I S se proiecteze o pres cu piuli fix pentru urmatoarele date : Fora maxim : F = 50000 N Cursa maxim : h = 130 mm

II. MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL

2.1. CALCULUL I PROIECTAREA URUBULUI 2.1.1. Alegerea profilului filetului Se opteaz ntre filetul trapezoidal i filetul ferstru. Deoarece filetul ferstru este recomandat pentru fore mari, variabile i cu oc acionnd ntr-un singur sens, direcia forei const: randamentul comparabil cu al filetului ptrat alegem acest tip de filet cu specificaia c filetul ferstru trebuie s aib ca flanc activ flancul nclinat cu unghiul de 3, pentru a realiza un randament maxim. 2.1.3. Alegerea materialului i piuliei innd seama c la presele manuale viteza relativ dintre flancul urubului i cel al piuliei este redus, nu se impune durificarea superficial a flancurilor filetului urubului. Se poate opta deci pentru oeluri carbon OL50 sau OL60. Pentru piuli se poate alege materiale care s nlocuiasc bronzurile, de exemplu cu font cu grafit nodular sau fonte antifriciune. Avnd n vedere cele menionate mai sus, pentru urub vom opta pentru oel carbon OL60 STAS 500/2-80, iar pentru piuli Fc 300. Principalele caracteristice mecanice ale oelurilor carbon OL60 STAS 500/2-80 sunt: at = 58 N / mm 2 Rezistena la traciune ai = 64...70 N / mm 2 Rezistena la ncovoiere at = 35...38 N / mm 2 Rezistena la rsucire af = 46 N / mm 2 Rezistena la forfecare A = 16% Alungirea la rupere Caracteristicile mecanice ale fontei Fc 300 sunt: at = 49 N / mm 2 Rezistena la traciune ai = 51...65 N / mm 2 Rezistena la ncovoiere at = 36...46 N / mm 2 Rezistena la rsucire af = 24...30 N / mm 2 Rezistena la forfecare

1

2.1.4. Calculul diametrului mediu al filetului Diametrul mediu se determin cu relaiad2 = F [mm]. h m qa

[1, pag. 55 ]

n care: F - este fora axial exprimat n [N] F =50000 N. h reprezint un factor dimensionalh =H1 p

H1 - nlimea util a filetului p pasul filetului h = 0.75 - pentru filetele fierstrum =m - reprezint factorul lungimii filetului piuliei (m - lungimea filetului piuliei care d2

nu coincide ntotdeauna cu lungimea total a piuliei); m = 1.22.5 qa - rezistena admisibil la strivire N/mm2 qa = 67 N/mm2d2 = 50000 = 20,75mm. 0,75 1,9 7

[1, pag. 55 ] [1, tab.33 pag. 50 ]

Se rotunjete d2 la valoarea standardizat imediat superioar care va fi d2 = 24,250 mm care se identific cu dimensiunile filetului Tr 38 x 6 care are urmtoarele dimensiuni: d = 38 mm; d3 = 19.732 mm; d2 = 24.250 mm; D1 = 20.5mm; p = 5 mm; Filetul fierstru, simbol S STAS 2234/1-75. Este utilizat la uruburi ce preiau sarcini mari, variabile i cu oc, ntr-un singur sens. Are profilul trapezoidal dreptunghic, flancul activ fiind nclinat cu 3o fa de planul normal pe axa de rotaie. Dimensiunile simbolice ale elementelelor geometrice ale profilului filetului se dau n figura 2.2. Filetul fierstru are rigiditate i rezisten mare, centrare bun, randament apropiat de al filetului ptrat.

2

Fig. 2.2 Filetul fierstru Pentru uruburile care au o poriune de seciune poligonal (ptrat) pentru acionarea lor, se impune o verificare preliminar a acestei seciuni. Se constat c solicitarea acestei seciuni este de rsucire pur.10 3 M t1 t = = ta [ N / mm 2 ] Wp

[1, rel. 4.2 ]

unde: Mt1 - momentul de nurubare n [Nm] Wp - modulul de rezisten a seciunii n mm3 pentru seciuni ptrateWp = 0,208 a 3 [mm 3 ]

unde a este latura ptratuluiWp = 0,208 13 3 = 476,976 mm 3 1 M t = Fmax d 2 tg m + ' [ Nm]. 2

(

)

n care: m - unghiul de nclinare a elicei pe cilindrul de diametrul d2 m = arctgp 5 = arctg = 3.75 d2 24.250

