Download - Cap3 Asambl Prin Forma

Transcript

3. ASAMBLRI PRIN FORM3.1. ASAMBLRI PRIN PENE LONGITUDINALEAsamblrile prin pene longitudinale sunt asamblri demontabile de tip arbore butuc, destinate transmiterii unei micri de rotaie i a unui moment de torsiune i uneori ghidrii deplasrii axiale a butucului fa de arbore. Organul de asamblare este pana, montat ntr-un canal executat parial n arbore i parial n butuc sau numai n butuc. Direcia canalului este paralel cu axa arborelui, de unde vine i denumirea de pan longitudinal. n funcie de modul de transmitere a sarcinii, se deosebesc asamblri prin pene cu strngere i asamblri prin pene montate fr strngere. Asamblrile prin pene montate cu strngere (fig. 3.1) transmit sarcina prin frecare. Fora de apsare dintre pan i butuc, respectiv dintre pan i arbore este asigurat prin baterea penei n locaul ei. Pana longitudinal montat cu strngere are faa superioar nclinat cu 1:100, feele active fiind cea superioar i cea inferioar, iar ntre feele laterale i loca exist jocuri. Strngerea asigurat n asamblare permite preluarea pe lng momentul de torsiune i a unor sarcini axiale. Printre cele mai ntlnite asamblri prin pene montate cu strngere se remarc asamblrile prin pene nclinate (cu canal n arbore, fig. 3.1, a), prin pene nclinate subiri (cu frezare plan n arbore, fig. 3.1, b), prin pene concave (fr prelucrarea arborelui, fig. 3.1, c), penele putnd fi prevzute cu nas (fig. 3.1, d) pentru simplificarea montrii i demontrii. Asamblrile prin pene montate cu strngere se utilizeaz destul de rar, numai la turaii mici i mijlocii, cnd nu se impun condiii severe de coaxialitate a butucului pe arbore, deoarece baterea penei determin o dezaxare a pieselor asamblate. Asamblrile prin pene montate fr strngere (fig. 3.2) transmit sarcina prin contact

a

b

c Fig. 3.1

d

direct ntre arbore i pan i n continuare la butuc. Aceste asamblri pot folosi pene paralele cu capete rotunde (fig. 3.2, a) sau cu capete drepte (fig. 3.2, b) fixate n canalul din arbore fr uruburi (fig. 3.2, a) sau cu uruburi (fig. 3.2, b). Aceast ultim variant (fig. 3.2, b) utilizeaz dou uruburi pentru a evita smulgerea penei din loca, gaura filetat de la mijlocul penei folosind pentru extragerea ei din locaul din arbore, prin nurubarea unui tift filetat.

-35Alte tipuri de pene utilizate la aceste asamblri sunt penele disc (fig. 3.2, c) i penele cilindrice. Asamblrile prin pene longitudinale montate fr strngere sunt cele mai ntlnite n construcia de maini fiind sigure n funcionare, avnd o montare i demontare simple i asigurnd coaxialitatea pieselor asamblate.

a

b Fig. 3.2

c

3.1.1. Asamblri prin pene paraleleAsamblrile prin pene paralele se utilizeaz pe scar larg n construcia de maini, pentru a transmite momente de torsiune mici-medii. Penele paralele sunt standardizate [84] n trei forme (fig. 3.3): cu capete rotunde forma A, cu capete drepte forma B i cu un capt rotund i unul drept forma C. Pana are seciunea transversal dreptunghiular, asigurnd contact pe feele laterale cu canalele din arbore i butuc i pe faa inferioar cu canalul din arbore. ntre faa superioar a penei i canalul din butuc exist joc.

Forma A

Forma B

Forma C

Fig. 3.3 Canalul din arbore se execut cu frez deget la pene cu capete rotunde (forma A sau C) i cu frez disc la pene cu capete drepte (forma B). Canalul din butuc este deschis i se execut prin mortezare sau prin broare (la producie de serie mare, cnd numrul pieselor justific costul sculei). Penele paralele se execut din OL 6O (recomandat prin standard [84]) sau din alte oeluri. Asamblrile prin pene paralele se clasific, dup rolul funcional, n asamblri fixe i asamblri mobile. La asamblrile fixe (fr deplasri relative ntre butuc i arbore) se utilizeaz pene paralele fixate fr uruburi. La asamblrile mobile (cu deplasri axiale ale butucului fa de arbore) se folosesc pene paralele fixate cu uruburi (v. fig. 3.2, b). Lungimea acestora se alege n funcie de deplasarea necesar a urubului. Gurile filetate din arbore

