal executat din cord cauciucat.

Aadar, pentru un calcul prealabil aproximativ al lui N0, se poate

folosi relaia:

f

f

e

ev

D

ShE

g

Gv

Z

iKCN kkinc

kv 1

1021

2

00

= (31)

C0Kvik rezistena total a carcasei curelei compuse din ik fire de

cord (sau nururi de cord);

Sk aria seciunii transversale a carcasei de cord;

hk grosimea carcasei de cord (considernd seciunea carcasei

dreptunghiular, n cazul unei grosimi mici a acesteia. n cazul unor valori

mari ale lui hki Sk, coeficientul celui de al treilea termen din parantez va fi

4/3).

Enc modulul de ncovoiere al materialului carcasei de cord.

(Modulul Enc pentru o carcas de cord, compus din mai multe straturi de

cord cauciucat cu cte un strat subire de cauciuc dup fiecare strat de cord,

poate fi considerat n prim aproximaie ca fiind analog cu modulul Enc de la

plcile de curea cu straturi intermediare de cauciuc.)

Rigiditatea relativ, C, a curelelor cu nur de cord, la dimensiuni

egale ale seciunii transversale, este mai mare dect la curelele cu pnz de

cord. Nu trebuie, ns, nlocuit cauciucul cu pnz de cord pentru mrirea


51/87

51

rigiditii relative, C, deoarece aceasta conduce la scderea flexibilitii

longitudinale a curelei.

II.3.1.Dimensiunile curelelor trapezoidale

Seciunile transversale sau profilele curelelor trapezoidale sunt

determinate de urmtoarele dimensiuni (figura II.5):

Fig.II.5. Profilele curelelor trapezoidale i dimensiunile caracteristice

a baza superioar a trapezului;

ac limea de calcul a curelei

h nlimea

o - unghiul dintre laturile trapezului.

Pentru a evita tensiuni mari din cauza ncovoierii, raportul a/h se ia

egal cu 1,6 1,7. Dimensiunile bazelor i nlimilor se iau dup aa-

numitele iruri preferate (normale) de numere (STAS), rotunjindu-le pn la

valorile ntregi sau fracionare raionale.

Pentru curele trapezoidale cu profil ntreg cu diferite seciuni, aceste

dimensiuni sunt date n tabelul II.6.


52/87

52

Tabelul II.6 Seciunile curelelor trapezoidale de transmisie

Mrimile care determin

seciunea transversal

Aria

seciunii

Abaterile admisibileSeciunea

ac,

mm

a,

mm

h,

mm

S, cm2 ac, mm h, mm

Lungimea

curelelor, mm

O 8,5 10 6 0,47 +0,4-0,3 0,3 500-2500

A 11 13 8 0,81 +0,6-0,4 0,4 500-4000

B 14 17 10,5 1,38 +0,7-0,5 0,5 630-63000

C 19 22 13,5 2,30 +0,8-0,5 0,5 1800-9000

D 27 32 19 4,76 +0,9-0,8 0,6 3150-11200E 32 38 23,5 6,92 +1,0-0,7 0,7 4500-14000

F 52 50 50 11,70 +1,0-0,8 0,8 6300-14000

Aria seciunii s-a calculat cu relaia

=

2.

o

tghahS

. Limea de calcul

ac corespunde aproximativ cu limea curelei msurat pe linia neutr (figuraII.6).

Fig.II.6. Seciune ntr-o curea trapezoidal

Limea de calcul rmne neschimbat la ncovoierea curelei pe roi de

transmisie de orice diametru; poziia ei determin valorile diametrelor de


53/87

53

calcul ale roilor de transmisie, lungimea de calcul i viteza curelelor. Unghiul

o pentru toate seciunile se consider egal cu 401.

