ORGANE DE MASINI
UTCN PROIECT ORGANE DE MASINI PAG 9
Memoriul de prezentare
CONSIDERAII GENERALE
Mecanismele cu urub i piuli se utilizeaz pentru transformarea
micrii de rotaie n micare de translaie sau invers n condiii de
transmitere a unor sarcini (ca transmisii de for) sau avnd numai
rol cinematic.Utilizarea mecanismelor cu uruburi de micare n
construcia de maini se datoresc avantajelor pe care le prezint i
anume: construcia simpl i tehnologia de execuie uor realizabil
posibilitatea de transmitere a unor sarcini axiale mari utiliznd
fore de acionare mici raport mare de transmitere care duce la
viteze mici compactitatea construciei i gabarit redus funcionarea
lin i fr zgomot posibilitatea de a asigura n mod simplu autofrnarea
permite utilizarea materialelor ieftine pre de cost
redusMecanismele cu uruburi de micare prezint i urmtoarele
dezavantaje: existena unei frecri n spirele filetului urubului i
piuliei care conduce la uzarea pieselor i la randament sczut
prezena unor puternici concentratori de tensiune n zona filetat
afecteaz rezistena la oboseal a urubului lipsa autocentrrii
necunoaterea exact a forelor de strngereMecanismul studiat este o
pres cu piuli fix (P.P.F.) care are ca principal component un
mecanism cu urub i piuli.
SCOPUL I DEFINIIA PROIECTULUI
Proiectarea este o activitate tehnic desfurat pentru ntocmirea
documentelor scrise i desenate strict necesare pentru executarea
unui ansamblu produs. Acesta urmrete o desfurare n scop creativ i
productiv. Funcionarea tuturor datelor necesare realizare n practic
, cu mijloace materiale i financiare corelate, a unei teme sau a
unei idei.Proiectul- constituie rezultatul activ de proiectare si
reprezinta o lucrare tehnic sub forma unei documentaii tehnice
ntocmit n scop productiv i care cuprinde toate calculele, desenele,
condiiile tehnice, recomandrile i instruciunile necesare pentru
executarea i exploatarea unui sistem tehnic/ansamblu/produs.
Proiectul de fa are rolul de : - dezvoltarea deprinderilor de lucru
independent ale studentului - insuirea de ctre student a
metodologiei de calcul i proiectare- obinerea de ctre student de
experien n realizarea de forme constructive i dimensiuni optime att
prin calcul ct i din consideraii constructive, n alegerea adecvat a
materialelor- nsuirea deprinderilor de utilizare eficient a
literaturii de specialitate, a normelor i standartelor.
CARACTERISTICI FUNCIONALE IMPUSE
Dispozitivul trebuie s indeplineasc urmatoarele condiii
funcionale: Mnuire, antrenare, manipulare uoar; Gabarit ct mai
redus; Siguran n funcionare; Posibiliti de producere a accidentelor
ct mai reduse; Posibilitatea mnuirii fr a necesita scule sau
dispozitive speciale.
SCHEME CONSTRUCTIVE
4.1 Presa cu piuli fix cu batiu n consoln cazul acestei variante
batiul are o forma deschis. La partea inferioar are o suprafa plan
pe care se aeaz accesoriile n care se reazem piesa asupra creia se
acioneaz. De asemenea talpa este prevzut cu guri pentru fixarea
piesei pe postament. Se observ c talpa presei este scobit, pentru a
asigura o poziionare mai precis a presei. La partea superioar a
batiului are o consol n care se monteaz piulia fix. La acest tip de
pres se recomand montarea piuliei cu un ajustaj intermediar cu
strngere mic. Piulia se asigur mpotriva rotirii cu uruburi. urubul
de for este acionat de la roata de manevr de uz general. Roata de
manevr este calat pe o poriune de seciune ptrat i este fixat cu
piulia. urubul se reazem axial n berbec, la ridicare acionnd asupra
celor dou plci fixate de berbec, ridicndu-l.
