UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCUREŞTIFacultatea de Inginerie Aerospaţială

Proiect OMM I

Student: Anul IIIGrupa: 933.

Titular curs: Prof. Ştefan Stanciu.Îndrumător proiect: Prof. Lucian Seiciu.

2001-2002

Tema de proiect

Să se proiecteze o presă cu şurub şi piuliţă rotitoare având regimul de frecare la limită (ungere rară). Dispozitivul este prevăzut cu un rulment axial protejat împotriva prafului (etanşat). Mecanismul are un dispozitiv cu clichet.

Caracteristicile tehnice ale dispozitivului sunt: Forţa maximă aplicată: F = 20.000 N = 2 Tf; Cursa maximă a şurubului: H = 200 mm; Diametrul exterior al presei: D = 200 mm.

Schiţa dispozitivului este prezentată mai jos, iar pe aceasta avem:

1. şurub;2. piuliţă rotitoare;3. rulment axial;4. dispozitiv cu clichet;5. pârghie de acţionare;6. placă de presiune;7. coloană;8. placă de bază.

1. Alegerea materialelor pentru şurub şi piuliţă:Şurubul se realizează din OLC 45 CR (tratat termic) STAS 880-88, care are

următoarele caracteristici mecanice: Limita de curgere: σc = 430 N/mm2; Rezistenţa la rupere la tracţiune: σr = 630-800 N/mm2;

σr are valoarea cuprinsă între 630 şi 800 N/mm2 deoarece s-au testat mai multe epruvete cu diametre cuprinse în gama d = 16÷40 mm.

Se alege acest oţel deoarece limita de curgere este suficient de mare pentru ca şurubul să reziste la solicitările care apar în exploatare. Pentru a se asigura σ c = 430 N/mm2 oţelul se căleşte, iar apoi se execută o revenire înaltă (CR).

Piuliţa se execută din fontă antifricţiune FCX 250, STAS 8541-86, care are următoarele caracteristici mecanice:

Rezistenţa la tracţiune: σr = 250 N/mm2 (minim); Rezistenţa la încovoiere: σi = 390 N/mm2 (minim); Rezistenţa la compresiune: σcomp = 880 N/mm2; Modulul de elasticitate: E = 105103 N/mm2.

2

Se alege această marcă de fontă turnată în piese pentru maşini unelte deoarece conţine grafit lamelar, care conferă rezistenţă mare la uzură.

2. Calculul desmodromiei mecanismului:Mecanismul este plan şi de aceea se foloseşte următoarea relaţie:

M = 3n 2C5 C4 , unde:M este gradul de mobilitate al mecanismului;n = 2 este numărul de elemente în mişcare ale mecanismului;C5 = 2 este numărul de cuple de clasă V;C4 = 1 este numărul de cuple de clasă IV.

M = 3 2 2 2 1 = 1, rezultă că mecanismul este desmodrom.

Elementele în mişcare sunt: şurubul şi piuliţa. Cuplele cinematice de clasă V se realizează între piuliţă şi şurub, pe de o parte, iar pe de altă parte între coloane şi placa de presiune. În rulment apare o cuplă cinematică de clasă IV.

3. Schiţa diagramelor de eforturi în componentele principale ale dispozitivului:F1 = F2 = F7 = F. M 21 = M 67.

M12 = M12x + M12

y. M tot = M 12 + M 72.

M 72 = M rulment.

4. Alegerea tipului de filet:Se alege un filet trapezoidal deoarece are o bună rezistenţă şi rigiditate la un

randament suficient de bun (cu circa 45% mai mic decât al filetului pătrat, care are cel mai bun randament). Acest tip de filet permite eliminarea jocului axial rezultat în urma uzării şi poate fi obţinut la un preţ mic.

5. Predimensionarea şurubului:

3

Predimensionarea filetului se face din condiţia de rezistenţă a corpului şurubului la solicitarea compusă.

Predimensionarea la solicitare compusă se face la: Compresiune, pe baza unei forţe de calcul Fc= F, unde F este forţa care acţionează

asupra şurubului, iar ( >1) este un factor de majorare a forţei F. ţine cont de solicitarea de răsucire.Se alege =1,2 pentru a se realiza un calcul acoperitor.