O curea de transmisie trapezoidal trebuie s prseasc liber roata

de transmisie n punctul de desprindere. Prin urmare, fora Nr n acest punct

trebuie s se anuleze. Pentru aceasta, componenta vertical a forei de

frecare pe cele dou fee laterale ale curelei:2

cos21

o

rfN

trebuie s

fie mai mic dect componenta vertical a contraforei:2

sin21

o

rN

, adic

trebuie respectat inegalitatea:

2sin2

2cos2

11

o

r

o

rf NN

, de unde rezult:

2

o

f tg

(32).

Deoarece ntre fi unghiul de frecare exist relaia f = tg ,

rezult

o/2 (33)

Considernd coeficientul de frecare f independent de viteza v,

unghiul o poate fi constant.

Unghiurile dintre laturile curelei variaz cnd curelele trec peste

roile de transmisie. Variaia o

a unghiului depinde de raportul h/D.Respectnd calculele verificate experimental, cercettorii au dat urmtoarele

valori:

- pentru curelele cu pnz de cord vulcanizate n pres:

1100 =D

ho

- pentru curele cu cord nur, vulcanizate n cuptor:


54/87


55/87

55

II.3.3. Calculul numrului de curele ntr-o transmisie

Pentru alegerea profilului curelei dup putere i dup viteza

transmisiei se folosete tabelul II.8.

n cazurile n care tabelul II.8 indic mai multe variante de soluii,

trebuie s se in seama de limea posibil a roilor de transmisie sau

trebuie s se porneasc de la numrul aproximativ admisibil de curele.

Dac este dat puterea N a transmisiei i s-a ales o curea cu

seciunea transversal corespunztoare, se determin, cu ajutorul ec.(31),

puterea N0 pe care o poate transmite cureaua. Numrul de curele, ic, dintr-o

transmisie se calculeaz cu ecuaia:

Ic = N/N0C1C2 (34)

Coeficientul C1 depinde de unghiul de cuprindere, iar C2 mai

depinde i de caracterul sarcinii i de regimul de lucru.

Deoarece curelele trapezoidale se fabric de anumite lungimi

standardizate, la calculul transmisiei trebuie s se stabileasc nti lungimea

aproximativ L0 a curelei cu ec.(21) iar apoi, rotunjind aceast lungime pn

la cea mai apropiat lungime standardizat superioar L, trebuie s se

calculeze, cu ec.(35) distana definitiv dintre centre, l:

( ) ( ) ( )212

2

2121 126,0393,04

393,04

DDDDL

DDL

l

+++=

(35)

Numrul de treceri H ale curelei la viteza dat, v i la lungimea dat,

L nu trebuie s depeasc 15 20, cf.ec.(22).


56/87


57/87

57

Tabelul II.9 Dimensiunile canalelor roilor transmisiei

Dimensiunile pentru curelele de diferite seciuni (mm)

O A B C D E F

c 2,5 3,5 5,0 6,0 8,5 10 12,5

e 10 12,5 16 21 28,5 34 43

t 12 16 20 26 37,5 44,5 58

S 8 10 12,5 17 24 29 38

B2) Calculul curelelor de transmisie trapezoidale dup capacitatea

de traciune

Se face dup aceleai principii ca i calculul curelelor plate. Se ine

seama de faptul c pentru curelele trapezoidale este mai mare dect

pentru cele plate i curelele de diferite seciuni, n condiii delucru relativ

identice, pot transmite aceeai tensiune util (de lucru):

K = P/S (37)

Se arat de asemenea c i pentru curelele trapezoidale este

caracteristic ec.(25). n acest caz, ns, a i w care determin K0 sunt

constante numai pentru profilul respectiv i difer mult pentru profilele

apropiate. De aceea se poate trage concluzia c w este aceeai

caracteristic redus a flexibilitii curelelor trapezoidale ca i n cazul celor

plane.