4.2 Presa cu piuli fix, varianta cu coloane Aceasta este
caracterizat prin prezena coloanelor n construcia batiului presei,
care au un rol de ghidare a traversei mobile i de susinere a
traversei fixe. Piulia este prins de traversa fix cu ajutorul
uruburilor de fixare. Acionarea se face asupra manivelei care prin
intermediul poriunii de calare acioneaz asupra urubului de fora.
Frecarea dintre urubul de for i traversa mobil se reduce cu
ajutorul rulmentului axial. Masa presei are o form circular fiind
prevzut cu canale T n partea superioar, cu locauri pentru uruburile
de fixare pe fundaie i clem, alezaje filetate n care se nurubeaz
coloanele.
JUSTIFICAREA SOLUIEI ALESE
Principiul de funcionare a presei este acelai pentru ambele
variante constructive. Presa este folosit pentru presarea tablelor
i pieselor, avnd labaza mecanismul urub-piuli, care transform
micarea de rotaie n micare de translaie.Ambele variante
constructive prezint avantaje i dezavantaje, motiv pentru care am
ales prile cele mai bune pentru a realiza o soluie constructiv
optim din punct de vedere economic, tehnologic, estetic, funcional,
productiv i constructiv.Mecanismul de acionare ales este roata de
manevr de uz general, prezentnd avantajul simpitii.
INDICAII DE MONTARE, EXPLOATARE, REGLAJ, NTREINERE, RODAJ
1.1 Indicaii de montare:Este indicat ca dispozitivul s fie
montat pe suprafee ct mai plane i orizontale.
1.2 Indicaii de exploatare, reglaj i ntreinereDispozitivul se va
manevra de ctre un singur muncitor, nefiind permis, pentru
manipulare folosirea altor tevi, bare, prelungitoare, dect cele
prevzute de proiectant.Dispozitivul nu se va folosi pentru sarcini
i dimensiuni mai mari dect cele prevzute de proiectant.Se vor
verifica periodic flancurile filetului, iar in cazul n care se
constat uzura acestora se va schimba piulia sau surubul dac este
cazul.Dup terminarea lucrului, presa se va cura, suprafeele
funcionale se vor unge cu unsoare consistent de uz general.Ca
lubrifiant se va utiliza ulei de categoria U90 Ca2, clasa NLGI a
doua, temperatura minim fiind de -150C, iar temperatura maxim fiind
de 600C. Agentul de ingroare este spunul de calciu.
1.3 RodajulRodajul are loc n ambele sensuri, deoarece presa va
lucra in exploatare n ambele sensuri.Ungerea filetului urubului i a
piuliei n timpul rodajului se execut cu lubrifiantul prevzut mai
nainte.Dup rodaj presa se va cura de pragul metalic rezultat n urma
rodajului i de ulei. Se verific cu atenie filetele celor dou piese
(urub respectiv piuli).Dup terminarea rodajului se trece la ncercri
de control, ele se executa de asemenea la diferite ncercri.La
ncercarea de regim se msoar i randamentul, care permite a se
verifica obiectiv economicitatea, calitatea prelucrarii si
montajul.
NORME DE PROTECIA MUNCII
Se recomand utilizarea presei n poziie vertical, pe o suprafa
plan, cu suprafaa de sprijin mai mare dect suprafaa de sprijin a
presei, asigurandu-se astfel echilibrul.Pentru a asigura cursa
maxim a presei se va aduce urubul principal la limita inferioar,
iar pentru avansul presei se va roti roata de manevr. Este indicat
ca odat la 6 luni s se efectueze o curire a presei pentru a ndeprta
impuritile care pot distruge flancurile dinilor, urmat de o ungere
a filetelor cu unsoare consistent.Pentru a evita accidentele,
proiectantul va lua urmtoarele msuri: Verificarea urubului la
solicitri compuse; Asigurarea asamblrilor; Verificarea naintea
livrarii.Msuri impuse beneficiarului: Personalul de lucru trebuie s
fie instruit corespunztor; Dispozitivul de strngere nu se va supune
la ocuri i lovituri directe; Asamblarea urub-piuli se va unge
periodic cu unsoare consitent.