Răsucire:

, unde:

,

d3 – diametrul interior al filetului şurubului; a – tensiunea admisibilă la compresiune; c – limita de curgere; Cc – coeficient de siguranţă faţă de curgere.

Pentru predimensionarea şurubului de mişcare valoarea coeficientului de siguranţă (Cc) poate fi mare pentru a se asigura şi siguranţa faţă de flambaj, ca şi pentru a obţine un număr rezonabil de spire în contact.

O astfel de recomandare este: a = (0,25 0,4)c pentru d3 < 30 mm. Se alege Cc = 3, valoare intermediară a domeniului recomandat.

Fc = 1,2 20.000 = 24.000 N

a = 430/3 = 143,333 N/mm2.

mm.

Ţinând cont că mai apar şi alte solicitări, se alege d3 = 18,5 mm. Filetul trapezoidal ales are următoarele date: Tr 24 5 STAS 2114/3-75. diametrul interior al filetului: d3 = 18,5 mm; diametrul nominal al filetului: d = 24 mm; diametrul nominal mediu: d2 = 21,5 mm; pasul filetului: p = 5 mm;

H1 = 0,5 p = 2,5 mm; D1 = d P = 19 mm;

4

ac = 0,25 mm; D4 = d + 2 ac = 24,5 mm; R1 max = 0,5 ac = 0,25 mm; H4 = h3 = H1 + ac = 2,75 mm;R2 max = ac = 0,5 mm; = 30o.

6. Verificarea condiţiei de autofrânare:La sistemele acţionate manual este preferabil ca autofrânarea să se realizeze direct de

către filet. Filetele asigură autofrânarea atunci când unghiul de înclinare a filetului () este mai mic decât unghiul de frecare redus (’):

’, unde: ; , în care:

unghiul filetului profilului; coeficientul de frecare ce depinde de cuplul de materiale, de calitatea şi starea de

ungere a suprafeţelor.În cazul de faţă cuplul de materiale este oţel fontă antifricţiune, pentru care =0,08

0,18. Se alege = 0,08 pentru că este cazul cel mai dezavantajos, adică pentru un calcul acoperitor.

< ’,

adică este îndeplinită condiţia de autofrânare.

7. Verificarea la flambaj:Am ales această variantă de flambaj deoarece se presupune că piuliţa

are un număr mare de spire şi un joc foarte mic pe şurub, ceea ce implică o încastrare în zona cuplajului şurub piuliţă. Deoarece şurubul este fixat rigid de placa de presiune, am considerat îmbinarea drept încastrare. Pentru un calcul acoperitor se ia lc = 1,35H = 270 mm. În această lungime de calcul a fost introdusă porţiunea de şurub aflată în piuliţă.

Se calculează coeficientul de zvelteţe şi se determină tipul flambajului:

, unde: este lungimea de flambaj, iar

este raza de inerţie minimă.

Pentru un calcul acoperitor se vor lua:

şi . Rezultă:

flambajul este plastic (0 = 85 pentru OLC 45 STAS 880

88 şi reprezintă valoarea limită a coeficientului de zvelteţe).Se calculează coeficientul de siguranţă la flambaj (Cf):

, unde Cfa = 3 5 este coeficientul de siguranţă admisibil, iar Ff = f A este

forţa critică de flambaj. , în care: a = 449 N/mm2, iar b = 1,67 N/mm2.

5

449 1,67 29,189 = 400,254 MPa F f = 400,254 268,802 = 107.589,299 N.

şurubul ales rezistă la flambaj fără să se rupă

sau să se deformeze plastic.

8. Determinarea numărului de spire în contact:Numărul de spire necesare

a fi în permanenţă în contact (z) se va determina din condiţie de rezistenţă la uzură. În acţionările cu viteze mici, principalul parametru care determină intensitatea uzării şi implicit durabilitatea este tensiunea de contact (presiunea) dintre spire. În ipoteza repartizării uniforme a sarcinii pe spire şi neglijând unghiul de înclinare a spirei, numărul de spire necesare rezultă din relaţia:

, unde: as este presiunea admisibilă de strivire.

