Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza






ASAMBLARI FILETATE SI TRANSMISII SURUB-PIULITA

tehnica mecanica











ALTE DOCUMENTE

DEVIZ POSTCALCUL PENTRU FAZA DE EXECUTIE
CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA SISTEMULUI DE FRANARE CU ABS
AGENTI PERICULOSI LA LOCUL DE MUNCA.
Fisa Tehnologica pentru reperul : PLACA
STABILIREA PROCESELOR TEHNOLOGICE DE SEMIFABRICARE PRIN SUDARE
Pneumatica proportionala - Celule pneumatice
Pasivarea spontana a materialelor metalice
LUPTA PENTRU MENTINEREA STABILITATII SI NESCUFUNDABILITATII LA BORDUL NAVELOR
Cum realizam un cablaj in Protel 99!
STIVUITOARE


ASAMBLARI FILETATE SI TRANSMISII SURUB-PIULITA

2.1. Definire, caracterizare, domenii de folosire

Asamblarile filetate sunt asamblari demontabile utilizate frecvent in constructia de masini; se realizeaza prin intermediul a doua piese filetate conjugate, una filetata la exterior numita surub, cealalta filetata la interior numita piulita (sau piesa cu rol de piulita).

Avantajele asamblarilor filetate sunt:

.         realizeaza forte de strangere mari cu forte de actionare relativ mici;

.         permit o montare si o demontare usoara;

.         au un cost relativ redus datorita executiei in serie mare, in fabrici specializate, pe utilaje de inalta productivitate;

.         asigura interschimbabilitatea, datorita standardizarii si tipizarii pe plan national si international;

.         sunt sigure in exploatare.

Principalele dezavantaje ale asamblarilor filetate sunt:

.         filetul este, prin forma sa, un puternic concentrator de tensiuni;

.         nu se poate stabili cu precizie marimea fortei de strangere realizata;

.         necesita elemente suplimentare pentru asigurarea impotriva autodesfacerii.

Asamblarile filetate se regasesc, in general, in componenta oricarei constructii mecanice, apreciindu-se ca peste 60% din piesele unei masini au filete. Ca atare atentia acordata studiului, calculului si realizarii asamblarilor filetate trebuie sa fie deosebita, buna functionare a masinilor sau instalatiilor complexe fiind direct legata de fiabilitatea asamblarilor filetate.

a b c d e

Fig. 2.1

Asamblarile filetate dintre doua sau mai multe piese se pot realiza in mai multe moduri: cu surub montat cu joc si piulita (fig. 2.1, a); cu surub montat fara joc (surub de pasuire) si piulita (fig. 2.1, b); cu surub montat cu joc si insurubat in piesa (fig. 2.1, c); cu surub de pasuire insurubat direct in piesa (fig. 2.1, d); cu prezon si piulita (fig. 2.1, e).

Transmisiile surub-piulita sunt transmisii care, prin intermediul unei cuple elicoidale, transforma miscarea de rotatie in miscare de translatie, concomitent cu transmiterea unei sarcini. Cupla elicoidala este elementul determinant al transmisiilor surub-piulita. Aceasta poate fi cu frecare cu alunecare sau cu frecare cu rostogolire (cupla elicoidala cu bile).

Principalele avantaje ale transmisiilor surub-piulita sunt:

.         transmit sarcini relativ mari;

.         functioneaza cu zgomot redus;

.         sunt sigure in functionare.

Dezavantajele transmisiilor surub-piulita sunt:

.         randamentul este redus in cazul folosirii cuplei elicoidale cu frecare cu alunecare;

.         constructia piulitelor este complicata daca este necesara reglarea jocului dintre spire, ceea ce duce la costuri relativ ridicate.

Transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie se realizeaza in mai multe moduri: surubul executa miscarea de rotatie iar piulita miscarea de rotatie (masini unelte, cricurile cu parghii etc.); surubul executa ambele miscari, de rotatie si de translatie (cricul simplu, cricul telescopic, surubul secundar al cricului cu dubla actiune etc.); piulita executa miscarea de rotatie iar surubul miscarea de translatie (cricul cu piulita rotitoare, surubul principal al cricului cu dubla actiune etc.); piulita executa ambele miscari, de rotatie si de translatie (folosita doar cand este necesara obtinerea unei constructii deosebit de rigida, prin incastrarea surubului).

2.1.1. Filetul

Filetul reprezinta elementul principal si distinctiv al surubului si piulitei. De rezistenta si rigiditatea lui depinde siguranta in functionare a transmisiei.

Modul de generare a filetului. Prin infasurarea unui plan inclinat pe o suprafata de revolutie (cilindrica sau conica, interioara sau exterioara) numita suprafata directoare se obtine o linie elicoidala numita elice directoare (fig. 2.2, a). Alunecarea unui profil oarecare, numit profil generator, in lungul elicei directoare, da nastere unei urme numite spira filetului (fig. 2.2, b).

a b

Fig. 2.2

Clasificarea filetelor, dupa o serie de criterii, este prezentata in continuare.

