Presa Cu Piulita Rotitoare

download Presa Cu Piulita Rotitoare

of 29

Transcript of Presa Cu Piulita Rotitoare

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 1

UNIVERSITATEA TEHNICA CLUJ - NAPOCAFacultatea : Mecanica Catedra : Organe de Maini Disciplina : Organe de Maini

F =11150 [N] h = 95 [mm]

Nume:Sima Gabriel Grupa i subgrupa :2424/2 Secia :AR

2007-2008

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 2

NOIUNI INTRODUCTIVE

Bazele proiectrii n construcia de maini studiaz principiile generale, metodele de perfecionare i optimizare ale activitii de proiectare, metodele de documentare precum i principiile utilizate la adoptarea formei pieselor, ansamblelor i subansamblelor, astfel nct s se obin greutate minim, creterea rigiditii innd seama n acelai timp de influena concentratorilor de tensiuni, de felul solicitrilor, de tehnologia de elaborare a semifabricatului i nu n ultimul rnd de tehnologia de execuie. Construcia de maini, prin implicaiile sale n toate sectoarele vieii economice, are o importan deosebit. De aceea i proiectarea raional a mainilor cu o fiabilitate complex ct mai ridicat constituie o preocupare central mai ales pentru cei care nva s proiecteze, ea trebuind s asigure concomitent cantitate, calitate i eficien economic cerine care pot fi ndeplinite dac fiecare parte a mainii este proiectat optimizat. Maina se definete ca fiind o instalaie format din elemente cu micri determinate n scopul realizrii unui lucru mecanic util sau pentru transformarea energiei dintr-o form n alta. Proiectarea este munca desfurat n vederea elaborrii documentaiei scrise i desenate necesare executrii unei maini, ansamblu sau subansamblu. Proiectarea cuprinde dou activiti principale: de concepie n cadrul creia se cerceteaz i se rezolv problemele tehnico-economice care apar la ntocmirea documentaiei tehnice; de execuie n cadrul creia se ntocmete documentaia tehnic, scris i desenat i care conine rezolvarea i soluia la care s-a ajuns n cadrul activitii. Proiectarea fiind o activitate tehnic pornete de la tema de proiectare, ajungnd la desenele de execuie, n care scop se parcurg urmtoarele faze:

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 3

tema de proiectare, n care este necesar s se precizeze studiul tehnico-economic, care trebuie s dovedeasc sub transpunerea proiectului n schie funcionale cu dimensiuni calculul dimensiunilor produsului pe baz cinematic, de extragerea n final a desenelor de detalii.

caracteristicile i performanele produsului finit; toate aspectele eficacitatea i economicitatea produsului finit; principale calculate; rezisten, etc. i ntocmirea desenului de ansamblu; Pentru proiectarea mainilor, experiena practic i teoretic de pn acum evideniaz urmtoarele cerine principale: economic. n proiectarea sistemelor tehnice pariale se disting urmtoarele etape: a) Etapa de pregtire, n care proiectantul identific i selecteaz materialele documentare n vederea analizei temei de proiectare i ntocmirii programului calendaristic de proiectare. b) Etapa de pregtire teoretic, n care proiectantul ncepe fundamentarea teoretic a proiectului prin: ntocmirea de schie constructive, efectuarea tuturor calculelor principale, analiza metodelor ce pot fi utilizate la finalizarea problemelor de proiectare. c) Etapa schirii proiectului: este cea mai complex i de rspundere solicitnd n mare msur creativitatea proiectantului. n principal cuprinde: analiza atent a soluiilor constructive existente, a utilajelor mainilor i produselor similare, elaborarea de schie constructive noi, ntocmirea calculelor de baz, ntocmirea schielor de ansamblu care s rspund cerinelor impuse prin tem. funcionalitatea superioar; fiabilitatea ridicat, specific destinaiei; execuie i exploatare ct mai eficient din punct de vedere