În cazul cuplului de materiale oţel fontă antifricţiune valorile presiunii admisibile se pot găsi în domeniul as = 10 15 Mpa. Pentru ca uzura să fie foarte mică se alege as = 13 Mpa.

spire. Se va alege z = 9 spire pentru ca jocul dintre şurub

şi piuliţă să fie foarte mic (s-a considerat încastrare).

9. Verificarea spirei filetului:Gândind pe modelul fizic al unei grinzi încastrate, solicitările spirei filetului sunt:

încovoierea şi forfecarea. Deoarece cele două eforturi apar în secţiunea de încastrare, se recomandă să se verifice la solicitare compusă atât spirele piuliţei (material cu caracteristici

mecanice reduse), cât şi ale şurubului (secţiunea de încastrare mai mică).a) Verificarea piuliţei:

solicitarea de încovoiere:

6

, unde:

;

i = 23,805 N/mm2.

solicitarea de forfecare:

, unde:

Km =0,55 0,75 este coeficientul de corecţie. Acest coeficient ţine seama de repartiţia neuniformă a tensiunilor. Se alege Km =0,6 pentru a asigura un calcul acoperitor şi

se determină Tensiunea echivalentă, pentru un calcul acoperitor, se calculează cu teoria a III-a de

echivalenţă:

, unde: pentru fontă.

r = 250 N/mm2, iar Cr = 2,5 5. Se alege Cr = 5 pentru că este cazul cel mai defavorabil.

spirele piuliţei rezistă la solicitarea compusă.

b) Verificarea şurubului: solicitarea de încovoiere:

, unde:

7

solicitarea de forfecare:

, unde:

Tensiunea echivalentă, pentru un calcul acoperitor, se calculează cu teoria a III-a de echivalenţă:

, unde: pentru oţel.

c = 430 N/mm2, iar Cc = 1,5 3. Se alege Cc = 3 pentru că este cazul cel mai defavorabil.

a = 143,333 N/mm2.

spirele şurubului rezistă la solicitarea compusă.

10. Proiectarea constructivă preliminară a piuliţei şi a şurubului:Piuliţa are rolul de a prelua sarcina de la şurub prin intermediul spirelor în contact.

Sarcina preluată de piuliţă este transmisă către coloanele presei printr-un rulment axial, pentru ca randamentul ansamblului să fie cât mai bun. La partea superioară a piuliţei se găseşte roata de clichet, care serveşte la acţionarea piuliţei prin intermediul unui mecanism cu clichet. În această soluţie constructivă roata de clichet nu face corp comun cu piuliţa.a) Dimensionarea piuliţei:

Înălţimea filetului piuliţei se determină cu relaţia: H p = z p + , unde: reprezintă teşiturile filetului piuliţei.

H p = 9 5 + 5 = 50 mm.Piuliţa rotitoare transmite sarcina către coloane prin intermediul unui rulment axial.

Prin momentul de înşurubare M 21, piuliţa tinde să rotească şurubul, care execută mişcarea de translaţie. Blocarea rotirii şurubului se face cu un ştift.

Proiectarea piuliţei începe de la interior spre exterior.

Diametrul interior minim (D i min) a suprafeţei nefiletate trebuie să asigure deplasarea nestingherită a şurubului.D i min = d = 24 mm. Se alege: D i = 26 mm.

Se determină diametrul suprafeţei exterioare (D c) în zona de asamblare cu roata de clichet. Solicitările pe acest tronson sunt de: tracţiune şi răsucire.

Considerăm forţa de calcul: Fc =F, unde este un factor care ţine seama de efectul răsucirii. Se alege = 1,2 şi rezultă:

Fc = 24.000 N.

8

, în care: , unde: Cr = 5 6 pentru fontă.

Se alege Cr = 5,5 şi rezultă:

, în care:

D4 este diametrul nominal exterior al filetului interior. Se va alege Dc = 50 mm, apoi se caută un rulment axial care să îndeplinească simultan

condiţiile: C 0 F şi d De min , unde C 0 este capacitatea statică de încărcare a rulmentului, iar F este încărcarea. Se alege un rulment axial 51110 STAS 392186, care are următoarele caracteristici tehnice:d = 50 mm; T = 14 mm;D = 70 mm; r = 1 mm;D1 = 52 mm; C0 = 62 KN.