Fig. 2.3

.         In functie de destinatie, se deosebesc: filete de fixare, utilizate la asamblari filetate; filete de miscare, utilizate la transmisii surub-piulita; filete de masurare, utilizate la aparate 929c21j de masura; filete de reglare, utilizate la pozitionarea relativa a unor elemente din constructia dispozitivelor sau masinilor unelte.

.         In functie de numarul de inceputuri, filetele pot fi: cu un inceput, cele mai utilizate; cu doua sau mai multe inceputuri. Filetele cu mai multe inceputuri (fig. 2.3) au un randament mai ridicat, dar exista pericolul neindeplinirii conditiei de autofranare. Intre pasul real P al unei spire si pasul aparent P¢ al filetului exista relatia , in care i reprezinta numarul de inceputuri; ca atare, deplasarea axiala corespunzatoare unei rotatii complete este mai mare decat in cazul suruburilor cu un inceput.

Fig. 2.4

.         In functie de sensul de infasurare a spirei, se deosebesc: filete obisnuite, cu sensul de infasurare dreapta (fig. 2.4, a), la care vectorii v si ω au acelasi sens; filete cu sensul de infasurare stanga (fig. 2.4, b), la care factorii v si ω au sensuri diferite, acestea fiind utilizate atunci cand acest sens este impus de conditiile de functionare.

.         In functie de sistemul de masurare, filetele pot avea: dimensiunile masurate in milimetri, utilizate cel mai mult in constructia de masini; dimensiunile masurate in toli, utilizate la masini din import si la tevi.

.         In functie de forma suprafetei directoare, se deosebesc: filete cilindrice, cele mai raspandite; filete conice, cand se impun conditii de etansare sau de compensare a jocurilor aparute datorita uzurii.

.         In functie de marimea pasului filetului, se deosebesc: filete cu pas mare; filete cu pas normal; filete cu pas fin. Filetele cu pas mare imbunatatesc viteza deplasarii axiale la actionare, dar exista pericolul neindeplinirii conditiei de autofranare. Filetele cu pas fin, utilizate ca filete de masurare sau reglare, maresc rezistenta tijei filetate, asigura indeplinirea conditiei de autofranare (autofixare), dar micsoreaza rezistenta spirei. Filetele cu pas normal indeplinesc conditia de autofranare (autofixare) concomitent cu asigurarea rezistentei tijei surubului.

.         In functie de profilul director al spirei filetului, se deosebesc: filete triunghiulare; filete patrate; filete trapezoidale; filete rotunde; filete ferastrau.

2.1.2. Caracterizarea principalelor tipuri de filete

Filetele triunghiulare au profilul generator un triunghi, echilateral (a = 600) - in cazul filetelor metrice, respectiv un triunghi isoscel (a = 550) - in cazul filetelor Whitworth, masurate in toli; aceste filete se utilizeaza la asamblari filetate, deoarece asigura o buna autofixare.

In fig. 2.5 sunt prezentati parametrii geometrici ai filetului triunghiular metric, semnificatia acestora fiind prezentata mai jos:

d - diametrul nominal al filetului, egal cu diametrul exterior al filetului surubului;

Fig. 2.5

D - diametrul exterior al filetului piulitei;

d2, D2 - diametrele medii ale filetelor surubului si piulitei, aceleasi cu diametrul cilindrului pe a carui generatoare plinul si golul sunt egale;

d1, D1 - diametrele interioare ale filetelor surubului si piulitei;

Fig. 2.6

P - pasul filetului, adica distanta dintre doua puncte omologe de pe doua spire vecine;

H - inaltimea profilului generator;

H1 - inaltimea efectiva a spirei filetului surubului;

H2 - inaltimea utila, adica inaltimea de contact dintre spirele filetelor surubului si piulitei;

a - unghiul profilului generator al filetului;

b1, b2, b - unghiul de inclinare al spirei filetului corespunzator diametrului interior, diametrului mediu, respectiv diametrului nominal (fig. 2.6); se utilizeaza in calcule unghiul b2, determinat cu relatia

(2.1)

Filetele metrice se pot executa cu pas normal - simbolizate M d - sau cu pas fin - simbolizate M d x P. Fundul filetului surubului (v. fig. 2.5), poate fi drept sau rotunjit (utilizat in cazul unor sarcini dinamice, pentru micsorarea concentratorului de tensiuni).