' - unghiul de frecare ' = arctg

[ ] cos 1

n care - coeficient de frecare pentru cuplul de materiale i calitatea ungerii = 0,12 0,15 pentru cuplul oel / font X - unghiul de nclinare a flancului filetului care pentru filetul ferstru este X = 3. ' = arctg0.135 0.135 = arctg = arctg 0.13518 7.69 cos 3 0.99863 3

M t1 =

1 1 13500 0,02425 tg (3,75 + 7,69) = 13500 0,02425 tg (11,44) = 33,124 Nm. 2 2 3 10 33,124 t = = 72,482 N / mm 2 . 476,976 2 ta = 91N / mm pentru OL60 (fr concentratori de tensiune)

2.1.5. Alegerea numrului de nceputuri Pentru presele manuale se impune alegerea unui numr de nceputuri n = 1 pentru creterea randamentului i a productivitii. n cazul nostru am ales urub cu filet ferstru S28 x 5 cu un nceput. 2.1.6. Calculul numrului de spire n contact Numrul de spire n contact se calculeaz cu relaia: m d 2 1.9 24.25Z= p =

10 5 Se impune ca 6 Z 11

[1, rel.4.4]

2.1.7. Calculul lungimii filetului piuliei Se calculeaz cu relaia:m = 10 5 = 50mm.

m = z p [mm]

[1, rel. 4.5]

2.1.8. Calculul lungimii filetului urubului Lf = h + m + 3p [mm] unde : h - este cursa maxim n [mm] m - lungimea filetului piuliei n [mm] p - pasul filetului n [mm] h = 130 mm m = 50 mm p = 5 mm [1, rel. 4.8]

Lf = 130 + 50 + 3 x 5 = 195 mm

2.1.9. Proiectarea extremitilor urubului principal La proiectarea extremitilor trebuie s fim ateni la dimensiunile radiale ale unei extremiti a urubului astfel nct acestea s se nscrie n cercul cu diametrul interior al filetului. n cazul nostru extremitatea superioar ndeplinete condiiile de mai sus iar dimensiunile sunt verificate anterior pe baza solicitrii la rsucire. Pentru cazul nostru captul dinspre berbecul presei este rezemat pe un rulment axial. Alegem un rulment axial seria 51203 care are dimensiunile 17/35-12 iar capacitatea static C0 a rulmentului este: C0 = 17600 N . Acesta trebuie s ndeplineasc condiiile C0 > F.4

Se alege Dp2 astfel nct s fie mai mare dect dm al cercurilui centrelor bilelor dar mai mic dect diametrul exterior al rulmentului. [2, pag 367] Grosimea gulerului se determin pe baza solicitrii la ncovoiere.

19

34 hpr

17

35

Fig. 2.3 Captul inferior al urubului Grosimea gulerului se calculeaz cu relaia:h pr = 3F ( d m d f )

d f ai

[mm].

[1,rel 4.15]

unde:

dm = 26 mm;h pr =

df = 17 mm;

ai = 68 N/mm2

3 13500 (26 17) 3 13500 9 = = 11mm. 17 68 17 68

2.2. VERIFICAREA URUBULUI 2.2.1. Verificarea tijei la solicitri compuse Efortul unitar echivalent este: ech = c2 + 4 t2 ac

[1, rel.4.20]

unde:

c efortul unitar normal t efortul unitar tangenial5

c =

4 F [ N / mm 2 ] 2 d1

16 10 3 M t 2 t = [ N / mm 2 ] 3 d1 1 M t2 = 0 d f F [ Nm]. 2000 0 = 0,01 4 13500 c = = 44.147 N / mm 2 2 19.732 M t2 = 1 0,01 17 13500 = 1,147 Nm 2000 16 10 3 1,147 t = = 0,76 N / mm 2 2 19.732

ech = 34,9 2 + 4 0,59 2 = 44,173 N / mm 2 < ac ac = 58 N / mm 2 pentru OL60

2.2.2. Verificarea seciunii de calare a roii de manevr la rsucire Seciunea este solicitat de momentul de torsiune total Mtot = Mt1 + Mt2 [Nm] Mt1 = 33,124 Nm Mt2 = 1,147 Nm Mtot = 33,124 + 1,147 = 34,271 Nm Efortul unitar de rsuciret =10 3 M tot ta [ N / mm 2 ]. Wp

[1, rel. 4.21]

[1, rel. 4.22]

Wp = 476.976 mm310 3 34.271 t = = 74.9 N/mm 2 < ta 476.976

ta = 91N / mm 2 pentru OL 60

2.2.3. Verificarea spirelor urubului Se face conform relaiilor: - strivireq= F [ N / mm 2 ] 2 d 2 H 1

6

- ncovoiere - forfecare unde: ac p h H1

H 6 F 1 + ac 2 [ N / mm 2 ] i = 2 z d1 h F t = [ N / mm 2 ] z d1 h

[1, tab. 4.2]

