PRESA CU PIULITA ROTITOARE

2015

1

CUPRINS

Capitolul 1.Introducere1. Memoriu de calcul

1.1 Consideratiigenerale1.2 Prezentareapresei1.3 Functionare1.4 Materialeutilizate1.5 Indicatii de exploataresiintretinere

Capitolul 2. Calcule

2.1 Dimensionare 2.2 Proiectarea formei surubului2.3 Verificarea surubului2.4 Dimensionarea piulitei2.5 Verificarea piulitei2.6 Proiectarea capacului 2.7 Proiectarea elementului de actionare 2.8 Proiectarea corpului presei2.9 Calculul randamentului transmisiei

2

Capitolul1.INTRODUCERE

1.Memoriu de calcul

1.1 Consideratiigenerale

Mecanismul şurub – piuliţă este folosit pentru transformarea mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie, sau invers, pentru transmiterea unor sarcini sau având numai rol cinematic.

Mecanismele cu şuruburi de mişcare au următoarele avantaje:

-construcţie simplă şi tehnologie de execuţie uşor realizabilă; -raport mare de transmitere, care duce la viteze mici; -compactitatea construcţiei şi gabarit redus; -funcţionare lină şi fără zgomot; -posibilitate de transmitere a unor sarcini axiale mari utilizând forţe de acţionare mici; -posibilitatea de a asigura în mod simplu autofrânarea; -permite utilizarea materialelor ieftine;

Între neajunsurile mecanismelor cu şurub de mişcare se menţionează: -existenţa unei frecări între spirele filetului şurubului şi piuliţei care conduce la uzura pieselor şi la un randament scăzut; -prezenţa unor puternici concentratori de tensiune în zona filetată afectează rezistenţa la oboseală a şurubului; -necunoaşterea exactă a forţelor de strângere; -lipsa autocentrării.

1.2 Prezentarea presei

3

Presele cu acţionare manuală se utilizează în atelierele mecanice pentru montarea sau demontarea unor piese cu ajustaje presate de dimensiuni reduse şi medii, pentru ambutisarea sau ştanţarea unor piese de dimensiuni reduse care se execută într-un număr restrâns de bucăţi.

Avantajul preselor cu piuliţă rotitoare este că şurubul execută numai mişcare de translaţie şi poate veni în contact direct cu piesa care se presează.

În figura este prezentată o presă ce se montează pe masa muncitorului lăcătuş. Se utilizează pentru montarea sau demontarea pieselor de dimensiuni reduse ce formează ajustaje cu strângere.

Această soluţie constructivă oferă avantajul reglării înălţimii de presare în funcţie de mărimea pieselor şi la o lungime relativ redusă a şurubului de mişcare. Prin modificarea lungimilor coloanelor şi şurubului activ se pot obţine prese având curse de presare diferite, situaţie în care trebuie să se verifice şurubul la flambaj.

Traversa mobilă face posibilă realizarea unei suprafeţe mari de contact cu piesa care se află în lucru, ceea ce o recomandă pentru utilizarea în cazul dezmembrărilor şi a presării pieselor din materiale moi, pe a căror suprafaţă nu trebuie să rămână urme.

Pentru a reduce frecările dintre spirele filetului şurubului de mişcare şi ale piuliţei, dintre piuliţă şi corpul presei, şi dintre elementele ce alcătuiesc rulmentul axial, aceste zone se ung cu unsori consistente corespunzătoare.

Aceasta variantă constructivă se referă la o presă cu piuliţă rotitoare, cu două coloane şi traversă mobilă în construcţie turnată, având următoarea componenţă:

4

1. Traversa mobila, realizata din EN-GJL-2502. Stift 6, realizat din E3553. Surub de miscare Tr36x14(P7), realizat din E3554. Surub M5, realizat din gr.6.85. Saiba 5, realizata din gr.56. Rulment axial, realizat din S2957. Butuc cu manere, realizat din EN-GJL-1008. Piulita rotitoare, realizata din CuSn12-C9. Piulita canelata M55x1.5, realizata din E29510. Cap sferic, realizat din CAUCIUC11. Piulita infundata M24, realizata din E29512. Saiba 24, realizata din gr.513. Traversa fixa, realizata din EN-GJL-15014. Capac, realizat din E33515. Coloana, realizata din EN-GJL-20016. Masa presei, realizata din EN-GJL-100

1.3Functionare

Presa cu piuliţă rotitoare conform variantei prezentate, se aşază pe o suprafaţă plană din beton sau metal.