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 4

d) Etapa proiectrii tehnice este considerat ca o etap de finalizare n care proiectantul trebuie: s precizeze schema definitiv a mainii, s redacteze calculele finale, s urmreasc executarea desenelor de ansamblu i a detaliilor, s stabileasc materialele utilizate, s controleze toate calculele prezentate n proiect. e) Etapa elaborrii prototipului de laborator este etapa n care proiectantul trebuie s se informeze la alte firme cu preocupri similare, despre soluiile tehnice i mai ales tehnologice adoptate, avnd ns n vedere caracterul original i de noutate al mainii proiectate. f) Etapa de experimentare i testare este etapa n care proiectantul trebuie s apeleze la o temeinic documentare, se va referi la aspecte ale practicii de atelier, ale materialelor noi, mai ieftine i avnd proprieti mbuntite. g) Etapa definitivrii soluiilor de proiectare i de corectare a eventualelor erori urmrete definitivarea soluiei constructive a schemei i a calculelor pe baza rezultatelor din etapa de experimentare. h) Etapa ncheierii concluziilor cuprinde concluzii cu privire la ansamblul lucrrilor de proiectare cu recomandrile ce se impun, ntocmirea unui raport care s conin o temeinic analiz a tuturor lucrrilor de proiectare i execuie, ntocmirea documentaiei tehnice definitive i multiplicarea acestora. CONSIDERAII GENERALE Mecanismele cu urub i piuli se utilizeaz pentru transformarea micrii de rotaie n micare de translaie sau invers n condiii de transmitere a unor sarcini (ca transmisii de for ) sau avnd rol cinematic. Obiectul prezentului proiect l constituie un mecanism urub-piuli cu acionare manual. Utilizarea mecanismelor cu uruburi de micare n construcia de maini se datoreaz avantajelor pe care le prezint i anume: construcie simpl i tehnologie de execuie uor realizabil;

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 5

piuliei;

posibilitatea de transmitere a unor sarcini axiale mari raport mare de transmitere; compactitatea construciei i gabarit redus; funcionare lin i fr zgomot; posibilitatea de a asigura n mod simplu autofrnarea; permit utilizarea materialelor ieftine; pre de cost sczut. existena unei frecri mari ntre spirele filetului urubului i prezena unor puternici concentratori de tensiune n zona lipsa autocentrrii; necunoaterea exact a forelor de strngere.

utiliznd fore de acionare mici;

ntre neajunsurile mecanismelor cu uruburi de micare se menioneaz:

filetat afecteaz rezistena la oboseal a urubului;

Mecanismul studiat este o pres cu piuli rotitoare (P.P.R.) care are ca principal component un mecanism cu urub i piuli.

FUNCIONAREA PRESEI CU PIULI ROTITOAREVARIANTE CONSTRUCTIVE n general, presele cu urub cu acionare manual se utilizeaz n atelierele mecanice pentru montarea sau demontarea unor ajustaje presate cu dimensiuni reduse i medii, pentru ambutisarea sau tanarea unor piese de dimensiuni reduse care se execut ntr-un numr restrns de buci. Presele cu piuli rotitoare au avantajul c urubul executnd numai micare de translaie, poate veni n contact direct cu piesa care se preseaz. Presa cu piuli rotitoare prezentat n figura 1 este alctuit din corpul presei (1) executat prin turnare din font cenuie sau oel, urubul principal (2) acionnd n

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 6

consol. Din acest motiv coloana trebuie s fie bine dimensionat, ea fiind solicitat la ncovoiere i traciune. Aa cum rezult din schi, n seciune transversal coloana are un profil T. urubul de micare (2) execut numai micare de translaie fiind mpiedicat s se roteasc datorit fixrii cu pan paralel. Pana paralel este fixat n urubul de micare cu uruburile (13), ea deplasndu-se n canalul din capacul fix (4) care este montat pe corpul presei cu ajutorul uruburilor (5). Piulia rotitoare, executat din bronz sau font este centrat n corpul presei i se sprijin axial pe rulmentul axial cu bile (8) care preia sarcina axial ce apare n tija urubului n timpul presrii. Rulmentul axial (8) are rolul de a nlocui frecarea de alunecare ce ar apare ntre piuli i piesa de reazem cu frecarea cu frecarea de rostogolire la care pierderile prin frecare sunt mult mai reduse. Piulia este acionat n micarea sa de rotaie de ctre butucul cu manetele (9), fixarea mpotriva rotirii piuliei fa de butuc realizndu-se prin pana paralel (11). Pentru ca butucul s nu ias de pe piulia rotitoare, este fixat cu piulia cu caneluri (12). Pentru a reduce frecrile dintre spirele filetului i ale piuliei, dintre piuli i corpul presei i dintre elementele ce alctuiesc rulmentul axial aceste zone se ung cu unsori consistente corespunztoare. n figura 2 este prezentat presa cu piuli rotitoare cu dou coloane. Masa (1) se execut prin turnare din font. Cele dou coloane (2) care susin traversa fix (6) au seciunea circular plin i se execut din oel-carbon de construcie (din semifabricate laminate). urubul de micare (3) este fixat mpotriva rotirii n coloana mobil (15) cu ajutorul unui tift (16) care se monteaz cu ajustaj intermediar n captul urubului, i cu joc n alezajul din traversa mobil (15). Traversa fix (6) executat prin turnare din font sau oel, se monteaz pe capetele celor dou coloane cu ajustaj (strngere mic) i se fixeaz cu ajutorul piulielor (8). Piulia rotitoare (13), executat din font sau bronz este acionat de manetele (10) care prin intermediul butucului i a penei paralele (12) imprim piuliei micarea de rotaie. Piulia este fixat n sens radial n coloana fix (6) (frecare de alunecare) iar n sens axial se sprijin pe rulmentul axial cu bile (14) (frecare de rostogolire). Considernd construcia simetric fa de axa de rotaie a urubului de micare, cele dou coloane (2) sunt egal ncrcate (fiecare cu jumtate din fora ce acioneaz n

