Proiect Mecanismul Surub Piulita

47
GRUP SCOLAR ASTRA PROIECT DE ABSOLVIRE SCOALA POSTLICEALA Tema proiect: Mecanismul surub piulita Domeniul:Mecanic Calificarea profesionala: Tehnician tehnolog mechanic Indrumator: Candidat: Prof. Popescu Dorel Balasoiu Elena

description

p

Transcript of Proiect Mecanismul Surub Piulita

Page 1: Proiect Mecanismul Surub Piulita

GRUP SCOLAR ASTRA

PROIECT DE ABSOLVIRE

SCOALA POSTLICEALA

Tema proiect: Mecanismul surub piulitaDomeniul:Mecanic Calificarea profesionala: Tehnician tehnolog mechanic

Indrumator: Candidat:Prof. Popescu Dorel Balasoiu Elena

2009

Page 2: Proiect Mecanismul Surub Piulita

1.CUPRINS

1. Cuprins

2. Argument

3. Mecanisme de transformare a miscarii circulare in miscare rectilinie

4. Suruburi tipizate de miscare

5. Suruburi cu bile

6. Mecanism surub piulita folosit la strunguri

7. Norme de protectia muncii

8. Bibliografie

2.ARGUMENT1

Page 3: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Masina,creatie tehnica a omului,este realizata dintr-un ansamblu de elemente mecanice componente,inlantuite cinematic,cu miscari strict determinate. Organele de masini sunt piese,avand rol functional utilitar,care intra in compunerea organica-structurala a oricaror masini,agregate,mecanisme sau dispozitive.Avand rol functional determinat,fiecare organ de masina poate fi analizat, proiectat si executat separat, considerandu-l insa independent ca solicitare si uzare cu celelalte organe cu care se asambleaza.

Performantele functionale si tehnice ale oricarei masini depind de 2 factori principali:conceptia proiectantului care elaboreaza schema de principiu a viitoarei masini si insusirile calitative ale fiecarui element structural component.

Primul factor poate fi asigurat printr-o temeinica pregatire teoretica si practica de specialitate a proiectantului.Al doilea factor demonstreaza ca performanta si siguranta in exploatarea masinii,durabilitatea si fiabilitatea sa sunt hotarate de calitatea fiecarui organ component .Pentru aceasta,organele de masini trebuie sa satisfaca urmatoarele conditii dee baza:

- sa corespunda integral scopului functional pentru care se construiesc;- sa fie simple si sa prezinte siguranta in exploatare,adica sa reziste

solicitarilor la care sunt supuse;- sa asigure durata de functionare necesara in raport cu scopul,calitatea

materialului si a tehnologiei de executie.Rezistenta propriu-zisa,rigiditatea,rezistenta la uzare si rezistenta la temperatura

sunt caracteristici ale materialelor organelor de masini,care le mentin o anumita capacitate de a rezista si de a functina in diferite conditii.

Prelucrarea fara dificultati deosebite ca si interschimbabilitatea sunt,de asemenea,insusiri de baza caracteristice multor organe de masini cu rol functional Marea diversitate de forme si dimensiuni permite gruparea organelor de masini dupa o serie de criterii,dintre care mai importante sunt cele constructive si cele functionale.

Constructiv,organele de masini se grupeaza astfel:- organe pasive (nituri,stifturi,pene,arcuri,suruburi de fixare etc.) care nu

contribuie in mod direct la transmiterea,la realizarea sau la transformarea miscarii mecanice,ci doar la asamblarea elementelor;

- organe active (suruburi de miscare,roti dintate,arbori,manivele,biele,lanturi de transmisie,etc.) care,in functionare,au rolul de transmitere sau de transformare a miscarii.

Lanturile cinematice reprezinta sisteme formate din elemente cinematice de diferite ranguri, legate intre ele in mod continuu prin cuple cinematice de diferite clase.Intrucat toate elementele lanturilor sunt mobile, acestea pot fi folosite in tehnica numai daca li se fixeaza unul din elementele componente. Mecanismele sunt lanturi cinematice desmodrome cu un element fix (sau considerat fix) al caror grad de mobilitate este egal cu numarul elementelor conducatoare. Mecanismele-motor se definesc a fi mecanismele carora li se precizeaza elementul conducator (sau elementele conducatoare). Prin urmare dintr-un lant

2

Page 4: Proiect Mecanismul Surub Piulita

cinematic rezulta, prin operatia de fixare a unui element, atatea mecanisme distincte cate elemente neidentice structural are lantul, iar dintr-un mecanism se obtin mai multe mecanisme-motor in functie de elementul care devine conducator (sau elementele care devin conducatoare). Mecanismele pot fi formate atat din lanturi cinematice deschise (robotii industriali), cat si din cele inchise (transmisiile mecanice). Transmisia mecanica este un ansamblu cinematic de elemente care au ca scop transmiterea miscarii de rotatie cu sau fara transformarea acesteia insotita de transmiterea energiei mecanice. Transmisiile mecanice transmit miscari de la arborele motor numit si arbore conductor la arborele condus.