Gulerul piuliţei este solicitat la încovoiere şi forfecare. Înălţimea gulerului (hg) piuliţei se poate dimensiona din solicitarea de încovoiere, pe baza unor tensiuni admisibile ai

acoperitoare. Utilizând un model fizic similar celui de la studiul solicitărilor spirei filetului (grindă încastrată), se poate scrie:

, în care: , unde Cr 5 pentru fontă.

Se alege hg =10 mm.

Înălţimea h f a flanşei de sub piuliţă se determină din solicitarea de strivire. Se face ipoteza că momentul care solicită asamblarea este M t = 0,5 M 12 = 16.965,134 Nmm, unde M 12 este momentul de frecare dintre spire. Se poate adopta 20 40 MPa (contactul fiind mobil).

, unde: = 30 MPa.

Se alege: h f = 5 mm.

b) Dimensionarea şurubului:Se estimează lungimea totală minimă a părţii filetate (Lf): Lf =H p + H, unde:

H cursa de realizat;H p înălţimea părţii filetate a şurubului care se află în piuliţă. Această dimensiune este cunoscută de la punctul a).

Lf min = 50 + 200 = 250 mm. Se alege Lf = 260 mm.

9

Deoarece şurubul nu trebuie să se rotească, acesta este prevăzut la partea inferioară cu o gaură pentru ştift

11. Calculul momentului de frecare din rulment: Momentul de frecare din rulment se estimează cu relaţia următoare:

, unde: , iar = 0,008 0,01. Se alege:

= 0,01 deoarece acesta este cazul cel mai defavorabil.

12. Calculul eforturilor, al forţelor şi al momentelor în dispozitivele mecanismului:

F1 = F2 = F7 = F = 20.000 N, unde:

F1 forţa care acţionează asupra şurubului;F2 forţa care acţionează asupra piuliţei;F7 forţa care acţionează asupra coloanelor;

M 21 = M 67 = M 12 , unde:

M 12 momentul de frecare dintre spirele piuliţei şi ale şurubului;M 72 momentul de frecare în rulment;M 67 momentul dintre placa de presiune şi coloane.

13. Verificarea completă a şurubului şi a piuliţei:Şurubul şi piuliţa trebuie verificate în toate secţiunile periculoase:

11: În această secţiune nu se face verificarea piuliţei deoarece nu este o secţiune periculoasă. Această porţiune nu contribuie la preluarea sarcinii axiale.

22: În această secţiune a filetului exterior, de diametru d 3 = 18,5 mm apare o solicitare de compresiune cu forţa F = 36.400 N şi o solicitare de răsucire cu momentul M12 = 33.930,269 Nmm.

10

, unde:

secţiunea de diametru d3 a şurubului rezista la solicitarea compusă care apare. Implicit, rezultă că rezistă şi secţiunea de diametru d (d > d 3) a şurubului.

În secţiunea 22 a piuliţei, care are diametrul exterior Dc = 50 mm şi diametrul interior D4= 24,5 mm, apare o solicitare de compresiune cu forţa F şi o solicitare de răsucire cu momentul M12.

, unde:

în această secţiune piuliţa rezista la solicitarea compusă care apare.

33: În această secţiune a piuliţei, care are diametrul exterior De = 55 mm şi diametrul interior D4 = 24,5 mm, apare o solicitare compusă: compresiune cu forţa F şi răsucire cu momentul M12 .

, unde:

în această secţiune piuliţa rezista la solicitarea compusă care apare.

44: Această secţiune a şurubului, care are diametrul d 0 = d 3 , rezistă la solicitarea compusă deoarece: = 92,279 MPa < 143,333 MPa = ( a fost calculat anterior la secţiune 22).

55: În această secţiune a piuliţei, care are diametrul exterior De’ = 53 mm şi diametrul interior Di’ = 24 mm apare o solicitare de compresiune cu forţa F şi o solicitare de răsucire cu momentul M12.