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 7

urub). n cazul acestei construcii seciunea urubului nu este slbit prin practicarea canalului de pan, ncrcarea este mai uniform, execuia este mai simpl. Dezavantajul const n faptul c piesele care se preseaz sau se decupeaz (prin tanare) etc. trebuie s intre ntre cele dou coloane. Presa cu piulia rotitoare prevzut n figura 3 este o construcie ce se monteaz pe masa muncitorului lctu i se utilizeaz n special pentru montarea i demontarea unor piese de dimensiuni reduse ce formeaz ajustaje cu strngere. Aceast pres este alctuit dintr-o mas (1) ce se execut prin turnare din oel (sau din elemente sudate). Cu masa (1) face corp comun o brar elestic n care se fixeaz coloana cilindric (executat din eav) ce se sudeaz pe placa (7) alctuind astfel o parte din corpul presei. Coloana mpreun cu placa (7) corpul presei se poate deplasa n sens axial reglnd poziia captului urubului de micare (2) n funcie de nlimile pieselor ce intervin n operaiile ce se execut. Aceast reglare se face strngnd sau desfcnd brara elastic cu ajutorul urubului (15). Piulia rotitoare (9) este la fel fixat i poziionat ca i n cazul celorlalte dou variante constructive. n cazul de fa, urubul de micare (2) este asigurat mpotriva rotirii de o pan special (4) fixat n capacul (5) cu ajutorul urubului (3). n timp ce urubul se deplaseaz axial, pana (4) culiseaz n canalul de pan practicat n urub. Soliuia constructiv ofer avantajul reglrii nlimii de presare n funcie de mrimea pieselor i la o lungime relativ redus a urubului de micare (2). JUSTIFICAREA ALEGERII FCUTE La alegerea tipului de pres s-a pornit de la premiza c exist un numr mare de solicitri pe pia i un alt aspect important a fost ca la realizarea presei s avem nevoie de ct mai puine utilaje i ct mai simple. Numrul de operaii executate de muncitori s fie ct mai mic. Presa din figura 1 are n componen piese turnate: corp capac, piuli, acestea fiind alese constructiv i restul componentelor sunt toate standardizate: uruburile de fixare (5) sunt M8, piulia cu caneluri (12), rulmentul (8), aibele de siguran, penele de fixare, bilele de la dispozitivul de acionare, filetele metrice, lamajele canelate T.

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 8

La presa dn figura 1 canalul de pan se execut mai simplu n partea a doua a tijei filetului n poriunea nefiletat spre deosebire de cea din figura 3 la care canalul de pan se execut n filet astfel se renun la rectificarea filetului dup ce s-a executat canalul de pan reducndu-se indirect i gradul de uzur a filetului i rezistena spirelor la strivire evitndu-se doi concentratori de tensiune pe o poriune destul de mare. n soluia constructiv din figura 3 s-a ales o pan n form de L nestandardizat, care trebuie executat separat fa de soluia constructiv din figura 1, unde ambele pene sunt standardizate, deci se reduce numrul de piese alese constructiv facilitndu-se o depanare mai rapid i mai uoar. Se reduce i numrul de operaii necesare obinerii elementului, produsului finit, astfel spre exemplu la presa din figura 3 avem opt filete de execuie i dou guri filetate spre deosebire de numai trei din care dou uruburi (5) sunt standardizate i se gsesc n form final pe pia, la presa din figura 1. La presa din figura 2 dimensiunile pieselor ce pot fi prelucrate sunt luminate de cele dou coloane. Presa din figura 1 are mai multe posibiliti din acest punct de vedere. Deoarece cursa maxim a presei nu a fost exagerat de mare s-a optat pentru varianta nti (fig. 1) dei exist cteva dezavantaje, cel mai important fiind faptul c are un gabarit ceva mai mare dect varianta din figura 3, dar mai mic dect varianta din figura 2 deci o soluie de compromis n aceast privin. n cazul uzurii pieselor acestea pot fi uor nlocuite sau rectificate deoarece sunt standardizate, acesta fiind principalul atu al acestei soluii. JUSTIFICAREA ALEGERII PROFILULUI FILETULUI PENTRU URUB I PIULI Pentru urubul de micare se utilizeaz n exclusivitate filetul cilindric cu profil ptrat, trapezoidal i rotund executate cu pas normal, fin sau mare. Filetul cilindric cu profil ptrat este standardizat dar realizeaz randament maxim. Are o utilizare limitat deoarece apar jocuri axiale ca urmare a apariiei uzurii la flancurile de angrenare. Soluiile constructive pentru nlturarea acestui neajuns fiind foarte complicate. Alte dezavantaje sunt rezistena sczut la rigiditate a spirei, prelucrarea prin frezare i rectificare se poate face numai n condiii speciale.