Rolul functional a unei transmisii mecanice este acela de a modifica turatia arborelui conducator al masinii motoare in vederea realizarii turatiei necesare masinii de lucru in acelasi sens sau cu inversarea sensului de miscare. Parametrii de baza a unei transmisii mecanice sunt : - puterea de transmisie - sensul de rotatie - randamentul transmisiei - turatia arborelui conductor - turatia arborelui condus - raportul de transmitere Transmisiile mecanice pot fi : - directe - indirecte Transmisiile directe se caracterizeaza prin distanta mica dintre axa arborelui conducator si axa arborelui condus. Din categoria transmisiilor mecanice directe fac parte : - transmisii cu roti dintate - transmisii cu came - transmisii cu roti de frictiune - surub - piulita Transmisiile indirecte se caracterizeaza prin distanta mare dintre cei doi arbori. Din categoria transmisiilor mecanice indirecte fac parte : - transmisii cu lant - transmisii prin curele - transmisii cu parghii

3.Mecanisme de transformare a miscarii

3

Page 5: Proiect Mecanismul Surub Piulita

circulare in miscare rectilinie

Aceste mecanisme au rolul de a transorma miscarea de rotatie in miscare de translatie.Mecaniamele pot fi hidraulice sau mecanice.Din grupa celor mecanice amintim:

mecanismul surub-piulita mecanismul pinion-cremaliera mecanismul melc-cremaliera mecanismul biela manivela mecanismul cu cama si tachet mecanismul cu culisa oscilanta

Mecanismul surub-piulita

La mecanismele surub-piulita se pot intalni urmatoarele combinatii de miscarii:- piulita este fixa, surubul executand atat miscarea de rotatie, cat si cea de

transalatie;- surubul este fix, piulita executand atat miscarea de rotatie cat si miscarea

de translatie;- surubul executa numai miscarea de rotatie, piulita executand miscarea

de translatie(menghina);- piulita executa numai miscarea de rotatie, surubul executand o miscare

de translatie.

4

Page 6: Proiect Mecanismul Surub Piulita

La proiectarea unui mecanism surub-piulita trebuie rezolvate probleme privind structura si cinematica mecanismului, calculul de rezistenta al pieselor componente, stabilirea formei constructive a ansamblului si a elemtelor componente. Suruburile mecanismelor surub-piulita se dimensioneaza la solitarea de compresiune, urmand a fi verificate la solicitari compuse si la stabilitate.

Ca principale avantaje ale folosirii transmisiei surub-piulita se pot enumera:constructia si executia relativ simple,precizie buna,functionarea fara zgomot, gabaritul redus,posibilitatea transmiterii unor forte relativ mari. Ca principal dezavantajse mentioneaza existenta unor frecari importante intre spirele filetelor, care determina randamente mici, uzuri mari (ce conduc in timp la jocuri mari) si in consecinta viteze de lucru limitate. Acest neajuns este in parte eliminat de transmisiile cu biela care frecarea de alunecare este inlocuita cu frecarea de rostogolire.

Avantaje:

simplitatea obtinerii unei miscari lente, concomitent cu o crestere mare a fortei;

capacitatea portanta mare in cazu unor dimensiuni de gabarit mici;

posibilitatea obtinerii unei precizii inalte a deplasarilor;

simplitatea constructiei si a executiei.

Dezavantaje:

pierderi mari prin frecare; randament scazut pentru deplasarile cu viteze mari (viteza de alunecare in

filet este mai mare decat viteza de deplasare axiala)

Domeniile de utilizare:

5

Page 7: Proiect Mecanismul Surub Piulita

ridicarea sarcinilor(cricuri); crearea incarcarii la masini de incercare a caracteristicilor fizico-mecanice

ale materialelor;

realizarea procesului de prelucrare mecanica(prese cu surub, masini unelte);

deplasari precise de divizare(instrumente de masura, masini unelte);

deplasari de reglaj, pentru reglarea functionarii masinilor.

Cerinte constructive si recomandari de utilizare:

La suruburile de transmisie (in special la ridicarea sarcinilor si tractiune), se impune realizarea unei frecari cat mai mici, spre deosebire de filetele pentru fixare, unde este importanta o siguranta sporita impotriva autodesurubarii.Din acest motiv, la suruburile de transmisie se utiizeaza filete cu unghiuri mici ale profiului(filete trapezoidale).

Pentru deplasarile de precizie marita si relativ lente se folosesc:

filetul cu pas fin; filetul cu profil dreptunghiular.

Pentru conditii grele de functionare (mediu cu impuritati, solicitari importante) se utilizeaza filetul cu pas mare.

La suruburile de precizie ale masinilor de divizare si de masurat se utlizeaza filete triunghiulare.

La suruburile supuse sarcinilor axiale unilaterale mari, se recomanda filetul fierastrau.Este cazul preselor, a mecanismelor de strangere ale laminoarelor etc.

Dispozitive de corectie

Compensarea erorilor suruburilor se obtine prin rotiri sau deplasari axiae mici ale piulitei.In acest fel, subansamblul mobil va fi translatat supimentar pe distante mici. Pentru aceasta, se va executa o cremaliera de corectie, speciala care actioneaza asupra parghiei de rotatie a piulitei.

6

Page 8: Proiect Mecanismul Surub Piulita

4. Şuruburi tipizate de mişcare

4.1. Consideraţii generale

         Mecanismele şurub-piuliţă care reclamă precizie ridicată în funcţionare, durabilitate îndelungată şi unele dintre ele şi avans rapid, pot avea în componenţa lor elemente/ subansamble tipizate, alese din cataloagele firmelor de profil. Unul dintre aceste subansamble este cupla cinematică şurub-piuliţă cu filet trapezoidal, executat după ISO sau JIS, în funcţie de firma producătoare şi ţara de origine.          Modul de alegere şi etapele de verificare necesare de asemenea depind de firmă şi sunt precizate în catalogul de produs          În continuare se dă un exemplu de selecţie, montaj şi calcule de verificare pentru şuruburile de mişcare produse de firma japoneză THK.          Piuliţele sunt fabricate prin turnare sub presiune, iar filetul şuruburilor prin rectificare de finisare sau roluire de precizie. Procedeele de obţinere, precum şi oţelurile cu caracteristici mecanice superioare conferă acestor cuple elicoidale precizie, interschimbabilitate şi rezistenţă mărită la uzură. Şuruburile pot fi cu un început, sau cu multiple începuturi pentru avansuri rapide, caz în care randamentul poate creşte până la 70%.

