Download - Cric Auto Cu Parghii

Transcript

Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea de Inginerie Mecanica Catedra Organe de masini si tribologie

Proiect Nr. 1 Cric auto cu parghii

Titular curs : Confedentiar Dr. Ing. Seciu Lucian Coordonator proiect

2006-2007

1

Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea de Inginerie Mecanica Catedra Organe de masini si tribologie

Tema de proiect Sa se proiecteze un sistem mecanic cu surub de miscare (cric cu parghii) cu urmatoarele caracteristici: forta utila F=7000 N cursa utila H=350 mm diametrul cupei D=150 mm Sistemul tehnic are schema cinematica de mai jos:

2

Proiectul va cuprinde: - A memoriu tehnic justificativ cu calcule, explicatea solutiilor alese, schite si scurt capitol privitor la tehnologia de executie a surubului si a piulitei (fise tehnologice) - B partea grafica va curpinde: B1 desen de ansamblu al sistemului tehnic B2 desen de executie al surubului B3 desen de executie al piulitei Desenele vor fi executate la scara 1:1 cu creionul pe hartie.

Titular curs : Confedentiar Dr. Ing. Seciu Lucian Coordonator proiect

3

Fia de lucru Nr. Crt 1. Primire tema Data Etapa Realizat Obs.

2.

Analiza cinetico-statica a meanismului surub piulita. Trasarea diagramelor de momente si forte. Alegerea materialelor. Predimensionarea surubului. Alegerea tipului si marmii filetului. Verificarea conditiei de autofranare. Determinarea numarului maxim de spire in contact. Verificarea spirelor filetului. Proiectarea completa a surubului si piulitei. Calculul dispozitivului cu clichet. Desen de ansamblu preliminar. Calculul tuturor pieselor componente. Desen de ansamblu avansat. Desene de executie preliminare. Calculul randamentului sistemului. Fise tehnologice pentru surub si piulite. Desene complete. Predare i susinere proiect

3.

4.

5. 6. 04.06.2007

4

CAPITOLUL 1. SINTEZA DIMENSIONALA MECANISMULUI1.1 Sinteza dimensionalaH min = 2l p sin min + H max = 2l p sin max +

SI

STUDIUL

CINETOSTATIC

AL

H = H max H min = 2l p (sin max sin min ) = hi +h s

min = 30 0 max = 80 0 = 100 mm alegem H = 350 lp = H l p = 361 mm 2(sin max sin min )

H min = 461 mm H max = 811 mm L = 2l p s cos min = 625 mm

1.2 Studiul cinetostatic al mecanismului surub piulita

M = 3m 2C 5 C 4 - formula pentru studiul mobilitatii mecanismelor plane unde:m-numarul de elemente mobile C 5 -numarul cuplelor de clasa 5 C 4 -numarul cuplelor de clasa 4 k-clasa cuplului Pentru mecanismul surub piulita: m=7 k=5 cupla surub piulita de clasa C 5 C 5 =10 M=21-20=1 mecanismul surub piulita din structura cric cu parghii este un mecanism static determinat, desmodrom avand ca element conducator surubul.

5

F 6 = 0

F 2 R56 sin = 0 F 5 = 0

F = 2 R56 sin R56 =

F 2 sin

R 65 = R 56R25 = R65 = R56 = F 2 = 0

R 65 + R 25 = 0F 2 sin

R 52 = R 25 R52 =F1 = Fctg

F ; F1 = 2 R52 cos 2 sin F 2 sin

F5 = R65 =

= 30 oR56 = F = 7560 N 2 sin F1 = Fctg = 13094 N

1.3 Diagrama de forta si momente Pentru a pune in evidenta tipul solicitarilor care se produc, se construieste diagrama de eforturi Cerinte importante:6

-

transmiterea si transformarea miscarii si a fortei; rezistenta corpului (tijei) surubului; rezistenta spirelor filetului surubului si piulitei; asigurarea conditiei de autofranare.