 
Filetul Whitworth, destinat asamblarii tevilor, se executa cu pas fin, cu fundul si varful profilului rotunjite, fara joc la fundul filetului, asigurand o buna fixare si etansare. Se simbolizeaza Gdi, unde di este diametrul interior al tevii, in toli (pentru exemplificare, G 3/4 reprezinta filetul unei tevi cu diametrul interior di = 3/4').

Filetul patrat (fig. 2.7) este destinat transmisiilor surub-piulita. Profilul filetului, un patrat (a = 00) cu latura egala cu jumatate din marimea pasului, conduce la urmatoarele caracteristici ale filetului:

Fig. 2.7

.       randament ridicat;

.       rigiditate si rezistenta scazute pentru spira;

.       centrare necorespunzatoare a piulitei pe surub, in urma functionarii putand aparea jocuri ce nu se pot elimina;

.       productivitate de executie redusa, filetul prelucrandu-se numai prin strunjire.

Filetele patrate sunt standardizate cu trei marimi de pasi (mare, normal sau fin) si se simbolizeaza Pt d x p.

Fig. 2.8

Filetul trapezoidal (fig. 2.8) este destinat transmisiilor surub-piulita. Profilul trapezoidal, cu unghiul la varf a = 300, conduce la urmatoarele caracteristici ale filetului:

.         randament mai redus decat al filetului patrat;

.         rigiditate si rezistenta a spirei mai ridicate decat la filetul patrat;

.         centrare buna (pe flancuri) a piulitei pe surub;

.         productivitate ridicata de executie, asigurata de posibilitatea prelucrarii prin frezare.

Aceste caracteristici fac din filetul trapezoidal cel mai frecvent utilizat la transmisiile surub-piulita. Standardul prevede trei marimi de pasi (mare, normal sau fin) si se simbolizeaza prin Tr d x P.

Filetul rotund (fig. 2.9) are profilul format din drepte racordate prin arce de cerc. Este un caz particular al filetului trapezoidal, avand varful si fundul profilului in arc de cerc.

Fig. 2.9

Prin aceasta se adauga la caracteristicile filetului trapezoidal o rezistenta sporita la oboseala, ceea ce il face avantajos ca filet de miscare in cazul unor sarcini dinamice, in conditii grele de exploatare (cuplele vehiculelor feroviare, armaturi hidraulice etc.). Se executa cu pas mare, normal sau fin fiind simbolizat prin R d x P.

Un caz particular al filetului rotund il reprezinta filetul Edison, format numai din arce de cerc. Acesta se obtine prin deformarea plastica a pieselor cu pereti subtiri si este intalnit cu precadere la instalatii electrice.

Fig. 2.10

Filetul ferastrau (fig. 2.10) este destinat transmisiilor surub-piulita. Profilul, cu flancul activ foarte putin inclinat (30) si cu flancul inactiv inclinat cu 300, este o combinatie a profilelor patrat si trapezoidal, conducand la urmatoarele caracteristici:

.         randament apropiat de cel al filetului patrat;

.         rigiditate si rezistenta ale spirei asemanatoare cu ale spirei filetului trapezoidal;

.         rezistenta buna la oboseala, datorata fundului racordat al spirei, care micsoreaza concentratorul de tensiuni;

.         productivitate ridicata de executie, asigurata de posibilitatea prelucrarii prin frezare;

.         constructia asimetrica permite preluarea sarcinii intr-un singur sens.

Aceste caracteristici recomanda filetul ferastrau pentru preluarea unor sarcini mari, cu soc, care actioneaza intr-un singur sens (dispozitivele de strangere ale laminoarelor, constructia preselor etc.). Standardul prevede trei marimi de pasi (mare, normal sau fin) si se simbolizeaza prin S d x P.

2.2. CONSTRUCTIA SURUBURILOR SI PIULITELOR

Suruburile de miscare sunt, de regula, filetate pe toata lungimea, iar modul de prindere a capetelor surubului si forma constructiva a piulitei depind de destinatia transmisiei surub-piulita.

2.2.1. Constructia suruburilor de fixare

Suruburile de fixare sunt cele mai utilizate organe de asamblare fiind realizate intr-o mare diversitate de forme si dimensiuni. Profilul si dimensiunile limita ale filetelor metrice ISO utilizate in Romania sunt prezentate in STAS 6564 si 8164.

Formele suruburilor de fixare depind de forma capului, forma tijei si forma capului tijei. Din punct de vedere al preciziei de executie, suruburile se executa in gradul A (executie precisa), gradul B (executie semiprecisa) si gradul C (executie grosolana).

Forma capului surubului, forma tijelor suruburilor si a varfurilor acestora depinde de destinatia surubului, principalele forme fiind prezentate in fig. 2.11 si 2.12. Se prezinta, in continuare, particularitatile suruburilor executate de firmele specializate.