4.2. Alegerea cuplei elicoidale

         Cuplul dinamic admisibil Ta şi încărcarea dinamică admisă Fa sunt limitate superior de presiunea de strivire pe suprafeţele active ale elicei pas

* < 10 MPa.

                Fig. 1

         Valorile efective (de calcul) ale presiunii sunt date, în diagrama din figura 1, în funcţie de viteza relativă între flancurile filetelor conjugate.          Pentru încărcările nominale T şi F siguranţa în funcţionare S rezultă din relaţia:

7

Page 9: Proiect Mecanismul Surub Piulita

                  (1)

unde KT este factorul de temperatură (tabelul 1). Valorile recomandate pentru Sa se găsesc în tabelul 2.

       &nbspFactorul de temperatură KT                                                    Tabelul 1

Temperatura de funcţionare

-20oC sau mai puţin

-20oC…5oC 5oC…60oC 60oC…120oC

Factorul de temperatură 0,2 0,2 - 0,5 1,0 0,5 -1,0

         Siguranţa Sa                                                    Tabelul 2

Tipul sarcinii Sa

Sarcină statică cu frecvenţă redusă de acţionare 1 … 2

Sarcină într-o singură direcţie 2 … 3

Sarcină însoţită de vibraţii şi şocuri > 4

         4.3. Montaj

         Se recomandă pentru montare ajustaj cu joc sau intermediar; toleranţa carcasei H8 sau J8. Dacă se respectă toleranţa carcasei, este suficientă fixarea piuliţei în direcţie axială. Exemple de montaj în figura 2 a,b,c.

         Fig.2

        4..4. Ungere

         Metoda de ungere trebuie să corespundă condiţiilor de lucru ale şuruburilor. 8

Page 10: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Ungerea se poate face cu ulei, prin imersare pentru funcţionarea cu viteză ridicată la încărcări mari, sau prin picurare la viteze scăzute şi încărcări medii.          În cazul unei vitezei de avans scăzute cu frecvenţă redusă de acţionare, ungerea se face periodic cu unsoare consistentă.          Şuruburile miniaturale se folosesc fără ungere.

         4.5. Cuple elicoidale THK cu un început (DCM sau DC)                 sau cu mai multe începuturi (DCMA sau DCMB)

         4.5.1. Conformitatea cu standardele

Conformitatea cu standardele a şuruburilor cu un singur început:

Tabelul 7

Notă: Simbolul T, K, şi G indică metoda de fabricare a şurubului

Conformitatea cu standardele a şuruburilor cu mai multe începuturi:

Tabelul 8

Notă: Simbolul T indică metoda de fabricare a şurubului

        4.5.2. Simbolizarea cuplei şurub-piuliţă

Simbolizarea numai pentru şurub:

9

Page 11: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Celelalte simboluri au semnificaţie identică cu cele de la exemplul precedent.

4.5.3. Alegere

a) Şuruburi cu un început

         Şuruburi cu un început, tip DCM

         Şuruburi cu un început, tip DC

1) Calculul presiunii de contact:

         (2)

2) Calculul vitezei relative:

         [m/s]          (3)

Exemplu de calcul: Trebuie aleasă o cuplă tip DCM pentru avansul s=3m/min şi sarcina axială F=1100 N.

         Se selectează preliminar cupla cinematică DCM 32 din tabelul 29A (varianta piuliţă cu guler) sau DC 32 tabelul 30A (varianta piuliţă fără guler).

Fa = 21500 N, corespunzătoare unei presiuni admisibile de contact între spirele şurubului şi piuliţei pas

* = 10MPa.

Presiunea de contact este:

10

Page 12: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Turaţia şurubului pentru un avans de 3 m/min este:

         (4)

Viteza relativă de alunecare se obţine astfel:

Conform graficului din figura 3 la ps* = 0,51 MPa corespunde vr = 47 m/min

sau mai puţin. 3) Siguranţa în funcţionare:

         (conform tabelului 1)

Rezultă că şurubul DCM 32 selectat este corespunzător. 4) Randamentul şi sarcina axială:

         (5)Pentru determinarea pe cale grafică a randamentului, se foloseşte graficul din figura 3.

         Fig. 3

Încărcarea axială F generată de aplicarea cuplului T:

         (6)

11

Page 13: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Exemplu de calcul: Şurubul tip DCM 20 trebuie să reziste la un moment de 20 Nm generat de forţa de încărcare F.

         Randamentul este calculat pentru μ = 0,2; unghiul de pantă al tijei filetului este, din tabelul 29A , β = 4o03', iar pasul p=4mm. Din figura 3, = 0,257.

Forţa de încărcare se obţine:

b) Şuruburi cu mai multe începuturi (β = 45o)

         Şurub tip DCMA/DCMB

1)Calculul presiunii de contact:

b1) Şuruburi încărcate cu forţă axială:          [MPa]

b2) Şuruburi încărcate cu moment:          [MPa]          (7)

 2) Calculul vitezei relative:          (8)3) Randamentul, încărcarea, momentul: Randamentul se adoptă conform tabelului 9.