Breviar de calcul
Schema structural a mecanismului i diagrame de fore i
momente
Schema structural i sarcinile care ncarc elemntele presei cu
urub i dou coloane sunt prezentate n figura de mai jos:
Diagrama de fore i momente
Alegerea i justificarea materialelor pentru urub i piuli
Principalul dezavantaj al mecanismelor urub i piuli const n
existena unei frecri mari ntre spirele urubului i a piuliei, ceea
ce are ca rezultat uzura flancurilor i randament sczut.Datorit
condiiilor specifice de lucru i pentru realizarea de mecanisme cu
urub i piuli cu randamente ct mai bune, materialele cuplei de
frecare urub-piuli trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii de baz:
comportare bun la frecare fr predispoziii la gripaj, o bun rezisten
la uzur, coeficient de frecare ct mai mic, nlocuirea materialelor
deficitare, pre de cost redus.Alegerea materialelor pentru urub i
piuli ca elemente componente ale mecanismelor cu urub depinde de
mai muli factori cu pondere diferit: caracteristicile mecanice ale
materialului, asigurarea condiiilor funcionale, tehnologice i
economice n modul cel mai favorabil, fiabilitatea optim n contextul
unor cheltuieli de producie minime.Caracteristicile mecanice
importante ale materialelor pentru urub i piuli din construcia
mecanismelor cu urub sunt: limita de curgere (Rp0,2), limita de
rupere (Rm), alumgirea (A), modulul de elasticitate (E).Pentru
urubul de for care face parte integrat dintr-un mecanism, la care
este important reducerea greutii ansamblului, se vor utiliza
materiale cu caracteristici de rezisten ridicate, din grupa
oelurilor aliate i nalt aliate. Pentru calculele de dimensionare
sau verificare se utilizeaz rezistena admisibil a
materialului.Piulia ca element component al cuplei de frecare urub
piuli din mecanismele cu urub, este indicat a di astfel construit
nct uzura s fie concentrat asupra ei. Aceasta, deoarece prin
dimensiunile si configuraia sa, piulia este pies mai puin
costisitoare, care poate fi nlocuit uor.n acest sens se recomand ca
materialul ales pentru piuli s aib modulul de elasticitate mai mic
dect cel al materialului urubului, ceea ce are ca efect
uniformizarea repartizrii sarcinii pe sipre, imbuntirea comportrii
la oboseal i ca urmare creterea duratei de funcionare. Alegerea
materialului pentru piuli , ca element al cuplei de frecare
urub-piuli, se va face n aa fel nct s se limiteze presiunea de
contact dintre spirele piuliei i ale urubului la valori reduse
evitndu-se astfel uzura prematur.
Materialul folosit pentru urubul de for:OL50:Rezistena la
traciune:at = ac51N/mm2Rezistena la
ncovoiere:ai56...61N/mm2Rezistena la
rsucire:at31...33N/mm2Rezistena la forfecare:af41N/mm2
Materialul folosit pentru piuli:Fc300:Rezistena la
traciune:at30...38N/mm2Rezistena la
compresiune:ac75...95N/mm2Rezistena la
ncovoiere:ai51...65N/mm2Rezistena la
rsucire:at34...46N/mm2Rezistena la forfecare:af24...30N/mm2
Valori ale presiunilor admisibile i rezistenelor admisibile la
strivire pentru cupla de frecare urub-piuli:Oel neclit font
cenuiePresiunea admisibil: qa 5N/mm2Rezistena admisibil strivire:
astr35...45N/mm2
Alegerea i justificarea tipului de filet
Pentru uruburile de micare se utilizeaz n exclusivitate filetul
cilindric cu profil ptrat, trapezoidal, fierstru i rotund executate
