UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV
Departamentul Autovehicule i TransporturiDisciplina Organe de
Maini
PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini I
Autor: Student Grigore Vlad AlinProgramul de studii:
Autovehicole RutiereGrupa 1131
Coordonatori: Prof. univ. dr. ing. Gheorghe MOGAN Dr. ing.
Silviu POPA
2015UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAOV
FACULTATEA DE INGINERIE MECANIC
Disciplina Organe de Maini
PROIECT DE AN LA DISCIPLINA Organe de Maini I
Autor: Student Grigore Vlad AlinGrupa 1131
Coordonatori tiinifici: Prof. univ. dr. ing. Gheorge MOGAN Dr.
ing. Silviu POPA
2015
CUPRINS
Introducere
A. MEMORIUL JUSTIFICATIV
1. Tematica i schema structural-constructiv 1.1. Tematica i
specificaii de proiectare1.2. Schema structural-constructiv2.
Proiectarea elementelor i legturilor2.1. Proiectarea elementului 1
(crligul de remorcare) 2.2. Proiectarea elementului 4 (tirantul
superior) 2.3. Proiectarea legturii 1-4 (asamblare filetat)2.4.
Proiectarea elementelor 5 i 6 (coloana superioar i corp coloan
superioar) 2.5. Proiectarea legturii 4-5 (mbinare sudat) 2.6.
Proiectarea legturilor 5-6 2.6.1 Proiectarea legturii 5-6,
asamblare eav-eav ptrat 2.6.2 Proiectarea legturii 5-6, asamblare
prin bol 2.7. Proiectarea elementelor 7 i 8 (tirant inferior i corp
tirant inferior)2.8. Proiectarea legturii 6-7 (mbinare sudat)2.9.
Proiectarea legturilor 7-8 2.9.1 Proiectarea legturii 7-8, eav-eav
ptrat 2.9.2 Proiectarea legturii 7-8, asamblare prin bol2.10.
Proiectarea elementelor 11 i 12/12 (bara central i coloana
stnga/dreapta) 2.11. Proiectarea legturilor 8-9 i 10-11 (mbinri
sudate) 2.12. Proiectarea legturii 9-10 (asamblare prin uruburi)
2.13. Proiectarea legturilor 11-12/122.13.1 Proiectarea legturii
11-12/12, eav-eav ptrat2.13.2 Proiectarea legturii 11-12/12,
asamblare prin bol 2.14. Proiectarea elementului 13/13 (tirant
stnga/dreapta) 2.15. Proiectarea legturii 12-13/12-13 (mbinare
sudat) 2.16. Proiectarea elementului 3/3 (suport stnga/dreapta)
2.17. Proiectarea legturii 13-3/13-3 (asamblare prin uruburi)
Bibliogarafie
B. ANEXE
Desen de ansamblu (vedere, seciune principal i seciuni pariale)
Desen de execuie crlig de remorcareDesen de execuie subansamblu
sudat S4 (elementele 10 i 11 sudate)
INTRODUCEREScopul proiectului de an la disciplina Organe de
maini este s dezvolte abilitile practice ale studenilor de
proiectare i sintetizare a cunotinelor de mecanic, rezistena
materialelor, tehnologia materialelor i reprezentare grafic n
decursul anilor I i II, precum i modul n care acetia pot rezolva n
mod independent o lucrare de proiectare, pe baza algoritmilor,
metodelor specifice i programelor din domeniu.
............. se vor prezenta (pe aceast pagin) aspecte generale
legate de construcia i proiectarea dispozitivelor de remorcare auto
........
MEMORIUL TEHNIC
1. TEMATICA I SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIV1.1 TEMATICA I
SPECIFICAII DE PROIECTARE
Tema de proiectare a unui produs este lansat de ctre un
beneficiar i reprezint o niruire de date, cerine i condiii tehnice
care constituie caracteristicile i performanele impuse viitorului
produs. n cazul proiectului de an nr. 1 tema de proiectare, pornind
de la necesitatea unor dispozitive de remorcare auto modulare
adaptabile pentru diverse situaii practice presupune concepia i
dimensionarea unui dispozitiv de remorcare cu funcia global de
legare i tractare a miniremorcilor i rulotelor de autovehiculele de
capacitate mic (fig. 1.1). Dezvoltarea acestui produs este cerut de
inexistena unor produse similare care, pe de-o parte, s poat fi
folosite pentru mai multe tipuri de autovehicule, remorci i rulote
i pe de alt parte, s includ componente tipizate (uruburi, boluri
aibe) existente la preuri reduse i performane ridicate. Astfel, se
preconizeaz c noul produs executat n serii mari de producie poate
fi competitiv i din punct de vedere economic.Dispozitivul de
remorcare ca sistem mecanic demontabil, fr micri relative ntre
elemente, are ca parametrii de intrare, forele de interaciune din
cadrul cuplei sferice de remorcare, i ca parametrii de ieire,
forele i momentele din asamblrile dispozitivului cu lonjeroanele
asiului. Pe lng funcia principal de transmitere a sarcinilor de la
intrarea I la ieirea E (fig. 1.1) materializat de cele dou asamblri
cu lonjeroanele asiului autovehiculului, pentru noul produs se
urmrete i ndeplinirea urmtoarelor funcii auxiliare: respectarea
prevederilor de interschimbabilitate cerute de standardele din
domeniu; respectarea condiiilor de protecie a omului i mediului;
diminuarea distrugerilor care ar putea aprea la coliziuni.Pentru
proiectarea de ansamblu a dispozitivului de remorcare (fig. 1.2) se
impune personalizarea listei de specificaii cu urmtoarele cerine
principale: 1. Forele exterioare: FX , FY , FZ [N].1. Tipul
sarcinii: static sau variabil.1. Restricii dimnesionale x1>0, x2
0, z2 > 0 (fig. 1.2).1. Condiii de funcionare: temperatura,
caracteristicile mediului n care funcioneaz.1. Condiii
constructive: interschimbabilitatea i modularizarea.1. Fig. 1.1
Vedere general a unui dispozitiv de remorcare integrat Condiii de
ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea
materialelor, protecia vieii.n tabelul 1.1 se prezint valorile
parametrilor fizici i geometrici impuse pentru o situaie practic
cerut.
Tab. 1.1 Valorile parametrilor fizici i geometriciForele
exterioare [N]Coordonatele punctelor impuse [mm]
FXFYFZX1X2X3Y1Z1Z2
185025045070-250-450350250250
Fig. 1.2 Parametrii fizici i geometrici impui1.2 SCHEMA
STRUCTURAL-CONSTRUCTIV
Din punct de vedere constructiv, dispozitivul de remorcare
formeaz un ansamblu compus din subansamble i elemente constructive,
identificabile cu uurin n schema structural-constructiv din fig.
1.3. Ansamblul asociat interacioneaz cu remorca prin intermediul
unei cuple sferice prin elementul 1 (fig. 1.4) i cu lonjeroanele
asiului autovehiculului prin asamblri cu uruburi cu elementul
3.Subansamblele sunt structuri independente, care se evideniaz
printr-un grup compact compus, n configuraie minimal, din cel puin
dou elemente constructive sau din alte subansamble i elemente
constructive, n interaciune permanent, formate inndu-se cont, cu
precdere, de tehnologiile de montaj, de ntreinere i de exploatare.
n cazul dispozitivului de remorcare din fig. 1.2 s-au definit
subansamble avnd la baz structurile compacte obinute prin sudare. n
figura 1.3 se prezint, la general, structura constructiv i o schema
structural-constructiv a dispozitivului de remorcare cu intrarea I,
materializat printr-o cupl (articulaie) sferic, i ieirea E,
materializat printr-o asamblare cu uruburi montate cu joc cu un
suport fixat pe lonjeroanele asiului. Ansamblul dispozitivului de
remorcare conine elementele 1 i 3 ce formeaz legturile de
intrare/ieire i subansamblele S1, S2 S5/S5 formate din cte dou
elemente sudate. n schema structural nu se evideniaz elementele de
asamblare (boluri, uruburi, aibe) care se vor defini i dimensiona
odat cu proiectarea legturilor i se vor evidenia n desenul de
ansamblu.
abcFig. 1.3 Structura constructiv a dispozitivului de remorcare:
a integrat; b explodat; c schema bloc n tab. 1.2 se evideniaz
subansamblele i elementele dispozitivului de remorcare precizndu-se
tipul, denumirea i subcapitolul n care se va trata proiectarea
acestora. n tab. 1.3 n tab. 1.3 se evideniaz legturile
nedemontabile (mbinri sudate) i demontabile (asamblri filetate,
prin bol, prin uruburi) care urmeaz s fie proiectate in
continuare.
Tab. 1.2 Subansamblele i elementele dispozitivului de
remorcareNr. crt.Codul subans.Codul elem.TipulDenumireaTratare n
subcap.
1A11ColoanCrlig de remorcare2.1
2S14TirantTirant superior2.2
35ColoanColoan de remorcare2.4.1
4S26CorpCorp coloan 2.4.2
57TirantTirant inferior2.7
6S38CorpCorp tirant inferior2.7
79FlanFlan fa2.12
8S410FlanFlan spate2.12
911BarBar central2.10
10S512 (12)ColoanColoan stnga/dreapta2.10
1113(13)TirantTirant stnga/dreapta2.14
12A12 (2)SuportSuport stnga/dreapta
13A13 (3)BarTirant de rigidizare stnga/dreapta2.16
Tab. 1.3 Legturile elementelor dispozitivului de remorcareNr.
crt.CodulTipulDenumireaTratare n subcap.
1IDemontabilAsamblare sferic2.1
21-4 (1-S1)DemontabilAsamblare filetat2.3
34-5Nedemontabilmbinare sudat2.5
45-6 (S1-S2)DemontabilAsamblare eav-eav ptrateAsamblare cu
bol2.6.12.6.2
56-7 Nedemontabilmbinare sudat2.8
67-8 (S2-S3)DemontabilAsamblare eav-eav ptrateAsamblare cu
bol2.9.12.9.2
78-9Nedemontabilmbinare sudat2.11
89-10 (S3-S4)DemontabilAsamblare cu uruburi2.12
910-11Nedemontabilmbinare sudat2.11
1011-12 (S3-S4)DemontabilAsamblare eav-eav ptrateAsamblare cu
bol2.13.12.13.2
1112-13 Nedemontabilmbinare sudat2.15
1213-2DemontabilAsamblare cu uruburi
1313-3DemontabilAsamblare cu urub2.17
142-3DemontabilAsamblare cu urub
15EDemontabilAsamblare cu uruburi
2. 108
3. PROIECTAREA ELEMENTELOR I LEGTURILOR 2.1 PROIECTAREA
ELEMENTULUI 1 (CRLIGUL DE REMORCARE
I. Date de proiectareS se proiecteze crligul de remorcare,
poziia 1 din fig. 2.1.1 cu funcia principal de transmitere a
sarcinilor FX, FY i FZ de la o cupl de remorcare, poziia 2, la
elementul 4 din componena dispozitivului de remorcare. a. Forele
exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N; se calculeaz fora
transversal, = 1867 Nb. Tipul sarcinii: staticc. Condiii de
funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior
cu umezel avansatd. Condiii constructive: interschimbabilitate cu
sistemele de cuplare existente (Fig. 2.1.1 ,a)e. Condiii de
ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea
materialelor, protecia vieiiObs. Crligul de remorcare cu sfer
drept, 1 (Fig. 2.1.1) se conectez la cupla de remorcare 2 prin
intermediul mecanismului de blocare 3 care asigur contactul
permanent al celor dou componente pe suprafaa sferic.