Coeficientul de frecare şi randamentul                                   Tabelul 9

Încărcarea axială F generată de aplicarea cuplului T:

         [N]          (9)

Cuplul T generat prin aplicarea încărcării axiale F:

         [Nm]

Datele pentru alegerea şi verificarea şuruburilor cu mai multe începuturi se 12

Page 14: Proiect Mecanismul Surub Piulita

aleg din tabel

5.Suruburi cu bile

Suruburile cu bile si aplicatiile referitoare la acestea nu reprezintã un capitol nou în tenologia industrialã. Istoria aparitiei acestor ansambluri începe acum mai mult de 50 de ani. Cu toate acestestea proprietãtile acestui ansamblu cât si avantajele sale cum ar fi frecarea minimã, capabilitatea de a fi pretensionate,lipsa efectului de stick-slip, randamentul foarte ridicat în comparatie cu alte transmisii mecanice, robustetea deosebitã si capacitatea de încãrcare ridicatã cât si un comportament de exceptie sub efectul sarcinii de încãrcare, pentru a numi doar câteva din avantaje, fac casurubul cu bile sã fie astãzi elementul care poate sã încadreze sau sã reîncadreze un echipament în clasa de precizie înaltã si foarte înaltã.

Fig. 1 - Thomson Saginaw

13

Page 15: Proiect Mecanismul Surub Piulita

În practica industrialã suruburile cu bile determinã direct performantele unuiechipament sau a unei masini unelte si nu numai. Reprezintã de altfel si un factor foarte important în costul produsului final fiind în cele mai multe cazuri unul din cele mai scumpe ansambluri montate pe o masinã unealtã,sistem industrial etc. (fig. 2, fig. 3)

Fig. 2 - Warner Electric surub obisnit surub cu bile

Suruburile cu bile nu se utilizeazã doar în industrie, la lanturile cinematice de avans sau la pozitionarea diferitelor organe mobile ale unei masini unelte. Deschiderea trenului de aterizare la avioane, servodirectia la autoturisme bratul robotilor industriali, pânã la cel mai modern “centru de prelucrare” (hexapod - de altfel acesta nu mai este de mult doar o masinã unealtã) la care arborele principal executã atât miscarea de lucru cât si cea de pozitionare,rotindu-se dirijat de 6 suruburi cu bile de ultra precizie.

Fig. 3 - Warner Electric frecarea în surub obisnuit - sus (stick-slip) frecarea în surub cu bile - jos

14

Page 16: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Datoritã noilor tehnici de prelucrare, gama suruburilor cu bile tinde sã se extindã tot mai mult si spre dimensiunile sensibile (diametre foarte mici - 2, 3 mm) atingându-se astãzi performante uluitoare.Firmele producãtoare nu au uitat însã nici celelalte elemente din componenta acestor ansamble astfel încât astãzi existã ansambluri cu bile minerale, ceramice, din sticlã, aluminiu, otel, otel inox. Partea filetatã se prezintã de asemenea într-ogamã de forme si materiale deosebite.Elementul cel mai supus modificãrii însã este piulita, în lume existând sute de brevete independente (pentru a le aminti doar pe cele din ultimii 10-15 ani).

5.1Prezentare generalã

Ansamblul surub cu bile este alcatuit dintr-un ax filetat ce prezintã un profil special, elaborat din conditii de respectare a fenomenelor de conformitate de la rulmenti, bile prin care se transmite miscarea - mai precis forta necesarã piulitei, care, la rândul ei are un profil conjugat cu cel al filetului.

Fig. 4 - NSK Ball Screws Comparatie între randamentele suruburilor Proprietatea fundamentalã care face acest ansamblu atât de cãutat în aplicatiile cu eforturi mari dar forte de frecare mici este contactul punctiform care se realizeazã între piulitã-bile-surub. Pentru a putea transmite miscarea bilele se deplaseazã în zona de contact piulitã-bile-surub din interiorul piulitei urmândo traiectorie circularã, sau combinatã circularã liniarã-circularã spre a reveni apoi în zona contactului respectiv. Acest fenomen poartã denumirea de recirculare a bilelor iar întregul sistem se mai numeste sistem de recirculare a bilelor. Acest

15

Page 17: Proiect Mecanismul Surub Piulita

sistem este de fapt cel pentru care o sumedenie de ingineri si tehnicieni au elaborat nenumãrate brevete de inventie. Sistemul de recirculare poate fi un factor de stagnare sau progres în dezvoltarea aplicatiilor în care se utilizeazã suruburile cu bile. Fenomene nedorite ca de exemplu zgomotul în functionare, rezistentã slabã la impact si obosealã, incapacitatea unor solutii tehnice de a putea ghida bilele la viteze de translaþie/rotaþie foarte mari, duc la limitarea unor aplicatii.Firmele fanion în “lumea suruburilor cu bile” au dezvoltat solutii din ce în ce mai performante pentru a putea sã facã fatã cerintelor tot mai mari (viteze de avans de peste 80m/min). 5.2. Clasificare Dupã gama de diametre: -normale (standard) diametre între 63-200 mm (existã chiar si o realizare de 250 mm) -miniaturale cu diametrul max. 16 mm (diametrul minim standard este 3mm dar existã realizãri si sub aceastã dimensiune) Dupã modul de obþinere a pãrþii filetate a ºurubului: -Rectificare (este vorba aici de ultima operatie sau de operatia care conferã precizia finalã a axului filetat); -Rulare (este vorba de deformarea plasticã la rece cu role calibrate si cu profil corespunzãtor). Între cele douã procedee generale de obtinere a axului filetat existã atât diferente privind clasa de precizie în care se încadreazã axul filetat obþinut - (prin rectificare obtinându-se clase de înaltã precizie) cât si în ceea ce priveste structura si costurile de producþie ale unui astfel de ansamblu. Dupã sistemul de recirculare a bilelor între piulitã si surub: -Sistem de recirculare internã (Fig. 5) prezintã cel mai renumit sistem de acest tip -ROTAX un sistem englez pus la punct prin anii 60 dar considerat si astazi ca Rolls Royce-ul sistemelor de recirculare

Fig. 5 - Korta Cu recircularea internã a bilelor

16

Page 18: Proiect Mecanismul Surub Piulita

-Sistem de recirculare extern (Fig. 6) prezintã sistemul cel mai agreat de americani deoarece este si originar din SUA – recircularea prin teava exterioarã piulitei în figura 6 se prezintã o variantã de recirculare.