Suruburile cu cap hexagonal (fig. 2.11, a.h) sunt cel mai frecvent utilizate deoarece necesita cel mai redus spatiu pentru manevrare cu cheia fixa, la montare sau demontare. Suprafata de asezare (scaunul de reazem), prevazuta sub capul surubului (v.fig.2.11, a, d, e), este o suprafata tehnologica, dar reduce si concentratorul de tensiuni reprezentat de trecerea de diametru de la tija surubului la capul acestuia; la unele constructii (fig. 2.11, b, c) nu se prevede scaunul de reazem. Tijele acestor suruburi pot fi filetate pe o anumita lungime (fig.2.11,a, b, c, f, g, h), filetate pana sub cap (fig. 2.11, d) sau pe toata lungimea (fig. 2.11, e). In cazul in care tija nefiletata a surubului are diametrul mai mic decat al tijei filetate (fig. 2.11, c), se reduce concentratorul de tensiuni reprezentat de iesirea filetului, iar tija surubului devine mai elastica, deci surubul rezista mai bine la solicitari dinamice.

.         Suruburile de pasuire (fig. 2.11, f) au tija nefiletata mai mare decat tija filetata, aceste suruburi fiind utilizate mai ales la transmiterea de sarcini transversale. Crestaturile executate pe suprafata frontala exetrioara a capului surubului (fig. 2.11, g) permite o deformare a capului surubului si realizarea unei autoblocari a acestuia. Suruburile cu guler (fig. 2.11, h) sunt utilizate la asamblarea pieselor executate din materiale moi (aluminiu, bronz, alama etc.) deoarece suprafata mai mare de sprijin micsoreaza presiunea si, implicit, deformatia pieselor asamblate.

Fig. 2.11

.         Suruburile cu cap patrat (fig. 2.12) asigura o suprafata de contact cu cheia mai mare decat suruburile cu cap hexagonal fiind utilizate la montari si demontari repetate asigurand o durabilitate ridicata. Pot fi cu tija filetata pe o anumita lungime (fig. 2.12, a), pe toata lungimea, cu cep cilindric (fig. 2.12, b), cu cap patrat mic si filetat pe toata lungimea (fig. 2.12, c) sau cu cap patrat si guler, filetat pe o anumita lungime (fig. 2.12, d).

Fig. 2.12

.         Suruburile cu cap triunghiular (fig.2.12, e) se utilizeaza in cazul unor spatii reduse sau greu accesibile sau cand se doreste limitarea celor care au acces la asamblare.

.         Suruburile cu cap ciocan si gat patrat (fig. 2.12, f) se folosesc, de regula, la strangerea pieselor pe mesele masinilor unelte, in vederea prelucrarii.

.         Suruburile cu cap bombat (semirotund) se utilizeaza atat pentru asamblari metalice cat si pentru lemn. Pentru a evita rotirea surubului la montarea piulitei, suruburile sunt prevazute cu portiuni profilate patrat (fig. 2.12, g) sau cu nas (fig. 2.12, h).

.         Suruburile cu cap cilindric si locas hexagonal (fig. 2.13, a) se utilizeaza la dispozitive introducandu-se in locasuri executate in piesa; locasul hexagonal interior se foloseste pentru montarea sau demontarea surubului cu ajutorul unor chei hexagonale sub forma de L.

Fig. 2.13

.         Suruburile cu cap cilindric (fig.2.13, b), cu cap bombat (fig.2.13, c), cu cap inecat (fig.2.13, d) sau cu cap semiinecat (fig.2.13, e) sunt cu locasuri pentru surubelnita normala sau in cruce (fig. 2.13, f) si sunt utilizate pentru forte de strangere mici si un aspect placut al asamblarii;

Fig. 2.14

.         Suruburile pentru tabla se executa cu pas mare si adancime relativ mare a spirei si se utilizeaza la asamblarea tablelor de grosimi mici, in industria de autovehicule. Se executa cu cap hexagonal (fig. 2.14, a), cu cap cilindric, cap inecat si cu cap semiinecat (fig. 2.14, b), intre diametrele 2,2 mm si 8 mm si se simbolizeaza prin STd.

.         Suruburile pentru lemn au filetul ascutit, cu pas mare, pentru a prinde intre spire cat mai mult lemn asigurand-se rezistenta asamblarii. Se executa cu cap hexagonal, cilindric bombat cu locas cruciform (fig. 2.14, c), cu cap inecat crestat (fig.2.14, d), cu cap semiinecat sau cu cap patrat (fig. 2.14, e).

.         Suruburile autofiletante pentru metal au tija prevazuta cu santuri pentru evacuarea aschiilor rezultate in urma insurubarii. Aceste suruburi se executa din oteluri de cementare sau oteluri calite care dau o rezistenta mare muchiilor taietoare ale surubului. Constructiv, aceste suruburi pot fi cu cap hexagonal (fig. 2.14, f), cilindric bombat, inecat sau semiinecat, cu locasuri pentru surubelnita normala sau locas cruciform.