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Deoarece crligul de remorcare cu sfer drept este o pies important n
componena dispozitivului se adopt, oel de calitate, C45, conform SR
EN 10025-2 (STAS 500/2).
abFig. 2.1.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip
crlig de remorcare cu sfer drept: a ansamblu crlig-cupl; b schema
constructiv
13
Fig. 2.1.2 Parametrii geometrici Fig. 2.1.3 Modelul de
calculfuncionali i constructivi
III. Adoptarea formei constructiveCaracteristici i restricii
funcionale i constructivePentru asigurarea celor trei micri
relative de rotaie la unghiuri de rotire de 300 se impune ca
unghiul determinat de intersecia sferei cu tija crligului s fie
aprox. 15o.25o;n vederea asigurrii interschimbabilitii cuplelor
sferice de remorcare precum i modularizrii constructive s-au
dezvoltat dispozitive de cuplare cu diametrul sferei Ds {1, 2, 2}
oli sau Ds {47,625; 50,8; 58,7375} mm.Adoptarea parametrilor
geometrici funcionali i constructivi:- diametrul sferei, Rs, pentru
a respecta punctul de mai sus, se adopt n funcie de sarcina de
tractare FX astfel: Ds = 47,625 mm, pentru FX < 1kN; Ds = 50,8
mm, pentru 1kN 2kN; pentru cazul considerat, Ds = 50,8 mm; -
diametrul tijei, D, pentru a respecta punctul c de mai sus, se
determin cu relaia, D = sin100 Ds; pentru cazul considerat, D =
sin200 50,8 = 17,37 mm; se adopt D = 18 mm; - l3 0,5 D.
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Pentru
dimensionare se adopt modelul din fig. 2.1.3 cu urmtoarele ipoteze
de calcul:
Modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, cu secine circular
constant de diametru D, solicitat la traciune de fora FZ, la
ncovoiere de fora Ft i la forfecare de fora Ft.- Se neglijeaz
tensiunile de forfecare generate de eforturile tietoare.Date
cunoscute:- despre ncrcare: Ft = 1867N fora transversal i FZ = 450
N fora axial aplicate static- despre forme i dimensiuni: bar
circular cu diametrul, D = 18 mm;- despre material: 02 = 360 MPa
tensiunea limit de curgere; c = 34 - coieficientul de siguran; at =
02/c = 360/34 = 80120 [MPa] tensiunea admisibil la traciune.
Relaii de calcul:- eforturi n seciunea critic: N = FZ = 450 N
(efort axial); M = Ft l (efort de ncovoiere)- condiia de rezisten
la traciune i ncovoiere n seciunea critic A-B (n punctul B cele dou
tensiuni au acelai sens),
- dimensionare, din relaia (PRC-A.1.1.1.1.4.1) se determin
lungimea,
=21.05 mm; se adopt l = 35mm.
n care, s-a considerat, D=18mm, at = 120 Mpa, Ft=1867N i FZ =
450 N
V. Proiectarea formei tehnologiceCa urmare a calculelor
tirantului 4 se obine grosimea acestuia, h = 15 mm i innd cont de
nlimea piuliei,(conform STAS 8121/3), m = 16 mm, i grosimea aibei
plate, ( STAS 5200/3), h = 3 mm i a aibei Grower,( STAS 7666/2), g
= 3,5 mm, se adopt l2 = 70 mm i l1 = 44 mm.- prelucrarea crligului
de remorcare cu sfer drept se poate face prin strunjire;- calitatea
suprafeelor Ra = 6,3 m; calitatea suprafeei sferice, deoarece
aceast formeaz mpreun cu cupla de agare o articulaie sferic, se
adopt Ra = 3,2 m.- pentru facilitarea prelucrrii se practic guri de
centrare A2,5 - deoarece elementul funcioneaz n mediu corosiv (cu
umezeal) i pentru a se asigura calitatea suprafeei sferice pe toat
perioada de funcionare se va realiza protecia prin cromare.
VI. VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL PERFORMANT MDESIGN
n acest caz, avnd n vedere c modelul de calcul este simplu att
ca ncrcare precum i ca form a seciunii nu se impune verificarea cu
pachetul de calcul MDESIGN.
2.2 PROIECTAREA ELEMENTULUI 4 (TIRANTUL SUPERIOR)
I. Date de proiectareS se proiecteze tirantul superior, poziia 4
din fig. 2.2.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX,
FY i FZ de la crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 2, la
suportul 5 cu luarea n considerare a urmtoarelor specificaii
impuse: 1. forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N,
acioneaz la distana L1 = 44 mm; se calculeaz momentele n centrul
gurii de trecere: MX4 = FY L1 = 11000 Nmm, MY4 = FX L1 = 81400 Nmm;
1. tipul sarcinii: static; 1. restricii dimensionale: D1 = 18 mm; b
> d2 = 28 mm; L2 = 70 mm;1. condiii de funcionare: temperatura,
T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeal avansat;1.
Condiii constructive: material sudabil;1. a b Fig. 2.2.1 Schema de
ncrcare: a exterioar la nivelul dispozitivului; b exterioar, redus
la nivelul elementului 4Condiii de ecologie: utilizarea de
materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia
vieii.II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i
tehnologiei Deoarece tirantul este o pies care se va suda se adopt,
conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2), oel S235 cu 02 = 235 MPa i r =
360 MPa.III. Adoptarea formei constructiven vederea creterii
eficienei economice se adopta semifabricat de tip oel lat
(platband) cu dimensiunile b i h standard i b/h 4 (fig. 2.2.2).IV.
Schema de calcul, dimensionare i verificare Pentru dimensionare se
adopt modelul din fig. 2.2.3 cu urmtoarele ipoteze de calcul:
modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat, cu seciune
dreptunghiular solicitat la traciune de fora FX; la ncovoiere oblic
de sarcinile FZ, FY i MY4; la torsiune de momentul MX4; la
forfecare de forele FZ i FY; elementele 4 i 5 sunt asamblate prin
sudare i pentru calcul de dimensionare a tirantului 4 se consider c
acesta este ncastrat n centrul cordonului de sudur i seciunea
critic, A-A este dreptunghiular cu dimensiunile b i h; deoarece,
modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor
solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un
model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de
ncovoiere dat de fora FZ i momentul MY4; dup determinarea
dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face
verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN (etapa VI).Din condiia
de rezisten la solicitarea de ncovoiere n planul XZ se determin
grosimea h cu relaia [ Mogan, 2012],
= 13.76 mm,
n care, s-a considerat, M max = 112900 Nmm i a = 70 MPa. Ca
urmare, innd cont c b = 4h se adopt (conform DIN 10058)
semifabricat de tip platband (oel lat) cu b = 60 mm i h = 15
mm.
Fig. 2.2.2 Parametri geometriciFig. 2.2.3 Modelul de calcul V.
Proiectarea formei tehnologiceinnd cont de parametrii geometrici
definii n fig. 2.2.2 i de rezultatele obinute la proiectarea
asamblrii cu filet 1-4 i a mbinrii sudate, se adopt: R = 30 mm, D1
= 18 mm, = 105 Prelucrarea elementului 4 presupune frezarea poriuni
de cap i gurirea; calitatea suprafeelor prelucrate Ra = 12,5 m.
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGNDin
analiza rezultatelor obinute n urma analizei cu MDESIGN a
structurii elementului proiectat (anexa 2.1) se observ c n seciunea
din ncastrare tensiunile tangeniale sunt maxime. Tensiunea maxim de
forfecare generat de fora FZ n punctele P6 i P2 (fig. 2.2.4,a) are
valoarea 1,78 MPa i se neglijeaz pentru calculul tensiunii
echivalente. Tensiunea maxim normal generat de fora FX i momentele
MY MZ n punctul P1 (fig. 2.2.4,b,c,d; 2.2.4) are valoarea 57.38 MPa
i este mai mic dect tensiunea admisibil care are valoarea 65
MPa.
ab
cd
Fig. 2.2.4 Distribuii ale tensiunilor secionale din ncastrare: a
de forfecare generate de fora FZ; b normale generate de FX; c
normale generate de momentul MY; d normale generate de momentul
MZ
2.3 PROIECTAREA LEGTURII 1-4 (ASAMBLARE FILETAT)
I. Date de ProiectareS se proiecteze asamblarea cu urub montat
cu joc dintre crligul de remorcare cu sfer drept, poziia 1 din fig.
2.3.1 cu funcia principal de transmitere prin frecare a forelor FX,
FY i FZ la suportul poziia 4. Specificaii impuse :1. Forele
exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N; se calculeaz fora
transversal, = 1867 N1. Tipul sarcinii: static1. Numrul de suprafee
de frecare, i=11. Date despre asamblare (opional): n = 1, numrul de
uruburi; 1. Tipul asamblrii, urub montat cu joc (transmiterea
forelor prin frecare)1. Coeficientul de frecare dintre tablele
asamblate, = 0,251. Condiii de funcionare: temperatura, T = -
30oC40 oC1. Condiii constructive: interschimbabilitatea 1. Condiii
ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea
materialelor, protecia vieii
Fig. 2.3.1Schema funcional-constructiv
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Poriunea de urub este corp comun cu corpul crligului de remorcare
cu sfer drept definit n capitolul 2.1 i, deci, materialul este, oel
de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.3.2 Parametrii geometrici ai asamblrii
Caracteristici i restricii funcionale i constructive: asamblarea
presupune montajul poriunii filetate cu joc i meninerea acestuia pe
durata funcionrii; pentru asigurarea strngerii asamblrii se
utilizeaz o aib plat cu diametrul exterior mai mare ca diametrul
gulerului, d2
Parametrii geometrici principali: diametrul nominal al
filetului, d, din condiii de interschimbabilitae i standardizare se
adopt filet metric diametrul gurii de trecere, D1, se adopt din
standarde
Caracteristici i restricii funcionale i constructive: asamblarea
presupune montajul poriunii filetate cu joc i meninerea acestuia pe
durata funcionrii; pentru asigurarea strngerii asamblrii se
utilizeaz o aib plat cu diametrul exterior mai mare ca diametrul
gulerului, d2
Parametrii geometrici principali: diametrul nominal al
filetului, d, din condiii de interschimbabilitae i standardizare se
adopt filet metric diametrul gurii de trecere, D1, se adopt din
standarde
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de
calcul: modelul de calcul a urubului este o bar dreapt ncastrat n
corpul crligului de remorcare, cu seciune circular constant de
diametru d1 (diametrul interior al filetului), solicitat la
traciune de fora axial, Fa. se neglijeaz momentul de torsiune care
apare la strngerea asamblrii i, deci, i tensiunile de forfecare
generate de eforturile tietoare asociate; fora exterioar, FZ, care
n timpul funcionrii poate aciona n ambele sensuri se consider,
pentru acest calcul, c acioneaz n sensul pozitiv al axei Z situaie
ce conduce la solicitarea suplimentar a asamblrii cu urub.Date
cunoscute: despre ncrcare: Ft = 1867 N fora transversal i FZ = 450
N fora axial, aplicate static despre asamblare: i = 1, n = 1, =
0,25 despre material: 02 = 360 MPa tensiunea limit de curgere; c =
34 - coieficientul de siguran; at = 02/c = 360/34 = 80120 MPa
tensiunea admisibil la traciune (se consider, at = 110 MPa);
tensiunea admisibil a materialelor elementelor 1 i 4 n contact as =
6090 MPa. (se consider, as = 70 MPa).
Fig.2.3.3 Modelul de calcul a asamblrii
Relaii de calcul: fora axial din urub din condiia de transmitere
a forei Ft prin frecare (Ft Ff, fora de frecare), = 9335 N fora
axial total din urub (pentru cazul n care FZ acioneaz nspre n
sus),
= 9785 N din condiia de rezisten la traciune a tijei
filetate,,
se determin diametrul interior al filetului, = 10.9 mm,
din (STAS 510-74), se adopt ( ) parametrii filetului: d1 =
11,825 mm, d2 = 12,701 mm, d = 14 mm (M14), p = 2 mm; se adopt din
(STAS 8121/3-74)corelat cu dimensiunea filetului (M14) diametrul
gurii de trecere, D1 = 14 mm (execuie mijlocie);
din condiia de rezisten la strivire a materialelor n zonele de
contact dintre elementele 4 i 1, respectiv 4 i aiba plat, apare
presiunea,,
se determin diametrul gulerului elementului 1, respectiv,
diametrul exterior minim al aibei plate,= 21.5 mm;
se adopt, din (STAS 5200/3) d2 = 24 mm.