-36necesare fixrii penei micoreaz rezistena arborelui, ceea ce limiteaz folosirea penelor paralele fixate cu uruburi. Sarcina exterioar se transmite de la arbore la pan i n continuare la butuc prin contact pe feele laterale ale penei. Ca urmare, solicitarea principal a asamblrii este cea de strivire pe suprafeele de contact, o alt solicitare, mai puin important, fiind cea de forfecare a penei. Schema de calcul a asamblrii prin pan paralel este prezentat n fig. 3.4. Calculul se efectueaz n urmtoarele ipoteze: presiunea pe feele laterale, active, ale penei este uniform distribuit; pana este montat jumtate n arbore i jumtate n butuc; braul rezultantei F care acioneaz pe fiecare din feele Fig. 3.4 active ale penei este egal cu d/2 (v. fig. 3.4). Verificarea la strivire a asamblrii se efectueaz cu relaias = 4M t F 2M t 1 = = as , A d h dhlc lc 2

de unde rezult lungimea de calcul necesar a penei 4M t lc = . dh as Verificarea la forfecare a penei se efectueaz cu relaiaf = F 2M t 1 = af . A d bl c

n relaiile de mai sus s-au notat cu: Mt momentul de torsiune transmis de asamblare; d diametrul arborelui, b limea penei, h nlimea penei, lc lungimea de calcul a penei, as rezistena admisibil la strivire a materialului mai slab (de regul materialul penei, pentru ca s se evite deteriorarea arborelui sau butucului), af rezistena admisibil la forfecare a materialului penei. n cazul asamblrilor fixe, rezistena admisibil la strivire recomandat este: as = 100120 MPa, pentru sarcin constant, fr ocuri; as = 65100 MPa, pentru sarcini pulsatorii; as = 3550 MPa, pentru sarcini alternante, cu ocuri. Se lucreaz cu rezistene admisibile micorate atunci cnd, datorit sarcinii variabile, exist tendina ieirii penei din loca. n cazul asamblrilor mobile, n locul tensiunii de strivire s se calculeaz presiunea p care trebuie limitat la o presiune admisibil pa, pentru a se evita expulsarea lubrifiantului dintre suprafeele n micare relativ. Se recomand valori pa = 1030 MPa [5, 11, 14, 16].

-37Pentru verificarea la forfecare se recomand rezistene admisibile la forfecare af = 100 MPa. Deoarece dimensiunile seciunii transversale ale penei (b i h) sunt standardizate astfel nct solicitarea de strivire s fie solicitarea principal, verificarea de forfecare nu este necesar. Calculul unei asamblri prin pan paralel, pentru care se cunosc momentul de torsiune Mt care ncarc asamblarea, caracterul sarcinii (static sau variabil), tipul asamblrii (fix sau mobil) i uneori diametrul arborelui d i lungimea butucului, se desfoar n urmtoarele etape: dac nu se cunoate diametrul arborelui, se determin din condiia de rezisten la torsiuned =3 Mt , 0,2 at

unde at =15 55 MPa este rezistena admisibil la torsiune micorat pentru a se ine seama i de solicitarea de ncovoiere a arborelui (se lucreaz cu valori mai mici la arbori lungi, la care solicitarea de ncovoiere este mai pronunat i cu valori mai mari la arbori scuri i rigizi); n funcie de diametrul d se aleg, din standardul de pene paralele, dimensiunile seciunii transversale ale penei (b i h); se determin, din condiia de rezisten la strivire, lungimea de calcul necesar lc i apoi lungimea total a penei l (l = lc + b pentru pana de forma A, l = lc pentru pana de forma B, l = lc + b/2 pentru pana de forma C), alegndu-se o lungime standardizat; dac lungimea butucului nu permite montarea unei pene cu toat lungimea de calcul necesar lc n contact cu butucul, se monteaz dou pene identice cu lungimea lc /2, dispuse la 180; dac se cunoate lungimea butucului, se poate alege o lungime standardizat l a penei, efectundu-se n continuare o verificare la strivire; eventual, se verific pana la forfecare.

