2.1.1. Construcţia şuruburilor de fixare

Şuruburile de fixare sunt cele mai utilizate organe de asamblare fiind realizate într-o mare diversitate de forme şi dimensiuni. Profilul şi dimensiunile limită ale filetelor metrice ISO utilizate în România sunt prezentate în STAS 6564 şi 8164.

Formele şuruburilor de fixare depind de forma capului, forma tijei şi forma capului tijei. Din punct de vedere al preciziei de execuţie, şuruburile se execută în trei grade (clase) de execuţie: gradul A (execuţie precisă), gradul B (execuţie semiprecisă) şi gradul C (execuţie grosolană).

Forma capului şurubului, forma tijelor şuruburilor şi a vârfurilor acestora depinde de destinaţia şurubului, principalele forme fiind prezentate în fig. 2.11 şi 2.12. Se prezintă, în continuare, particularităţile şuruburilor executate de firmele specializate.

Şuruburile cu cap hexagonal (fig. 2.11, a…h) sunt cel mai frecvent utilizate deoarece necesită cel mai redus spaţiu pentru manevrare cu cheia fixă, la montare sau demontare. Suprafaţa de aşezare (scaunul de reazem), prevăzută sub capul şurubului (v.fig.2.11, a, d, e), este o suprafaţă tehnologică, dar reduce şi concentratorul de tensiuni reprezentat de trecerea de diametru de la tija şurubului la capul acestuia; la unele construcţii (fig. 2.11, b, c) nu se prevede scaunul de reazem. Tijele acestor şuruburi pot fi filetate pe o anumită lungime (fig.2.11,a, b, c, f, g, h), filetate până sub cap (fig. 2.11, d) sau pe toată lungimea (fig. 2.11, e). În cazul în care tija nefiletată a şurubului are diametrul mai mic decât al tijei filetate (fig. 2.11, c), se reduce concentratorul de tensiuni reprezentat de ieşirea filetului, iar tija şurubului devine mai elastică, deci şurubul rezistă mai bine la solicitări dinamice.

• Şuruburile de păsuire (fig. 2.11, f) au tija nefiletată mai mare decât tija filetată, aceste şuruburi fiind utilizate mai ales la transmiterea de sarcini transversale. Crestăturile executate pe suprafaţa frontală exetrioară a capului şurubului (fig. 2.11, g) permite o deformare a capului şurubului şi realizarea unei autoblocări a acestuia. Şuruburile cu guler (fig. 2.11, h) sunt utilizate la asamblarea pieselor executate din materiale moi (aluminiu, bronz, alamă etc.) deoarece suprafaţa mai mare de sprijin micşorează presiunea şi, implicit, deformaţia pieselor asamblate.

Fig. 2.11

• Şuruburile cu cap pătrat (fig. 2.12) asigură o suprafaţă de contact cu cheia mai mare decât şuruburile cu cap hexagonal fiind utilizate la montări şi demontări repetate asigurând o durabilitate ridicată. Pot fi cu tija filetată pe o anumită lungime (fig. 2.12, a), pe toată lungimea, cu cep cilindric (fig. 2.12, b), cu cap pătrat mic şi filetat pe toată lungimea (fig. 2.12, c) sau cu cap pătrat şi guler, filetat pe o anumită lungime (fig. 2.12, d).

Fig. 2.12

• Şuruburile cu cap triunghiular (fig.2.12, e) se utilizează în cazul unor spaţii reduse sau greu accesibile sau când se doreşte limitarea celor care au acces la asamblare.

• Şuruburile cu cap ciocan şi gât pătrat (fig. 2.12, f) se folosesc, de regulă, la strângerea pieselor pe mesele maşinilor unelte, în vederea prelucrării.

• Şuruburile cu cap bombat (semirotund) se utilizează atât pentru asamblări metalice cât şi pentru lemn. Pentru a evita rotirea şurubului la montarea piuliţei, şuruburile sunt prevăzute cu porţiuni profilate pătrat (fig. 2.12, g) sau cu nas (fig. 2.12, h).

• Şuruburile cu cap cilindric şi locaş hexagonal (fig. 2.13, a) se utilizează la dispozitive introducându-se în locaşuri executate în piesă; locaşul hexagonal interior se foloseşte pentru montarea sau demontarea şurubului cu ajutorul unor chei hexagonale sub formă de L.