11

gulerul piuliţei rezistă la solicitarea compusă.

14. Alegerea ajustajelor şi toleranţelor: Se va realiza un şurub cu filet trapezoidal Tr 24 5 STAS 2114/175, cu lungimea de

înşurubare de 260 mm, în condiţii de execuţie obişnuită. Se aleg: Clasa de execuţie: mijlocie; Lungimea de înşurubare: lungă (L); Treptele de precizie: 4 pentru D1 şi d; 8 pentru D2, d2 şi d3.

Se vor folosi următoarele câmpuri:d 4h D1 4H d3 8hd2 8e D2 8H

Abaterile fundamentale şi toleranţele sunt: Filet exterior Tr 24 5 8e :

diametrul exterior:

diametrul mediu:

diametrul interior:

Filet interior Tr 24 5 8H : diametrul mediu:

diametrul interior:

15. Proiectarea corpului presei:Ansamblul şurub piuliţă este montat într-o traversă susţinută pe două coloane cu

capetele filetate. Aceste coloane servesc şi ca elemente de ghidare pentru partea mobilă a presei.

12

În continuare se prezintă un mod simplificat de abordare a problemei pe baza modelului din figura de mai jos un cadru simetric dublu încastrat. Această modelare poate corespunde relativ bine realităţii, atunci când placa de bază este mult mai rigidă decât coloanele.

Cadrul dublu încastrat constituie un sistem triplu static nedeterminat. Ca metodă de rezolvare se poate folosi metoda eforturilor. Pentru simplificarea problemei se face ipoteza că momentul de inerţie al coloanei este egal cu cel al traversei: I c = I t = I. Se calculează deplasările şi se scrie sistemul ecuaţiilor de condiţie. Rezolvarea acestuia conduce la următoarele rezultate:

, unde:

X 1, X 2 sunt eforturi static nedeterminate.

Coloanele sunt solicitate totodată şi la tracţiune de forţele: Se

consideră h 260 mm, iar l = 200 mm.

Se constată că în situaţiile corespunzătoare modelului fizic analizat, asamblările coloanelor cu traversa şi cu placa de bază sunt solicitate la tracţiune şi încovoiere.

În continuare se poate trece la dimensionarea şi verificarea elementelor componente.

13

Predimensionarea coloanelor:Se alege soluţia constructivă în care

sunt asamblate ambele capete şi se face o predimensionare doar la tracţiune a secţiunii periculoase (cea din zona degajărilor). Pentru siguranţă, tensiunile admisibile la tracţiune se vor lua mult mai mici decât cele normale (C c = 3 4). Se alege: C c = 2,5.

, unde:

Coloana se realizează din oţel OL 70 STAS 500/280, care are rezistenţa la rupere la tracţiune: R m= c = 340 360 MPa.

Se alege: d 0 = 14 mm, iar constructiv:

D 0 = 16 mm; D = 24 mm;h 260 mm; d 0’ = 10 mm.

Verificarea coloanelor se face la solicitarea de tracţiune în zona degajărilor:

secţiunea degajării (d 0’) rezistă la tracţiune. Dacă rezistă secţiunea de diametru d 0’ rezistă, rezultă că rezistă şi secţiunea de diametru d 0.

Dimensionarea plăcii de presiune:Dimensionarea se face constructiv, după care se fac verificările necesare.Asamblarea dintre capul şurubului şi placa de presiune se face cu un ştift cilindric

B 8 60 STAS 159980, realizat din oţel OL 60 STAS 500/280. Dimensiunile acestui ştift sunt: diametrul: d = 8 mm; lungimea: l = 60 mm; înălţimea maximă a teşiturii: c max = 1,6 mm.

14

16. Verificarea asamblării cu ştift:Asamblarea este solicitată de către momentul de înşurubare în piuliţă:

M t = M21 = 33.930,269 Nmm.a) solicitarea de forfecare:

, unde: = 80 MPa, Dc este diametrul capului şurubului care se

fixează în placa de presiune, iar d s reprezintă diametrul ştiftului.