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 9

Filetul ferstru are un profil asimetric trapezoidal, poate prelua sarcini numai ntr-un singur sens. Se apreciaz c filetul ferstru este mai costisitor din punct de vedere al raportului pre-timp de execuie. Pasul fin i normal asigur condiia de autofrnare. Pasul fin micoreaz deplasrile axiale. Deosebirea dintre filetul cu pas normal, mare i fin la acelai diametru nominal const n modelarea diametrului interior i a unghiurilor de nclinare. PROFILUL I RANDAMENTUL FILETULUI Tr Filetul trapezoidal are profilul de forma unui trapez isoscel cu unghiul la vrf de 30 i baza egal cu pasul. Flancul filetului are o nclinare de 15. Jocurile la diametrul interior i exterior sunt egale, iar fundul filetului este rotunjit cu r=0,25 mm. Filetul trapezoidal este standardizat n STAS 2114/1-75 i se execut cu pas fin, normal i mare. Profilul filetului trapezoidal este prezentat n figur. Filetul trapezoidal are o rezisten i o rigiditate mai mare ca filetul ptrat. Folosirea piuliei reglabile permite eliminarea jocului axial creat n urma uzrii flancurilor, avantaj care impune filetul trapezoidal ca principal soluie pentru mecanismele urub-piuli. Filetul trapezoidal asigur o bun centrare ntre urub i piuli. Filetele cu pas fin au randament mai sczut. Randamentul uruburilor de micare crete la cele care se execut cu pas mare sau cu mai multe nceputuri, creterea fiind determinat i de alegerea corect a cuplului de materiale, de precizia de execuie i de calitatea suprafeelor n contact. NOTAREA FILETELOR DE MICARE TRAPEZOIDALE Notarea filetelor de micare de uz general se face conform regulilor de notare specificate n STAS 139-79. n conformitate cu aceast reglementare un flet trapezoidal cu diametrul nominal 38 i pasul 7, cu dou nceputuri avnd sensul stnga i cmpul de toleran 8e se noteaz: Tr 38x12(P7) LH 8e

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 10

Pasul filetului cu cele mai multe nceputuri Ph se definete n funcie de pasul filetului cu un singur nceput i de numrul de nceputuri (n) i pasul filetului cu un singur nceput. Ph=np SISTEMUL DE TOLERANE I AJUSTAJE AL FILETULUI TRAPEZOIDAL ISO Sistemul de tolerane al filetului trapezoidal ISO cu profil normal conform STAS 2114/1-75 face obiectul STAS 2114/4-75. Poziiile cmpurilor de toleran se stabilesc fa de profilele nominale al filetului prin abaterile fundamentale A1 pentru filetul interior i as pentru filetul exterior. S-a determinat ajustajul filetat: Tr 38x12(P7) H7 8e Filetul exterior: Tr 38x12(P7) 8e Diametrul exterior:a sd = 0 39 0.425 Td = 425 m , conf. tabelului 2.9. [1]

Diametrul mediu:a sd 2 = 125 m , conf. tabelului 2.7. [1] Td2 = 450 1,2 = 540 m , conf. tabelului 2.11. [1]

La calcularea toleranei diametrului mediu s-a inut seama de faptul c urubul are dou nceputuri:=T1 = 5,38 al s

Diametrul interior:a sd 3 = 0 m Td3 = 688 m , conf. tabelului 2.10. [1] 25 0.688

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 11

Filetul interior: Tr 38x12(P7) 7HA1D1 = 0 TD1 = 560 m , conf. tabelului 2.9. [1]

Diametrul mediu:A1D 2 = 0 TD 2 = 600 m , conf. tabelului 2.11. [1]

IEIREA I DEGAJAREA FILETULUI TRAPEZOIDAL S-a optat pentru o degajare ca cea din figur care are urmtoarele caracteristici conform tabelului 2.25. [1]

d0

r

f1

f2

Tipul ieirii filetului depinde de tehnologia de execuie a acestuia. Pentru filetele executate se recomand forma de execuie din figur.