Fig. 2.13

• Şuruburile cu cap cilindric (fig.2.13, b), cu cap bombat (fig.2.13, c), cu cap înecat (fig.2.13, d) sau cu cap semiînecat (fig.2.13, e) sunt cu locaşuri pentru şurubelniţă normală sau în cruce (fig. 2.13, f) şi sunt utilizate pentru forţe de strângere mici şi un aspect plăcut al asamblării;

• Şuruburile pentru tablă se execută cu pas mare şi adâncime relativ mare a spirei

şi se utilizează la asamblarea tablelor de grosimi mici, în industria de autovehicule. Se execută cu cap hexagonal (fig. 2.14, a), cu cap cilindric, cap înecat şi cu cap semiînecat (fig. 2.14, b), între diametrele 2,2 mm şi 8 mm şi se simbolizează prin STd.

• Şuruburile pentru lemn au filetul ascuţit, cu pas mare, pentru a prinde între spire cât mai mult lemn asigurând-se rezistenţa asamblării. Se execută cu cap hexagonal, cilindric bombat cu locaş cruciform (fig. 2.14, c), cu cap înecat crestat (fig.2.14, d), cu cap semiînecat sau cu cap pătrat (fig. 2.14, e).

• Şuruburile autofiletante pentru metal au tija prevăzută cu şanţuri pentru evacuarea aşchiilor rezultate în urma înşurubării. Aceste şuruburi se execută din oţeluri de cementare sau oţeluri călite care dau o rezistenţă mare muchiilor tăietoare ale şurubului. Constructiv, aceste şuruburi pot fi cu cap hexagonal (fig. 2.14, f), cilindric bombat, înecat sau semiînecat, cu locaşuri pentru şurubelniţă normală sau locaş cruciform.

• Şuruburile pentru fundaţii sunt prevăzute cu un capăt profilat – pentru montarea în fundaţie – şi cu celălalt capăt cu filet, pentru fixare cu piuliţă (fig. 2.15); se utilizează la montarea pe fundaţie a construcţiilor care susţin diversele ansamble (reductoare de turaţie, motoare electrice etc.) sau subansamble.

Fig. 2.14

Fig. 2.15

•

Şuruburile speciale sunt destinate unor situaţii concrete şi cuprind: şuruburile cu ochi (fig. 2.16, a), utilizate la dispozitive; inelele şurub de ridicare (fig. 2.16, b), montate pe ansamble şi subansamble pentru ridicarea şi manevrarea acestora; şuruburile cu cap striat (fig. 2.16, c), utilizate la strângerea cu mâna, când este necesară o forţă de strângere redusă.

Prezoanele pot fi definite ca şuruburi de fixare fără cap şi filetate la ambele capete, pe o anumită lungime sau pe toată lungimea. Se utilizează când materialul uneia din piesele asamblate are caracteristici mecanice reduse şi filetul nu asigură o durabilitate suficientă la montări şi demontări repetate ale şurubului. Se mai utilizează şi când nu este posibilă utilizarea şuruburilor (de exemplu, spaţiu insuficient pentru montarea şuruburilor). Din punct de vedere al preciziei de execuţie, prezoanele, ca şi şuruburile, se execută în gradul A, B sau C.

Fig. 2.17

Fig. 2.16

Prezoanele se execută în mai multe variante constructive standardizate sau nestandardizate, principalele tipuri fiind prezentate în fig. 2.17 (a – prezon de înşurubat în oţel; b – prezon pentru asamblarea flanşelor, cu cep hexagonal şi cu diametrul tijei nefiletate egal cu cel al filetului; c – prezon pentru asamblarea flanşelor, cu cep hexagonal şi cu diametrul tijei nefiletate mai mic decât al filetului, caz utilizat când în asamblare acţionează sarcini dinamice).

Ştifturile filetate sunt utilizate pentru a împiedica deplasarea relativă a două sau mai multe piese, fiind solicitate la compresiune. Formele constructive ale ştifturilor filetate (fig. 2.18) sunt foarte variate depinzând de lungimea filetată a tijei (întreagă sau parţială), de forma vârfului (plat – fig. 2.18, a şi b; tronconic – fig. 2.18, c; cu cep tronconic – fig. 2.18, d; cu cep cilindric – fig. 2.18, e; cu con interior – fig. 2.18, f), de modul de antrenare (cu crestătură pentru şurubelniţă normală – fig.2.18, a şi c…e; cu locaş hexagonal la interior – fig. 2.18, b). Ştifturile filetate pot fi prevăzute şi cu autoblocare, cu pastilă de material plastic încorporată în tijă (fig.2.18, b…f). Ştifturile filetate se execută în gradul A, B sau C de precizie.