În acest calcul

am folosit = 30 MPa ( = 20 40 MPa ) pentru a evita griparea şi pentru asigurarea unei durabilităţi ridicate. Se alege: Dc = 36 mm.

asamblarea cu ştift rezistă la

solicitarea de forfecare.

b) solicitarea de strivire ştift şurub:

, unde: = 100 120 MPa.

asamblarea rezistă la solicitarea de

strivire dintre ştift şurub.

c) solicitarea de strivire ştift placă de presiune:

, unde: = 100 120 MPa, iar s = 10 mm reprezintă

grosimea peretelui plăcii de presiune în zona asamblării.

asamblarea rezistă la

solicitarea de strivire dintre ştift placă de presiune.

17. Proiectarea sistemului de acţionare: Pentru sistemul în discuţie, acţionarea se

face prin elementul care execută mişcarea de rotaţie. Această acţionare poate fi privită ca o introducere de energie în sistem energie necesară învingerii rezistenţelor din cupla şurub

15

– piuliţă. Corespunzător acestor rezistenţe, în diagrama de eforturi s-a folosit notaţia M tot

pentru momentul rezistent total.În principiu, dispozitivul cu clichet permite acţionarea de pe o singură parte, prin

mişcări alternante la care o cursă este activă şi una pasivă. În cursa activă clichetul împinge în dintele roţii de clichet care antrenează piuliţa.

a) Proiectarea roţii de clichet şi a clichetului:Roata de clichet este plasată în fluxul de forţă între clichet şi elementul final de

antrenare (piuliţă).În zona asamblării cu piuliţa, roata de clichet este solicitată la strivire. Dinţii roţii de

clichet şi clichetul sunt solicitate la strivire, încovoiere şi forfecare.Alegerea materialelor: roata de clichet se realizează din fontă FCX 200 STAS

854186, iar clichetul din oţel OL 50 STAS 500/280.Asamblarea dintre roata de clichet şi piuliţa pe care se montează se realizează printr-un

profil hexagonal. Se alege diametrul cercului exterior profilului: de = 40 mm. Latura profilului va fi: a 0,5 d e = 20 mm.

Diametrul cercului înscris în hexagon este:

. Se alege di = 35 mm pentru ca peretele piuliţei să fie

suficient de gros şi să reziste la solicitarea de strivire.Din solicitarea de contact se determină lăţimea minimă necesară a profilului:

, unde: , în care: n = 6

reprezintă numărul de laturi ale profilului, iar = 80 120 MPa. Se alege: = 100 MPa pentru ca uzura să fie cât mai mică. Rezultă:

Se aleg dinţi cu profil dreptunghiular, cu flancurile paralele. Profilul dreptunghiular permite o inversare mai rapidă a sensului de rotaţie prin mutarea clichetului în poziţia simetrică. Împingătorul cu arc al clichetului şi forma simetrică a clichetului fac posibil acest lucru.

Stabilirea numărului de dinţi:Diametrul interior al danturii (Di) trebuie să fie suficient de mare pentru a cuprinde

asamblarea roată piuliţă şi pentru a asigura rezistenţa corpului roţii. Se recomandă:Di d e + (10 15) mm Di 40 + 15 = 55 mm. Se alege: Di =58 mm, iar

numărul de dinţi ai roţii se poate lua z = 10.Diametrul exterior al danturii (De), în ipoteza unor dinţi cu înălţimea h = 0,25 pe

(unde pe este pasul pe cercul exterior):

Se alege De = 84 mm, iar apoi se calculează diametrul mediu:

16

Se calculează înălţimea h şi lăţimea b = 0,4 p e a dinţilor în funcţie de valorile finale ale diametrelor D i, D e şi z :

Se alege b = 11 mm, apoi se determină lăţimea minimă necesară roţii de clichet la contactul cu clichetul. Solicitările sunt de încovoiere şi strivire, iar forfecarea se neglijează.

Din solicitarea de încovoiere, în ipoteza acoperitoare că forţa s-ar aplica la capul dintelui, rezultă:

, unde:

, iar = 80 MPa.

Se alege B = 10 mm.