Pentru calculul curelelor trapezoidale standardul d o serie de tabelede putere N0 (n kW) ce poate fi transmis de o curea la un unghi de

cuprindere cu valoarea = 180o i n cazul unei funcionri line a

transmisiei, n funcie de viteza curelei, de fora de ntindere i de diametrul

roii mici. Un exemplu de valori N0 este dat n tabelul II.10, iar un exemplu

de tensiuni iniiale T0 ale curelelor este dat n tabelul II.11.

Numrul ic de curele se calculeaz i dup ec.(34), dar innd

seama de influena unghiului de cuprindere , prin aplicarea coeficientului


58/87

58

C1. Respectnd legea general dat de ec.(24), puterea N transmis de ic

curele trapezoidale poate fi calculati cu ecuaia:

3210102

2CCsCfviN c= (38)

dar pentru aceasta trebuie cunoscute: coeficientul de traciune stabilit

pentru =180o i tensiunea iniial a curelei f0.

Coeficientul de traciune poate fi exprimat de asemenea prin

relaiile:

1

1

+

=

f

f

e

e(38)

sauPT

P

=

12 (38)

Tabelul II.10 Puterea pentru o curea de seciune B (n kW)

Valoarea calculat a diametrului

roii mici (mm)

Valoarea calculat a diametrului

roii mici (mm)

Viteza

curelei,m/s

125 140 160

180 i

mai mare Viteza

cureleim/s

125 140 160

180 i

mai mare

2 0,43* 0,48* 0,53* 0,58* 14 2,36 2,69 2,94 3,11

3 0,63* 0,70* 0,77* 0,83* 15 2,43 2,80 3,08 3,28

4 0,83* 0,91* 1,01 1,08 16 2,50 2,90 3,19 3,44

5 1,02 1,12 1,25 1,32 17 2,56 2,98 3,29 3,58

6 1,21 1,31 1,45 1,54 18 2,58 3,05 3,38 3,72

7 1,35 1,50 1,65 1,75 19 2,58 3,10 3,47 3,83

8 1,52 1,69 1,85 1,97 20 2,58 3,10 3,54 3,94

9 1,68 1,88 2,05 2,19 21 2,54 3,10 3,60 4,03

10 1,84 2,06 2,23 2,41 22 2,50 3,05 3,64 4,08


59/87

59

11 2,00 2,24 2,41 2,59 23 2,43 2,95 3,60 4,04

12 2,14 2,43 2,59 2,77 24 2,36 2,85 3,56 4,01

13 2,25 2,57 2,77 2,94 25 2,29 2,75 3,52 3,98

Pentru transmiterea puterilor marcate cu (*), tensiunea trebuie mrit cu

20% fa de cea din tabelul II.11.

Tabelul II.11 Fora de ntindere T0 a curelei n funcie de diametrul

roii micii de seciunea curelei

Sec.

O A B C D E F

Diametrul

63-80

90

ipeste

90-112

125

ipeste

125-160

180

ipeste

200224

250

ipeste

315

355

ipeste

500

500

ipeste

800900

1000

ipeste

Fora

de

ntindere

a

5,5

7,0

10,0

12,0

16,5

21

27,5

35

58

70

85

105

140

175

II.3.5. Exemplu de calcul pentru curele trapezoidale

S se calculeze transmisia unei maini unelte cu variaii mici ale

sarcinii de lucru dar cu o sarcin de pornire pn la 150% din cea nominal;

puterea transmis este N = 10,3 kW; diametrul maxim al roii de transmisie a

mainii este D2400 mm; turaia acestei roi este n2=495 rot/min. Turaia roii

de transmisie de pe motor este n1=1440 rot/min; distana maxim admisibil


60/87

60

ntre centre l0= 500 mm. Maina funcioneaz 18 ore pe zi. Se cere s se

aleag i s se determine urmtoarele: profilul (seciunea transversal a

curelei); L lungimea standardizat a curelei; ic numrul de curele de

transmisie.