Fig. 6 - NSK Ball Screws Cu recircularea externã a bilelor

În figura 7 se prezintã sistemul cel mai utilizat în zona europeanã fiind originar din Germania -recirculare prin peretele piulitei.Trebuie subliniat cã cel mai nou brevet în lume astãzi apartine unui român dr. ing.Leontin Cigan si este încã neegalat în privinta deosebitelor avantaje pe care le prezintã.

Fig. 7 - Deutsche STAR Cu recircularea externã a bilelor

17

Page 19: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Din prezentarea sumarã a acestor câteva sisteme de recirculare se desprind câteva generalitãti si anume sistemele de recirculare sunt în general douã: în interiorul piulitei si în exteriorul acesteia. În interior se urmãreste scoaterea bilelor din zona contactului prin diferite piese specifice si reîntoarcerea acestoraîn zona de contact astfel încât piulita seamãnã mai degrabã cu un pachet de 3, 4, 5 si uneori 6 rulmenti pusi unul lângã celãlalt. Recircularea exterioarã fie prin teavã fie prin perete fie prin pene speciale prevãzute în exteriorul piulitei face ca piulita sã semene mai degrabã cu un rulment masiv prevãzut cu 3, 4, 5 sau 6 rânduri de bile. Avantajul primei metode fatã de cea de-a doua este faptul cã blocarea unui “rulment” - circuit nu împieteazã functionarea piulitei aceasta putând sã serveascã mai departe scopul pentru care a fost realizatã spre deosebire de cea de-a doua metodã la care cea mai micã poticnire poate duce la blocarea definitiva a piulitei pe filet. Avantajul însã a celei de-a doua metode fatã de prima constã în gabaritul (îndeosebi lungime scãzutã) piulitei care poate sã ajungã la unele variante 50% din lungimea primei variante (deoarece la sistemulde recirculare intern la “asezarea rulmentilor” se pierd zonele de inactivitate situate între circuitele piulitei. 5.3.Clasificare dupã numãrul si starea piulitelor plasate pe surub

Cu o piulitã simplã sau cu flansã• fãrã pretensionare (echivalentul unui rulment liber pe ax)• cu pretensionare (echivalentul unui pachet de rulmenti) geometricã (Fig. 8), prinprelucrarea diferentialã a pasului intern al piulitei.

Fig. 8 - Schneeberger pretensionare geometricã

Mecanicã, de exemplu prin sectionarea piulitei si strângerea mecanicã,radialã a acesteia (Fig. 9)• prin sortarea bilelor Sistemele de pretensionare au de asemenea avantaje si dezavantaje. Piulita nepretensionatã se adreseazã unor aplicatii simple fãrã precizie,cu grad ridicat de fiabilitate, cu miscãri numeroase si la care nu se cere o repetabilitate deosebitã. Piulita cu pretensionare se adreseazã unei precizii mai ridicate. Modul de obtinere

18

Page 20: Proiect Mecanismul Surub Piulita

a pretensionãrii este foarte bun dar se pierde prin uzurã în cazul pretensionãrii geometrice. Este greu de realizat si necesitã masini cu CNC dardacã este realizat corect, combinat cu sortarea bilelor (sau înlocuirea acestora cu sorturi de bile cu tolerantã mai ridicatã în cazul uzurii)poate sã confere ansamblului o duratã de viatã bunã si un comportament mediu în ce privesteprecizia. Pretensionarea obtinutã prin sectionarea piulitei (brevet german) duce fãrã îndoialã la o rigiditate scãzutã a ansamblului, la un comportament usor instabil al piulitei în timp dar are marele avantaj al faptului cã se poate regla pretensionarea surubului extrem de usor dupã parametrul care ne intereseazã celmai mult - miscare usoarã - (pretensionare scãzutã) sau miscare cu o precizie si orepetabilitate medie (pretensionare mai ridicatã).

Fig. 9 - Schneeberger pretensionare mecanicã

Cu douã piulite Aceastã variantã este de regulã cu pretensionare aplicatã astfel încât sã existe o tensionare între cele douã piulite.Pretensionarea în acest caz se poate face împingând cele douã piulite una fatã de cealaltã sau apropiind cele douã piulite una fatã de cealaltã - în ambele cazuri câmpul fortelor se închide prin zona de contact a filetului. Cele douã variante au avantajele si dezavantajele lor dar cel mai des utilizat este cel obtinut prin îndepãrtarea piulitelor pentru ca în cazul introducerii ansamblului celor douã piulite într-o carcasã, când lungimea aferentã celor douã piulite este mai mare decât alezajului carcasei, la aplicarea unor eforturi de strângere acestea se rãsfrâng asupra pachetului de piulite reducând durata de viatã a acestora spre diferentã de celalalt caz când se poate realiza (la limitã o slãbire a ansamblului), deci practic pierderea pretensionãrii.