CAPITOLUL II PROIECTAREA SISTEMULUI DE PRELUARE-TRANSMITERE A FORTEI DE CATRE SURUBUL PRINCIPALPROIECTAREA CUPLEI SURUB-PIULITA 2.1 Alegerea materialelor pentru cupla surub piulita Cupla surub piulita este o cupla de frecare ceea ce inseamna ca materialele trebuie sa aiba proprietati antifrictiune. Surubul se va executa din OLC45 deoarece uzarea este mai mare decat solicitarea. Piulita se va realiza din CuAl9(10)Fe3 deoarece aliajele cupru aluminiu au rezistenta mecanica ridicata, coeficienti mici de frecare pe otel, rezistentaa mare la frecare si la coroziune.

7

2.2 Predimensionarea filetului pentru cupla surub piulita. Alegerea tipului filetului si a dimensiunilor standardizate. Necunoscutele care tebuiesc determinate: a) tipul filetului b) marimea filetului c) numarul de spire in contact a) Tipul filetului Filetul trebuie sa fie de tip trapezoidal datorita rezistentei si rigiditatii, randamentului, cu circa 4-5% mai mica decat filetul patratului . - Permite eliminarea jocului axial rezultat in urma uzarii Alegerea filetului se face in functie de: - Caracterul sarcinii - Marimea sarcinii - Directia si sensul sarcinii - Destinatia si conditia de lucru b) Marimea filetului Predimensionarea filetului se face din conditia de rezistenta a surubului la solicitarea compusa Fc F1 d 32 Anec = = = d 3 = 4F1 a a a 4 a = c cc Unde: F1 - forta care actioneaza asupra surubului >1 coeficientul ce tine cont de rasucire d 3 - diametrul interior al filetului surubului Alegem =1.2 c - limita de curgerea - tensiunea admisibila la compresiune (tractiune) c c =1.2 3 alegem c c =2c = R p 0.2 =430 N / mm 2 Rm = 630 800 N / mm 2

-

a =

c 430 = 215 N / mm 2 = cc 2 Fc = F1 = 15710 N - forta de calcul

d 3 = 9.6mm

8

Conform STAS2114/3-75 : d 3 >11 - Diametrul nominal al filetului d = 20 mm - Diametrul nominal mediu d 2 = D2 = 18 mm - Pasul p = 4 mm - Diametrul nominal exterior al filetului interior D4 = 20 .5mm - Diametrul nominal interior al filetului exterior d 3 = 15 .5mm - Diametrul nominal interior al filetului interior D1 = 16 mm Abaterile fundamentale si tolerantele vor fi: d = 20mm diametrul exterior d = 20 mm as = 0 m Td = 300 m d2 = 18 mm as = -96 m Td = 335 m2

20 0 0, 300

Filet exterior Tr 204 8e:

diametrul mediu

0,,095 18 0 420

diametrul interior

d3 = 15,5 mm as = 0 m Td 3 = 514 m Ai = 0 m TD1 = 375 m D1 = 16 mm

5 ,5 0 0 ,514 1

diametrul interior

+ 16 0 0, 375

Filet interior Tr 204 8H: Pasul

p=4

TD1 = 375 m Td = 300 m

Filet trapezoidal Tr20x4,lg de insurubare 100 mm conditii de executie obisnuite Clasa de executie mijlocie Lg de insurubare lg(L) Se vor folosi tr. de precizie 4 D1 , d ,8, d 3 , d 2 ; c) Determinarea numarului de spire in contact9

Z=numarul de spire necesarea fi in contact

piuli

30ac

h3

d

ac

H1 urub p

d3

unde as =presiunea admisibila de strivire intre spire 2 (d D12 ) as 4 alegem F1 = 13094 N as =13MPa Z = 8.90 spire ; aproximativ 9 spire Z=9 2.3 Verificarea conditiei de autofranare Filetele asigura autofranarea atunci cand unghiul de inclinare al filetului, este mai mic ' decat unghiul de frecare redus , 'tg = p = 0.071 = arctg (0.071) = 3,94 0 d 2