3.1.3. Asamblri prin pene discDenumirea penelor folosite la aceste asamblri vine de la forma de segment de disc a acestora. Partea inferioar a penei se introduce ntr-un canal din arbore care copiaz forma penei. Canalul din butuc este un canal deschis, care asigur un joc deasupra feei superioare a penei (fig. 3.5). Canalul necesar din arbore este relativ adnc, aceasta ducnd la micorarea rezistenei la ncovoiere a arborelui. Acest fapt determin limitarea utilizrii asamblrilor prin pene disc la asamblri pe capete de arbori. Canalul de pan din arbore este executat prin frezare cu frez disc, iar canalul din butuc se execut prin mortezare sau, la producii de serie mare, prin broare. Fig. 3.5 Asamblare prin pan disc

-38-

Principiul de lucru al asamblrii prin pan disc este acelai ca i la asamblrii prin pene paralele, momentul de torsiune transmindu-se prin contact de la arbore la pan i n continuare la butuc. Solicitrile asam-blrii sunt strivirea suprafeelor de con-tact i forfecarea penei. Schema de calcul a asamblrii prin pan disc este prezentat n fig. 3.6. Standardul prevede dimensiunile penei (b limea penei, D diametrul discului penei, h nlimea penei, t1 adncimea canalului din arbore), acestea alegndu-se n funcie de diametrul d al arborelui. Verificarea penei la strivire n butuc se efectueaz cu relaia 2 M t 1 2M t 1 s = = as , d lc d D ( h t1 ) iar verificarea la forfecare cu relaia 2M t 1 2M t 1 f = = af . d lb d Db n relaiile de mai sus s-au notat cu as Fig. 3.6 Schema de calcul a asamblrii prin pan disc rezistena admisibil la strivire i af rezistena admisibil la forfecare, valorile pentru acestea fiind aceleai ca i n cazul calculului asamblrii prin pene paralele (v. subcap. 3.1).

3.2. ASAMBLRI PRIN CANELURI3.2.1. Definire i clasificareAsamblrile prin caneluri sunt asamblri de tip arbore-butuc destinate transmiterii unui moment de torsiune i unei micri de rotaie. Ele se pot asimila ca asamblri prin pene paralele multiple, solidare cu arborele i distribuite uniform pe circumferina acestuia. n comparaie cu asamblrile prin pene paralele, asamblarea prin caneluri prezint o serie de avantaje: capacitate mai mare de ncrcare, datorit suprafeei active de contact mai mare; rezisten mai mare la oboseal, datorit micorrii concentratorului de tensiune i mririi seciunii efective a arborelui; centrare i ghidare mai precis a butucului pe arbore, dar i de dezavantaje: tehnologie mai pretenioas; precizie de execuie mai ridicat i implicit cost mai ridicat. Asamblrile prin caneluri se clasific dup criteriile prezentate n continuare. Rolul funcional mparte asamblrile canelate n asamblri fixe (fr micare relativ ntre butuc i arbore) i asamblri mobile (cu deplasare axial a butucului pe arbore). Forma proeminenelor mparte canelurile n caneluri cu profil dreptunghiular (fig. 3.7, a), cu profil n evolvent (fig. 3.7, b) i cu profil triunghiular (fig. 3.7, c). Un caz

a

b Fig. 3.7

c

-39particular al asamblrilor prin caneluri triunghiulare sunt asamblrile cu dini, dinii fiind proeminene triunghiulare cu nlimea redus. Arborii i butucii se execut, de regul, din oel. Materialul arborilor i butucilor canelai se stabilete din alte considerente legate de construcia acestora. Totui, la asamblrile mobile se urmrete obinerea unei rezistene sporite la uzur, ceea ce implic un tratament termic sau termochimic, n vederea creterii duritii superficiale. Dup tratament suprafeele de centrare se rectific. Arborii canelai se prelucreaz prin frezare, prin metoda divizrii sau prin metoda rostogolirii. Frezarea prin divizare se aplic la canelurile dreptunghiulare, frezele deget sau disc avnd profilul corespunztor formei canelurii. Aceast metod de frezare este mai puin productiv i nu este suficient de precis datorit erorilor de divizare. Frezarea prin metoda rostogolirii, cu freze melc, este mai productiv i mai precis. Pentru execuia canelurilor evolventice se utilizeaz maini de danturat i freze melc modul. O metod cu randament sporit pentru prelucrarea canelurilor pe arbore este aceea de deformare plastic la rece prin rulare, metod care necesit nstalaii speciale de putere ridicat. Butucii canelai se execut prin mortezare sau, la producie de serie mare (care s justifice costul sculei), prin broare. Butucii cu caneluri n evolvent se execut numai prin broare, ceea ce implic utilizarea canelurilor evolventice doar la producii de serie mare.