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.3.4 Parametrii de reprezentare pe desen
Cotele privind lungimile s-au determinat innd cont de grosimea
piuliei m = 11 mm , aiba plat, aiba Grower i elementului 4. Pentru
a se facilita obinerea perpendicularitii suprafeei frontale pe axa
piesei se adopt raza de racordare R0,5;Prelucrarea filetului se
poate face achiere;Calitatea suprafeei Rz = 6,3
VI. VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL PERFORMANT MDESIGN
n acest caz, avnd n vedere c modelul de calcul este simplu att
ca ncrcare precum ca i form a seciunii nu se impune verificarea cu
pachetul de calcul MDESIGN.
2.4 PROIECTAREA ELEMENTELOR 5 I 6 (COLOANA SUPERIOAR I CORP
COLOAN SUPERIOAR)2.4.1 PROIECTAREA ELEMENTULUI 5
I. Date de ProiectareS se proiecteze coloana superioar, poziia 5
din fig. 2.4.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor FX,
FY i FZ de la tirantul 4 la suportul 6 din componena subansamblului
sudat S1 al dispozitivului de remorcare.Specificaii impuse a.
Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la
distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; se calculeaz
momentele de ncovoiere n centrul profilului ptrat (mbinarea sudat):
MX5 = FY L1 = 11000 Nmm, MY5 = FX L1 + FZ L2 = 112900 Nmm, MZ5 = FY
L2 = 17500 Nmm. b. Tipul sarcinii: staticc. Restricii dimensionale:
se va utiliza semifabricat din eav ptrat, pentru care innd cont c
se mbin prin sudare cu tirantul 4 de lime b = 60 mm, deci, din
considerente de posibilitate a aplicrii cordonului de sudur de col,
se impune ca latura, h 50 mm; 1. Condiii de funcionare:
temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel
avansatd. Condiii constructive: interschimbabilitatea,
modularizarea1. Condiii de ecologie : utilizarea de materiale i
tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii
a bFig. 2.4.1.1 Schema funcional-constructiv a elementului
coloan superioar: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Deoarece suportul este o pies care se va suda se adopt, oel S235
(OL37), conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.4.1.2 Parametri geometrici funcionali i constructivi
Caracteristici i restricii funcionale i constructive se va
adopta, din considerente de greutate minim, semifabricat din eav
ptrat; se va urmri ca dimensiunea evii ptrate s permit aplicarea
cordonului de col la sudarea cu elementul 4Adoptarea parametrilor
geometrici funcionali i constructivi: se adopt din considerente de
greutate redus semifabricat din ev ptrat; lungimea L3 = L3 h = 235
mm
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare
Ipoteze de calcul i solicitri: Transmiterea sarcinilor de la
elementul 5 la elementul 6 se realizeaz prin contact direct i
pentru calculul de dimensionare se consider c acesta este ncastrat
n centrul corpului 6 Modelul de calcul asociat coloanei 5 se
consider ca fiind o bar dreapt cu seciune ptrat cu latura h5 i
grosimea t5 ncastrat, solicitat la compresiune de fora FZ ; la
ncovoiere oblic de sarcinile FX, FY, MX5 i MY5; la torsiune de
momentul MZ5 i la forfecare de forele FX, FY. Se neglijeaz efectele
gurilor de fixare axial n corpul 6 cu bol. Deoarece, modelul de
dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de
complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care
ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FX
i momentul MY5; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea
modelului simplificat i calculul legturii de tip ev-eav se va face
verificarea cu pachetul MDESIGN cu luarea n considerare a celor dou
evi 5, 6 (ca formnd un bloc), situaie ce corespunde mai bine cu
situaia real
Fig. 2.4.1.3 Schema de calcul i diagramele de eforturi
Date cunoscute: despre forme i dimensiuni: eav ptrat cu h5 50
mm;L3 = 235 mm; despre ncrcare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N;
MX5 = 11000 Nmm, MY5 = 112900 Nmm, MZ5 = 17500 Nmm; despre
material: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere; c = 1,52,5 -
coieficientul de siguran; ac = 02/c = 235/1,52,5 = 90150 MPa
tensiunea admisibil la traciune (se adopt, at = 110 MPa)
Relaii de calcul: efort de ncovoiere n seciunea critic (model
simplificat): M max = MY5 + FX L3= 575400 Nmm; condiia de rezisten
la ncovoiere n seciunea critic,
dimensionare, din ultima parte a relaiei , innd cont c, uzual
pentru evile ptrate standard, t/h = 0,050,15, (t/h = 0,1) se
determin, = 44.75 mm
i rezult, t5 = 4,47mm; se adopt semifabricat eav ptrat cu
dimensiunile h5 = 50 mm i t5 = 5 mm.
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.4.1.4 Parametrii geometrici ai asamblrii
Lungimea coloanei se va determina prin calculul lanului de
dimensiuni care implic elementele 5 i 6 poziionate axial de bol;
lungimea elementului 6, l6 = L = 60 mm, s-a determinat n subcap.
2.4.2;Diametrul gurii de bol s-a determinat n urma calcului
asamblrii cu bol n subcap. 2.6.2.;Numrul de guri i deci cursa de
reglare se va determina innd cont de ncadrarea n gabaritul
dispozitivului pentru a nu se depi limita nferioar (aceasta se va
determina de pe desenul de ansamblu);Rugozitatea de prelucrare Ra =
6,3 m
2.4.2 PROIECTAREA ELEMENTULUI 6
I. Date de proiectare
S se proiecteze legtura (asamblarea) a dou evi ptrate
concentrice, poziiile 5 i 6 din fig. 2.4.2.1 cu funcia principal de
transmitere prin form a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX6, MY6,
MZ6.Specificaii impuse a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250,
FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250
mm; se calculeaz momentele n centrul asamblrii cu bol: MX6 = FY (L1
+ L3) = 73500 Nmm, MY6 = FX (L1 + L3) + FZ L2 = 561400 Nmm, MZ6 =
FY L2 = 17500 Nmm b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre
asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h5 = 50 mm i
grosimea t = 5 mm d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact
conforme. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC;
mediu de lucru exterior cu umezel avansatf. Condiii constructive:
interschimbabilitatea i modularizareag. Condiii ecologice:
utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor,
protecia vieii
Fig. 2.4.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii (legturii)
eav-teav ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Elementele 5 i 6 sunt incluse n subansamble sudate i deci pentru
acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2
(STAS 500/2).
III. Adoptarea formei constructiveCaracteristici i restricii
funcionale i constructive pentru asigurarea funcionrii se impune
realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 5 i
6 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora.
Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi:
eava ptrat interioar, dimensionat n subcap. 2.4.1, are dimensiunile
h5 = 50 mm, t5 = 5 mm; pentru asigurarea contactului conform dintre
evile ptrate interioar i exterioar se adopt dimensiunile evii
exterioare , h6 = 60 mm i grosimea t6 = 5 mm.
Fig. 2.4.2.2 Parametrii geometrici ai asamblrii
2.5 PROIECTAREA LEGTURII 4-5 (MBINARE SUDAT)
I. Date de proiectare
S se proiecteze mbinarea sudat a tirantului, 4, cu coloana 5 din
fig. 2.5.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY,
FZ, MX5, MY5, MZ5.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX =
1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 =
70 mm; se calculeaz momentele n centrul profilului cordonului de
sudur (ptrat): MX5 = FY L1 = 11000 Nmm, MY5 = FX L1 +FzL2= 81400
Nmm, MZ5 = FY L2 = 17500 Nmm, b. Tipul sarcinii: staticc. Date
despre asamblare (opional); tirantul este executat din platband b =
60 mm i h = 15 mm; coloana 5 din eava ptrat cu dimensiunea h = 50
mm i grosimea t = 5 mm; d. Tipul mbinrii, sudur de cole. Condiii de
funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior
cu umezel avansat f. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i
tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii
a b Fig. 2.5.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate: a
integrare n ansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Elementele 4 i 5 formeaz un subansamblu sudat i, deci, pentru
acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2
(STAS 500/2)
III. Adoptarea formei constructive
Fig.2.5.2 Parametri geometrici ai mbinrii
Caracteristici i restricii funcionale i constructive: se impune
asigurarea perpendicularitii celor dou elemente Parametrii
geometrici principali: grosimea cordonului de sudur a este ma mic
dect grosimea peretelui evii
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare
Ipoteze de calcul i solicitri deoarece ncrcarea exterioar este
compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate
mrit pentru calculul clasic se consider un model simplificat care
ia n considerare ncrcarea cu forele transversale FX i FY tensiunile
de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea cordonului n plan
longitudinal i transversal se neglijeaz solicitrile la
ncovoiereDate cunoscute: despre ncrcare: FX = 1850 N, despre forme
i dimensiuni: cordonul sudat are forma ptrat cu latura, h = 50 mm;
despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a
materialului evilor; at = 80 MPa tensiunea admisibil la traciune;
afs = 0,65 at = 50 MPa tensiunea admisibil la forfecare a
sudurii
Fig. 2.5.3 Schema de calcul
Relaii de calcul: Condiia de rezisten la forfecare a sudurii,
Tensiunile de forfecare datorate forelor FX i FY,,
Dimensionare sudurDin relaia, se obine grosimea cordonului de
sudur,= 0,62 mm
Se adopt, din considerente tehnologice, grosimea cordonului de
sudur, a = 2mm.
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.5.4 Reprezentarea simplificat pe desen a mbinrii
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare: sudura se va realza dup contur nchis; dup sudare se
va aplica tratament termic de recoacere de detensionare
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
Normal stresses caused by bending moment My Normal stresses
caused by bending moment Mz
Shear stresses caused by torsional moment Tx
2.6 PROIECTAREA LEGTURILOR 5-6
2.6.1 PROIECTAREA LEGTURII 5-6, ASAMBLAREEAV-EAV PTRAT
I. Date de proiectare
S se proiecteze legtura (asamblarea) a dou evi ptrate
concentrice, poziiile 5 i 6 din fig. 2.6.1.1 cu funcia principal de
transmitere prin form a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX6, MY6,
MZ6.Specificaii impuse a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250,
FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250
mm; se calculeaz momentele n centrul asamblrii cu bol: MX6 = FY (L1
+ L3) = 73500 Nmm, MY6 = FX (L1 + L3) + FZ L2 = 561400 Nmm, MZ6 =
FY L2 = 17500 Nmm b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre
asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h5 = 50 mm i
grosimea t = 5 mm d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact
conforme. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC;
mediu de lucru exterior cu umezel avansatf. Condiii constructive:
interschimbabilitatea i modularizareag. Condiii ecologice:
utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor,
protecia vieii
Fig. 2.6.1.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii (legturii)
eav-teav ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Elementele 5 i 6 sunt incluse n subansamble sudate i deci pentru
acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2
(STAS 500/2).