2.1.2. Construcţia piuliţelor de fixare

Piuliţele de fixare sunt cu filet interior şi se asamblează pe şuruburi, prezoane, ştifturi filetate şi pe porţiunile filetate ale arborilor şi ale altor piese de revoluţie. Piuliţele de

Fig. 2.18

Fig. 2.19fixare realizează o asamblare demontabilă între două sau mai multe piese. Se execută în trei categorii de precizie şi anume gradul A (precise), B (semiprecise) sau C (grosolane), iar în funcţie de înălţime piuliţele pot fi normale, înalte sau joase.

Piuliţele de fixare se execută într-o mare varietate de forme constructive, principalele construcţii fiind prezentate în fig. 2.19: piuliţa hexagonală obişnuită (fig. 2.19, a), cu pas mare, cu pas fin, construcţie IP de înaltă rezistenţă, pentru pretensionare etc.); piuliţă hexagonală joasă (fig. 2.19, b) sau înaltă (fig. 2.19, c); piuliţă hexagonală cu suprafaţă de aşezare sferică, pentru o centrare bună pe şurub a piesei strânse (fig. 2.19, d); piuliţă hexagonală cu guler (fig. 2.19, e); piuliţă hexagonală înfundată (fig. 2.19, f şi g); piuliţă hexagonală cu guler şi suprafaţă de aşezare sferică (fig. 2.19, h), utilizată pentru centrarea jenţilor de automobil pe tija şurubului de prindere.

Fig. 2.20

În fig. 2.20 sunt prezentate alte tipuri de piuliţe utilizate în diverse scopuri, a căror construcţie depinde de locul de utilizare. Astfel, în fig. 2.20, a este prezentată piuliţa pătrată; în fig. 2.20, b piuliţa triunghiulară, utilizată la închiderea tablourilor electrice şi în alte situaţii unde este necesară o siguranţă suplimentară; în fig. 2.20, c piuliţa pentru canale T, iar în fig. 2.20, d o piuliţă utilizată pentru prinderea în materiale plastice. Piuliţele cu găuri radiale (fig. 2.20, e), cu găuri frontale (fig. 2.20, f), striată (fig. 2.20, g) sau fluture (fig. 2.20, h) sunt utilizate pentru strângere cu mâna, când se realizează forţe de strângere mici.

În fig. 2.21 sunt prezentate piuliţele crenelate (fig. 2.21,a), piuliţa canelată, pentru fixarea rulmenţilor pe fusurile arborilor (fig. 2.21, b), piuliţa cu inel de plastic pentru asigurarea autofrânării (fig. 2.21,c) şi piuliţa elastică, executată din oţel de arc (fig. 2.21, d).

2.1.3. Construcţia şaibelor

Şaibele se folosesc atât pentru micşorarea presiunii dintre piuliţă şi piesa care se

sprijină cât şi pentru aşezarea corectă a piuliţei sau capului şurubului. Şaibele plate (fig. 2.22, a) se execută în mai multe variante de dimensiuni:

normale, largi sau extralargi, modificându-se diametrul exterior şi grosimea şaibei.Şaibele de compensare, de formă pătrată, se execută cu o înclinare de 14 (fig. 2.22,

b), pentru profile I şi cu 8 (fig. 2.22, c), pentru profile U. Aceste şaibe au rolul de a asigura o aşezare perpendiculară a piuliţei sau capului şurubului pe axa acestuia.

Fig.2.21

a b cFig. 2.22

Sisteme de asigurare

Atât constructiv cât şi din punct de vedere al importanţei asamblării, pot fi întâlnite o mare diversitate de sisteme de asigurare. Acestea au la bază producerea următoarelor fenomene:

• mărirea forţelor şi deci a frecării dintre elementele asamblării;• împiedicarea, prin formă, a rotirii piuliţei sau şurubului;• împiedicarea, prin deformare locală sau sudură, a rotirii piuliţei sau şurubului.Sisteme de asigurare bazate pe mărirea forţelor dintre elementele asamblării.