Z=

F1

tg ' =

unde : cos 2

=unghiul profilului filetului =coeficientul de frecare

filet trapezoidal = 30 0 si

= 0.10.1 = 0.114 ' = arctg 0.114 cos 15 < ' ' = 6,27 0 tg ' =

conditia

D1

D4

de

autofranare

este

= 3,94 0

satisfacuta10

2.4 Verificarea spirelor filetului Spira filetului este solicitata la incovoiere si forfecare Incovoiere: F1 li Mi i = = 2 W W H1 li = + ac 2 ( p / 2 + 2li tg15 0 ) 2 bh 2 W= = D4 6 6 A = D4 ( p / 2 + 2l i tg15 0 )H 1 = 0.5 p = 0.5 * 4 = 2mm

Din Anexa 3, figura A3.1: a c = 0.25D4 = d + 2a c = 20 + 2 * 0.25 = 20 .5mml i =1.25 mm W = 76 .5mm 3 A =171 ,9mm 2

i = 23 .7 M Pa

Forfecare:F1 k Z f = n A

k n = 0.55 0.75 coefficient de contractie k n = 0.7 f =12 M Pa ech = i2 + 4 2 a f

ech = 33 ,9 MPa a = c ,rcc ,r

c , r = 430 N / mm 2cc ,r = 2.5 5 a = 143 ,3MPa

ech < a spira filetului piulitei verifica conditia de rezistenta

1.8 Verificarea preliminara a portiunii filetate a surubului Solicitare compusa M 12 = 22050 MPa - momentul de insurubare11

=

as =

F1 M , = 12 , ech = 2 + 4 2 ech 2 d 3 d 33 4 16 c ( R p 0.4 )Cc ; C c = 1.5 3

Cc = 3

c = 290 MPa = 69 .3MPa = 30 .1MPa ech = 92 MPa as = 96 .6 MPa ech < as filetul rezista la solicitare compusa (compresiune si rasucire)

PROIECTAREA CELUI DE-AL DOILEA REAZEM AL SURUBULUI PRINCIPAL2.6 Proiectarea celui de-al doilea reazem al surubului principal

Pentru un cric auto cu parghii, cel de-al doilea reazem al surubului principal este un lagar axial cu rostogolire.M f = F1 dm 2

= 0.01dm =

d r + Dr 2

Se alege un rulment radial-axial cu bile pe un rand clasa 1, de utilizare STAS 7416-86d r = 20 mm r = 1mm B = 12 mm d m = 31mm C 0 = F1 Dr = 42 mm

F1 = 13094 NM f = 0.01 13094 31 = 2030 Nmm momentul de frecare in rulment 2

CAPITOLUL 3 PROIECTAREA SISTEMULUI DE ACTIONARE12

3.1 Proiectarea sistemului de actionare Aleg actionarea printr-un dispozitiv cu clichet. Roata de clichet se va confectiona din OL50. Asamblarea dintre roata de clichet si elementul care se monteaza : se alege asamblarea cu pana paralela D = 20 mmb = 6 0 0.030 mm

Din Anexa A5 in functie de D h = 6 0 0.030 mm Pana A 6x6x15 STAS 1004-81l = 15 mm

as = 80 120 ,alegem as = 80 MPa

Lungimea de calcul necesara penei l cp =Mf

4 M tot hD as

= 2030 Nmm

M tot = M f + M 12 M tot = 24083 Nmm

l cp = 10 .035 mm

Alegem o pana de forma A Bmin = l p = l cp + b (latimea minima necesara pentru roata de clichet in zona de asamblare cu surubul sau piulita)Bmin =16 .035 mm = l p