.         Suruburile pentru fundatii sunt prevazute cu un capat profilat - pentru montarea in fundatie - si cu celalalt capat cu filet, pentru fixare cu piulita (fig. 2.15); se utilizeaza la montarea pe fundatie a constructiilor care sustin diversele ansamble (reductoare de turatie, motoare electrice etc.) sau subansamble.

Fig. 2.15

.         Text Box:  
Fig. 2.16
Suruburile speciale sunt destinate unor situatii concrete si cuprind: suruburile cu ochi (fig. 2.16, a), utilizate la dispozitive; inelele surub de ridicare (fig. 2.16, b), montate pe ansamble si subansamble pentru ridicarea si manevrarea acestora; suruburile cu cap striat (fig. 2.16, c), utilizate la strangerea cu mana, cand este necesara o forta de strangere redusa.

Fig. 2.17

Prezoanele pot fi definite ca suruburi de fixare fara cap si filetate la ambele capete, pe o anumita lungime sau pe toata lungimea. Se utilizeaza cand materialul uneia din piesele asamblate are caracteristici mecanice reduse si filetul nu asigura o durabilitate suficienta la montari si demontari repetate ale surubului. Se mai utilizeaza si cand nu este posibila utilizarea suruburilor (de exemplu, spatiu insuficient pentru montarea suruburilor). Din punct de vedere al preciziei de executie, prezoanele, ca si suruburile, se executa in gradul A, B sau C.

Prezoanele se executa in mai multe variante constructive standardizate sau nestandardizate, principalele tipuri fiind prezentate in fig. 2.17 (a - prezon de insurubat in otel; b - prezon pentru asamblarea flanselor, cu cep hexagonal si cu diametrul tijei nefiletate egal cu cel al filetului; c - prezon pentru asamblarea flanselor, cu cep hexagonal si cu diametrul tijei nefiletate mai mic decat al filetului, caz utilizat cand in asamblare actioneaza sarcini dinamice).

Fig. 2.18

Stifturile filetate sunt utilizate pentru a impiedica deplasarea relativa a doua sau mai multe piese, fiind solicitate la compresiune. Formele constructive ale stifturilor filetate (fig. 2.18) sunt foarte variate depinzand de lungimea filetata a tijei (intreaga sau partiala), de forma varfului (plat - fig. 2.18, a si b; tronconic - fig. 2.18, c; cu cep tronconic - fig. 2.18, d; cu cep cilindric - fig. 2.18, e; cu con interior - fig. 2.18, f), de modul de antrenare (cu crestatura pentru surubelnita normala - fig.2.18, a si c.e; cu locas hexagonal la interior - fig. 2.18, b). Stifturile filetate pot fi prevazute si cu autoblocare, cu pastila de material plastic incorporata in tija (fig.2.18, b.f). Stifturile filetate se executa in gradul A, B sau C de precizie.

2.2.2. Constructia piulitelor de fixare

Piulitele de fixare sunt cu filet interior si se asambleaza pe suruburi, prezoane, stifturi filetate si pe portiunile filetate ale arborilor si ale altor piese de revolutie. Piulitele de

Fig. 2.19

fixare realizeaza o asamblare demontabila intre doua sau mai multe piese. Se executa in trei categorii de precizie si anume gradul A (precise), B (semiprecise) sau C (grosolane), iar in functie de inaltime piulitele pot fi normale, inalte sau joase.

Text Box:  
Fig. 2.20
Piulitele de fixare se executa intr-o mare varietate de forme constructive, principalele constructii fiind prezentate in fig. 2.19: piulita hexagonala obisnuita (fig. 2.19, a), cu pas mare, cu pas fin, constructie IP de inalta rezistenta, pentru pretensionare etc.); piulita hexagonala joasa (fig. 2.19, b) sau inalta (fig. 2.19, c); piulita hexagonala cu suprafata de asezare sferica, pentru o centrare buna pe surub a piesei stranse (fig. 2.19, d); piulita hexagonala cu guler (fig. 2.19, e); piulita hexagonala infundata (fig. 2.19, f si g); piulita hexagonala cu guler si suprafata de asezare sferica (fig. 2.19, h), utilizata pentru centrarea jentilor de automobil pe tija surubului de prindere.

Fig.2.21

In fig. 2.20 sunt prezentate alte tipuri de piulite utilizate in diverse scopuri, a caror constructie depinde de locul de utilizare. Astfel, in fig. 2.20, a este prezentata piulita patrata; in fig. 2.20, b piulita triunghiulara, utilizata la inchiderea tablourilor electrice si in alte situatii unde este necesara o siguranta suplimentara; in fig. 2.20, c piulita pentru canale T, iar in fig. 2.20, d o piulita utilizata pentru prinderea in materiale plastice. Piulitele cu gauri radiale (fig. 2.20, e), cu gauri frontale (fig. 2.20, f), striata (fig. 2.20, g) sau fluture (fig. 2.20, h) sunt utilizate pentru strangere cu mana, cand se realizeaza forte de strangere mici.