d

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 12

METODELE DE PRELUCRARE Filetele trapezoidale se pot obine prin foarte multe metode, cele mai simple i mai puin costisitoare sunt: strunjirea i frezarea care au o productivitate foarte mare. Strunjirea este o metod de baz n executarea filetelor interioare i exterioare de precizie normal i ridicat. Sunt mai multe tipuri de obinere a filetelor prin strunjire, astfel strunjirea cu cuit profilat folosete un cuit care are profilul golului dintre dou spire, un filet se execut la mai multe treceri. Productivitatea poate fi mai mare dac pe acelai suport port-cuit se monteaz dou cuite cu adncimi de strunjire diferite. O alt metod foarte productiv este cea de strunjire cu cuit pieptene, prelucrarea filetului fiind fcut la o singur trecere. Frezarea filetelor metoda preferat a acestui proiect se remarc printr-o productivitate ridicat, putndu-se prelucra att filete exterioare ct i interioare. Se execut pe maini de frezat cu freze disc profilate i se recomand o producie de serie pentru acest procedeu de obinere a filetelor. n urma proceselor de frezare rezult o rugozitate Ra=1,6..3,2 [1] suficient pentru angrenajul urub-piuli. CONSIDERAII PRIVIND PROTECIA MUNCII Pentru prevenirea unor eventuale accidente n timpul utilizrii presei s-au prevzut o serie de msuri de protecie: muchiile cu care se vine n contact n mod frecvent au fost s-a fcut o dimensionare corespunztoare a batiului presei n teite n scopul evitrii unor eventuale tieturi sau zgrieturi; raport cu nlimea acestuia, iar centrul de greutate al ansamblului s-a urmrit a fi adus ct mai aproape de axa presei n vederea unei bune stabiliti n funcionare, tot n acest scop batiul este prevzut cu patru uruburi de fixare;

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 13

n scopul unei funcionri continue i fr zgomot, spirele

urubului i ale piuliei s-au uns cu unsoare consistent de uz general MOLI 2, STAS 8961-71. Criteriul dup care a fost aleas aceast unsoare este determinat de proprietile acesteia: pre de cost sczut; punct de picurare t=170C i interval de lucru (50,80); penetraia 25C: 260..300 (zecimi de mas). JUSTIFICAREA ANGRENAJELOR I CLASELOR DE PRECIZIE Pentru cupla urub-piuli au fost alese pe baza tabelului de cmpuri de toleran profesionale [tabel 2.13. pag. 28] clase de execuie mijlocie. Cmpul de toleran al filetului exterior 8e, iar cmpul de toleran al filetului interior 7H formeaz un ajustaj cu joc de tip 7H / 7e. Pentru a se realiza fixarea piuliei rotitoare n capul presei s-a ales un ajustaj H8 / d9. Pentru ajustajul dintre piuli i corp s-a ales cmpul de toleran H7 / e7. Tolerana la diametrul de montare a rulmentului este de tipul KB / k6. MATERIALE UTILIZATE Cupla de frecare urub-piuli din mecanismele cu urub lucreaz n condiii speciale. Principalul dezavantaj al mecanismelor cu urub i piuli const n existena unei frecri mari ntre spirele urubului i a piuliei, ceea ce are ca rezultat uzura flancurilor i randamentul sczut. Uzura urubului de micare mai este influenat i de variaia solicitrii axiale. n timpul funcionrii de existen unor puternici concentratori de tensiune i de repartizarea neuniform pe spire specific uruburilor de micare din mecanismele cu urub i piuli. Dat fiind condiiile speciale specifice de lucru i pentru realizarea de mecanisme cu urub u piuli cu randament ct mai bun. Materialul cuplei de frecare urub-piuli trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii de baz: comportarea bun

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 14

la frecare fr predispoziie la gripaj, o bun rezisten la uzur, coeficientul de frecare ct mai mic. Alegerea materialului pentru urub i piuli ca elemente componente ale mecanismelor depinde de mai muli factori cu pondere diferit. Pentru urubul principal supus unor solicitri mijlocii i mari am optat pentru OL50. Rezistene admisibile pentru piese cu concentratori de tensiune: rezistena la traciune: at= ac= 51 N/mm2 rezistena la ncovoiere: ai= 56..61 N/mm2 rezistena la rsucire: at= 31..33 N/mm2 rezistena la forfecare: af= 41 N/mm2 rezistena la traciune: at= ac= 140 N/mm2 rezistena la ncovoiere: ai= 161 N/mm2 rezistena la rsucire: at= 91 N/mm2 rezistena la forfecare: af= 128 N/mm2

Rezisten la solicitri mecanice:

Piulia a fost conceput nct sarcinile s fie concentrate asupra ei deoarece prin dimensiunile i configuraia ei este o pies mai puin costisitoare, mai uor de realizat i care poate fi nlocuit uor. Materialul pentru piuli trebuie s aib modulul de elasticitate mai mic dect cel al materialului ales pentru urub. Alegerea materialului pentru piuli se va face n aa fel nct s se limiteze presiunea de contact dintre spirele urubului i ale piuliei la valori reduse evitndu-se uzura prematur. Pentru piuli s-a ales Fc250. Piese cu concentratori de tensiune: rezistena la traciune: at= 25..38 N/mm2 rezistena la ncovoiere: ai= 42..65 N/mm2 rezistena la rsucire: at= 36..46 N/mm2 rezistena la forfecare: af= 20..30 N/mm2 rezistena la traciune: at= 69..106 N/mm2