3.2 Precizarea elementelor rotii in zona de contact clichet-roata de clichet Alegem profilul dintilor dreptunghiular pentru ca permite o inversare mai rapida a sensului de rotatie prin mutarea clichetului in pozitia simetrica. Impingatorul cu arc al clichetului orizontal si forma simetrica a clichetului vertical fac posibil acest lucru. Se stabilesc numarul de dinti si dimensiunile acestora Se alege Di = d 1.5 = 30 mm Z = 8 dinti pentru Dm < 70 mm (diametrul mediu al danturii) Se calculeaza diametrul exterior De pentru h=0.25 p e ,unde pe - pasul pe cercul exterior. D Di De = Di + 2h = Di + 2 0.25 pe = Di + 0.5 e De = = 40mm z 1 0.5 2 D + Di Dm = e = 35mm < 70mm 2 Se calculeaza inaltimea h si latimea b=0.4 p e D Di h= e = 5mm 2 D b = 0.4 p e = 0.4 e = 6,3mm z13

Se determina latimea necesara minima rotii de clichet la contactul cu clichetul Solicitari: icovoiere si strivire IncovoiereWmin = M F h Bb 2 = i = ne 6 ai ai

Bmin =undeFne =

6 Fne h b 2 ai

2 M tot = 1204 N De

Bmin = 9.1mm

StrivireAnec = h ' B = Bmin = Fn h ' asM tot = 1606 N Dm

Fn as

undeFn = 2

Bmin = 4.014 mm

Alegem B=4,2mm latimea rotii de clichet 3.3 Proiectarea asamblarii dintre clichet si manivela Asamblarea dintre clichet si manivela se realizeaza printr-o articulatie, cu ajutorul unui bolt cilindric cu cap (Anexa A4). Materialul boltului : OL50. Solicitari: forfecare si strivire Forfecare af = 0.65 at = 47 .66 , at = 80 MPaFn = 1606 N Anec = Fn =22 d b

af

4

= 16 mm 2

d b = 3,19 mm

Se allege din STAS db=4 mm si Db=6 mm Strivires =Fn Fn Bmin = , as = 30 MPa as d b db B

Bmin = 10.5mm

Se ia B= 14 mm. Lungimea minima de contact dintre bolt si manivela14

s =

Fn Fn m = = 4mm 2 m d p 2d b as

2.5 Proiectarea impingatorului cu arc Impingatorul cu arc are rolul de a asigura refacerea rapida si sigura a contactului dintre clichet si dintii rotii. Rigiditatea arcului trebuie sa fie mica: d - diametrul sarmei (standardizat) Dm - diametrul mediu de infasurare n - numarul de spire F0 - forta de prestangere f 0 - sageata la montaj Proiectam un impingator cu arc din OLC55A f 1 = 2 + 3mm sageata la montaj f n = f 1 + sFn =10 N

Fn Gd 4 c= = = 1.06 3 f n 8 Dm n

G = 8.5 10 4 MPa pentru otel

Dm < B , B latimea clichetului

G modulul de elasticitate transversal

Dm = ( 4 16 ) , i indicele arcului d Tensiunile din arc t at n nu prea mare din motive de gabarit Dm < B Dm = 4mm D i = 10 d = m = 0.4mm i Standardizam sarma RR1 STAS 893-89 Recalculam Dm pentru d standardizat d=1mm i=Dm = 10 mm

Se determina numarul de spire active Gd 4 n= n = 7 spire active 3 8 Dm c Recalculam rigiditatea arculuic= Gd 4 = 1,5 3 8 Dm n

Fn = cf n Fn = 10,5 N

Se verifica tensiunea din arc corespunzatoare sagetii maxime 8kFn Dm 1.6 k = 1.16 t = , unde k = 1 3 i d t = 310 ,16 MPa < 900 MPa arcul rezista Se recalculeaza forta de prestrangere la montaj15