- jocul la fund - pasul - grosimea spirei de baz - nlimea utilq=

a c = 0,11777 p = 0,58885mm. p = 5mm h = 0,81 p 0,1 p = 0,81 5 0,1 5 = 3,82mm. H 1 = 0,75 p = 0,75 5 = 3,75mm

- strivire

F 13500 = = 23,62 N / mm 2 . 2 d 2 H 1 2 24250 3.75

-ncovoiere

H 3,75 6 F 1 + a c 6 13500 + 0,58885 2 = 2 = 22,05 N / mm 2 . i = 2 2 z d1 h 10 19,732 3,82

- forfecare

t =

F 13500 = = 5,7 N / mm 2 . z d 1 h 10 19,732 3,82

2.2.4. Verificarea urubului la flambaj Verificarea la flambaj nu este necesar pentru valori ale coeficientului de zveltee 60 ceea ce conduce la condiia : lf 15 d1. lf - lungimea de flambaj lf = 0,7 l - ncastrat la un capt articulat la cellalt. l - lungimea urubului cuprins ntre cele dou reazeme l = 254,5 mm lf = 0,7 254,5 = 178,15 mm lf 15 d1 178,15 15 29,586 178,15 < 295,9

7

2.3. DIMENSIONAREA PIULIEI Dimensionarea piuliei fixe se face la solicitarea compus (ntindere i rsucire) cu relaia:

Fig. 2.4 Piulia4F + D 2 [ mm]. at

De =

[1,rel. 4.32]

at = 30...38 N / mm 2De = 4 13500 + 28 2 = 38mm. 35

Se va respecta condiiaDe D ' gp = 5mm 2 38 28 gp = = 5mm 2

Diametrul gulerului se alege n aa fel ca grosimea ntre urubul de fixare i piuli g 5mm i capul urubului s se rezeme pe acest guler. Grosimea gulerului se ia: m - lungimea piulieihg = ( 0,2...0,25) m[mm]. hg = 0,24 50 = 12mm. Ds = De + 2 b + d g [mm].

dg diametrul gaurii de fixare a piuliteiDs = 38 + 2 5 + 6 = 52 mm 8

D g = Ds + 2 d g [ mm]. D g = 52 + 2 6 = 64mm.

2.4. VERIFICAREA PIULIEI Calculul de verificare a corpului piuliei se face conform literaturii de specialitate [1]. 2.4.1. Verificarea corpului piuliei la solicitarea compus. efortul unitar normalt =4F 4 13500 = = 26,04 N / mm 2 2 2 2 2 ( De D ) 38 28

(

)

efortul unitar tangenialt =16 10 3 M t1 De 16 10 3 33,124 38 = = 4,35 N / mm 2 ( De4 D 4 ) 38 4 28 4

(

)

ech = 26,04 2 + 4 4,35 2 = 27,45 N / mm 2 < ac

2.4.2. Verificarea gulerului piuliei: -la ncovoierei =

3 F ( D g De )

De h

2 g

=

3 13500 (64 38) = 61,2 N / mm 2 2 38 12

-la forfecaref =F 13500 = = 10,28 N / mm 2 De hg 38 12

-la strivire str =4F 4 13500 = = 6.59 N / mm 2 . 2 2 2 2 2 D De n d g 64 38 4 6

[(

2 g

)

]

[(

)

]

9

2.5. CALCULUL MECANISMULUI DE ACIONARE Lungimea manivelei se determin n funcie de momentul de torsiune total care trebuie s fie realizat de ctre muncitori la acionarea presei.Lc = 10 3 M tot [ mm]. k n Fm

[1, rel. 4.60]

k - coeficient de similitudine , k = 1 pentru n = 1 n - numrul muncitorilor care acioneaz , n = 1 Fm - fora cu care acioneaz un muncitor , Fm = 350 NLc = 10 3 34,271 = 100mm. 1 1 350

L = Lc + l0 [mm]. l0 - lungimea necesar prinderii manivelei, l0 = 50 mm L = 100 + 50 = 150 mm Diametrul maniveleiDt = 3 32 Fm L = 19,98mm ai

Se adopta :

Dt = 20 mm

III. BIBLIOGRAFIE [1] Jichian , Mtiean Dorina , Elemente de proiectare pentru mecanisme cu urub i piulia , IPCN , 1985. [2] Catalog de Rulmeni Nr. 7185 , Tehnoimportexport , Romnia , Bucureti .

10