Din solicitarea de strivire rezultă:

, unde:

h’ reprezintă înălţimea efectivă de contact; se alege h’= 12,5 mm.

Pentru oţel/fontă = 80 120 MPa. Se alege = 80 MPa pentru ca uzura să fie mică.

b) Proiectarea asamblării dintre clichet şi manivelă:Asamblarea dintre clichet şi manivelă se realizează printr-o articulaţie, cu ajutorul

unui bolţ cilindric cu cap, realizat din oţel OLC 45 STAS 88080.Solicitările în zona asamblării clichet bolţ sunt: forfecare (două secţiuni) şi strivire.Diametrul bolţului (d b) se determină din solicitarea de forfecare:

, unde:

Se alege =120 MPa 80 MPa.

Se alege: d b = 8 mm.

Lungimea minimă de contact dintre bolţ şi clichet (B) se determină din solicitarea de strivire:

, unde: = 20 40 MPa. Se alege = 20 MPa

pentru ca uzura să fie mică.

17

Se alege: B = 12 mm.

Lungimea minimă de contact dintre bolţ şi manivelă ( m) se determină din solicitarea de strivire. Manivela se confecţionează din oţel OL 34 STAS 500/280.

În ipoteza unui contact mobil (ipoteză acoperitoare),

= 20 40 MPa. Pentru ca uzura să fie mică se alege = 20 MPa.

Se alege: = 5 mm.

Se alege un bolţ B 8 30 STAS 5754/180/OLC 45. La montarea bolţului cu cap se foloseşte o şaibă prelucrată pentru bolţuri: şaibă 8 STAS 597480, realizată din oţel OL 37 STAS 500/280 şi un şplint 2 16 STAS 199189, realizat din sârmă moale de oţel OL 34 sau OL 37 STAS 500/280.

c) Proiectarea împingătorului cu arc:Împingătorul cu arc are rolul de a asigura refacerea rapidă şi sigură a contactului dintre

clichet şi dinţii roţii. Arcul împingătorului trebuie să aibă rigiditate mică pentru a nu împiedica oscilaţiile clichetului în cursa pasivă, atunci când el trebuie să treacă peste dinţii roţii. Astfel, în cursa pasivă clichetul ar antrena roata şi ar produce deşurubarea. Rigiditatea arcului trebuie să fie mică şi pentru şi pentru a putea fi comutat, prin simpla apăsare cu degetul, pe poziţia corespunzătoare deşurubării.

Unghiul la vârf al împingătorului se stabileşte în funcţie de forma clichetului. Pe desen s-a stabilit cursa s = 2,5 mm a împingătorului (săgeata arcului în funcţionare) atunci când clichetul este basculat pe poziţia de deşurubare.

Se impune săgeata la montaj f 1 = 3 mm. Rezultă deformaţia maximă în funcţionare a arcului: f n = f 1 + s f n = 3 + 2,5 = 5,5 mm.

Se impune forţa maximă de funcţionare F n 10 N.Arcul se va confecţiona din oţel OLC 55A STAS 79580.Se alege D m = 6,37 mm < B = 13 mm, unde B este lăţimea clichetului şi i = 10

indicele arcului. Diametrul sârmei arcului este:

Se alege sârmă RR 06, 2 STAS 89389.

Numărul de spire active se determină cu relaţia:

, unde: G OL = 8,5 10 4 MPa este modulul de elasticitate transversal,

iar C rigiditatea arcului.

spire.

Se alege un arc de compresiune 0,6 6,37 6 STAS 12243/286, care are următoarele dimensiuni: L n = 7 mm;

d = 0,6 mm; D = 6,97 mm;D 1 = 5,77 mm; F n = 13,4 N;D m = 6,37 mm; C = 0,94 mm.

18

În continuare se calculează rigiditatea arcului cu valorile finale d, D m şi n:

Forţa maximă în funcţionare a arcului va fi: F n = C f n = 0,887 5,5 = 4,883 N. Se verifică tensiunile din arc corespunzătoare săgeţii maxime:

, unde: 900 MPa (STAS 89380), iar

arcul rezistă la

tensiunea maximă care poate să apară.Forţa de prestrângere la montaj: F 1 = C f 1 = 0,887 3 = 2,663 N.Numărul total de spire: n t = n + n r , unde: n r = 1,5 2 reprezintă numărul spirelor

de reazem pentru un arc cu capete închise prelucrate. Se alege: n r = 2 n t = 6 + 2 = 8 spire.