3.2.3. Asamblri prin caneluri dreptunghiulareAsamblrile prin caneluri dreptunghiulare sunt cele mai rspndite dintre asamblrile canelate. n cazul canelurilor dreptunghiulare standardele prevd: modul de centrare, seriile de mrimi i dimensiunile corespunztoare acestora, tolerane i ajustaje, metodologia de calcul i modul de reprezentare n desenul tehnic. n funcie de modul de centrare, canelurile dreptunghiulare se mpart n trei categorii (fig. 3.8): a - cu centrare pe diametrul exterior D, caz n care contactul dintre butuc i arbore are loc pe exteriorul proeminenelor de pe arbore, ntre celelalte suprafee existnd mici jocuri; este mai puin precis i se folosete cnd butucul nu este durificat superficial i se poate realiza rectificarea acestuia pe diametrul exterior; b - cu centrare pe diametrul interior d, cazul fiind cel mai frecvent folosit datorit preciziei ridicate, dei rectificarea suprafeelor funcionale este mai greu de realizat, arborele

a

b Fig. 3.8

c

necesitnd degajri speciale la baza canelurilor pentru rectificare; c - cu centrare pe flancuri, caz folosit doar la asamblri care preiau momente de torsiune n ambele sensuri, centrarea nefiind ns precis i construcia necesitnd degajri la baza canelurilor arborelui, pentru rectificare.

-40Dup capacitatea de ncrcare i modul de cuplare, standardele mpart canelurile dreptunghiulare n trei serii de mrimi, diferite prin nlimea canelurilor, prin numrul acestora i prin modul de centrare.

Seria uoar include caneluri care nu transmit integral momentul de torsiune capabil al arborelui cu diametrul d. Aceste caneluri se utilizeaz la asamblri fixe puin ncrcate. Seria mijlocie cuprinde caneluri care, la acelai diametru d, au acelai numr de proeminene, dar nlimea acestora este mai mare dect la canelurile din seria uoar. Canelurile din seria mijlocie transmit integral momentul de torsiune capabil al arborelui cu diametrul d i sunt destinate asamblrilor fixe sau celor mobile cu deplasare axial n absena sarcinii.

Seria grea cuprinde caneluri care, la acelai diametru d i acelai diametru D, au numr mai mare de proeminene dect canelurile din seria mijlocie. Aceste caneluri transmit integral momentul de torsiune capabil al arborelui cu diametrul d i sunt destinate asamblrilor mobile cu deplasare axial sub sarcin. Elemente de calcul. Momentul de torsiune se transmite de la arbore la butuc prin contactul pe feele laterale ale proeminenelor arborelui i butucului canelat. Solicitrile asamblrilor prin caneluri sunt: strivirea flancurilor active, forfecarea i ncovoierea preominenelor. ncovoierea proeminenelor apare doar dac exist joc ntre flancuri astfel nct s fac posibile deformaiile de ncovoiere. Solicitarea periculoas este strivirea, celelalte solicitri fiind neglijabile. Schema de calcul a asamblrilor prin caneluri dreptunghiulare este prezentat n fig. 3.9. Fig. 3.9 Calculul se bazeaz pe prescripii standardizate [], parametrii de calcul prevzui n acestea fiind prezentai n continuare.

Suprafaa portant necesar pentru transmiterea momentului de torsiune nominal MtnM tn 1 , unde rm as

S' =

rm =

D +d este raza medie a profilului canelat, iar 4

as

- rezistena admisibil la strivire,

prevzut n standard n funcie de condiiile de lucru ale asamblrii (uoare, mijlocii sau grele) i modul de funcionare i cuplare (asamblare fix sau mobil, cu cuplare n gol sau n sarcin), la asamblri mobile tensiunea as nlocuindu-se cu presiunea admisibil pa, maxim admis pentru evitarea ndeprtrii peliculei de lubrifiant. Suprafaa portant efectiv a flancurilor pe unitatea de lungime de contact arborebutuc se determin cu relaia s '=0,75 h 1 z=0,75

Dd 2c z , 2

-41n care: 0,75 este un coeficient datorat neuniformitii distribuiei sarcinii pe cele z proeminene, introdus prin considerarea c circa 75% dintre acestea particip efectiv la transmiterea sarcinii; D - diametrul exterior; d - diametrul interior; c - nlimea teiturii. Lungimea minim necesar a butucului canelat esteS' . s'

Lnec =

Verificarea asamblrii canelate se poate efectua cu una din relaiile: L Lnec, D d M t cap =0,75 2c z L rm s M tn sau a 2