III. Adoptarea formei constructiveCaracteristici i restricii
funcionale i constructive pentru asigurarea funcionrii se impune
realizarea contactului conform (pe suprafae mari) dintre evile 5 i
6 care se realizeaz prin montajul cu joc al acestora.
Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi:
eava ptrat interioar, dimensionat n subcap. 2.4.1, are dimensiunile
h5 = 50 mm, t5 = 5 mm; pentru asigurarea contactului conform dintre
evile ptrate interioar i exterioar se adopt dimensiunile evii
exterioare , h6 = 60 mm i grosimea t6 = 5 mm.
Fig. 2.6.1.1 Parametrii geometrici ai asamblrii
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare
Fig.2.6.1.3 Schema i modelul de calcul a asamblrii: a schema
ncrcrii; b distribuiile presiunilor generate de sarcinile FX i MY6
; c distribuiile presiunilor generate de sarcinile FY i MX6 ;d
distribuiile presiunilor generate de momentul de rsucire MZ6
Ipoteze de calcul i solicitri (fig.2.4.2.2): transmiterea
forelor FX, FY i a momentelor MX6 i MY6 de la eava 5 la eava 6 se
face prin contactul direct dintre cele dou evi montate cu joc
(distribuie liniar a presiunilor de contact) dup suprafeele
dreptunghiulare I, II, III i IV; transmiterea forei FZ de la eava 5
la eava 6 se face printr-un bol montat cu joc n eava 5 i cu
strngere mic n eava 6 ; Forele FX i FY genereaz pe suprafeele de
contact I i, respectiv, II presiuni de strivire (pFX, pFX)
distribuite uniform; momentele MX6 i MY6 genereaz pe suprafeele de
contact I, III i, respectiv, II, IV presiuni de strivire
distribuite liniar cu maximele pmaxMX i, respectiv, pmaxMY;
momentul MZ6 genereaz pe suprafeele de contact I, II, III i IV
presiuni de strivire distribuite liniar cu maximul pmaxMZ; pentru
calculul asamblrii nu se consider gurile pentru bol. Date
cunoscute: despre ncrcare: FX = 1850 N, FY = 250 N fore normale, FZ
= 450 N for axial; MX6 =73500 Nmm, MY6 = 561400 Nmm momente
transversale (de ncovoiere), MZ6 = 17500 Nmm momentul axial (de
torsiune) despre forme i dimensiuni: dimensiunile alezajului ptrat,
H = h6 = 60 mm, lungimea L = l6 cu valoare necunoscut; grosimea
evii interioare, t5 = 5 mm, i respectiv exterioare t6 = 5 mm;
despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a
materialului evilor; as = 6080 MPa tensiunea admisibil la strivire
(se adopt, as = 60 MPa); af = 5060 MPa tensiunea admisibil la
forfecare (se adopt, af = 60 MPa)Relaii de calcul: Presiuni de
contact presiunile de contact pe suprafaele I i II generate de
forele FX i respectiv FY sunt:
presiunile maxime de contact pe suprafeele I, III i II, IV
generate de momentele MY6 i respectiv MX6 sunt:
i, respectiv,
presiunea maxim de contact pe suprafeele I, II, III, IV generat
de momentul MZ6 .
Condiia de rezisten la strivire a asamblrii evilorPresiunile de
contact maxime, obinute prin nsumarea presiunilor determinate de
sarcinile exterioare, se limiteaz la valoarea tensiunii admisibile
de strivire a materialelor n contact,=
=
Dimensionare asamblare (legtur) eav-eavDin relaia de mai sus,
considernd H cunoscut, se obin ecuaiile:
care dup nlocuirea valorilor parametrilor cunoscui devin:150000
L2 -164000 L-286080000 =0,150000 L2 -104000 L-71520000 =0.
i au soluiile pozitive maxime = 17 mm i respectiv = 8.8 mm; se
adopt L = 60 mm
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.6.1.4 Parametri tehnologicie i constructivi
Diametrul alezajului , D5 = 10 mm se determin ca urmare a
calculului asamblrii cu bol din subcap. 2.6.2Gaura de bol se aplic
la partea inferioar la distana 1,5D5;ajustajul gaur-bol
H12/h10;Rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m; rugozitatea
alezajului Ra = 3,2 m
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
Maximum value of the normal stress
Salient pointTension-pressure-stresszd N/mmBending stress in
consequenceof Mymax (Mmax)max N/mmBending stress in consequenceof
Mzmax (Mmax)max N/mmCombined characteristicof normal stressres
N/mm
P1 0.83 16.98 24.33 42.15
P2 0.83 0.00 24.33 25.16
P3 0.83 -16.98 24.33 8.18
P3* 0.83 -16.98 24.33 8.18
P4 0.83 -16.98 0.00 -16.15
P5* 0.83 -16.98 -24.33 -40.48
P5 0.83 -16.98 -24.33 -40.48
P6 0.83 0.00 -24.33 -23.50
P7 0.83 16.98 -24.33 -6.51
P7* 0.83 16.98 -24.33 -6.51
P8 0.83 16.98 0.00 17.82
P1* 0.83 16.98 24.33 42.15
Maximum combined characteristic of the shear stressres= 3.508
N/mm
Comparable stressvx= 20.689 N/mm
Safety against leakSf= 11.359
Resulting maximum deflectiony= 0.000 mm
Angle of the deflection= 0.000000
2.6.2 PROIECTAREA LEGTURII 5-6, ASAMBLARE PRIN BOL
I. Date de proiectareS se proiecteze asamblarea) cu bol
cilindric a dou evi ptrate concentrice, poziiile 5 i 6 cu funcia
principal de transmitere prin form a forei FZSpecificaii impuse a.
Fora exterioare: FZ = 450 N; b. Tipul sarcinii: staticc. Date
despre asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h5 = 50 mm i
grosimea t5 = 5 mm; eava ptrat exterioar are dimensiunea h6 = 60 mm
i grosimea t6 = 5 mm Tipul legturii (asamblrii), cu contact
conformd. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC;
mediu de lucru exterior cu umezeal avansate. Condiii constructive:
interschimbabilitatea i modularizareaf. Condiii ecologice:
utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor,
protecia vieii
a bFig. 2.6.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol
cilindric a evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b
schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i
tehnologiei
Pentru elementele 5 i 6 s-a ales material sudabil, oel S235,
conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) Bolul se va executa din oel
pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005)
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.6.2.2 Parametri geometrici ai asamblrii
Caracteristici i restricii funcionale i constructive asamblarea
cu bol se poziioneaz la partea inferioar a ansamblului eav-eav 5-6;
se va realiza asamblare transversal prin ambii perei a evilor
Parametrii geometrici principali D5 diametrul bolului (valoare
standard); b5 poziia gurii n eava 5; b6 poziia gurii n eava 6
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare
Ipoteze de calcul i solicitri: fora FZ se transmite prin form
(contact direct) de la eava 5 la bol prin dou suprafee
semicilindrice pe care, datorit jocului existent mrit, se consider
ca apar presiuni de strivire cu distribuie cosnusoidal cu maximul
p5 ; fora FZ se transmite prin form (contact direct) de la bol la
eava 6, de asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care,
datorit jocului existent redus, se consider c apar presiuni de
strivire cu distribuie uniform cu maximul p6 Date cunoscute: despre
ncrcare, FZ = 450 N fora transversl pe bol despre materiale: 02 =
235 MPa tensiunea limit de curgere a materialului evii; as = 6080
MPa tensiunea admisibil la strivire (se adopt, as = 60 MPa pentru
oelul S235 cu limita la curgere mai mic); af = 70 MPa tensiunea
admisibil la forfecare
Fig. 2.6.2.3 Schema de calcul
Relaii de calcul: Condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu
bolPresiunile maxime de contact pe suprafeele bolului se limiteaz
se limiteaz la valoarea tensiunii admisibile de strivire a
materialelor n contact,
Dimensionare asamblare cu bolDin relaia de mai sus se obine
diametrul necesar al bolului,= max (1.8; 1.25)
Se adopt din considerente tehnologice, D5 = 10 mm. Verificare
bol la forfecare80 MPa
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.6.2.4 Parametrii de reprezentareAlegerea bolului: se va
adopta bltul din fig.2.6.2.4 cu diametrul exterior al poriunii
cilindrice, 10h11 [mm]Ajustaje i tolerane: H12/h10, pentru eava 6 i
bol; execuie mijlocie a gurii din eava 5.Rugozitti: alezajul din
eava 6 se va aleza Ra = 3,2 m; alezajul din eava 3 se va realiza
prin gurire, Ra = 6,3 m.Obs. bolurile se execut n forma standard
(STAS 5754/1i STAS 5756) sau forme tipizate (fig. 2.6.2.4); pentru
asigurare se pot folosi plinturi (STAS 1991), sigurane elastice
(fig. 2.6.2.4) etc.; pentru mpiedicarea deplasrii axiale se pot
folosi aibe pentru boluri (STAS 5974)
Fig. 2.6.2.4 Bol cap la 45o i gaur de plint
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
2.7 PROIECTAREA ELEMENTELOR 7 I 8 (TIRANT INFERIOR I CORP TIRANT
INFERIOR)
I. Date de proiectare
S se proiecteze subansamblul tirant inferior i corp tirant
inferior, poziiile 7 i 8 din fig. 2.7.1 cu funcia principal de
transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de remorcare
drept cu sfer, poziia 1, la flana 9.Specificaii impuse a. Forele
exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N acionez la distanele
L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; h6 = 60 mm (determinat la
calculul elementului 5,); se calculeaz momentele n centrul gurii de
trecere: MX7 = FY (L1+L3) = 73500 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h6/2) = 25000
Nmm, MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2) = 588000 Nmm;
b. Tipul sarcinii: staticc. Restricii dimensionale: L4 = 250 mm;
eava ptrat 7 se va suda n T pe corpul 6 i se impune ca latura
ptratului, h7 < h6 = 50 mm;d. Condiii de funcionare:
temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel
avansate. Condiii constructive: materiale sudabilef. Condiii de
ecologie: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea
materialelor, protecia vieii.
a
bFig. 2.7.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip
tirant solicitat excentric: a subansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Deoarece tirantul inferior precum i corpul tirantului inferior sunt
piese care se vor suda se adopt, oel S235, conform SR EN 10025-2
(STAS 500/2).