Pasul arcului: , unde: j 0,1 d este jocul dintre spire în stare

încărcată.

j = 0,1 0,6 = 0,06 mm ; mm.

Înălţimea arcului în stare liberă: H 0 = t n + (n r 0,5)d = 1,576 6 + (2 0,5)0,6 = 10,36 mm.Înălţimea arcului în stare montată: H n = H 0 f 1 = 10,36 3 = 7,36 mm.

19

Unghiul de înclinare al spirelor:

Lungimea sârmei:

d) Proiectarea manivelei:Manivela susţine roata de clichet, clichetul, bolţul şi împingătorul cu arc. Forma şi

dimensiunile manivelei sunt determinate de condiţiile tehnologice (execuţie şi montaj) şi de solicitările mecanice care apar.

Se determină raza (R a) la care trebuie aplicată forţa muncitorului:

, unde: F m = 100 150 N. Se alege F m = 100 N pentru ca muncitorul să

nu depună un efort prea mare.

Se alege: = 400 mm.

Manivela are un prelungitor montat într-un alezaj cilindric. Prelungitorul trebuie verificat la încovoiere în secţiunea de încastrare în corpul manivelei:

, unde: , iar = 220 mm se determină de pe desen. Se

alege: d p = 15 mm.

Faţă de limita de curgere, se recomandă un coeficient de siguranţă:

2 3.

Prelungitorul se execută din OL 34 STAS 500/280, care are limita de curgere: = 190 N/mm2.

prelungitorul va rezista la solicitarea de încovoiere.

Se alege o bară din oţel rotund 15 N STAS 33387/OL 34 STAS 500/280.

18. Evaluarea randamentului transmisiei:

Randamentul transmisiei este: , în care:

L u este lucrul mecanic util, corespunzător unei rotaţii complete a elementului de antrenare. Acesta este dat de deplasarea sarcinii F pe o distanţă .

L u = F = 20.000 5 = 100.000 Nmm, unde: = p, p fiind pasul filetului.Lc este lucrul mecanic consumat, corespunzător unei rotaţii complete a elementului de antrenare. Acesta se estimează pe baza momentului total (M tot) din diagramele de eforturi.

L c = M tot 2 = 39.930,269 2 = 250.889,282 Nmm.

Randamentul transmisiei este: %.

20

Fişa film pentru şurub

Nr. crt.

Operaţia Schiţa Maşini + SDV

1 Debitare SN 400ŞublerCuţit de debitare

2 Găurire de centrare SN 400Burghiu 10,5; 8,5; 10Cuţite interioare

3 Strunjire SN 400Şubler Cuţit de strunjire

4 Teşire muchii SN 400Cuţit de teşire

5 Filetare exterioară SN 400Cuţit de filetare

6 Găurire Burghiu 7

Fişa film pentru piuliţă

Nr.Crt.

Operaţia Schiţa Maşini + SDV

21

1 Turnare semifabricat Formă + miezCuptor

2 Strunjire frontală 1 SN 400ŞublerCuţit de strunjire frontală

3 Strunjire interioară 2 şi centrare

SN 400Cuţit de interiorCeas comparator

4 Strunjire 3 SN 400Şubler Cuţit de degroşareCuţit de finisare

5 Strunjire 4 SN 400Ceas comparatorCuţit de degroşareCuţit de finisare

22

6 Strunjire 5 SN 400ŞublerCuţit de strunjire frontală

7 Strunjire interioară SN 400ŞublerCuţit de strunjire interioară

8 Teşire muchii exterioare

SN 400Cuţit de strunjire

9 Strunjire degajări SN 400Cuţit pentru degajări

10 Filetare interioară SN 400ŞublerCuţit pentru filetare interioară

11 Filetare exterioară SN 400Cuţit de filetare exterioară

23