Deservirea acestor tipuri de prese este prevăzută a se face de către un singur om.Pentru începerea operaţiei de presare sau de depresare, se va acţiona asupra roţii de manevră

pentru ridicarea traversei mobile până la cota impusă de gabaritul piesei. Se observă realizarea mişcării de roto – translaţie, piuliţa realizează mişcarea de rotaţie iar şurubul realizează mişcarea de translaţie.

Se introduce piesa pe masa presei, sub traversa mobilă apoi se acţionează roata de manevră în sens invers pentru realizarea forţei de presare.

Se va avea în vedere că în timpul funcţionării presei să se asigure ungerea cuplei cinematice şurub – piuliţă.

1.4 Materiale utilizate Dat fiind condiţiile specifice de lucru şi pentru realizarea de mecanisme cu şurub şi piuliţă cu

randamente cât mai bune, materialele cuplei de frecare şurub-piuliţă trebuie să îndeplinească următoarele condiţii de bază: comportare bună la frecare fără predispoziţii la gripaj, o bună rezistenţă la uzare, coeficient de frecare cât mai mic, înlocuirea materialelor deficitare, preţ de cost redus.

Un alt criteriu important a fost costul materialelor care trebuie sa fie cat mai redus iar materiale din gama celor des folosite si nu din categoria aliajelor scumpe care nu-si justifica utilizarea in cazul de fata.

Deoarece surubul este supus la solicitari mici si mijlocii, se opteaza pentru un otel :E335Pentru SURUB:E335 avem urmatoarele caracteristici:

5

Nr.

crt.

Marca

material

Cu concentratori de tensiune FARA CONCENTRATORI DE TENSIUNE

Rezis- tenţa la

tracţiuneatac

N/mm2

Rezis- tenţa la înco- voiere

ai

N/mm2

Rezis- tenţa la răsucire

at

N/mm2

Rezis- tenţa la

forfecare af

N/mm2

Tracţiuneatac

N/mm2

Încovo-iereai

N/mm2

Răsu-cireat

N/mm2

Forfecareaf

N/mm2

1 E335 58 64…70 35…38 46 160 184 104 128

Materialul piulitei a fost astfel ales incat uzura care apare sa fie materializata doar la nivelul piulitei surubul fiind mai scump si cu prelucrari mecanice mai multe si mai pretentioase , modulul de elasticitate trebuie sa fie mai mic decat cel al materialului surubului cea ce ar duce la o uniformizare a repartizari sarcini pe spire , inbunatatirea comportatri la oboseala si ca urmare cresterea duratei de functionare.

Pentru piulita s-a ales materialul: CuSn12-C, in cochila cu urmatoarele caracteristici:Nr.

Crt.

Marca

material

Cu concentratori de tensiune Faraconcentratori de tensiune

Rezis- tenţa la

tracţiuneatac

N/mm2

Rezis- tenţa la înco- voiere

ai

N/mm2

Rezis- tenţa la răsucire

at

N/mm2

Rezis- tenţa la

forfecare af

N/mm2

Tracţiune

atac

N/mm2

Încovo-iereai

N/mm2

Răsu-cireat

N/mm2

Forfecareaf

N/mm2

1 CuSn12-C

32 32 22 26 88 88 62 70

1.5 Indicatii de exploataresiintretinere

6

Pozitia de lucru a presei este verticala. Se va asigura ansamblul ca in cazul presari sa nu se dezechilibreze, desfaca piulite,suruburi

care poate avea consecinte neplacute.Este indicat ca odata pe luna sa se efectueze o curatare a presei pentru a indeparta impuritatile

care pot distruge rulmentul urmata de o ungere a filetelor cu unsoare consistenta.Suprafeţele exterioare în contact cu atmosfera vor fi protejate anticoroziv prin vopsire. Se

interzice vopsirea porţiunilor filetate ale tuturor organelor de asamblare, a suprafeţelor de aşezare, a plăcii de bază.