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.7. 2 Parametri geometrici ai asamblrii
Caracteristici i restricii funcionale i constructive: se adopta
semifabricate de tip ev ptrat standard cu laturile ptratelor h7 i
h8 i grosimile pereilor t7 i, respectiv, t8;
Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: se
adopt, x = 45 mm, conform unei evaluri aproximative a grosimilor
elementelor 9, 10 i 11; lungimea = L4 h6/2 x = 220-25-45 = 180 mm;
lungimea = /2 = 90 mm;
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Solicitri i
ipoteze de calcul: modelul de calcul este o bar dreapt ncastrat,
compus din 2 evi ptrare- solicitat la traciune de fora FX ; la
ncovoiere oblic de sarcinile FZ, FY i MY4, MZ4; la torsiune de
momentul MX4; la forfecare de forele FY i FZ; elementele 7 i 8
formeaz n zona median legtur ev-ev i sunt fixate axial printr-o
asamblare cu bol; pentru calculul de rezisten se consider c
anasamblul celor dou bare este ncastrat n centrul flanei 9;
deoarece, modelul de dimensionare cu luarea n considerare a tuturor
solicitrilor este de complexitate mrit, n continuare, se adopt un
model simplificat care ia n considerare solicitarea principal de
ncovoiere dat de fora FZ i momentul MY7; dup determinarea
dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face
verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN Date cunoscute (pentru
modelul simplificat): despre ncrcare: FZ = 450 N for transversal i
Mz7 = 588000 Nmm moment de ncovoiere concentrat, aplicate static;
despre form i dimensiuni: eav ptrat h7 x t7 are lungimea de
ncastrare, = 90 mm; eav ptrat h8 x t8 este ncastrat la distana, =
180 mm; se impune, din considerente de realizare a sudarii n T cu
elementul 6, ca latura ptratului, h7 < h6 = 50 mm; despre
material: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere; c = 1,52,5 -
coieficientul de siguran; ac = 02/c = 235/1,52,5 = 90150 MPa
tensiunea admisibil la traciune (se adopt, at = 110 MPa)
Fig. 2.7.3 Modelul de calcul
Relaii de calcul: eforturile de ncovoiere n seciunile critice
(pentru modelul simplificat): M max S1 = MY7 + FZ = 598675 Nmm, n
seciunea S1; M max S2 = MY7 + FZ = 645550 Nmm, n seciunea S2;
condiile de rezisten la ncovoiere n seciunile critice S1 i S2,
dimensionare tirant inferior, 7, din ultima parte a relaiei de mai
sus, innd cont c, uzual pentru evile ptrate standard, t/h =
0,050,15, (t/h = 0,1) se determin,= 21.82 mm
i rezult, t7 = 2.182 mm; se adopt semifabricat eav ptrat cu
dimensiunile h7 = 50 mm i t7 = 5 mm; innd cont c eava 7 intr n eava
8 i deci h8 = h7 + 2 t8 = 50 + 2 t8; considernd ca pentru evile
ptrate t/h = 0,050,15 rezult h8 = 5671,4; se adopt semifabricat eav
ptrat cu dimensiunile h8 = 60 mm i t8 = 5 mm; verificare rezisten
la ncovoiere a corpului tirantului inferior, 8, conform relaiei=
34,92 MPa = 110 MPa
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.7.4 Parametri tehnologici i constructivi
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare:
lungimea elementului 7, numrul de guri i, deci, cursa de reglare
se vor determina innd cont de calculul asamblrii eav-ev calculat n
subcap. 2.9.1; diametrul gurii de bol s-a determinat n urma
calcului asamblrii cu bol n subcap. 2.9.2; rugozitatea de
prelucrare, Ra = 6,3
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
2.8 Proiectarea legturii 6-7 (mbinare sudat)I. Date de
proiectare
S se proiecteze mbinarea sudat a tirantului inferior, 7, cu
corpul coloanei superioare 6 din fig.2.8.1 cu funcia principal de
transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX7, MY7, MZ7.Specificaii
impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N
acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; h6 = 60
mm (determinat la calculul elementului 5,); se calculeaz momentele
n centrul gurii de trecere: MX7 = FY (L1+L3) = 73500 Nmm, MZ7 = FY
(L2 +h6/2) = 25000Nmm, MY7 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2) = 588000
Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare; tirantul i
corpul tirantului superior sunt executate din eav ptrat cu
dimensiunea h6 =60 mm, h7= 50 mm i grosimea t6 = t7 = 5 mm; d.
Tipul mbinrii, sudur de cole. Condiii de funcionare: temperatura, T
= - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat f. Condiii
ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea
materialelor, protecia vieii
a bFig. 2.8.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate -
cazul 2 (6-7): a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Elementele 6 i 7 formeaz un subansamblu sudat i, deci, pentru
acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2
(STAS 500/2)
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.8.2 Parametri geometrici ai mbinrii
Caracteristici i restricii funcionale i constructive se impune
asigurarea perpendicularitii celor dou elemente
Parametrii geometrici principali grosimea cordonului de sudur a
este ma mic dect grosimea peretelui evii t6,7
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de
calcul i solicitri deoarece ncrcarea exterioar este compus din
sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru
calculul clasic se consider un model simplificat care ia n
considerare ncrcarea cu sarcinile maxime, fora FX i momentul MY7
tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea celor
dou cordoane de sudur se neglijeaz solicitrile la ncovoiere i
forfecareDate cunoscute: despre ncrcare: FX = 1850 N, MY7 = 588000
Nmm despre forme i dimensiuni: cordonul sudur are forma ptrat cu
latura, h = 50 mm; despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit
de curgere a materialului evilor; at = 80 MPa tensiunea admisibil
la traciune; afs = 0,65 at = 50 MPa tensiunea admisibil la
forfecare a sudurii
Fig. 2.8.3 Parametri geometrici ai mbinrii
Relaii de calcul: Condiia de rezisten la forfecare a sudurii,
Tensiunile de forfecare datorate forei FX i momentului MY7,, ;
Dimensionare sudurDin relaia de mai sus, se obine grosimea
cordonului de sudur, = 4.04mm
Se adopt, din considerente tehnologice, grosimea cordonului de
sudur, a = 4 mm
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.8.4 Reprezentarea simplificat pe desen a mbinrii
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare: sudura se va realza dup contur nchis; dup sudare se
va aplica tratament termic de recoacere de detensionare
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
Note:
Static proof: 1.121e-1 < 1
2.9 Proiectarea legturilor 7-82.9.1 Proiectarea legturii 7-8,
eav-eav ptrat
I. Date de proiectare
S se proiecteze legtura (asamblarea) a dou evi ptrate
concentrice, poziiile 7 i 8 din fig. 2.9.1.1 cu funcia principal de
transmitere prin form (contact) a sarcinilor: FX, FY, MX7, MY7,
MZ7.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY =
250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 =
250 mm; = 90 mm; se calculeaz momentele n centrul asamblrii cu bol:
MX7 = FY (L1+L3) = 73500 Nmm, MZ7 = FY (L2 +h5/2+) = 73500Nmm, MY7
= FX (L1 +L3) + FZ (L2 +h6/2+) = 25000 Nmm;b. Tipul sarcinii:
staticc. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are
dimensiunea h7 = 50 mm i grosimea t7 = 5 mm; eava ptrat exterioar
are dimensiunea h8 = 60 mm i grosimea t8 = 5 mm; d. Tipul legturii
(asamblrii), cu contact conforme. Condiii de funcionare:
temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel
avansatf. Condiii constructive: interschimbabilitatea i
modularizareag. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i
tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii
Fig. 2.9.1.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii (legturii)
eav-teav ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i
tehnologiei
Elementele 7 i 8 sunt incluse n subansamble sudate i deci pentru
acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN 10025-2
(STAS 500/2).
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.9.1.2 Parametri geometrici ai asamblrii
Caracteristici i restricii funcionale i constructive pentru
asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe
suprafae mari) dintre evile 7 i 8 care se realizeaz prin montajul
cu joc al acestora
Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi:
evile ptrate interioar i exterioar, au dimensiunile: h7 = 50 mm, t5
= 5 mm; h8 = 60 mm, t8 = 5 mm;
Obs. dimensiunile asamblrii cu bol se vor determina n subcap.
2.9.2
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze i relaii
de calcul:Legtura (asamblarea) dintre evile ptrate 7 i 8 este
similar cu legtura dintre evile 5 i 6 tratat n subcapitolul 2.6.1
cu urmtoarele deosebiri: ncrcrile exterioare sunt: FY = 1850, FZ =
450 N; MX7 = 73500 Nmm, MZ7 = 588000Nmm, MY7 = 25000 Nmm;
dimensiunile alezajului ptrat, H = h7 = 50 mm, lungimea L = l8 cu
valoare necunoscut; grosimea evii interioare, t7 = 5 mm, i
respectiv exterioare t8 = 5 mm; sistemul de coordonate adoptat are
axa axial X n loc de Z i axa trnsversal Z n loc de X
a b
Fig. 2.9.1.3 Similitudinile modelelor de calcul: a legtura
dintre evile 5 i 6; b legtura dintre evile 7 i 8
Aceste deosebiri nu implic modificri ale modelului de calcul i
deci, se menin aceleai ipoteze i relaii de dimensionare n care se
modific indicii asociai modificrii sistemului de coordonate (X Z, Z
X) i elementului de baz (6 7): care dup nlocuirea valorilor
parametrilor cunoscui devin,150000 L2-395100 L-364605000 =0,150000
L2-377600 L-4188000=0.
i au soluiile pozitive maxime = 32.78 mm i respectiv = 71.42 mm;
se adopt L = 75 mm.
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.9.1.4 Parametri tehnologici i constructivi
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare: diametrul alezajului , D5 = 10 mm se determin ca
urmare a calculului asamblrii cu bol din subcap. 2.6.2 gaura de bol
se aplic la partea inferioar la distana 1,5D5; ajustajul gaur-bol
H12/h10; rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m; rugozitatea
alezajului Ra = 3,2 m
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
Maximum value of the shear stress
Salient pointShear stress inconsequence of Fzzmax N/mmShear
stress inconsequence of Fyymax N/mmCombined characteristicof shear
stressres N/mm
P1 -2.61 -0.66 -3.27
P2 -3.72 0.00 -3.72
P3 -2.61 -0.66 -3.27
P3* -2.61 -0.66 -3.27
P4 0.00 -1.98 -1.98
P5* -2.61 -0.66 -3.27
P5 -2.61 -0.66 -3.27
P6 -3.72 0.00 -3.72
P7 -2.61 -0.66 -3.27
P7* -2.61 -0.66 -3.27
P8 0.00 -1.98 -1.98
P1* -2.61 -0.66 -3.27
Maximum combined characteristic of the shear stress
Positionx= 62.500 mm
Amountresmax= 3.720 N/mm
2.9.2 Proiectarea legturii 6-7, asamblare prin bol
I. Date de proiectare
S se proiecteze asamblarea) cu bol cilindric a dou evi ptrate
concentrice, poziiile 7 i 8 din fig. 2.9.2.1 cu funcia principal de
transmitere prin form a forei FX.Specificaii impuse 1. Fora
exterioare: Fx = 1850 N; 1. Tipul sarcinii: static;1. Date despre
asamblare: eava ptrat interioar are dimensiunea h7 = 50 mm i
grosimea t7 = 5 mm ; eava ptrat exterioar are dimensiunea h8 = 60
mm i grosimea t8 = 5 mm1. Tipul legturii (asamblrii), cu contact
conform;1. Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC;
mediu de lucru exterior cu umezeal avansat;1. Condiii constructive:
interschimbabilitatea i modularizarea;1. Condiii ecologice:
utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor,
protecia vieii.