= s

M tn , as D d 0,75 2c z Lrm 2

n care L este lungimea comun de contact arbore-butuc canelat i Mt cap este momentul de torsiune capabil al asamblrii canelate. Algoritm de proiectare. Dimensionarea unei asamblri prin caneluri dreptunghiulare pornete, de regul, de la cunoaterea momentului de torsiune nominal Mtn, rolului funcional al asamblrii (fix sau mobil) i a condiiilor de lucru (uoare, mijlocii sau grele) i se desfoar n etapele prezentate n continuare. 1. Dac nu se cunoate diametrul interior al arborelui canelat, se predimensioneaz din condiia de rezisten la torsiuned =3 M tn , 0,2at

unde at = 1555 MPa [] este rezistena admisibil la torsiune, convenional micorat pentru a ine seama i de existena solicitrii de ncovoiere a arborelui; se lucreaz cu valori mai mici dac arborele este lung, cu preponderen a solicitrii de ncovoiere i cu valori mai mari dac arborele este scurt i rigid. 2. Se alege seria de mrime a asamblrii canelate (uoar, mijlocie sau grea), n funcie de felul asamblrii i de condiiile de cuplare. 3. Se aleg, n funcie de diametrul interior d de la predimensionare, din standardul seriei alese: diametrul interior d, diametrul exterior D, limea b, numrul de caneluri z, nlimea teiturii c i modul de centrare. 4. Se determin, n ordine, suprafaa portant necesar S , suprafaa portant efectiv s pe unitatea de lungime a asamblrii i lungimea necesar Lnec a canelurilor. Dac se cunoate lungimea butucului canelat, se efectueaz un calcul de verificare.

3.2.4. Asamblri prin caneluri evolventiceAsamblrile prin caneluri evolventice sunt rezistente, n special la solicitri variabile, datorit concentratorului de tensiuni micorat prin forma rotunjit a interiorului canelurii de

-42pe arbore. Se utilizeaz la construcia de autovehicule, unde sunt justificate i de seria mare de fabricaie. Dup modul de centrare se deosebesc caneluri evolventice cu centrare pe flancuri (CEF) i caneluri evolventice cu centrare pe diametrul maxim (CED). Fiind asemntoare cu danturile, canelura evolventic se caracterizeaz prin modulul standardizat i prin deplasri negative de profil, care determin o seciune a proeminenelor apropiat de forma dreptunghiular. Standardele prevd dimensiunile canelurilor de pe arbore i butuc (n funcie de modul), modul de centrare, tolerane i ajustaje i modul de reprezentare n desenul tehnic. Elemente de calcul. Principiul de lucru i solicitrile asamblrii prin caneluri evolventice sunt aceleai ca la asamblrile prin caneluri dreptunghiulare. Pe baza schemei de calcul prezentat n fig. 3.10, relaia de verificare la strivire este

s =

2 M tn Dd

4 M tn 1 = as d e De 0,75 Dd ( d e De ) L z 0,75 Lz 2

n care: Dd este diametrul de divizare al canelurii; de diametrul exterior al canelurii de pe arbore; De - diametrul interior al canelurii de pe butuc; L - lungimea asamblrii; z numrul de caneluri; 0,75 - coeficientul de neuniformitate a distribuiei sarcinii pe cele z caneluri. Pentru dimensionare, relaia de calcul este

L

4 M tn . 0,7 Dd z ( d e De ) s 5 a

Fig. 3.10

Rezistenele admisibile la strivire se aleg din standard [], n funcie de aceleai condiii ca n cazul calculului asamblrilor prin caneluri dreptunghiulare. Algoritm de proiectare. Pornind de la aceleai date de intrare ca i n cazul asamblrilor prin caneluri dreptunghiulare, calculul de dimensionare al asamblrilor prin caneluri evolventice se desfoar n urmtoarele etape: 1. Se determin diametrul interior di al canelurii arborelui, dac nu este cunoscut, din condiia de rezisten la torsiune. 2. Din standarde se alege modulul m al canelurii, n funcie de diametrul di, iar n funcie de m i di, calculat anterior, se aleg dimensiunile reale, necesare n calcul: di - diametrul interior al canelurii de pe arbore; de - diametrul exterior al canelurii de pe arbore; De diametrul interior al canelurii de pe butuc; Dd - diametrul de divizare; z - numrul de caneluri i modul de centrare. 3. Se dimensioneaz asamblarea, determinnd lungimea necesar L sau se verific asamblarea, dac se cunoate lungimea butucului.