Pentru asigurarea unei bune funcţionări a presei se recomandă ca în perioada în care nu este utilizat să fie depozitat într-o magazie. Înainte de fiecare utilizare se va verifica dacă nu este blocat, se va asigura gresarea în cazul în care vazelina a fost între timp îndepărtată

CAPITOLUL 2. CALCULE

7

2.1Dimensionarea

Se calculeaza diametrul mediu d2 al filetului din solicitarea la presiunea de contact a spirelor:

d2=√ Fπ ∙ψh∙ψm ∙ pa

=√ 26000π ∙0,5 ∙1,8 ∙9

=31,96mm

F−fortaaxiala∈Nψh−coeficientulinaltimii spirei

ψh=0,5 pentru filetul trapezoidal

ψm−coeficientullungimii filetate a piulitei

ψm=1,8

pa−presiunea decontact admisibila,∈MPa

Rezulta diametrul nominal d :d=36mm

P=6mmd2=D 2=33mm

D4=37mm

d3=29mm

D1=30mm

ac=0,5mm

Momentul de insurubare T 1:

T 1=12∙F ∙d2 ∙ tan (β2+φ

' )=12∙26000 ∙33∙ tan (6,603+5,911)=95210,621MPa

β2=arctan ( Ph

π ∙d2)=arctan( 12

π ∙33 )=6,603 °

Ph=n∙ P=2 ∙6=12

n - nr de inceputuri

φ '=arctan ( μcos α1

)=arctan ( 0,10cos15 )=5,911°

α 1=15 ° pentru filet trapezoidal , unghiul de inclinare al flancului activ

8

Calculul nr de spire:

z=ψm∙ d2

P=1,8∙33

6=9,9

Nr de spire trebuie sa indeplineasca conditia:6≤ z≤11Calculul lungimii filetului piulitei:m=z ∙P=9,9 ∙6=59,4mmCalculul lungimii filetului surubului:Lf=x+m+3∙ P=210+59,4+3 ∙6=287,4mm

x−cursaSimbolizare surub:

Tr36x12(P6)

2.2Proiectarea formei surubuluiSe alege diametrul d '<d3:

d '<29mm

d '=28mmLungimea degajarii:ld≥2∙ P

ld≥2∙6

ld≥12

ld=12mm

dc=d+ (4…6 )=36+5=41mm

lc=(0,5…1 ) ∙ dc=0,5 ∙41=20,5mm

La presa cu doua coloane extremitatea inferioara a surubului se fixeaza in traversa mobile prin intermediul unui stift.

d st=6mm

Stiftul se verifica la strivire si la forfecare.

2.3Verificarea surubului

9

1. Verificareatijeisurubuluia) Verificarea la solicitaricompuse

σ ech=√σc2+3∙ τ t

2≤σac

σ c=4 ∙F

π ∙d32= 4 ∙26000

π ∙292=39,36MPa

τ t=16 ∙T 1

π ∙d33 =16 ∙95210,621

π ∙293 =19,88MPa

σ ac=58MPa (cuconcentratori)

σ ech=√σc2+3∙ τ t

2=√(39,36)2+3 ∙(19,88)2=52,3≤σ ac

b) Verificarea la flambaj

lfl=0,5 ∙ x=0,5 ∙210=105

imin=d3

4=29

4=7,25

λ=lflimin

= 1057,25

=14,48

λ≤60−nuse face verificare la flambaj

2.Verificarea spirelor surubului

- La incovoiere

σ i=6 ∙ F ∙(H 1

2+ac)

z ∙ π ∙d3 ∙ h2 ≤σai

Inaltimeautila a filetului:H 1=0,5 ∙ P=0,5 ∙6=3mm

Grosimea h a spireipecilindrul de incastrare:h=0,634 ∙ P=0,634 ∙6=3,804mm

σ ai=70MPa(cu concentratori)

10

σ i=6 ∙ F ∙(H 1

2+ac)

z ∙ π ∙d3 ∙ h2 =

6 ∙26000 ∙( 32+0,5)

9,9 ∙ π ∙29 ∙ (3,804 )2=23,905MPa≤σ ai

- La forfecare

τ f=F

z∙ π ∙d3 ∙ h= 26000

9,9∙ π ∙29 ∙3,804=7,57MPa≤ τaf

τ af=46MPa (cuconcentratori )