Fig. 2.9.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol a
evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b schema de
ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i
tehnologiei
Pentru elementele 7 i 8 s-a ales material sudabil, oel S235,
conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) Bolul se va executa din oel
pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005)
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.9.2.2 Parametri geometrici ai asamblrii
Caracteristici i restricii funcionale i constructive asamblarea
cu bol se poziioneaz n centrul asamblrii eav-eav, 7-8; se va
realiza asamblare transversal prin ambii perei a evilor
Parametrii geometrici principali D7 diametrul bolului (valoare
standard); b7 poziia gurii n eava 7; b8 poziia gurii n eava 8
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de
calcul i solicitri: fora FX se transmite prin form (contact direct)
de la eava 7 la bol prin dou suprafee semicilindrice pe care,
datorit jocului existent mrit, se consider ca apar presiuni de
strivire cu distribuie cosnusoidal cu maximul p7; fora FX se
transmite prin form (contact direct) de la bol la eava 8, de
asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care, datorit jocului
existent redus, se consider c apar presiuni de strivire cu
distribuie uniform cu maximul p8Date cunoscute: despre ncrcare, FX
= 1850 N fora transversl pe bol despre materiale: 02 = 235 MPa
tensiunea limit de curgere a materialului evii; as = 6080 MPa
tensiunea admisibil la strivire (se adopt, as = 60 MPa pentru oelul
S235 cu limita la curgere mai mic); af = 70 MPa tensiunea admisibil
la forfecare
Fig. 2.9.2.3 Schema de calcul
Relaii de calcul: Condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu
bolPresiunile maxime de contact pe suprafeele bolului se limiteaz
se limiteaz la valoarea tensiunii admisibile de strivire a
materialelor n contact,
Dimensionare asamblare cu bolDin relaia ASB-A.2.1.4.1 se obine
diametrul necesar al bolului,= max (15.41; 10.27) Se adopt din
considerente tehnologice, dar i de interschimbabilitate, D7 = 10
mm. Verificare bol la forfecare9,5480 MPa
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.9.2.4 Parametrii de reprezentare
Alegerea bolului: se va adopta boltul din fig.2.6.2.4 cu
diametrul exterior al poriunii cilindrice, 10h11 [mm]Ajustaje i
tolerane: H12/h10, pentru eava 6 i bol; execuie mijlocie a gurii
din eava 5.Rugozitti: alezajul din eava 6 se va aleza Ra = 3,2 m;
alezajul din eava 3 se va realiza prin gurire, Ra = 6,3 m.Obs.
bolurile se execut n forma standard (STAS 5754/1i STAS 5756) sau
forme tipizate (fig. 2.9.2.5); pentru asigurare se pot folosi
plinturi (STAS 1991), sigurane elastice (fig. 2.9.2.5) etc.; pentru
mpiedicarea deplasrii axiale se pot folosi aibe pentru boluri (STAS
5974)
Fig. 2.9.2.5 Bol cap la 45o i gaur de plint
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
2.10 Proiectarea elementelor 11 i 12/12 (bara central i coloana
stnga/dreapta)
I. Date de proiectare
S se proiecteze subansamblul bar central i coloane
stnga/dreapta, poziiile 11 i 12/12 din fig. 2.10.1 cu funcia
principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la crligul de
remorcare drept cu sfer, poziia 1, la tiranii 13/13.Specificaii
impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N
acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250 mm; L4 = 200
mm; se calculeaz momentele n centrul barei centrale: MX11 = FY
(L1+L3) = 73500 Nmm, MZ11 = FY (L2 + L4) = 80000Nmm, MY11 = FX (L1
+L3) + FZ (L2 + L4) = 687900 Nmm;1. Tipul sarcinii: static1.
Restricii dimensionale: L5 = 350 mm; elementele 12/12 i 11 se vor
executa din evi cu profil ptrat care se vor asambla
interior-exterior;1. Condiii de funcionare: temperatura, T = -
30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat1. Condiii
constructive: materiale sudabile1. Condiii de ecologie: utilizarea
de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia
vieii.
a
b
Fig. 2.10.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip
bar: a subansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Deoarece legturile cu elementele adiacente sunt mbinri prin sudare
pentru bara central i coloanele stnga/dreapta se adopt, oel S235,
conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.10.2 Parametri geometrici, funcionali i
constructiviCaracteristici i restricii funcionale i constructive:
se adopta semifabricate de tip ev ptrat standardizat cu laturile
ptratelor h11 i h12 i grosimile pereilor t11 i, respectiv, t12;
Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: se
adopt, L5= L5/2 = 175 mm;
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificareIpoteze de calcul
i solicitri: modelul de calcul este o bar dreapt rezemat la capete,
compus din 2 evi ptrare - solicitat la traciune de fora FY ; la
ncovoiere oblic de sarcinile FZ, FX i MX11, MZ11; la torsiune de
momentul MY11; la forfecare de forele FX i FZ; elementele 11 i
12/12 formeaz legturi ev-ev i sunt fixate axial prin asamblri cu
bol; pentru calculul de rezisten se consider c ansamblul celor trei
elemente este agat de tiranii 13/13; deoarece, modelul de
dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de
complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care
neglijeaz tensiunile generate de eforturile axiale, tietoare i de
momentul de torsiune ia n considerare solicitrile de ncovoiere
generate de momentele maxime ortogonale din plan orizontal i
vertical, MmaxH i respectiv, MmaxV; dup determinarea dimensiunilor
prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu
modulul cu pachetul MDESIGN Date cunoscute (pentru modelul
simplificat):despre ncrcare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450, MX11
= 73500 Nmm, MZ11 = 80000Nmm, MY11 = 687900 Nmm, aplicate static;
despre form i dimensiuni: eav ptrat interioar cu dimensiunile, h12
x t12 are lungimea, L5/2 = 175 mm; eav ptrat exterioar cu
dimensiunile, h11 x t11 are aceai lungime, L5/2 = 175; despre
material: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere; c = 1,52,5 -
coieficientul de siguran; ac = 02/c = 235/1,52,5 = 90150 MPa
tensiunea admisibil la traciune (se adopt, at = 100 MPa); a =
(1,051,1) at tensiunea admisibil la ncovoiere (se adopt, a = 110
MPa); at = 4080 MPa tensiunea addmisibil la torsiune
Fig. 2.10.3 Modelul de calcul
Relaii de calcul: eforturile de ncovoiere n seciunile critice
(pentru modelul simplificat): MmaxH = MZ11 + FX L5/2 = 508000 Nmm i
MmaxV = MX11 + FZ L5/2 = 303700 Nmm, n seciunea S1; MmaxH/2 =
254000 Nmm i MmaxV/2 = 151850 Nmm , n seciunea S2; condiile de
rezisten la ncovoiere n seciunile critice S1 i S2,
(PRC-A.1.3.1.4.2) dimensionare bar central, 11, din relatia de
mai sus innd cont c, uzual pentru evile ptrate standard, t/h =
0,050,15, (t/h = 0,1) se determin,= 42.5 mm i rezult, t11 = 4.452
mm; se adopt semifabricat eav ptrat cu dimensiunile h11 = 50 mm i
t11 = 5 mm; innd cont c eava 12 intr n eava 11 rezult, h12 = h11 -
2 t11 = 40 mm; dimensionare coloan stnga/dreapta, 12/12, innd cont
c, h12 = 50 mm, rezult , din care t12 = 5 mm;
se adopt semifabricat eav ptrat cu dimensiunile h12 = 50 mm i
t12 = 5 mm; verificarea rezistenei la torsiune a coloanelor, 12/12,
conform relaiei = 41,58 MPa = 4080 MPa
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.10.4 Parametri tehnologici i constructivi
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare:
lungimea elementului 12, s-a determinat n subcap 2.13.1; numrul
de guri i, deci, cursa de reglare se va determina innd cont de
calculul asamblrii eav-ev calculat n subcap 2.13.1 ; diametrul
gurii de bol s-a determinat n urma calcului asamblrii cu bol n
subcap. 2.13.2; rugozitatea de prelucrare, Ra = 6,3 m
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
2.11 Proiectarea legturilor 8-9 i 10-11 (mbinri sudate)
I. Date de proiectare
S se proiecteze mbinrile sudate a corpului tirantului inferior,
8, cu flana fa 9 i a flanei 10 cu bara 11 (fig. 2.11.1) cu funcia
principal de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX10, MY10,
MZ10.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY =
250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 48 mm; L2 = 70 mm; L3 =
250 mm; L4 = 200 mm; y = h11/2= 25 mm se calculeaz momentele n
centrul flanei 10: MX10 = FY (L1+L3) = 73.500 Nmm, MZ10 = FY (L2 +
L4) = 80000Nmm, MY10 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 + L4 - y) = 658000
Nmm;1. Tipul sarcinii: static1. Restricii dimensionale: se impune
ca dimensiunile flanelor asamblate s permit strngerea asamblrii cu
chei standard respectnd condiia de gabarit minim;1. Condiii de
funcionare: coeficientul de frecare dintre flane, = 0,150,25
(frecare usat, oel-oel); temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de
lucru exterior cu umezel avansat1. Condiii constructive: materiale
sudabile1. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i
tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.
a b Fig. 2.11.1 Schema funcional-constructiv a mbinrii sudate -
cazul 3 (7-8; 10-11): a integrare n ansamblu; b schema de
ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Elementele 8, 9, 10 i 11 formeaz un subansambluri sudate i, deci,
pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN
10025-2 (STAS 500/2)
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.11.2 Parametri geometrici ai mbinrilor sudate
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare Ipoteze de
calcul i solicitri deoarece ncrcarea exterioar este compus din
sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate mrit pentru
calculul clasic se consider un model simplificat care ia n
considerare ncrcarea cu sarcinile maxime, fora FX i momentul MY10
tensiunile de forfecare sunt repartizate uniform pe lungimea celor
dou cordoane de sudur se neglijeaz solicitrile la ncovoiere i
forfecareDate cunoscute: despre ncrcare: FX = 1850 N, MY10 = 658200
Nmm despre forme i dimensiuni: cordonul sudur are forma ptrat cu
latura, h = 60 mm; despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit
de curgere a materialului evilor; at = 80 MPa tensiunea admisibil
la traciune; afs = 0,65 at = 50 MPa tensiunea admisibil la
forfecare a sudurii
Fig. 2.11.3 Schema de calcul
Relaii de calcul: Condiia de rezisten la forfecare a sudurii,
Tensiunile de forfecare datorate forei FX i momentului MY7,, ;
Dimensionare sudurDin relaia de mai sus, se obine grosimea
cordonului de sudur,= 4 mm
Se adopt, din considerente tehnologice, grosimea cordonului de
sudur, a = 3 mm.