Piese fr concentratori de tensiune:

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 15

rezistena la ncovoiere: ai= 117..180 N/mm2 rezistena la rsucire: at= 83..127 N/mm2

Pe baza schiei constructive i a modului de funcionare se poate stabili care sunt solicitrile tijei urubului n diferite seciuni. ALEGEREA PROFILULUI FILETULUI Pe baza celor artate n memoriul tehnic, s-a ales un profil trapezoidal n conformitate cu STAS 2114/1-75. Alegerea materialului urubului i a piuliei innd seama de faptul c la presa manual viteza relativ dintre flancul urubului i cel al piuliei este redus i nu se impune durificarea superficial a flancurilor filetului urubului, cupla de material a fost pentru urub OL 50 i pentru piuli Fc 250. Calculul diametrului mediu al filetului Deoarece principala solicitare la care este supus tija urubului (partea filetat) este la strivire, diametrul mediu al filetului se determin din condiia de rezisten a filetului la strivire:d2 = F h m qa

[1, pag. 55]

unde: F fora axial;1 h factorul dimensional la filete trapezoidale, h = p = 0,5

H

m factorul lungimii filetului, m = 2 qa=6,5 N/mm2, conform tabelului 3.3. [1] d2=23.367 [mm] Pentru a obine o montare rapid a capului de presare, se va lua un pas mare. Se alege din STAS 2114/1-75 filetul cu dimensiunile: d = 26 [mm], d3 =20,5 [mm], d2 = 24 [mm], d1 = 21 [mm] d4 = 26,5 [mm] - filet exterior - filet interior

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 16

p = 5 [mm].

Alegerea numrului de nceputuri La pres cu piuli rotitoare nu se impune condiia autofrnrii, dimpotriv acionarea lor fiind frecvent, se impune alegerea unui numr de nceputuri mai mare n = 2 pentru creterea randamentului i a productivitii. Verificarea autofrnrii Deoarece pe parcursul lucrrii n calcule intervin i am fcut i calculul de verificare al autofrnrii. Condiia de autofrnare: m < [1, pag. 56] (1) n care m este unghiul de nclinare a elicei pe diametrul d2. m :=

atan

P = 0.066 2 d

(2)

este unghiul de frecare.

:= atan

= 0.124 ) cos( 1

(3)

= 0,12 coeficient de frecare 1 = 15 - pentru filet trapezoidal. Calculul numrului de spire n contact Din expresia factorului:m =m zp = d2 d2

[1, pag. 56]

(4)

Se deduce numrul de spire n contact:z := md2

[1, pag. 56]= 9.6

P

(5)

Se impune condiia:

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 17

6 z 11

[1, pag. 56]

satisfcut de z = 10 Calculul lungimii filetului piuliei Din relaia (4) exprimnd lungimea filetului m al piuliei, se obine: m = zp m = 50 [mm] Calculul lungimii filetului urubului Lf = h + m + 3p [1, pag. 57] Lf = 170 [mm] Proiectarea extremitilor urubului urubul este prevzut la captul inferior cu un cap de presare care are urmtoarele dimensiuni De = 50 [mm], i H = 15 [mm] Verificarea tijei la solicitri compuse Se stabilesc seciunile solicitate la: compresiune, torsiune i compuse. Efortul unitar echivalent: ech = c2 + 4 t2 ac

(6)

(7)

[1, pag. 60]

(8)

Efortul unitar la compresiune:c

:=

4 F d32

= 33.781

[N/mm2] [1, pag. 61]

(9)

Efortul unitar de rsucire:t =16 10 3 M t1

d

3 3

=15,197 [N/mm2] [1, pag. 61]

(10) (11)

1 Mt1 := d F tan m + 2000 2

(

)

= 25.707

[N/m] [N/mm2]

ech

:=

c

2

+ 3 t1 = 42.826

2

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 18

Mtot=30.29 [Nm] Verificarea spirelor urubului Spirele urubului se verific la: strivire, ncovoiere i forfecare. Verificarea la strivire:q= F [1, pag. 63] 2 d 2 H1

(12)

H1 nlimea util H1 = 0.5p H1 =2,5 [mm] q = 5,915 [N/mm2] Se satisface condiia: q < qa = 5 [N/mm2] Verificarea la ncovoiere:H 6 F 1 + ac 2 =15,506 [N/mm2] [1, pag. 63] i = z d1 h 2