2.4Dimensionarea piulitei

d3 f=√ 4 ∙ β ∙Fπ ∙σat

+D42=√ 4 ∙1,3 ∙26000

π ∙32+372=53,907mm

β=1,3 ;coeficientul care ia∈considerare solicitareade rasucireσ at=32MPa(cuconcentratori)Rezulta:d f=55mm

Piulita canelata M55x2 KME11Grosimea minima a peretelui corpului piulitei:

g1=d3 f−D4

2=53,907−37

2=8,45mm≥5mm

Lungimea portiunii filetate lf se ia in functie de inaltimea piulitei canelate.lf=13+3=16mm

Diametrul alezajului nefiletat:D0=d+ (4…6 )=36+4=40mm

Elementul de actionare se monteaza pe un contur hexagonal :S>d f

S=60mma=S ∙ tan 30=0,577 ∙ S=0,577 ∙60=34,62mmDe=2 ∙ a+(6…8 )=2∙34,62+7=76,24mm

Lungimea lm=20mm.

11

Trebuie respectata conditia:

g3=De−D0

2≥5mm

g3=De−D0

2=76,24−40

2=18,12mm

Lungimea de centrare a piulitei in corp:lct=(0,7…1 ) ∙D e=0,9 ∙76,24=68,61mm

Urmeaza o portiune pe care se monteazarulmentul axial cu bile:

drul>De

drul=80mm

Drul=105mm

H rul=19mm

Simbol: 51116Diametrul gulerului:

dm<D g<(D rul−4)

dm=drul+Drul

2=80+105

2=92,5mm

Drul−4=105−4=101mm

92,5<D g<101

D g=96mm

Grosimea gulerului:

hg≥1,6 ∙ g3≥1,6 ∙18,12≥28,99

hg=30mm

Lungimea portiunii de diametru De:

le=lct+H rul

2+(2…3 )=68,61+19

2+2=80,11mm

Lungimea portiunii de diametru drul:

lrul=H rul

2=19

2=9,5mm

Momentul T 2 se calculeaza cu relatia:

T 2=12∙ μrul ∙drul ∙ F=1

2∙0,008∙80 ∙26000=8320MPa

12

Momentul total:

T=T 1+T 2=95210,621+8320=103530,621MPa

2.5Verificarea piulitei1. Verificarea corpului piulitei

Zona1 – verificare la solicitari compuse

σ ech=√σc2+3∙ τ t

2≤σat

σ c=4 ∙F

π ∙(d¿¿3 f 2−D42)=

4 ∙26000

π ∙ (53,9072−372 )=21,538MPa¿

τ t=16 ∙T ' ∙ d3 f

π (d3 f4 −D4

4 )=16 ∙41674,682 ∙53,907

π [ (53,907 )4−374 ]=1,74MPa

T '=T1 ∙l'

m=95210,621 ∙

2659,4

=41674,682MPa

σ ech=√σc2+3∙ τ t

2=√(21,538)2+3∙(1,74)2=21,74MPa≤σat

σ at=32MPa (cuconcentra tori )

Zona2 – se verifica la strivire portiunea hexagonal

σ s=2 ∙T

a2 ∙lm=2 ∙103530,621

(34,62 )2 ∙20=8,638MPa≤σas

σ as=55MPa

Zona3 – verificare la solicitari compuse

σ ech=√σc2+3∙ τ t

2≤σat

σ c=4 ∙F

π ∙(D¿¿e2−D02)=

4 ∙26000

π ∙ (76,242−402 )=7,92MPa¿

13

τ t=16 ∙(T ' '+T 2)∙ De

π (De4−D0

4 )=

16 ∙(53535,938+8320)∙76

π [76,244−404 ]=0,769MPa

T 1' '=T 1−T 1

'=95210,621−41674,682=53535,938MPa

σ ech=√σc2+3∙ τ t

2=√7,922+3 ∙0,7692=7,971MPa≤σat

σ at=32MPa

2. Verificarea gulerului piulitei- se verifica la incovoiere si forfecare

σ i=3 ∙ F (dm−drul )π ∙drul ∙ hg

2 =3 ∙26000∙ (92,5−80 )