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.11.4 Reprezentarea simplificat pe desen a mbinrii
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare: sudura se va realza dup contur nchis; dup sudare se
va aplica tratament termic de recoacere de detensionare
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
2.12 Proiectarea legturii 9-10 (asamblare prin uruburi)
I. Date de proiectare
S se proiecteze asamblarea cu uruburi solicitate combinat (axial
i transversal) care leag flana 9 de flana 10 din fig. 2.12.1 cu
funcia principal de transmitere a sarcinilor FX, FY i FZ de la
crligul de remorcare drept cu sfer, poziia 1, la bara central
10.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250,
FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm; L2 = 70 mm; L3 = 250
mm; L4 = 250 mm; y = h11 /2+ g9 + g10 = 25 + 8 +8 = 41 mm se
calculeaz momentele n centrul flanei 9: MX10 = FY (L1+L3) = 73500
Nmm, MZ10 = FY (L2 + L4) = 80000Nmm, MY10 = FX (L1 +L3) + FZ (L2 +
L4 - y) = 658200 Nmm;1. Tipul sarcinii: static1. Restricii
dimensionale: se impune ca dimensiunile flanelor asamblate s permit
strngerea asamblrii cu chei standard respectnd condiia de gabarit
minim;1. Condiii de funcionare: coieficientul de frecare dintre
flane, = 0,150,25 (frecare usat, oel-oel); temperatura, T = -
30oC40oC; mediu de lucru exterior cu umezel avansat1. Condiii
constructive: materiale sudabile1. Condiii de ecologie: utilizarea
de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia
vieii.
a
bFig. 2.12.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii: a
integrare n ansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i tehnologiei
Se adopt pentru uruburi din materiale incluse n grupa de
caracteristici 6.8Simbolurile grupelor de caracteristici mecanice
uzuale pentru uruburi sunt: 3.6, 4.6, 4.8, 5.6, 5.8, 6.8, 8.8,
10.9, 12.9; semnificaie: primul numr x 100 = rezistena la rupere
minim (rmin) n MPa i primul numr x numrul al doilea x 10 = limita
la curgere convenional (02) n MPa (ex. pentru grupa 6.8, r min = 6
x 100 = 600 MPa, 02 = 6 x 8 x 10 = 480 MPa) ;
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.12.2 Parametri geometrici, funcionali i
constructiviCaracteristici i restricii funcionale i constructive:
dimensionarea flanelor se va face din considerente de gabarit
pentru a se permite sudarea corpului tirantului 8 n zona central i
pentru a se putea strnge asamblarea cu cheia;
Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi:
pentru flanele 9 i 10 se adopta din (DIN 10058) semifabricat de tip
platband i, innd cont c n centru se va suda corpul tirantului (h8 +
a 65 mm) i spre exterior se va aloca spaiu de aciune a cheii de
fixare (28 mm, pentru uruburi de pn la M10), cu dimensiunea Lf =
120 mm 100 i grosimea g = 8 mm; gurile de trecere a uruburilor cu
diametrul D1 se vor dispune n colurile unui ptrat cu latura L =
97,5 mm
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificareIpoteze de calcul
i solicitri: transmiterea sarcinilor de la flana 5 la flana 6 se
face prin intermediul tijelor celor patru uruburi i prin filetele
acestora; pentru calculul de dimensionare se impune identificarea
asamblrii cu urub cea mai solicitat prin bazat pe principiul
superpoziiei aciunii forelor; fora FX solicit asamblarea axial
centric; momentele MZ10 i MY10 solicit asamblarea axial excentric;
forele FY, FZ i momentul MX10 solicit asamblarea transversal
centric; uruburile se monteaz cu joc i solicitarea tijelor acestora
este traciunea dup dimensionarea urubului cel mai solicitat se va
face dimensionarea acestuia din condiia de rezisten a tijei
urubului i apoi se va face verificarea cu pachetul MDESIGNDate
cunoscute: despre forme i dimensiuni: flana ptrat cu Lf = 118 mm; L
= 78 mm; a = (Lf L)/2 = 11,5; r1 = r2 = r3 = r4 = = 60 mm; despre
ncrcare: FX = 1850 N, FY = 400, FZ = 750 N; MX10 = 119200 Nmm, MZ10
= 108000Nmm, MY10 = 656800 Nmm; despre material: grupa
caracteristicilor materialului 6.8, 02 = 480 MPa tensiunea limit de
curgere; c = 1,52,5 - coieficientul de siguran; ac = 02/c =
480/1,52,5 = 190320 MPa tensiunea admisibil la traciune (se adopt,
at = 200 MPa); depre frecare: coeficeientul de frecare de alunecare
n filet, = 0,2; coeficeientul de frecare de alunecare dintre piuli
i flana 10, 1 = 0,2;
Fig. 2.12.3 Schema de calcul a forelor din uruburi
Relaii de calcul:Calculul forelor axiale din uruburi
corespunztor fiecrei ncrcri forele din uruburi generate de fora FX
care solicit asamblarea axial centric, = 400N, = 400N, = 400N, =
400N;
forele din uruburi generate de momentul MZ10 care solicit
asamblarea axial excentric,= 275 N, = 50.8 N, = 28 N, = 249.6
N;
forele din uruburi generate de momentul MY10 care solicit
asamblarea axial excentric,= 1674 N, = 2053.584 N = 173 N = 417.95
N;
forele din uruburi generate de rezultanta forelor FY i FZ,, care
solicit asamblarea transversal centric, = 1062 N, = 1062 N, =
643.47 N, = 643.47 N;
forele din uruburi generate de momentul MX10 care solicit
asamblarea transversal centric, = 1653 N, = 1653 N, = 1653 N, =
1653 N;
Calculul forelor axiale totale din uruburi:
4418N, =4219 N,
=3227N, = 3426 N;
ncrcarea maxim Fa = max(Fas1,Fas2,Fas3,Fas4 ) = 4418 N indic c
urubul 1 (fig. 2.12.3) este cel mai solicitat i va fi dimensionat
conform calculului de rezisten.Calculul de rezisten dimensionarea
urubului cel mai solicitat din condii de rezisten la traciune
presupune determinarea diametrului interor al filetului
necesar,
= 6,647 mm,
din (STAS 510-74), se adopt ( ) parametrii filetului: d1 = 6.647
mm, d2 = 7.188 mm, d = 8 mm (M10), p = 1,25 mm; se adopt din fer. (
STAS 8121/3-74) corelat cu dimensiunea filetului (M10) diametrul
gurii de trecere, D1 = 11 mm (execuie mijlocie); se adopt (STAS
8121/3) piuli M10 cu m = 8 mm i S = 17 mm; momentul de nurubare
(strngere) a urubului cel mai solicitat,
unde, s-a considerat; = 3,03o unghiul mediu al filetului, = 0,2
coeficientul de frecare din filet, = 60o unghiul profilului
filetului metric, verificarea tijei filetate a urubului cel mai
solicitat la solicitri compuse (traciune i torsiune) n momentul
strngerii ,= 130 MPa = 200MPa;
momentul de aciune la cheie pentru strngerea piuliei, Mm = + =
13166 Nmm;
unde s-a considerat 1 = 0,15 coeficientul de frecare dintre
piuli i flana pe care se aeaz acesata verificarea condiiei de
autofixare,< ; 3,03o < 13o
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.12.4 Parametrii tehnologici i de reprezentare
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare:
cotele privind lungimile tijei filetate i tijei urubului s-au
determinat innd cont de grosimea piuliei, m = 8 mm (STAS 8121/3),
aiba plat (STAS 5200/3), aiba Grower (STAS 7666/2); dimensiunile
urubului au fost preluate din (STAS 4272-70); rugozitatea de
prelucrare a alezajelor flanelor 9 i 10, Ra = 6,3
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
n acest caz, avnd n vedere c modelul de calcul este simplu att
ca ncrcare precum ca i form a seciunii nu se impune verificarea cu
pachetul de calcul MDESIGN.
2.13 Proiectarea legturilor 11-12/122.13.1 Proiectarea legturii
11-12/12, eav-eav ptrat
I. Date de proiectare
S se proiecteze legtura (asamblarea) evilor ptrate concentrice,
poziiile 11 i 12 i 11 i 12 din fig. 2.13.1 cu funcia principal de
transmitere prin form (contact) a sarcinilor: FX, FY, MX11, MY11,
MZ11.Specificaii impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY =
250, FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 48 mm; L2 = 70 mm; L3 =
250 mm; L4 = 250 mm; L5 = 175 mm; se calculeaz forele i momentele n
centrul asamblrii cu bol: FXs = FXd = FX/2 = 925 N; FZs = FZd =
FZ/2 = 225 N; MX11 = FY (L1+L3)/2 = 73500 Nmm, MZ11 = FY (L2+ L4)/2
+ FX L5/2 = 80000 Nmm, MY11 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 =
687900 Nmm;b. Tipul sarcinii: staticc. Date despre asamblare: eava
ptrat interioar are dimensiunea h12 = 50 mm i grosimea t12 = 5 mm;
eava ptrat exterioar are dimensiunea h11 = 60 mm i grosimea t11 = 5
mm; d. tipul legturii (asamblrii), cu contact conforme. Condiii de
funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior
cu umezel avansatf. Condiii constructive: interschimbabilitatea i
modularizarea;g. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i
tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii
a
bFig. 2.13.1.1 Schema funcional-constructiv a legturilor eav-eav
cu profil ptrat: a integrare n ansamblu; b schema de ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i
tehnologiei
Elementele 11 i 12/12 sunt incluse n subansamble sudate i, deci,
pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform SR EN
10025-2 (STAS 500/2).
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.13.1.2 Parametri geometrici ai asamblrii
Caracteristici i restricii funcionale i constructive pentru
asigurarea funcionrii se impune realizarea contactului conform (pe
suprafae mari) dintre evile 11 i 12/12 care se realizeaz prin
montajul cu joc al acestora
Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi:
evile ptrate interioar i exterioar, dimensionat. n subcap 2.10, au
dimensiunile: h11 = 60 mm, t11 = 5 mm; h12 = 50 mm, t5 = 5 mm;
Obs. dimensiunile asamblrii cu bol se vor determina similar ca n
subcap. 2.13.2.
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare
Ipoteze i relaii de calcul:Legtura (asamblarea) dintre evile
ptrate 11 i 12 este similar cu legtura dintre evile 5 i 6 tratat n
subcap. PRC-A.2.1.2 cu urmtoarele deosebiri: ncrcrile exterioare
sunt: FXs = 925 N; FZs = 225 N; MX11 = 73500 Nmm, MZ11 = 80000Nmm,
MY11 = 687900 Nmm; dimensiunile alezajului ptrat, H = h7 = 50 mm,
lungimea L = l11 cu valoare necunoscut; grosimea evii interioare,
t12 = 5 mm, i respectiv exterioare t11 = 5 mm; sistemul de
coordonate adoptat are axa axial Y n loc de Z i axa trnsversal Z n
loc de Y
a b
Fig. 2.13.1.3 Similitudinile modelelor de calcul: a legtura
dintre evile 5 i 6; b legtura dintre evile 11 i 12
Aceste deosebiri nu implic modificri ale modelului de calcul i
deci, se menin aceleai ipoteze i relaii de dimensionare n care se
modific doar indicii asociai modificrii sistemului de coordonate (Y
Z, Z Y) i elementului de baz (6 11):
care dup nlocuirea valorilor parametrilor cunoscui devin,
i au soluiile pozitive maxime = 54,13 mm i, respectiv, = 35.76
mm; se adopt L = l11 = 50 mm
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.13.1.4 Parametri tehnologicie i constructivi
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare:
diametrul alezajului , D5 = 8 mm se determin ca urmare a
calculului asamblrii cu bol din subcap. 2.13.2 gaura de bol se
aplic la partea inferioar la distana 1,5D5; ajustajul gaur-bol
H12/h10; rugozitatea suprafeelor frontale Ra = 6,3 m; rugozitatea
alezajului Ra = 3,2 m
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
Maximum value of the normal stress
Salient pointTension-pressure-stresszd N/mmBending stress in
consequenceof Mymax (Mmax)max N/mmBending stress in consequenceof
Mzmax (Mmax)max N/mmCombined characteristicof normal stressres
N/mm
P1 0.44 28.57 -63.12 -34.11
P2 0.44 0.00 -63.12 -62.68
P3 0.44 -28.57 -63.12 -91.25
P3* 0.44 -28.57 -63.12 -91.25
P4 0.44 -28.57 0.00 -28.12
P5* 0.44 -28.57 63.12 35.00
P5 0.44 -28.57 63.12 35.00
P6 0.44 0.00 63.12 63.57
P7 0.44 28.57 63.12 92.14
P7* 0.44 28.57 63.12 92.14
P8 0.44 28.57 0.00 29.01
P1* 0.44 28.57 -63.12 -34.11
Maximum combined characteristic of the normal stress
Positionx= 0.000 mm
Amountresmax= 92.136 N/mm
Maximum combined characteristic of the shear stressres= 7.935
N/mm
Comparable stressvx= 92.136 N/mm
Safety against leakSf= 2.551
Resulting maximum deflectiony= 0.000 mm
2.13.2 Proiectarea legturii 11-12/12, asamblare prin bol
I. Date de proiectare
S se proiecteze asamblarea) cu bol cilindric a dou evi ptrate
concentrice, poziiile 11 i 12/12 din fig. 2.13.2.1 cu funcia
principal de transmitere prin form a forei FYsSpecificaii impuse a.