19

Page 21: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Fig. 10 - Schneeberger

Pretensionare cu douã piulite

Fig. 11 - Schneeberger Pretensionare cu douã piulite

Ca un caz particular existã si aici (desi foarte putin folosit) o variantã diferentialã în care se prelucreazã fiecare piulitã cu o abatere de pasurmând ca la strângerea pachetului de piulite sã se realizeze pretensionarea. Dupã tipul filetului (al profilului acestuia)Profilul filetului este unul deosebit, filetul nefiind propriu-zis decât un elicoid cilindric.Profilele adoptatate unanim sunt:• semicircular (sau circular) (Fig. 12)• profil ogival (Fig. 13)

Fig. 12 - THK profil semicircular

20

Page 22: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Fig. 13 - NSK Ball Screws profil ogival Avantajele si dezavantajele acestor profile sunt nenumãrate. Cert este cã se cautã din ce în ce mai mult utilizarea profilelor ogivale (în arc de ogivã goticã) fatã de cele semicirculare la care datoritã contactului în 4 puncte se desfãsoarã foarte multe fenomene negative la nivelul intim al contactului profil-bilã.

Fig. 14 - THK profil ogival Ambele profile sunt de altfel apropiate de raza bilei cu diferenta cã profilul ogival este realizat din arce de cerc cu centrul deplasat. De asemenea în cazul ogivei raza acesteia este sensibil mai micã decât a bilei fortând si chiar tinând bila într-un contact în jurul a 40 – 45 grade fatã de 45-60 în cazul profiluluisemicircular.De asemenea datoritã diferentei de suprafaþã de contact (Fig. 12) în cazul profilului semicircular randamentul transmisiei este inferior.

21

Page 23: Proiect Mecanismul Surub Piulita

6. Mecanism surub piulita folosit la strunguri

Mecanismul Şurub - Piuliţă S-P

Avantaje:

- raport mare de reducţie deci moment de rotaţie mic

- posibilitatea sau nu de autofrânare

- poate servi ca mecanism de însumare

- se obţin mişcări precise, liniştite, sigure, măsurabile cu exactitate

- în anumite condiţii au randament destul de ridicat

De regula serveşte transformării directe R-L în care se poate roti fie şurubul fie

piuliţa. Varianta cu piuliţa rotitoare reduce torsiunea şurubului, permite

încastrarea rigida şi cu pretensionare a acestuia, deci rigiditate mai mare deci o

precizie şi uniformitate a mişcării.

Pentru transformarea inversă L-R sunt foarte rar utilizate şi numai modelele fără

autofrânare şi cu rostogolire.

După felul frecărilor deosebim S-P –cu frecare de alunecare (mixtă sau lichidă)

- cu rostogolire22

Page 24: Proiect Mecanismul Surub Piulita

c1) S-P cu alunecare şi frecare mixta

- costuri scăzute

- sunt practic toate cu autofrânare

- au randament scăzut (0,2…0,45%)

- au uzura care le schimbă precizia în timp – piuliţe din materiale antifricţiune-

bronz

Pentru limitarea vitezei de uzura pe flancuri presiunea p<padm=3÷12MPa.

Existenţa alunecării presupune totuşi un joc funcţional minim care se instalează

mai uşor prin reglaj, el crescând oricum în timp datorită frecărilor.

Apare deci în timp necesitatea reinstalării jocului minim funcţional aşa numita

“scoatere a jocului”. Se asigură astfel o funcţionare mai liniştita, precizie cinematică şi

rapiditate la instalarea la cotă.

Dar scoaterea jocului este însoţita de mărimea intensităţii uzurii 120x şi a

frecărilor.

Pentru a reduce uzura şi frecările se recurge la scoaterea jocului numai la

cursele sau fazele la care este necesara pentru precizie eliberând şurubul în restul

fazelor, la mers în gol, când viteza trebuie să fie mare. Aceasta înseamnă o scoatere

automatizată a jocului, deci construcţie complexă şi costuri suplimentare.

Scoaterea jocului manuală şi periodică sau automată impune construcţia piuliţei

din două parti: partea de bază şi cea reglabilă.

Partea reglabilă este acţionata în diverse moduri astfel încât la scoaterea jocului

să execute deplasări mici axiale, asigurând contactul pe flancuri opuse ale spirei

filetului.

Este foarte important ca prin aceasta să nu se ajungă la blocarea piuliţei pe

23

Page 25: Proiect Mecanismul Surub Piulita

şurub ceea ce poate avea la forţe de scoatere a jocului prea mari. La reglarea

manuală (fig. 2.116) aceasta impune calificare ridicată. Partea de reglare se

deblochează întâi din corp cu ajutorul ştiftului, apoi se deplasează axial

(0,05÷0,08mm) acţionându-se piuliţa de reglaj după care se reblochează cu

ştiftul. Rotirea parţii de bază este împiedicata de pană.

Contactul dintre flancuri are loc invers ca la fig. 2.115

c2) S-P cu alunecare şi frecare lichida

Se realizează cu sustentaţie hidrostatica, deci un strat de ulei sub presiune,

între flancuri, care elimina contactul dintre materialul şurubului şi cel al piuliţei.

Fiind numai frecare lichida nu mai există uzură, deci nu trebuiesc scoase jocuri,

nu sunt necesare materiale deosebite nici tratamente termice pretenţioase dar are

precizie geometrică ridicată.

Apare însă instalaţia de alimentare hidrostatică care complică construcţia.