π ∙80 ∙302 =4,31MPa≤σ ai

σ ai=32MPa

τ f=F

π ∙drul ∙ hg

= 26000π ∙80∙30

=3,448MPa≤τaf

τ af=26MPa

3. Verificarea spirelor piulitei - se verifica la incovoiere si la forfecare

σ ai=32MPa (cuconcentratori)

σ i=6 ∙ F ∙(H 1

2+ac)

z ∙ π ∙ D4 ∙ h2 =

6 ∙26000 ∙( 32+0,5)

9,9 ∙ π ∙37 ∙ (3,804 )2=18,73MPa≤σ ai

τ f=F

z∙ π ∙D4 ∙ h= 26000

9,9 ∙ π ∙37∙3,804=5,939MPa≤τ af

τ af=26MPa(cuconcentratori)

2.6Proiectarea capaculuiSuruburi de fixare M5.

D0=d+ (4…6 )=36+5=41mm

Dic=Drul+ (2…6 )=105+5=110mm

d ic=Dg+(1…4 )=96+4=100mm

14

Diametrul pe care se monteaza suruburile:

Ds=Dic+2 ∙ g+ds=110+2 ∙8,45+5=131,9mm

d s−diametrul nominalal surubului

Dec=D s+ds+s=131,9+5+9=145,9mm

s=9 pentru M 5

2.7Proiectarea elementului de actionareLungimea de calcul a manivelei

Lc=TFm

=103530,621130

=796,389mm

Fm=120…170N

Lungimea manivelei:

Lm=Lc+l0=796,389+50=846,389mm

l0=50 pentruun operator

Butuc cu doua manere, lungimea unui maner:

lmn=Lc

2+l0=

796,3892

+50=448,195mm

Diametrul manerului se poate calcula cu relatia:

dmn=3√ 32∙ Fm (lmn−l0 )

π ∙σai

=3√ 32 ∙130 ( 448,195−50 )

π ∙61=20,52mm

dmn=22mm

σ ai−pentrumaterialulmanerului , E295

Inaltimea butucului se ia cu 2 … 3 mai mare decat lm.

2.8Proiectarea corpului preseiPresa cu doua coloane

D3≈ Dic

D'=De+(2…4 )=76,24+4=80,24mm

15

d3=√ 2∙ Fπ ∙σ at

=√ 2 ∙26000π ∙38

=20,87mm

σ at−pentrumaterialul coloanei (cuconcentratori ) ,EN−GJL−300

d=24mmPiulita infundata M24.

dc=d+ (2… 4 )=24+4=28mm

d4=dc+(6…10 )=28+8=36mm

d '≥d

d '=27mml1=2…5mm

l2=t+2…5=31+3=34mm

l3≥dc

l3=30mm

l4=(1,5…2 )d'=1,5 ∙27=40,5mml5=5…10=8mm

H 2=H rul+hg+ (1…3 )=19+30+2=52mm

H 1=lct+H 2−2=68,61+52−2=118,4mm

H 3=10mm

H 4=l3+ (2…4 )=30+4=34mm

H 5=l 4+ (5…10 )=42+8=50mm

H 6≥H 5

a=20…30=25mmDimesiunile canalelor T:A=6mmB=11mmC=5mmH=11mm

P=42mm

b=(0,5…1 ) ∙a=0,5 ∙25=12,5mmc=8…15=12mme=(0,6…0,8 ) c=0,7 ∙12=8,4mm

L1≈ (5…8 )De=8 ∙76,24=609,92mm

L2≈ L1

l=L1

2+l5+

d4

2=609,92

2+8+ 36

2=332,96mm

16

Gaurile de trecere ale suruburilor de fixare M10 din anexa 8.

Verificarea traverse fixe se face la incovoiere:σ i=

M i

W= 3∙ F ∙ l

(D3−De)(H 1−H 2)2 =

3 ∙26000 ∙332,96(110−76,24 )(118,4−52)2=174,481MPa≤σai

σ ai=180MPa pentrumaterialul traversei EN−GJL−250( fara concentratori)

2.9Calculul randamentului transmisieiη=

tan β2

tan (β2+φ' )+ drul

d2

∙ μrul

= tan 6,603

tan (6,603+5,911 )+ 8033

∙0,008=0,48

17