Fora exterioare: FY = 250 N; FYs = FY/2 = 125 N;b. Tipul sarcinii:
staticc. Date despre asamblare: eava ptrat interioar are
dimensiunea h12 = 40 mm i grosimea t12 = 4mm (subcap. 2.10); eava
ptrat exterioar are dimensiunea h11 = 50 mm i grosimea t11 = 5 mm
(subcap. 2.10);d. Tipul legturii (asamblrii), cu contact conforme.
Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru
exterior cu umezeal avansatf. Condiii constructive:
interschimbabilitatea i modularizareag. Condiii ecologice:
utilizarea de materiale i tehnologii eco, reciclarea materialelor,
protecia vieii
Fig. 2.13.2.1 Schema funcional-constructiv a asamblrii cu bol a
evilor ptrate concentrice: a integrare n ansamblu; b schema de
ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i
tehnologiei
Pentru elementele 11 i 12/12 s-a ales material sudabil, oel
S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) Bolul se va executa din
oel pentru construcii mecanice, E295 (SR EN 10025/2005)
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.13.2.2 Parametri geometrici ai asamblrii cu bol
Caracteristici i restricii funcionale i constructive asamblarea
cu bol se poziioneaz la cotele b11 i b12 de capetele evilor 11 i,
respectiv, 12; se va realiza asamblare transversal prin ambii perei
a evilor
Parametrii geometrici principali D diametrul bolului (valoare
standard); b11 poziia gurii n eava 11; b12 poziia gurii n eava
12
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare
Ipoteze de calcul i solicitri: fora FYs se transmite prin form
(contact direct) de la eava 12 la bol prin dou suprafee
semicilindrice pe care, datorit jocului existent mrit, se consider
ca apar presiuni de strivire cu distribuie cosnusoidal cu maximul
p12; fora FYs se transmite prin form (contact direct) de la bol la
eava 11, de asemenea, prin dou suprafee semicilindrice pe care,
datorit jocului existent redus, se consider c apar presiuni de
strivire cu distribuie uniform cu maximul p11 .
Date cunoscute: despre ncrcare, FYs = 250 N fora transversl pe
bol despre materiale: 02 = 235 MPa tensiunea limit de curgere a
materialului evii; as = 6080 MPa tensiunea admisibil la strivire
(se adopt, as = 60 MPa pentru oelul S235 cu limita la curgere mai
mic); af = 70 MPa tensiunea admisibil la forfecare
Fig. 2.13.2.3 Schema de calcul
Relaii de calcul: Condiia de rezisten la strivire a asamblrii cu
bolPresiunile maxime de contact pe suprafeele bolului se limiteaz
se limiteaz la valoarea tensiunii admisibile de strivire a ma
terialelor n contact,
Dimensionare asamblare cu bolDin relaia ASB-A.2.3.4.1 se obine
diametrul necesar al bolului,= max (1,30; 0,83) (ASB-A.2.3.4.2)
Se adopt din considerente tehnologice, dar i de
interschimbabilitate, D12 = 8 mm. Verificare bol la forfecare60
MPa
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.13.2.4 Parametrii de reprezentare
Alegerea bolului: se va adopta bol n forma standard (STAS 5754/1
i STAS 5756) cu diametrul exterior al poriunii cilindrice, 8h10
[mm]Ajustaje i tolerane: H12/h10, pentru eava 11 i bol; execuie
mijlocie a gurii din eava 12.Rugozitti: alezajul din eava 11 se va
aleza Ra = 3,2 m; alezajul din eava 12 se va realiza prin gurire,
Ra = 6,3 m.Obs. pentru asigurare se pot folosi plinturi (STAS
1991).; pentru mpiedicarea deplasrii axiale se pot folosi aibe
pentru boluri (STAS 5974)
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
2.14 Proiectarea elementului 13/13 (tirant stnga/dreapta)
I. Date de proiectare
S se proiecteze tirantul stnga/dreapta, poziia 13/13 din fig.
PRC-A.1.2.3.1.1 cu funcia principal de transmitere a sarcinilor
(fore i momente) de la coloana, poziia 12/12 la coloana
9.Specificaii impuse:a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250,
FZ = 450 N acionez la distanele L1 = 44 mm, L2 = 70 mm, L3 = 250
mm, L4 = 200 mm, L5 = 500 mm; se calculeaz forele i momentele n
centrul mbinrii sudate 12-13 (12-13) : FXs = 925 N, FYs = 125 N,
FZs = 225 N; MX13 = FY (L1+L3)/2 = 36750 Nmm, MZ13 = FY (L2+L4)/2 =
40000 Nmm, MY13 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 34350 Nmm;b.
Tipul sarcinii: staticc. Restricii dimensionale: L6 = 200 mm; d.
Condiii de funcionare: temperatura, T = - 30oC40oC; mediu de lucru
exterior cu umezel avansat;e. Condiii constructive: materiale
sudabile;f. Condiii de ecologie: utilizarea de materiale i
tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecia vieii.
a
bFig. 2.14.1 Schema funcional-constructiv a elementelor de tip
tirant solicitat excentric: a integrare n ansamblu; b schema de
ncrcare
II. Alegerea materialului, tratamentelor termice i
tehnologiei
Se adopt, oel sudabil S235, conform SR EN 10025-2 (STAS
500/2).
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.14.2 Parametri geometrici, funcionali i constructivi
Caracteristici i restricii funcionale i constructive: se adopta
semifabricat de tip platband cu dimensiunile seciunii L13 i
grosimea g;
Adoptarea parametrilor geometrici funcionali i constructivi: se
adopt, pornind de la dimensiunea cordonului de sudur , = 45 mm; se
adopt, a = 85 mm; b=17,5 mm
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare
Ipoteze de calcul i solicitri: se neglijeaz momentul de
ncovoiere generat de fora FX modelul de calcul este o bar dreapt
ncastrat, solicitat la traciune de fora FXs ; la ncovoiere oblic de
sarcinile FZs, FYs i MZ13, MY13; la torsiune de momentul MX13; la
forfecare de forele FYs i FZs; elementele 13/13 i 3/3 formeaz
asamblri cu uruburi montate cu joc; deoarece, modelul de
dimensionare cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor este de
complexitate mrit, n continuare, se adopt un model simplificat care
ia n considerare solicitarea principal de ncovoiere dat de fora FYs
i momentul MZ13; dup determinarea dimensiunilor prin rezolvarea
modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul
MDESIGN Date cunoscute (pentru modelul simplificat):despre ncrcare:
FYs = 200 N, MZ13 = 54000 Nmm, aplicate static; despre form i
dimensiuni: platband cu dimensiunile, b13 = 120 mm; grosimea h13
necunoscut; L6 = 200 mm despre material: 02 = 235 MPa tensiunea
limit de curgere; c = 1,52,5 - coieficientul de siguran; at = 02/c
= 235/1,52,5 = 90150 MPa tensiunea admisibil la traciune (se adopt,
at = 100 MPa); a = (1,051,1) at (a = 110 MPa)Relaii de calcul:
efortul de ncovoiere n seciunea critic (pentru modelul
simplificat): M max = MZ13+ FYs L6 = 94000 Nmm; condiia de rezisten
la ncovoiere n seciunea critic,
dimensionare, din relatia de mai sus, se determin limea
tirantului = 14.19 mm,
din (DIN 10058) se adopt semifabricat de tip platband (oel lat)
cu b = 120 mm i h = 8 mm.
Fig. 2.14.3 Modelul de calcul
V. Proiectarea formei tehnologice
Fig. 2.14.4 Parametrii tehnologici i de reprezentare
Recomandri pentru adoptarea parametrilor tehnologici i de
reprezentare:
numrul de rnduri guri i, deci, cursa de reglare se vor determina
innd cont de distana dintre guri de 85; diametrul gurii de trecere
pentru uruburile de fixare s-e determinn n urma calcului asamblrii
cu uruburi; rugozitatea de prelucrare, Ra = 6,3 m.
VI. Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN
2.15 Proiectarea legturii 12-13/12-13 (mbinare sudat)
I. Date de proiectare
S se proiecteze mbinarea sudat a coloanei stnga/dreapta, 12/12,
cu tirantul stnga/dreapta 13/13 din fig. 2.15.1 cu funcia principal
de transmitere a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX7, MY7, MZ7.Specificaii
impuse: a. Forele exterioare: FX = 1850 N, FY = 250, FZ = 450 N
acionez la distanele L1 = 44 mm, L2 = 70 mm, L3 = 250 mm, L4 = 250
mm, L5 = 350 mm; se calculeaz forele i momentele n centrul mbinrii
sudate 12-13 (12-13) : FXs = 925 N, FYs = 125 N, FZs = 225 N; MX13
= FY (L1+L3)/2 = 36750 Nmm, MZ13 = FY (L2+L4)/2 = 40000 Nmm, MY13 =
FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 346950 Nmm;b. Tipul sarcinii:
staticc. Date despre asamblare; coloana stnga/dreapta este din eva
ptrat cu latura h12 = 40 mm i grosimea t12 = 4 mm; tirantul
stnga/dreapta este din platband cu limea b13 = 120 m i grosimea g13
= 8 mm; d. Tipul mbinrii, sudur de cole. Condiii de funcionare:
temperatura, T = - 30oC40 oC; mediu de lucru exterior cu umezel
avansat f. Condiii ecologice: utilizarea de materiale i tehnologii
eco, reciclarea materialelor, protecia vieii
Fig. 2.15.1 Schema funcional-constructiv i de ncrcare a mbinrii
sudate - cazul 4 (12-13; 12-13)II. Alegerea materialului,
tratamentelor termice i tehnologiei
Elementele 12, 13, i 12, 13 formeaz subansambluri sudate i,
deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oel S235, conform
SR EN 10025-2 (STAS 500/2)
III. Adoptarea formei constructive
Fig. 2.15.2 Parametri geometrici ai mbinrii sudate
Caracteristici i restricii funcionale i constructive se impune
asigurarea perpendicularitii elementelor sudate
Parametrii geometrici principali grosimea cordonului de sudur a
este ma mic dect grosimea peretelui evii t12 = 5 mm
IV. Schema de calcul, dimensionare i verificare
Ipoteze de calcul i solicitri deoarece ncrcarea exterioar este
compus din sarcini multiple i modelul de calcul are complexitate
mrit pentru calculul clasic se consider un