Randamentul numai la S-P este ridicat, pe ansamblu însă puterea necesară

instalaţiei hidrostatice (0,1-0,2 W) scade randamentul total, de aceea S-P cu

sustentaţie are utilizare la maşini mari.

c3) S-P cu frecare de rostogolire

Permit realizarea de precizii mari, cu viteze foarte mici fără pericol de sacadare,

au un randament ridicat şi pot fi cu sau fără autofrânare însă necesită materiale,

tratamente termice, prelucrări şi condiţii de precizie analoage rulmenţilor, fiind

deci scumpe.

Ele permit nu numai o scoatere a jocului ci şi o anumită pretensionare ceea ce 24

Page 26: Proiect Mecanismul Surub Piulita

constituie un avantaj.

Sunt utilizate în special la MU cu comenzi numerice şi precizii ridicate.

Pretensionarea se obţine prin microdeplasări axiale 1-4 microni.

6.1. Şuruburi conducătoare cu elemente intermediare.

Şuruburile conducătoare cu elemente intermediare pot fi cu bile sau cu role.Şuruburile conducătoare cu bielă înlocuiesc frecarea de alunecare, din

şurubul clasic, prin frecare de rostogolire, ceea ce micşorează uzura şi îmbunătăţeşte randamentul mecanismului. Între şurubul 1 şi piuliţa sa 2 din fig 5.1, există un număr de bile 3, grupate pe unu sau mai multe circuite separate pe o lungime axială de 2.5 paşi.. Recircularea bilelor se realizează printr-o ţeavă incorporată în piuliţă prin care bila revine la poziţia iniţială după ce după ce au străbătut lungimea piuliţei.

Fig. 5.125

Page 27: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Robusteţea piuliţei permite să se cupleze şurubul direct la un motor electric dar fiabilitatea sa creşte substanţial dacă turaţia şurubului nu depăşeşte 1 000 rot/min, iar frecvenţa de inversare a sensului de rotaţie nu este prea ridicată.

Principalele dimensiuni (fig 5.2), ca şi ca şi sarcina nominală – statică şi dinamică – cu care poate fi încărcată şurubul , rezultă din tabelul 5.1.

Şurub Şurub Piuliţă Piuliţă P G Sarcină Sarcină d1 d2 D L Dinamică Statică20 16.5 45 33 5 M4 695 110020 16.5 45 48 5 M4 1400 224025 21.5 50 33 5 M5 780 140025 21.5 50 48 5 M5 1560 285025 21.5 50 46 10 M5 780 140032 26.5 65 45 8 M6 1600 285032 26.5 65 70 8 M6 3200 560040 34.74 70 50 8 M8 1850 360040 34.5 74 74 8 M8 3600 720050 43.5 92 60 10 M10 2600 550050 43.5 92 90 10 M10 5100 1080050 43.5 92 120 10 M10 7500 1630063 56.5 108 93 10 M10 5700 1370063 56.5 108 123 10 M10 8500 20400

TABEL 5.1

Fig. 5.2Frecvent utilizate în construcţia

maşinilor – unelte cu comandă numerică sunt şuruburile conducătoare cu bile (fig 5.4) la care reducerea bilelor se face printr-un

26

Page 28: Proiect Mecanismul Surub Piulita

canal de secţiune circulară,paralel axei şurubului, practicat la periferie piuliţei şi prin pana paralelă cu care piuliţa se fixează pe batiu.

Rigiditatea şi randamentul acestora sunt deosebit de bune, ceea ce permite adaptrarea lor la motoare pas cu pas, motoare de curent continuu, ca şi la motoare hidraulice roative.

Turaţia şurubului poate atinge valoarea de 1200 rot/min, ceea ce este mai mult decât necesar în acţionare lanţurilor cinematice de avans.

Fig. 5.3

Fig. 5.4

Şuruburi cu role (fig 5.7), mai recente decât şuruburile conducătoare cu bile, au ca principal avantaj contactul liniar dintre şurub, piuliţă şi elementele intermediare faţă de contactul punctiform dintre şurub , piuliţă şi bile. Din această cauza capacitatea de încărcare şi durabilitatea sunt mult mai mari şi, de asemenea, turaţia până la care ele pot fi folosite, atinge 3 000 rot/min.

Toate aceste avantaje le recomandă pentru a fi folosite în special la maşininile-unelte grele.

Fig. 5.7Constructiv se deosebesc şuruburi conducătoare : - cu role filetate

- cu role prevăzute cu canal 27

Page 29: Proiect Mecanismul Surub Piulita

circulareLa şuruburile conducător cu role filetate (fig 5.8) lipseşte sistemul de

recirculare. Rolele satelit 3 sunt prevăzute la cele două capete cu fusurile cilindrice 4 şi zonele danturate 8. Fusurile cilindrice 4 pătrunde în alezajele cilindrice din inelele 5, constituind in acest fel lagăre de alunecare, ce permit rotirea rolelor satelit faţă de piuliţă în timp ce poziţia axială a rolelor rămâne neschimbată, paralel axei şurubului conducător. Zonele danturate 8 angrenează cu dantura interioară a inelelor 9.

Fig. 5.8Piuliţa este perfect simetrică, ceea ce simetrizează ăi distribuţia eforturilor

pe care ea le suportă. La şuruburile conducătoare cu role cu canale circulare (fig 5.9),

perpendiculare pe axa şurubului 1, rolele 3 se deplasează axial in raport cu piuliţa 2, cea ce face necesară prezenţa unui sistem de recirculare pentru a readuce rolele în poziţia iniţială.

7.Norme de protectia muncii

Normele specifice de protecţie a muncii sunt reglementări cu aplicabilitatenaţională care cuprind prevederi minimal obligatorii pentru desfăşurarea principalelor activităţi din economia naţională în condiţii de securitate a muncii.