(13)

ac jocul la fund ac = 0,5 pentru filete cu pasul cuprins ntre: p = 6...12 [mm] h grosimea spirei la baz h = 0,634p, pentru filete trapezoidale h = 3,15 [mm]

i = 18,32 [N/mm2]Verificarea la forfecare:f

:=

F z d3 h

= 5.461

[N/mm2] [1, pag. 63]

(14)

f af

Verificarea la flambaj: Verificarea la flambaj se face cu formulele de verificare la flambaj a barelor drepte care au coeficient de zveltee 60. lf = l conform tabel 4.3. pag. 63 320 5 [mm] 2

(20)

g3 = 7.5 [mm] Diametrul poriunii de montare a rulmentului Se opteaz pentru un rulment axial cu bile pe un rnd pentru c are o ncrcare radial, axial foarte bun. Deoarece sarcina are un singur sens s-a optat pentru un rulment axial cu un simplu efect, cu capacitatea static C0 > F i diametrul alezajului df > De.

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 21

da A D

d Ra

H

d2

B

B/2

Da

B/2

Din STAS 3922-86 se alege un rulment cu: C0 = 62 [kN] df = 50 [mm] Dr = 70 [mm] dm = 60 [mm] T = 14 [mm] Diametrul gulerului piuliei: Dg dm < Dg < D2 n catalogul de rulmeni se d o valoare minim: Dg min = 65 [mm] Lungimea Ld a poriunii degajate Se ia n concordan cu prevederile STAS 3508/1, care prevede o degajare Ld = 3p pentru urub. Deoarece pana este montat pe urub atunci poriunea degajat va fi corelat cu cursa urubului de micare astfel nct la deschiderea maxim pana s nu loveasc n umerii degajrii. Ld = 15 [mm] [2, pag. 284]

Verificarea piuliei

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 22

Piulia este supus la patru tipuri de solicitri n patru zone diferite. Aceste solicitri au direcie fie normal fie tangenial. Astfel zona 1, zona filetat supus unei solicitri compuse; efortul unitar echivalent are relaia de calcul: ech := t

2

+ 4 f = 26.65

2

[1, pag. 70] (21) [N/mm2]

Efortul unitar normal are relaia de calcul:2 2 dx D4 Efortul unitar tangenial se calculeaz:t

:=

4 F

= 23.91

t

:=

16 10 Mtxd1f4 4 P d1f D4

3

[1, pag. 69]= 2.256

(22)

M t x = M t1

lx m

(23)

lx = 34 [mm] Mtx = 24,20 [N m] d1 = 50 [mm]

t = 1,97 [N/mm2] ech = 12,01 [N/mm2]Zona 2 este solicitat la strivire, datorit mecanismului de acionare. Mtot = Mt1 + Mt2 =30,29 [N.m][1, pag. 75]s =4 M tot d p hlp

(24)

Mt1 = 27,51 [N m] Mt2 = 2,78 [N m] Zona 3, solicitare compus: ech = t2 + 4 t2 ac [1, pag. 69]

(25)

Efortul unitar normal are relaia de calcul:t

:=

4 F

De D0 2 3

2

= 12.619

[N/mm2]

t

:=

16 10 MtxDe4 4 De D0

= 1.217

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 23

[1, pag. 69] M t = M t2 + M t y =6,09 [Nm] M t2 = 1 0 d f F 2000

(26)

(27)

0 = 0,01 coeficient de frecare.Mt2 = 2,78 [N m]M t y = M t1 M t x =3,31 [N m]

Verificarea gulerului Gulerul este supus la ntindere pe o direcie normal.i =3 F (d m d f

)[mm] [N/mm2] [N/mm2]

d f h g2

dm : 6 = 0 i = 14.788

Verificarea la forfecare se face cu formula:F f := = 5.915 df hg

Verificarea spirelor piuliei Verificarea se face la: strivire, ncovoiere i forfecare. - verificarea la strivire:q= F 2 d 2 H1

H1 = 0,5p = 2,5 q = 5,91 - verificarea la ncovoiere:H 6 F 1 + ac 2 i = 2 zDh

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 24

h = 11 mm; z = 10; ac = 0,25; H1 = 2,5 mmi

= 11.995

[N/mm2]

- verificarea la forfecare:f

:=

F = 4.225 z D4 h

[N/mm2]

Calculul corpului

Elementele constructive pentru varianta cu 2 coloane din figur sunt urmtoarele:D4 = 184[ mm]; D3 D4 = 186[ mm]