In fig. 2.21 sunt prezentate piulitele crenelate (fig. 2.21,a), piulita canelata, pentru fixarea rulmentilor pe fusurile arborilor (fig. 2.21, b), piulita cu inel de plastic pentru asigurarea autofranarii (fig. 2.21,c) si piulita elastica, executata din otel de arc (fig. 2.21, d).

2.2.3. Constructia saibelor

Text Box:  
            a                              b                            c
Fig. 2.22
Saibele se folosesc atat pentru micsorarea presiunii dintre piulita si piesa care se sprijina cat si pentru asezarea corecta a piulitei sau capului surubului.

Saibele plate (fig. 2.22, a) se executa in mai multe variante de dimensiuni: normale, largi sau extralargi, modificandu-se diametrul exterior si grosimea saibei.

Saibele de compensare, de forma patrata, se executa cu o inclinare de 14 (fig. 2.22, b), pentru profile I si cu 8 (fig. 2.22, c), pentru profile U. Aceste saibe au rolul de a asigura o asezare perpendiculara a piulitei sau capului surubului pe axa acestuia.

2.3. Sarcini in asamblarile filetate si in transmisiile surub - piulita

2.3.1. Ecuatia de echilibru a piulitei

La strangerea sau desfacerea asamblarilor filetate (fig. 2.23, a) si la urcarea sau coborarea unei sarcini cu ajutorul unei transmisii surub-piulita (pentru exemplificare se considera cricul cu surub simplu, prezentat schematizat in fig. 2.23, b), asupra elementelor componente actioneaza o serie de sarcini exterioare si de legatura. Sarcina exterioara este un moment la cheie (moment motor) M cheie, determinat cu relatia

(2.2)

Fig. 2.23


in care Fm reprezinta forta exterioara, care actioneaza la capatul cheii (manivelei), iar L - lungimea cheii (manivelei).

Datorita strangerii piulitei, in asamblarea filetata apare o forta axiala F, care intinde surubul si comprima piesele asamblate. O forta axiala F apare si in transmisiile surub-piulita, aceasta fiind sarcina de deplasat. Sub actiunea fortei F, in asamblarile filetate si transmisiile surub-piulita apar doua momente rezistente:

.         Mins (des) - momentul de insurubare sau desurubare, care apare in cupla elicoidala datorita formei filetului si frecarii dintre spire;

.         Mf - momentul de frecare, care ia nastere intre piesa rotitoare (capul surubului sau piulita) si suprafata pe care aceasta se sprijina.

Echilibrul piesei asupra careia actioneaza momentul motor (piulita, in cazul asamblarii filetate, respectiv surubul, in cazul cricului cu surub simplu - v. fig. 2.23) se exprima prin relatia

. (2.3)

2.3.2. Momentul de insurubare. Momentul de desurubare

Modul de generare a filetului conduce la posibilitatea unei analogii a fenomenelor care au loc la insurubare (desurubare) cu cele de la urcarea (coborarea) unui corp pe un plan inclinat. In cadrul acestei analogii, unghiul planului inclinat corespunde unghiului mediu de inclinare al spirei filetului (b2) si greutatea corpului de pe planul inclinat corespunde fortei axiale (F) care incarca cupla elicoidala. Rationamentul de mai jos se efectueaza in premisa unui unghi al profilului filetului a = 00, corespunzator filetului patrat.

Semnificatia fortelor care apar in schema de calcul din fig. 2.24 este:

.         H, H' - forta tangentiala care, aplicata la bratul d2/2, creaza momentul de insurubare, respectiv desurubare si este aceeasi cu forta care impinge in sus, respectiv in jos, corpul pe planul inclinat;

Fig. 2.24

.         N - reactiunea normala a planului inclinat;

.         Ff - forta de frecare, care se opune deplasarii corpului pe planul inclinat (Ff = mN, m fiind coeficientul de frecare);

.         R - reactiunea cu frecare , care face unghiul j cu normala, j = arctg m fiind denumit unghi de frecare.