Calculul prin metoda B1:

Pornind de la condiiile date, gsim:

a) raportul de transmisie: n1/n2 = 1440/495 = 2,91

b) diametrul calculat al roii de transmisie mici, considernd un coeficient de

alunecare a = 0,02, rezult:

( )140

98,0.91,2

400

11

221 ==

=an

nDD

mm

c) Viteza curelei:

v = 2,1060

495.4,0.14,3

60

22 ==nD

m/s

Din tabelul 8 alegem o curea de profil B. Pentru o curea trapezoidalcu profil ntreg de acest tip, diametrul calculat minim poate fi de 140 mm.

Determinm lungimea aproximativ a curelei:

( )( )

0

2

122100

457,12

l

DDDDlL

++= (rel.(21) de la benzi

plate)

L0 = 2.500 + 1,57(400 140) (400 140)2/4.500 = 1814 mm

Rotunjind L0 pn la cea mai apropiat lungime standardizat,

gsim L = 1800 mm.

Cu ajutorul ec.(35), unde L/4 0,393(D1+ D2) = 238 mm i

0,126(D2 D1)2 = 8450 mm2,

gsim distana exact dintre centre:


61/87

61

8450238238 2 +=l = 458 mm

Controlm numrul de treceri ale curelei n 1 s :

H = 10/1,8 = 5,6 < 15Unghiul de cuprindere este:

( )o146

458,0

140,0400,06018060180 12 =

=

=l

DD

Puterea N0 transmis de cureaua trapezoidal de profil B, de

construcie cu pnz de cord, la v = 10,2 m/s i D1 = 140 mm, calculat dup

ec.(31), este de 2,17 kW, cu urmtoarele date considerate: C0 = 0,75;

Kv(cord 11 TM)= 11 daN; ik = 38 fire; z = 8; S = 1,38 cm2; = 1,25 cN/cm3;

Sk = 0,67 cm2; Enc = 340 daN/cm

2; hk = 1,2 mm x 4 straturi = 4,8 mm; 0 =

34; f= 0,4 i = .0,8 n acest caz :

ef = 0,71 ; P = 21,7 daN ; T1 = 30,6 daN ; Tc = 19,8 daN

; f = 15,8 daN/cm2 ; = 0,55 ; C2

= 0,8

Numrul de curele din transmisie este egal cu :

Ic = N/N0C2 = 10,3/2,17.0,8 = 5,9 6

Dac nu s-ar fi dat viteza i puterea transmis, calculul s-ar fi putut

modifica, stabilind, de exemplu, viteza optim a transmisiei, care s asigure

puterea maxim transmis cu curele de seciunea adoptat.

Calculul prin metoda B2

S considerm, ca i n cazul precedent, curea cu profil B i D1= 140

mm; D2 = 400 mm; L = 1800 mm ; l = 458 mm ; v = 10,2 m/s ; = 146o.

Din tabelul 11 se ia N0 = 2,1 kW (extrapolnd ntre 10 i 10,3 m/s).

Coeficienii de corecie sunt C1 = 0,9 i C2 = 0,8

Ic = N/N0C1C2 = 10,3/2,1.0,90.0,80 = 6,8 7


62/87


63/87

63

Mp1 = X Mm1 = X M0

Pentru al doilea ciclu se adaug material reciclat, conform schemei:

n acest caz, proprietatea materialului prelucrat a doua oar va fi:

Mp2 = X Mm2

Dar:

Mm2 = Y Mr1 + (1 Y) M0 i Mr1 = Mp1

Deci: Mp2 = X [XY + (1 Y)] M0

Pentru al treilea ciclu de prelucrare schema este:

de unde rezult:

Mp3 = X Mm3

Dar:

Mm3 = Y Mr2 + (1 Y) M0 i Mr2 = Mp2

Deci:

Prelucrare 2

(1-Y)M0

YM 1

folosire

Reciclat la 3

Mm2 Mp2

Prelucrare 3

(1-Y)M0

YM 2

folosire

Reciclat la 4

Mm3 Mp3


64/87

64

Mp3 = [X3Y2 + X2Y(1 Y) + X(1 Y)] M0

Pentru al N-lea ciclu schema bloc arat n felul urmtor:

Relaia pentru proprietatea materialului prelucrat dup N cicluri este:

N-1

MpN = [(X 1) XYi + 1] M0

i=0

Suma din parantez se poate dezvolta sub forma unei serii astfel:

nari = ar + ar2 + ar3+ + arn = a [(1 rn)/(1 r)]i=1

Aadar, pentru ciclul N, rezult:

MpN = [1 (1 X)( )

XY

XYN

1

11

] M0

Pentru un numr infinit de cicluri:

Mp: =

XY

X

1

11 M0

Aplicaie:

Prelucrare N

(1-Y)M0

YM N-1

MmN M N


65/87

65

S se determine reducerea proprietii dup un numr infinit de

etape de reciclare, dac se recicleaz 50% din rini dac fiecare

reciclare reprezint 10% reducere a proprietii.

Y = 0,5 X = 0,9

Mp:/M0 = 1 (1 0,9)/(1 0,45) = 1 - 0,1/0,55 = 0,45/0,55 = 9/11 = 0,8182

Dac ncercm s aflm care va fi reducerea proprietii numai

dup 3 reciclri:

Mp3/M0 = X3Y2 + X2Y(1 Y) + X(1 Y) = 0,93.0,52 + 0,92.0,5.0,5 + 0,9.0,5 =

=

0,8347

Se observ c proprietile materialului prelucrat se modific

esenial nc din primele 3 trepte de reciclare, reducerea lor apropiindu-

se mult de valoarea final (dup numr infinit de reciclri).


66/87

66

III.ELEMENTE DE PROIECTARE A UNOR COMPONENTE ALE

PNEURILOR

III.1. PRILE COMPONENTE ALE UNEI ANVELOPE I ROLUL

LOR

Pneurile sunt pri componente ale autovehiculelor care au

rolul de a le susine n realizarea complet a performanelor lor de

exploatare, adic n realizarea vitezei de deplasare i a sarcinii de

transport pe drumuri variate care impun autovehiculului numeroase

accelerri, viraje, frnri i treceri peste obstacole. Pneurile sunt

alctuite din anvelopa propriu-zisi camera de aer.

Anvelopa reprezint o construcie relativ complicat din

materiale textile speciale, srm de oel i compoziii de cauciuc

variate. Ea se compune din urmtoarele pri principale : carcas,

breker (strat amortizor), protectorul cu banda de rulare, flancurile i

ansamblul talonului (figura III.1).

Fig.III.1. Principalele detalii ale unei anvelope:

1.- banda de rulare a protectorului; 2.- breker; 3.- pliurile carcasei; 4.- umrul

benzii de rulare;5.- canalele profilului benzii de rulare; 6.- flancul protectorului;

7.- flancul carcasei;

8.- fasciculele de srm ale talonului; 9.- umplutura de talon; 10.- ntritorul

talonului; 11.- umplutura de talon12.- clciul talonului; 13.- vrful talonului


67/87

67

Anvelopa reprezint o construcie relativ complicat din

materiale textile speciale, srm de oel i compoziii de cauciuc

variate. Ea se compune din urmtoarele pri principale : carcas,

breker (strat amortizor), protectorul cu banda de rulare, flancurile i

ansamblul talonului (figura III.1). Carcasa anvelopeieste o parte a

anvelopei format dintr-un numr determinat de straturi de cord gumat;

ea constituie principalul element de rezisten a anvelopei.

Datorit construciei sale elastice i rezistente, carcasa d

anvelopei posibilitatea de a susine autovehiculul i ncrctura

acestuia n timpul deplasrii pe osea, fiind inut sub tensiune de

presiunea aerului comprimat nchis n camera de aer. Carcasa primete

i anihileazocurile provocate de drum, n msura n care acestea nu

au fost absorbite de banda de rulare, de protectori de breker.