Evitarea autodesfacerii prin mărirea forţelor dintre elementele asamblării filetate se poate realiza prin:

• asigurarea cu contrapiuliţă care determină, prin strângere, mărirea forţei axiale din şurub, provocând şi o alungire suplimentară a tijei şurubului (fig. 2.27, a);

• asigurarea cu piuliţă elastică din tablă, ai cărei dinţi îndeplinesc rolul filetului, iar la strângere, apasă pe filetul şurubului (fig. 2.27, b şi c);

• asigurarea cu piuliţă elastică secţionată, care după asamblare se blochează pe şurub, prin strângerea şurubului de reglare cu care e prevăzută (fig. 2.27, d);

• asigurarea cu piuliţă având o secţiune elastică (fig. 2.27, e) sau cu piuliţă având o secţiune elastică şi două porţiuni filetate deplasate axial, care la asamblarea pe şurub revin la distanţa impusă de filetul şurubului, deformaţiile elastice mărind apăsarea pe filetul acestuia (fig. 2.27, f);

• introducerea, pe şurub sau în piuliţă, a unor inserţii elastice nemetalice, care la asamblare sunt filetate forţat, mărind frecarea în filet (fig. 2.27, g);

• asigurarea cu şaibe elastice, care la strângere duc la mărirea forţei axiale din asamblare şi împiedică eventualele rotiri relative – aici se pot aminti şaiba Grower (fig. 2.27, h), şaibe elastice cu dinţi la interior sau exterior, atât plane cât şi conice (fig. 2.27, i).

Sisteme de asigurare bazate pe împiedicarea, prin formă, a autodesfacerii.

Evitarea autodesfacerii prin formă are la bază introducerea în asamblarea filetată a unui element suplimentar căruia, eventual, după realizarea asamblării, i se dă o formă menită să împiedice rotirile relative. Sunt des întâlnite:

• asigurarea cu şplint, care prin introducerea în gaura transversală din şurub, respectiv printre crenelurile piuliţei, împiedică rotirile relative (fig. 2.28, a);

• asigurarea cu şaibe plate prevăzute cu nas sau aripioare, care prin îndoire fixează şaiba atât faţă de piesa pe care se sprijină, cât şi faţă de piuliţă, împiedicând rotirile relative (fig. 2.28, b şi c) – o variantă a acestora este şaiba de siguranţă canelată, destinată să împiedice rotirile relative dintre piuliţa de rulment şi arbore(fig. 2.28, d);

•

a b

c d

e f g h

iFig. 2.27

a b

c

d e

f g

Fig. 2.28• asigurarea cu şaibe plate a căror formă copiază profilul poligonal al capului de

şurub, pe care se aşează după strângere, fixarea faţă de piesă urmând a se face cu un alt şurub, mai mic ca dimensiuni(fig. 2.28, e);

• asigurarea grupurilor de două sau mai multe şuruburi apropiate, fie cu şaibe plate speciale ce pot fi apoi răsfrânte după forma capetelor de şurub, fie prin legarea cu sârmă introdusă în găurile transversale existente în capetele şuruburilor (fig. 2.28, f) – o situaţie asemănătoare este legarea cu sârmă şi apoi aplicarea unui sigiliu, scopul principal fiind împiedicarea fraudării aparatului sau instalaţiei la o eventuală desfacere (fig. 2.28, g).

Sisteme de asigurare bazate pe împiedicarea, prin deformare locală sau sudură, a autodesfacerii.

În acest caz, asamblarea este definitivă, o eventuală desfacere ce ar putea surveni nemaifiind posibilă decât prin distrugerea elementelor asamblării. Sunt cunoscute:

• deformarea locală prin chernăruire, fie a filetului şurubului şi al piuliţei (fig. 2.29, a şi b), fie a piesei, în cazul capetelor de şurub îngropate(fig. 2.29, c şi d);

• sudarea piuliţei de şurub sau de piesă(fig. 2.29, e).

a b c d

eFig. 2.29

La transmisii şurub-piuliţă, este absolut necesar să se verifice condiţia de autofrânare deoarece, la unele filete cu pas mare sau cu mai multe începuturi, poate exista pericolul neîndeplinirii acesteia.