Ecuatia de echilibru a corpului in urcare pe planul inclinat (v. fig. 2.24, b) este

(2.4)

Din poligonul fortelor (fig. 2.24, c), rezulta forta de impingere la urcare pe planul inclinat (insurubare)

(2.5)

si momentul de insurubare corespunzator

(2.6)

La coborarea corpului pe planul inclinat - desurubare (v. fig. 2.24, d) - ecuatia de echilibru este

(2.7)

Din poligonul fortelor (fig. 2.24, e), rezulta forta de impingere la coborare pe planul inclinat (desurubare)

(2.8)

si momentul de desurubare corespunzator

(2.9)

Fig. 2.25

In cazul filetelor cu unghiul profilului a ¹ 0, forta normala la profilul spirei este mai mare decat forta axiala (fig. 2.25). Forta de frecare, determinata in functie de forta normala, este

(2.10)

unde reprezinta coeficientul de frecare aparent. Se observa ca valoarea coeficientului de frecare aparent creste cu marimea unghiului a. Acest fapt determina utilizarea filetelor metrice (a = 600) ca filete de fixare. Unghiul de frecare aparent j¢, corespunzator coeficientului de frecare aparent m¢, se determina cu relatia

(2.11)

Generalizarea relatiilor momentului de insurubare si a momentului de desurubare, prin considerarea unghiului profilului filetului, se exprima sub forma

(2.12)

(2.13)

Compararea relatiilor (2.6) si (2.9), respectiv a relatiilor (2.12) si (2.13), demonstreaza inegalitatea Mins > Mdes.

2.3.3. Momentul de frecare

Fig. 2.26

Apare pe o suprafata, sub forma de coroana circulara, intre piesa rotitoare (surub sau piulita) si piesa pe care se sprijina. In cazul asamblarilor filetate (fig. 2.26, a), diametrul interior d0 al suprafetei este egal cu diametrul gaurii de trecere, iar diametrul exterior este egal cu deschiderea cheii S (egal cu diametrul scaunului de asezare) sau cu capul diametrul varfului surubului sau stiftului). In cazul cuplei de rotatie dintre surubul cricului si cupa rotitoare (fig. 2.26, b), dimensiunile coroanei circulare sunt d0 si dc.

Ipotezele de calcul considerate in continuare la determinarea momentului de frecare sunt:

.         coeficientul de frecare este constant (m1 = const.)

.         presiunea pe suprafata de contact este uniforma, adica

(2.14)

Momentul de frecare elementar, corespunzator unei suprafete circulare elementare (v. fig. 2.26, c) este

(2.15)

Integrarea pe intreaga suprafata a momentului de frecare elementar conduce la

(2.16)

Din relatiile (2.14) si (2.16) rezulta, pentru asamblarea filetata, relatia de calcul a momentului de frecare

(2.17)

relatia de calcul a momentului de frecare pentru cupla surub-cupa fiind

(2.18)

Prin inlocuire in relatia (2.3), rezulta

(2.19)

Aceasta relatie permite determinarea unuia dintre cei trei parametri F, Fm sau L, cand se cunosc ceilalti doi. In cazul asamblarilor filetate, daca se impune forta la cheie Fm si lungimea cheii (L (12.20) d, la cheile fixe), rezulta forta axiala F (F 80 Fm), uneori impunandu-se limitarea strangerii asamblarii surubului (prin utilizarea unor chei dinamometrice) pentru ca sa nu existe pericolul ruperii. In cazul cricurilor, cunoscand sarcina axiala de ridicat F si considerand cunoscuta forta la manivela Fm (Fm = 150.350 N) rezulta lungimea L necesara manivelei.

2.3.4. Conditia de autofixare (autofranare)

Conditia de autofixare (utilizata in cazul asamblarilor filetate) este conditia ca sub actiunea fortei axiale care incarca asamblarea filetata aceasta sa nu se desfaca singura.

Conditia de autofranare (utilizata in cazul transmisiilor surub-piulita) este conditia ca sa nu apara deplasari relative in cupla elicoidala a transmisiilor surub-piulita sub actiunea fortei axiale care o incarca, in momentul in care nu se aplica nici un moment motor.

Prin analogie cu cazul corpului pe planul inclinat, conditia de autofranare (autofixare) este aceea ca sub actiunea greutatii proprii corpul sa nu coboare pe planul inclinat.

Conditia de autofixare (autofranare) este echivalenta cu inegalitatea matematica Mdes > 0, care conduce (v. relatia (2.13)) la

j' > b2.(2.20)

Chiar daca filetele de fixare indeplinesc conditia de autofixare, in cazul asamblarilor filetate este des intalnit fenomenul autodesfacerii. Autodesfacerea apare, in principal, datorita sarcinilor variabile, a socurilor sau a variatiilor de temperatura. Ca urmare, pentru evitarea consecintelor nedorite ale autodesfacerii, asamblarile filetate pot fi prevazute cu sisteme suplimentare de asigurare. Atat constructiv cat si din punct de vedere al importantei asamblarii, pot fi intalnite o mare diversitate de sisteme de asigurare. Acestea au la baza producerea urmatoarelor fenomene:

.         marirea fortelor si deci a frecarii dintre elementele asamblarii;

.         impiedicarea, prin forma, a rotirii piulitei sau surubului;

.         impiedicarea, prin deformare locala sau sudura, a rotirii piulitei sau surubului.