cu pas normal, fin sau mare.Pasul fin i normal asigur condiia de
autofrnare. Pasul fin micoreaz deplasrile axiale de la o rotaie
complet, reduce adncimea filetului mrind diametrul interior i
implicit rezistena urubului. Deosebirea dintre filetul cu pas
normal, mare i fin la acelai diametru nominal const n modificarea
diametrului interior i a unghiurilor de nclinare. Pasul filetului
cu mai multe nceputuri Ph se definete n funcie de pasul filetuluicu
un singur nceput i de numrul de nceputuri (n), Ph=nP (P fiind pasul
filetului cu un singur nceput).Filetele cu pas fin au un randament
mai sczut. Randamentul uruburilor de micare creste la cele care se
execut cu pas mare sau cu mai multe nceputuri, creterea fiind
determinat i de alegerea corect a cuplului de materiale, de
orecizia i de calitatea suprafeelor de contact.Filetul fierstru are
profilul asimetric trapezoidal. Poate prelua sarcini numai ntr-un
singur sens. Flancul activ de nclinare este de 3o. Fundul filetului
este executat cu o raz de racordare mare, iar nlimea real de
contact este de H1=0,75P. Filetul fierstru mbin avantajele
filetului trapezoidal i ptrat i anume:- are rezisten i rigiditate
mare a spirei-asigur centrarea bun a piuliei fa pe urub-randamentul
este apropiat de cel al filetului ptrat-se poate executa prin
frezare-concentratorul de tensiune la fundul filetuluieste relativ
mic datorit razei mai de racordare.Filetul fierstru are dimensiuni
standardizate in STAS 2234/1-75 putnd fi executat cu pas normal,
fin sau mare.Filetul fierstr este utilizat la uruburi ce preiau
sarcini mari , variabile i cu oc, ntr-un singur sens.
Relaii de calcul:d=D - diametrul nominal al
filetuluiD1=d-2H1=d-1,5PD2=d-0,75Pd3=d-2h3H1=0,75PH=1,5878Ph3=0,86777Pac=0,11777Pa=0,1w=0,26384Pe=w-aR=0,12427P
Predimensionarea urubului la uzare
Diametrul mediu se determin cu relaia obinut din condiia de
rezisten a filetului la strivire:
F- fora axial n N - factor dimensional - factorul lungimii
filetului piulieiqa - rezistena admisibil la strivire n N/mm2
0,75 la filetul fierstru= 1,2..2,5
Alegerea filetului standardizat adecvatSe rotunjete d2 la
valoarea standardizat imediat superioar i se identific dimensiunile
filetului.
d2STAS= 31,500mm Se alege filet fierstru S 36x6, cu principalele
dimensiuni standardizate prezentate n tabelul de mai jos:Diametrul
nominald, mmPasul
P, mmDiametrul mediud2=D2, mmDiametrul interior
d3, mmD1, mm
36631,50025,58627,000
Calculul nlimii filetului piuliei
Calculul numrului de spire n contact
z= 9,7125z= 10 spire
Verificarea autofrnriiLa prese se impune realizarea autofrnrii,
deci filetul se alege cu dou nceputuri. Se verific condiia de
autofrnare cu relaia:
2- unghiul de nclinare a elicei pe cilindrul de diametru d2-
unghiul de frecare
2=6,913981962
=8,573200171
- coefficient de frecare pentru cuplul de material i calitatea
ungerii (=0,1......0,18)1- unghiul de nclinarea a flancurilor
filetului (1=3o la filetul fierstru)
Dimensionarea piuliei fixe
Cu notaiile din figura de mai jos, se calculeaz diametrul De al
corpului piuliei la solicitarea compus (ntindere i rsucire):
= 1,25....1,35
unde la alegerea rezistenei admisibile la traciune at [N/mm2] se
va ine seama de prezena concentratorului de tensiune.