F1 = cf 1 F1 = 1,5 5 = 7,5 N

Numarul total de spire nt = n + nr , unde nr = 1.5 + 2 pentru arc cu capete inchise prelucrate nt = 7 + 3.5 = 10 .5 spiret

Dm

D1 d

L0 L1 Ln Lb fb fn s f1

D

F1 Fn Fb

Pasul arcului t = d +t = 2,1m m

fn + j , j = 0.1d jocul dintre spire in stare incarcata n

Inaltimea arcului in stare liberaH 0 = t n + ( n r 0.5) d H 0 = 17 ,7 mm

Diametrul exterior al arcului

D1 = Dm + d D1 = 7.2 + 0.72 = 11mm

Unghiul de inclinare al spirelor 0 = arctgt Dm

0 = 3.89 0 Lungimea sarmei Dm nt l= = 346 ,3mm cos 0

2.6 Proiectarea manivelei Manivela sustine roata de clichet, clichetul, boltul si impingatorul cu arc. Se determina raza Ra la care trebuie aplicata forta muncitorului.

16

M tot , unde Fm = (100 150 ) N Fm Ra = 218 mm Ra =

CAPITOLUL 4 PROIECTAREA SISTEMULUI DE PRELUARE-TRANSMITERE A FORTEI DE CATRE PIULITAAvem in vedere urmatoarele: a) precizarea solicitarilor b) dimensionarea piulitei 4.1 Precizarea solicitarilor Fortele care actioneaza pe elementele mecanismului sunt variabile, functie de unghiul . Valoarea maxima a fortelor care actioneaza asupra parghiilor 6, cat si asupra piulitei si surubului cricului se ating in pozitia cea mai de jos a cricului, pentru min . F1max = Fctg minH p = Z p +

-inaltimea piulitei -estimeaza tesiturile filetului piulitei Fusurile piulitei sunt solicitate la incovoiere , forfecare si strivire de catre forteleM 12 .

Hp

si de catre fortele provenite ca reactiune la tendinta de rotire a piulitei cu momentul de insurubare

1 F 2 2 sin

4.2 Dimensionarea piulitei = min = 30 , = 5mm F M iV = = 9450 Nmm 4 F M iH = ctg = 32740 Nmm 2Mi =2 2 M iV + M iH = 34070 Nmm

Wnec =

d 3 f32

ai = 30 MPa d f = 15 .6mm d f 15 .5mm

1 F s = 2 2 sin = 48 .2 MPa df17

B1 min = 2d Mi =

Se adopta

B1 min = 40 mm 1F ( B1 + 2 )ctg min 2 2 M i = 78570 Nmm Wnec =2 Hp

6

( B2 d ) =

Mi 6M B2 = 2 i + d B2 = 118 .2mm ai H p ai

d2 tg ( ' + ) 2 M 12 = 22050 MPa M 12 = FM ( B1 + 2 ) FM = 203 ,81N Dimensiunile piulitei sunt: M 12 = F1B1 = 50 mm B2 = 50 mm H p = 50 mm

CAPITOLUL 5 PROIECTAREA CORPULUI5.1 Proiectarea corpului a) proiectarea articulatiilor dintre parghii-cupa si parghii-talpa b) proiectarea parghiilor Trebuiesc proiectate: ansamblul care preia greutatea (cupa), elemental de asezare pe sol(talpa) si latimea, bp, parghiilor. 5.2 Alegerea materialului Reguli generale 1. Forma si dimensiunile corpului trebuie sa rspunda cerintelor formulate in tema proiectului ( sa indeplineasca rolul functional) 2. Forma si dimensiunile corpului trebuie sa asigure o buna siguranta de functionare din punct de vedere al tuturor solicitarilor care se pun in evidenta 3. Forma si dimensiunile corpului sunt determinate si detrmina la randul lor procedee tehnologice care se vor, sau trebuie sa fie folosite. Tehnologia de fabricatie determina in mod semnificativ costul produsului si din acest motiv trebuie corelata cu seria de fabricatie 4. Forma si dimensiunile corpului trebuie sa asigure posibilitatea transportului.18