3.3. ASAMBLRI PE CONTUR POLIGONAL3.3.1. Definire, caracterizare, clasificare, domenii de folosire

-43Asamblrile pe contur poligonal sunt asamblri demontabile de tip arbore-butuc destinate transmiterii unui moment de torsiune i eventual a unei micri de rotaie. Sarcina se transmite prin contact pe feele conjugate, profilate dup un contur poligonal, ale arborelui i butucului. Dup numrul de fee ale conturului poligonal se deosebesc profile cu dou fee, cu trei fee, cu patru fee i cu mai multe fee. Cele mai frecvent folosite sunt asamblrile pe profil triunghiular, ptrat i hexagonal. Feele de contact pot fi plane sau curbe. Asamblrile pe contur poligonal prezint urmtoarele avantaje: capacitate de a transmite momente de torsiune medii-mari i de a prelua sarcini dinamice; asigurarea centrrii precise a pieselor asamblate; concentrri reduse de tensiuni. Dintre dezavantajele acestor asamblri se pot enumera: imposibilitatea utilizrii ca asamblare mobil, cu deplasare axial a butucului sub sarcin; necesitatea unor utilaje speciale pentru execuie; necesitatea unor precizii de execuie ridicate; interschimbabilitate redus. Asamblrile pe contur poligonal se folosesc, de regul, pentru fixarea unor roi dinate, roi de clichet sau prghii pe capete de arbore. Prelucrarea arborelui profilat se face prin metoda copierii, pe strunguri, maini de frezat sau maini de rectificat. Gaura profilat din butuc se poate obine prin strunjire, mortezare sau broare.

3.3.3. Calculul asamblrilor pe contur poligonalMomentul de torsiune se transmite de la arbore la butuc (sau invers) prin contact pe feele conturului poligonal. Asamblarea este solicitat la strivirea suprafeelor de contact dintre arbore i butuc. Schemele de calcul pentru asamblarea pe contur triunghiular (a), pe contur ptrat (b) i pe contur hexagonal (c) sunt prezentate n fig. 4.1. Calculul se face n ipoteza distribuiei triunghiulare a presiunii, pe jumtate din fiecare latur a poligonului. Se noteaz cu n numrul de laturi ale poligonului i se pune condiia limitrii presiunii maxime (la colurile profilului) la valoarea rezistenei admisibile la strivire. La limit, considernd presiunea maxim egal cu rezistena admisibil la strivire, fora capabil de preluat de ctre o fa a profilului rezult

-44-

a b c Fig. 3.11 Scheme de calcul ale asamblrilor pe contur poligonal

F = Fcap =

a as l , 2 2

iar momentul de torsiune capabil, care poate fi transmis de asamblare, esteM tcap = n Fcap a n = a 2 l as M t , 3 12

unde: a este latura profilului; l - lungimea asamblrii; as - rezistena admisibil la strivire a materialului mai slab; Mt - momentul de torsiune care ncarc asamblarea. Pentru calculul tensiunii de strivire rezults = 12 M t na 2 l as ,

Prin particularizare, se obin relaiile de verificare:

pentru asamblarea pe contur triunghiular (n = 3)4M t a 2 l as M t i s = 2 as ; 4 a l

M tcap =

pentru asamblarea pe contur ptrat (n = 4)3M t a 2 l as M t i s = 2 as ; 3 a l

M tcap =

pentru asamblarea pe contur hexagonal (n = 6)2M t a 2 l as M t i s = 2 as . 2 a l

M tcap =

Dimensiunile asamblrilor pe contur poligonal se adopt constructiv, efectundu-se doar verificarea la strivire, rezistena admisibil la strivire recomandat fiind as = 85 Mpa.

-45-

3.4. ASAMBLRI PRIN TIFTURI3.4.1. Definire, caracterizare, clasificare, domenii de folosiretifturile sunt organe de asamblare demontabile utilizate n urmtoarele scopuri: transmiterea unor sarcini relativ mici, caz n care se numesc tifturi de fixare; asigurarea poziiei reciproce a unor piese, caz n care se numesc tifturi de centrare; participarea ca elemente de siguran la cuplaje care protejeaz transmisiile de suprasarcini, caz n care se numesc tifturi de siguran. tifturile se pot clasifica dup form n tifturi cilindrice, conice sau conico-cilindrice. Dup forma suprafeei exterioare se deosebesc tifturi cu suprafaa neted sau crestat. Principalele tipuri de tifturi sunt prezentate n fig. 3.12.