De= 49,8566 DeSTAS= 50 mm
Se va respecta condiia:
Diametrul gulerului se ia:
Dg=(1,3.....1,5) DeDg=1,350Dg=65 mmDgSTAS= 67 mm
Grosimea gulerului se ia:
hg=(0,2......0,25) mhg=0,2 55,125hg=11,025mmhgSTAS=12 mm
Verificarea filetului urubului i piuliei la strivire, forfecare
i ncovoiere
1.1 Calculul numrului de spire z: pa=5....6 MPa pentru oel-font
z=10 spire
1.2 Verificarea spirei:ncovoiere: urub h=0,81P-0,1 ai= 5....61
MPa
Piuli
h=0,81P-0,1 ai= 51....65 MPa
Forfecare: urub
Piuli
Strivire: urub
qa=5 MPaH= 0,756H=4,5
Piuli
Verificarea se face la contactul spirelor dintre urub i
piuli.
Verificarea poriunii de calare a roii de manevrProfil ptrat:
Verificarea tijei urubului la solicitri compuseTija urubului
este solicitata la compresiune i torsiune n zona de contact a
spirelor urubului i piuliei:
Efort unitar de compresiune :
Efort unitar de torsiune:
Verificarea corpului piuliei la solicitri compuse
Efort unitar normal:
Efort unitar tangenial:
Verificarea gulerului piuliei la strivire, forfecare i ncovoiere
ncovoiere- efort unitar normal
Forfecare- efort unitar tangenial
Strivire- efort unitar normal
Calculul corpului, verificare la ntindere excentric
Calculul simplificat se face in seciunea A-A la ntindere
excentric. efortul unitar maxim este in punctul 1:
Calculul mecanismului de acionare
Diametrul roii de manevr se determin n funcie de momentul de
torsiune total care trebuie s fie realizat de ctre un muncitor la
acionarea presei. (vezi Verificarea poriunii de calare a roii de
manevr)
fora muncitorului
=> 500mm
Vom folosi o roat de manevra de uz general de 500mm.
Calculul randamentului mecanismului
Randamentul trebuie sa fie mai mic de 50%, atunci cnd este
ndeplinit condiia de autofrnare.
Bibliografie
1. MATIEAN Dorina, .a.
2. BELCIN Ovidiu, .a.
3. JULA Aurel, .a.
4. * * * *
5. Curs Organe de MainiElemente de proiectare pentru mecanismele
cu urub i piuli, Atelierul de multiplicare al Institutului
Politehnic, Cluj Napoca 1985
Organe de maini, Elemente constructive n proiectare, Ed.
Risoprint, Cluj-Napoca 2011
Mecanisme urub-Piuli-ndrrumtor de proiectareEditura Lux Libris,
Braov 2000
Standarde
CUPRINS
I.Memoriul de prezentare1
1.CONSIDERAII GENERALE12.SCOPUL I DEFINIIA
PROIECTULUI13.CARACTERISTICI FUNCIONALE IMPUSE24.SCHEME
CONSTRUCTIVE24.1 Presa cu piuli fix cu batiu n consol24.2 Presa cu
piuli fix, varianta cu coloane25.JUSTIFICAREA SOLUIEI
ALESE36.INDICAII DE MONTARE, EXPLOATARE, REGLAJ, NTREINERE,
RODAJ31.1Indicaii de montare:31.2Indicaii de exploatare, reglaj i
ntreinere31.3Rodajul37.NORME DE PROTECIA MUNCII4
II.Breviar de calcul5
1.Schema structural a mecanismului i diagrame de fore i
momente52.Alegerea i justificarea materialelor pentru urub i
piuli63.Alegerea i justificarea tipului de filet74.Predimensionarea
urubului la uzare95.Alegerea filetului standardizat
adecvat96.Calculul nlimii filetului piuliei107.Calculul numrului de
spire n contact108.Verificarea autofrnrii109.Dimensionarea piuliei
fixe1110.Verificarea filetului urubului i piuliei la strivire,
forfecare i ncovoiere1212.Verificarea tijei urubului la solicitri
compuse1513.Verificarea corpului piuliei la solicitri
compuse1514.Verificarea gulerului piuliei la strivire, forfecare i
ncovoiere1615.Calculul corpului, verificare la ntindere
excentric1716.Calculul mecanismului de acionare1717.Calculul
randamentului mecanismului18
Bibliografie19