5. Forma si dimensiunile corpului trebuie sa asigure o manevrare usoara si sa corespunda normelor de protectie a muncii. 6. Forma si dimensiunile corpului, ca de altfel a intregului ansamblu trebuie sa fie placuta privirii, deci sa indeplineasca si conditia de estetica. Corpul acestui cric se afla in fluxul de forta intre piulita fixa si suprafata de asezare a cricului. Pe langa aceasta functie , corpul cricului include si sistemul de blocare a piulitei. Zona de prelucrare a sarcinii de la piulita a fost proiectata. In mare parte sistemul de blocare a rotirii piulitei sau surubului este de asemenea concretizat. Pentrul corpul studiat s-a ales ca procedeu de realizare turnarea. Corpurile turnate vor avea o mina conicitate. Pentru cursa de 200mm conicitatea va fi de 1:10 cu un unghi de inclinare de 6o . Inaltimea corpului trebuie sa fie atat de mare incat in pozitia limita inferioara a surubului sa se realizeze inaltimea minima sub sarcina precizata in tema proiectului .

Solicitarile elementelor sunt: Strivire intre cupa (talpa) si bolt: 1 F s1 = 2 2 sin as1 d b1db d f db = 4

d b1 = d b + 2 = 6

1 = 5 s1 = 189

Strivire intre bucse si parghii: 1 F s = 2 2 sin as d b1 s = 27

Forfecarea boltului in planul dintre cupa (talpa) si parghii: 1 F s = 2 2 sin af 2 db 419

s = 28 .3

Proiectarea parghiilor Latimea parghiilor , bp, se dimensioneaza sau se verifica la compresiune:b p = 26

1 F = 2 2 sin = 15 ac b p

CAPITOLUL 6 EVALUAREA RANDAMENTULUI TRANSMISIEIIn proiectarea unei masini simple de tipul unui ric, a unei prese sau a unui dispozitiv de lucru similar, randamentul constituie un criteriu de evaluare ethnic-economica. Lu 30240 = = 0,2 = >20% Conform definitiei cunoscute : = Lc 152300 Lu- lucru mecanic util, corespunzator unei rotatii complete a elementului de antrenare si este dat de deplasarea sarcinii F pe o distanta .Lu = F = 30240

Deoarece cricul studiat prezinta doar o singura cupla surub-piulita orientate pe directia deplasarii sarcinii se considera = p . p- pasul filetului. L c- lucru mecanic consumat , corespunzator unei rotatii complete a elementului de antrenare se estimeaza pe baza momentului total, Mtot, din diagramele de eforturi.Lc = M tot 2 = 152300

Fia de execuie pentru urub

Nr. crt.

Operaia

Schia

Maini i SDV-uri

20

1

Debitare

SN 400 ubler Cuit de debitare

2

Gurire de centrare

SN 400 Burghiu 2

3

Strunjire

SN 400 Cuit de strunjire

4

Frezare

SN 400 ubler Freza

5

Filetare

SN 400 ubler Cutit de strunjire

6

Verificare Finala

Subler

Fia de execuie pentru piuliNr. crt.

Operaia

Schia

Maini i SDV-uri

21

1

Debitare semifabricat

Fierastrau mecanic

2

Gurire de centrare

SN 400 Burghiu 2

3

Strunjire

SN 400 ubler Cuit de strunjire frontal

4

Gaurire

SN 400 Spiral

5

Filetare

Cutit de filetare

6

Verificare Finala

Subler

22

Bibliografie

1. Miri E., Cicone T., Dobre G. Sisteme de uruburi cu micare ndrumar de proiectare. Bucureti, Editura Printech, 1998. *** Colecia de standarde n vigoare

23