Rezistena carcasei se datoreaz n primul rnd cablurilor

textile din care este fabricat cordul. Cablurile straturilor succesive de

cord se ncrucieaz ntre ele la un unghi de 70 90o, formnd cu

coroana anvelopei unghiuri de la 45 pn la 55o. Unghiul de ncruciare

a cablurilor cord are o mare influen asupra durabilitii n serviciu a

anvelopei, determinnd rezistena la ocuri i posibilitile de

amortizare, precum i rezistena la ndoiri repetate sub sarcin,

rezistena la rupere i elasticitatea anvelopei.

Anvelopele care se construiesc cu un numr mare de straturi,

cum sunt anvelopele pentru autocamioane i autobuze grele cu peste

opt straturi de cord, au carcasa format din mai multe zone. La interior

carcasa este format din reea cord cu cabluri dese gumate, subire i

se numete carcas deas, peste care se suprapune n continuare

carcasa mijlocie format din reea cord cu cabluri mai rare i gumat

mai gros, dup care se aplic n continuare straturi de cord cu un

numr redus de cabluri gumate i mai gros, care constituie carcasa

rar a anvelopelor.


68/87


69/87

69

s aib bune nsuiri de conductibilitate a cldurii spre exteriorul

anvelopei.

Sporirea numrului de straturi n brekere are rolul de a mri

rigiditatea anvelopei n zona de alunecare i totodat de a constitui o

protecie eficace mpotriva perforrilor carcasei subiri de ctre

corpurile tioase sau ascuite ntlnite de anvelop n cursul rulajului.

Protectorul anvelopei este partea anvelopei care acoper din

exterior carcasa i brekerul, avnd rolul de ale proteja mpotriva

deteriorrilor provocate de oxigenul i umiditatea din atmosfer, de

lumina solari de asperitile drumurilor precum i de contactul cu

diferite substane duntoare cum ar fi: uleiurile, benzina, produsele

chimice. Protectorul n zona benzii de rulare are, de asemenea, rolul de

a transmite efortul de traciune i frnare i de a contribui la anihilarea

ocurilori atenuarea efectelor neregularitilori ondulaiiloroselei.

Protectorul are o structur material simpl deoarece este

constituit dintr-o singur compoziie de cauciuc, fr inserii de textile.

Banda de rulare, adic partea anvelopei care face contactul cu

oseaua, este constituit dintr-un strat gros de cauciuc aezat pe

coroana anvelopei i are rolul de a transmite oselei efortul de

traciune i efortul de frnare primite de la organele autovehiculului.

Are, de asemenea, rolul de a realiza o aderen suficient cu oseaua

evitnd alunecarea autovehiculului pe oselele netede i umede,

precum i de a anihila o parte a ocurilor provocate de neregularitile

drumului.

Banda de rulare trebuie s atenueze ct mai bine vibraiile

provocate de deplasarea cu vitez ridicat a autovehiculului pe drumuri

variate. Ca i protectorul, materialul benzii de rulare trebuie s reziste

bine la sfiere i perforare, deoarece ea vine n contact cu corpurile

ascuite ale drumurilor, n primul rnd cu criblura i alte corpuri

tioase. De asemenea, trebuie s reziste bine la formarea i lrgirea

fisurilor ce se pot forma datorit flexiunilor repetate. Fiind supus la


70/87

70

eforturi, mai exact la frecri mari n timpul pornirii i frnrii

autovehiculului, banda de rulare trebuie s fie foarte rezistent la

abraziune.

n plus, grosimea ei nu trebuie s fie prea mare, pentru a

permite eliminarea cldurii n interiorul anvelopei.

Elementele principale ale profilului benzii de rulare sunt

limea, forma i orien

Indrumar Pt Alegerea Materialelor

Documents

Transcript of Indrumar Pt Alegerea Materialelor