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 25

Diametrul interior al poriunii filetate a coloanei se determin cu relaia:d1 = 4 Fc = at 4 14600 = 13.83[ mm] 49

unde - Fc =

F 14600 = 1,15 = 8760[ N ] este fora de ntindere din coloan = 1,15...1,25 2 2

Se alege constructiv d = 16 - at efortul unitar la traciune admisibil n tija filetului; - se alege urubul M16 ;d = 16 [mm]d 3 = d + (1...6 ) = 20[ mm] d 4 = d3 + ( 6...12 ) = 28[ mm] d 4 25[ mm] d' d

d ' = 20[ mm] l1 = ( 2...5) = 3[ mm] l 2 se alege cu 25 [mm] mai mult dect lungimea gurii filetate din piuli l3 d 3 l4 = 28 conform STAS 9025-81 H 1 = 82[ mm] H 2 = l3 + ( 2...4) = 22[ mm] H 3 = l4 + ( 5...10 ) = 46[ mm] H 4 H 3 = 58[ mm] a = 24[ mm] b = (0,5...1)a = 60[mm] c = ( 8...16 ) = 16[ mm] e = ( 0.6...1) c = 12[ mm] L1 = ( 5...8) De = 280[ mm] L2 = L1 = 280[ mm]

Calculul mecanismului de actionare Pentru acionarea preselor cu piuli rotitoare vom utiliza manivela montata pe capul hexagonal al piuliei rotitoare. Lungimea manivelei se determin n funcie de

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 26

momentul de torsiune total care s fie realizat de ctre muncitor pentru acionarea presei.Fm := 250 N mm2

forta medie a unui muncitor

Unde:3

ni - numrul de muncitori care acioneaz; Lc = 102.828 N mm2

10 Mt1 Lc := Fm l0 := 50 L := Lc + l0 ai :=

m m

L=180 mmL = 152.828

k - coeficentul de nesimultanietate; Fm - fora cu care acioneaz un muncitor;

110

N mm2

Se va calcula n continuare diametrul manivelei:3

dmn :=

32 FmL ai

dmn = 16.667

mm

diametrul manivelei

alegem diametrul manivelei 18 mm

Verificarea traversei fixe -la incovoiere:i =Mi 3F l = = 57.37 N / mm 2 ( D3 De ) H12 W

[

]

Traversa este confectionata din OL50 cu i =61 conform STAS 500-80 Alte componente standardizate Pana din butucul mecanismului de acionare. Din STAS 9501 [2, pag. 82]. Se alege o pan cu urmtoarele dimensiuni: b = 14 mm; h = 9 mm; l = 45 mm; t1 = 3,5 mm; t2 = 2,8 mm Verificarea penei: Mtot = Mt1 + Mt2 = 30,29

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 27

Pana se verific la:P= 4 M tot = 18,82 d p lp h

astr = 65..100 N/mm2

[1, pag. 50]

- forfecare: f = 5,65 N/mm2

Pana este confecionat din OL 60 STAS 500/2-80 cu af = 128

b

Xt2 hh

Xd+t2

l b/2

b

c x 45 sau r1

Suruburi de fixare a capacului de ghidare Se folosesc 4 suruburi cu cap cilindric crestat M8x25 STAS 3954-87, material OL50 Pana se verific la presiune de contact i forfecare: - presiune de contact:P= 4 M tot = 6,09 N/mm2 d p lp h

d-t1

t1

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 28

qa =7..13 pentru suprafee mobile - forfecare:f =2 M tot = 3,55 N/mm2 d p b lp

uruburile de fixare a capacului STAS 3954-69 Gurile de trecere sunt 10 conform STAS 3336-81. Calculul si verificarea stiftului: Diametrul stiftului se calculeaza cu relatia:d '' = 0.15....0.25 DCS = 0.15 42 = 6.3mm

unde : -DCS diametrul gaurii din

traversa mobila Se alege un stift cilindric din OL60 conform STAS 1599-80 cu urmatoarele dimensiuni d=8 l = 80 Se verifica stiftul la forfecaref =4 103 M t = 10.06[ N ] DCS d ;; 2 4 103 M t = 4.64[ N ] 2 d ;; d c2 DCS

a1 = a2 =

(

)

6 103 M t = 11.28[ N ] 2 d ;; DCS

Unde: -dc diametru exterior al traversei -f efort unitar de forfecare din stift -a1 efort unitar de strivire intre stift si traveresa - a2 efort unitar de strivire intre stift si surub

UTC-N

PROIECT DE AN

Pag. 29

BIBLIOGRAFIE

1. Dorina Mtiean Elemente de proiectare pentru mecanisme cu urub i piuli; 2. Adalbert Antal si Ovidiu Tataru Reductoare, vol. I i II; 3. G. Hulpe Desen industrial; 4. *** Colecie STAS, vol. I, II i III 5. Alexandru Chiu, Dorina Matiean, Teodor Mdran, Dumitru Pop Organe de masini, editura Didactica i Pedagogica-1981 6. Mihail Hrdu - Rezistena materialelor