a

b

c

d

e

f

g

h

Fig. 3.12 tifturile cilindrice pline (fig. 3.12, a) se monteaz cu strngere. Deoarece la montri i demontri repetate strngerea se micoreaz, iar precizia necesar acestor tifturi i gurilor n care se monteaz este ridicat, domeniul lor de folosire este relativ limitat. Se utilizeaz ca tifturi de fixare i mai puin ca tifturi de centrare. Sunt standardizate n 3 variante: cu capete sferice, cu capete teite i cu capete drepte. tifturile cilindrice tubulare (fig. 3.12, b) se execut din band de oel de arc prin rulare. Au avantajele c, datorit elasticitii mari, pot fi montate n guri mai puin precise, preiau bine sarcinile cu oc i rezist la montri i demontri repetate, ceea ce le recomand pentru utilizare pe scar larg. tifturile conice netede (fig. 3.12, c) se execut n dou variante: cu capete sferice i cu capete teite, avnd conicitate de 1/50. Se utilizeaz, n special, ca tifturi de centrare, permind montri i demontri repetate. Dac se monteaz n guri nfundate, se recomand tifturile conice cu cep filetat (fig. 3.12, d) care asigur demontarea cu ajutorul unei piulie. tifturile conice cu capt spintecat (fig. 3.12, e) se folosesc la asamblri ncrcate transversal, supuse vibraiilor sau care au o micare rapid de rotaie. Capul spintecat, prin deformare uoar, asigur asamblarea mpotriva ieirii tiftului. tifturile crestate realizeaz o fixare sigur, pot prelua sarcini dinamice i nu necesit mijloace suplimentare de asigurare i execuie foarte precis a gurilor. Se execut, n mod obinuit, cu trei crestturi dispuse la 1200 . Crestturile se practic pe toat lungimea (fig. 3.12, f i h) sau doar pe o poriune (fig. 3.12, g). La montaj, tiftul se introduce forat n gaur,

-46materialul deformat n zona crestturilor apsnd puternic asupra pereilor gurii. Repartiia presiunii pe circumferina tiftului neted (fig. 3.13, a) este uniform, n timp ce pe circumferina tiftului crestat (fig. 3.13, b) apar neuniformiti, vrfurile de presiune asigurnd o bun fixare a acestor tifturi. tifturile se execut din OL 50, OL 60, OLC 15, OLC 45 etc., uneori tratndu-se termic pentru mrirea duritii superficiale.

a Fig. 3.13

b

3.4.3. Calculul asamblrilor prin tifturi de fixaretifturile de fixare se utilizeaz, de regul, la asamblri de tip arbore-butuc care transmit moment de torsiune prin contact direct de la arbore la tift i, n continuare, de la tift la butuc (sau invers). Solicitrile care apar n asamblare sunt forfecarea tiftului i strivirea suprafeelor de contact. Calculul se efectueaz n ipoteza montrii tiftului cu strngere n butuc i cu joc n arbore. n baza acestei ipoteze distribuia de presiuni se consider triunghiular n arbore i uniform n butuc. Schema de calcul a unei astfel de asamblri este prezentat n fig. 3.14.

Fig. 3.14 Schema de calcul a asamblrii prin tift de fixare Verificarea tiftului la forfecare se poate face sub forma tensiunii efective de forfecaref = 2M t D1 1 d 2 42

=

4M t d 2 D1

af .

sau sub forma momentului de torsiune capabilM tcap =2 D1 2 d 2 d af = D1 af M t 4 2 4

Verificarea suprafeelor de contact tift-butuc la strivire se poate scrie sub formele M tcap2 2 D1 + D2 d D2 D1 D2 D1 = 2d = as M t ; as 2 4 4

(

)

-47s = Mt 4M t 1 = as . 2 D1 + D2 D2 D1 d D2 D12 2d 2 2

(

)

Verificarea suprafeelor de contact tift-arbore la strivire se efectueaz punnd condiia limitrii tensiunii maxime de strivire (de la marginea arborelui) la rezistena admisibil la strivire as. La limit, tensiunea maxim de strivire este egal cu rezistena admisibil la strivire as , relaiile de verificare putndu-se scrie sub formeleM tcap = 2d2 D1 as 2 D1 d D1 = as M t ; 2 2 3 2 6

s =

6M t2 d D1

as .