Măsurile de prevenire au ca scop eliminarea factorilor periculoşi existenţiîn sistemul de muncă, proprii fiecărui element component al acestuia.

28

Page 30: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Accidentarea muncitorilor la locul de muncă poate avea loc dinurmătoarele cauze:

Depozitarea pieselor în dezordine; Lipsa de curăţenie a locului de muncă; Montarea necorespunzătoare a pietrelor abrazive, fisurate sau insuficient

echilibrate; Prinderea, desprinderea sau executarea de măsuri fără oprirea prealabilă a

maşinii; Îndepărtarea aşchiilor cu mâna;

A) Norme pentru deservirea maşinilor unelteÎnainte de începerea lucrului, lucrătorul va controla starea maşinii, a

dispozitivelor de comandă, existenţa şi starea dispozitivelor de protecţie şi a grătarelor de lemn.

Se interzice lucrătorilor care deservesc maşinile – unelte să executereparaţii la maşini sau instalaţii electrice.

După terminarea lucrului sau la predarea schimbului, lucrătorul este obligat să cureţe şi să ungă maşina, să lase ordine la locul de muncă şi să comunice schimbului următor toate defecţiunile care au avut loc în timpul lucrului, pentru a nu expune la accidente lucrătorul care preia maşina.

Înlăturarea aşchiilor şi pulberilor de pe maşinile – unelte se va face cu ajutorul măturilor, periilor speciale sau cârligelor. Se interzice suflarea aşchiilor sau pulberilor cu jet de aer; aceasta operaţie este permisă numai cu justificări tehnologice sau constructive şi cu folosirea aerului comprimat de maxim 2 atmosfere.

B) Norme pentru fixarea şi demontarea sculelorFixarea cuţitelor de strung în suport se va face astfel încât înălţimea cuţitului

să corespundă procesului de aşchiere.Partea de cuţit care iese din suport nu va depăşii de 1,5 ori înălţimea

corpului cuţitului pentru strunjirea normală.Fixarea cuţitului în suport se va face cu toate şuruburile din dispozitivul port

– sculă.La montarea şi demontarea madrinelor, universalelor şi platourile pe strung,

se vor folosi dispozitive de susţinere şi deplasare.

C) Norme pentru fixarea şi demontarea pieselorPiesele de prelucrat vor fi fixate bine în universal sau între vârfuri şi perfect

centrate, pentru a nu fi smulse.La fixarea şi scoaterea pieselor din universal, se vor utiliza chei

corespunzătoare fără prelungitoare din ţeavă şi alte pârghii.La fixarea în universalul strungului se va respecta condiţia L<3d, unde :L= lungimea;d= diametrul piesei de prelucrat;La prelucrarea pieselor lungi, pentru susţinerea lor se vor utiliza linete.La fixarea piesei între vârfuri se va fixa rigid păpuşa mobilă, iar pinda se va

bloca în poziţia de strângere.

29

Page 31: Proiect Mecanismul Surub Piulita

Înainte de începerea lucrului, lucrătorul va verifica dacă modul în care este ascuţit cuţitul şi dacă profilul acestuia corespunde prelucrării pe care trebuie să o exercite, precum şi materialul din care este confecţionată pisa.

Se vor folosi cuţite de strung cu prag special pentru sfărâmarea aşchiilor continue.

La cuţitele de strung prevăzute cu plăcuţe din carburi metalice se vor controla cu atenţie fixarea plăcuţei pe cuţit precum şi starea acestuia.

Nu se permite folosirea cuţitelor la care plăcuţele prezintă fisuri, arcuiri sau deformaţii.

Cuţitele cu plăcuţe din carburi metalice sau ceramice vor fi ferite de şocuri mecanice.

D) Norme la pornirea şi exploatarea strunguluiAngajarea cuţitului în material va fi făcută lin, după punera în mişcare a

piesei de prelucrat.În caz contrar există pericolul smulgerii piesei din universal sau ruperii

cuţitului.La sfârşitul prelucrării se va îndepărta mai întâi cuţitul şi apoi se va opri

maşina.La prelucrarea între vârfuri se vor folosi numai antrenare de tip protejat sau

şaibe de antrenare protejate.La prelucrarea pieselor prinse cu bucşe elastice, strângerea respectiv

desfăşurarea bucşei se va face numai după oprirea completă a maşinii.Se interzice urcarea pe platoul strungului carusel ( dacă) cât timp acesta

este conectat la reţeaua electrică de alimentare.

8.Bibliografie

1. Viorica Constantin ,Vasile Palade –Organe de masini si mecanisme

30

Page 32: Proiect Mecanismul Surub Piulita

2. Rădulescu Gh. ş.a. - Îndrumar de proiectare în construcţia de maşini, vol II, Edit.Tehnică, Bucureşti, 1986; 3. Sauer L. – Angrenaje vol I şi II, Edit.Tehnică, Bucureşti, 1970; 4. Drăghici I. ş.a. – Îndrumar de proiectare în construcţia de maşini, vol II, Edit.Tehnică, Bucureşti,1982; 5. Pavelescu D. ş.a. - Organe de maşini. Edit. Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1985; 6. *** Organe de maşini – Standarde şi comentarii, Editura Tehnică, Bucureşti, 1972.

7. Ionica Mioara - Notite curs

8. Popescu Dorel - Notite curs

31

Page 33: Proiect Mecanismul Surub Piulita

32

Page 34: Proiect Mecanismul Surub Piulita

33

Page 35: Proiect Mecanismul Surub Piulita

34