Notaiile folosite au urmtoarele semnificaii: Mt - momentul de torsiune care solicit asamblarea; d - diametrul tiftului; D1 - diametrul arborelui; D2 - diametrul exterior al butucului; af - rezistena admisibil la forfecare a tiftului; as - rezistena admisibil la strivire a materialului mai slab. Valorile recomandate ale rezistenelor admisibile sunt: as 0,8 02, cu specificaia c n cazul tifturilor crestate valorile se iau cu 30% mai mici dect la calculul tifturilor netede; af = (0,20,3) 02. n calculul de proiectare, de regul, diametrul tiftului se alege constructiv n funcie de diametrul arborelui d = (0,20,3)D1 i, n continuare, se verific asamblarea.

3.5. ASAMBLRI PRIN BOLURI3.5.1. Definire, caracterizareBolurile sunt utilizate ca elemente de legtur n articulaii. Standardele prevd trei forme principale: fr cap (fig. 3.15, a, b i c), cu cap mic ( fig. 3.15, d i e) i cu cap mare toate aceste forme executndu-se n dou variante: fr guri de plintforma A (fig. 3.15, a) i cu guri de plint - forma B (fig. 3.15, c, d i f). Bolurile mai pot fi prevzute cu canale pentru inele elastice de rezemare (fig. 3.15, b i e). Bolurile se execut din OL 50, OL 60, OLC 15, OLC 35, OLC 45 etc. sau, n cazuri speciale, din oeluri aliate. Se recomand tratamentul termic sau a b c d e f termochimic n vederea mririi duritii Fig. 3.15 superficiale.

3.5.2. Calculul de rezistenArticulaiile cilindrice folosesc bolul ca element de legtur ntre dou elemente cinematice numite tirant i furc. Sarcina exterioar este o for care se transmite de la tirant la bol i de la acesta la furc (sau invers), prin contact direct.

-48Solicitrile principale ale asamblrii sunt forfecarea bolului i strivirea suprafeelor n contact. Schema de calcul a asamblrii prin bol este prezentat n fig. 3.16. Verificarea la forfecare se efectueaz cu relaiaf = F d 2 42

=

2F 2 d

af .

Verificarea la strivire se efectueaz n ipoteza montajului cu strngere a bolului n furc i cu joc, n prezena lubrifiantului, a bolului n tirant. Relaiile de verificare suntF = s , s a 2b d

Fig. 3.16

pentru strivirea dintre bol i furc ip= F pa , ad

pentru strivirea dintre bol i tirant. n cazul unui joc radial mrit bol-tirant, care s permit deformaia bolului, acesta este solicitat i la ncovoiere. Notaii utilizate: d - diametrul bolului; a - limea tirantului; b - limea braului furcii; af - rezistena admisibil la forfecare a bolului; as - rezistena admisibil la strivire a materialului mai slab (bol sau furc); pa - presiunea admisibil la strivirea peliculei de lubrifiant. Rezistenele admisibile cu care se lucreaz sunt aceleai ca i n cazul asamblrilor prin tifturi.

3.5.3. Inele elastice de rezemare pentru arbori i alezajeInelele elastice de rezemare se utilizeaz pentru asigurarea pieselor mpotriva deplasrilor axiale, avnd posibilitatea de a prelua fore axiale mici - medii. Standardele prevd dou tipuri de inele elastice de rezemare: pentru arbori i pentru alezaje. Sunt standardizate att dimensiunile inelelor ct i dimensiunile canalelor acestora i tipurile de tolerane la diametrul i limea canalelor. n fig. 3.17, a sunt prezentate dou din formele standardizate de inele elastice de rezemare pentru arbori, iar n fig. 3.17, b este prezentat o asamblare cu inel elastic de rezemare pentru arbori n stare montat.

-49-

a Fig. 3.17

b

n fig. 3.18, a sunt prezentate unele forme standardizate de inele elastice pentru alezaje, iar n fig. 3.18, b este prezentat o asamblare cu inel elastic de rezemare pentru alezaje n stare montat.

a Fig. 3.18 Inele de siguran pentru alezaje

b

Inelele elastice de rezemare se execut prin tanare, din tabl de oel de arc, i preiau fore axiale destul de mari, indicate n standarde n funcie de tipodimensiunea inelului. Standardele mai prevd construcii cu inele de rezemare speciale pentru arbori prezentate n fig. 3.19 i construcii de inele de siguran din srm prezentate n fig. 3.20. Acestea se utilizeaz doar n cazul forelor axiale nensemnate sau la asamblri mai puin importante.

Fig. 3.19 Tipul A1 Tipul A2 Tipul B Tipul C

Fig. 3.20