Sisteme de asigurare bazate pe marirea fortelor dintre elementele asamblarii.

Evitarea autodesfacerii prin marirea fortelor dintre elementele asamblarii filetate se poate realiza prin:

.         asigurarea cu contrapiulita care determina, prin strangere, marirea fortei axiale din surub, provocand si o alungire suplimentara a tijei surubului (fig. 2.27, a);

.         asigurarea cu piulita elastica din tabla, ai carei dinti indeplinesc rolul filetului, iar la strangere, apasa pe filetul surubului (fig. 2.27, b si c);

.         asigurarea cu piulita elastica sectionata, care dupa asamblare se blocheaza pe surub, prin strangerea surubului de reglare cu care e prevazuta (fig. 2.27, d);

.         asigurarea cu piulita avand o sectiune elastica (fig. 2.27, e) sau cu piulita avand o sectiune elastica si doua portiuni filetate deplasate axial, care la asamblarea pe surub revin la distanta impusa de filetul surubului, deformatiile elastice marind apasarea pe filetul acestuia (fig. 2.27, f);

.         introducerea, pe surub sau in piulita, a unor insertii elastice nemetalice, care la asamblare sunt filetate fortat, marind frecarea in filet (fig. 2.27, g);

.         asigurarea cu saibe elastice, care la strangere duc la marirea fortei axiale din asamblare si impiedica eventualele rotiri relative - aici se pot aminti saiba Grower (fig. 2.27, h), saibe elastice cu dinti la interior sau exterior, atat plane cat si conice (fig. 2.27, i).

Sisteme de asigurare bazate pe impiedicarea, prin forma, a autodesfacerii.

Evitarea autodesfacerii prin forma are la baza introducerea in asamblarea filetata a unui element suplimentar caruia, eventual, dupa realizarea asamblarii, i se da o forma menita sa impiedice rotirile relative. Sunt des intalnite:

.         asigurarea cu splint, care prin introducerea in gaura transversala din surub, respectiv printre crenelurile piulitei, impiedica rotirile relative (fig. 2.28, a);

.         asigurarea cu saibe plate prevazute cu nas sau aripioare, care prin indoire fixeaza saiba atat fata de piesa pe care se sprijina, cat si fata de piulita, impiedicand rotirile relative (fig. 2.28, b si c) - o varianta a acestora este saiba de siguranta canelata, destinata sa impiedice rotirile relative dintre piulita de rulment si arbore(fig. 2.28, d);

.         asigurarea cu saibe plate a caror forma copiaza profilul poligonal al capului de surub, pe care se aseaza dupa strangere, fixarea fata de piesa urmand a se face cu un alt surub, mai mic ca dimensiuni(fig. 2.28, e);

.         asigurarea grupurilor de doua sau mai multe suruburi apropiate, fie cu saibe plate speciale ce pot fi apoi rasfrante dupa forma capetelor de surub, fie prin legarea cu sarma introdusa in gaurile transversale existente in capetele suruburilor (fig. 2.28, f) - o situatie asemanatoare este legarea cu sarma si apoi aplicarea unui sigiliu, scopul principal fiind impiedicarea fraudarii aparatului sau instalatiei la o eventuala desfacere (fig. 2.28, g).

 

 

 

a

b

 

 

c

d

 

 

e

f

g

h

 

 

 

 

 

 

i

 

Fig. 2.27

 

 

a

b

 

 

 

c

 

 

 

d

e

 

 

 

f

g

 

Fig. 2.28

 

Sisteme de asigurare bazate pe impiedicarea, prin deformare locala sau sudura, a autodesfacerii.

In acest caz, asamblarea este definitiva, o eventuala desfacere ce ar putea surveni nemaifiind posibila decat prin distrugerea elementelor asamblarii. Sunt cunoscute:

.         deformarea locala prin chernaruire, fie a filetului surubului si al piulitei (fig. 2.29, a si b), fie a piesei, in cazul capetelor de surub ingropate(fig. 2.29, c si d);

.         sudarea piulitei de surub sau de piesa(fig. 2.29, e).

a

b

c

d

e

Fig. 2.29

Pentru autofixarea asamblarilor filetate, conditia (2.20) este indeplinita prin utilizarea filetelor metrice standardizate, dar este suficienta doar in cazul incarcarii cu sarcini statice. In cazul unor solicitari dinamice (datorita socurilor, vibratiilor, micsorarii frecarii intre suprafetele de frecare etc.) si in absenta unor masuri suplimentare de asigurare, se poate produce autodesfacerea asamblarii. Din aceasta cauza, la asamblari filetate nu se mai face verificarea teoretica a conditiei de autofixare si se utilizeaza mijloace de asigurare impotriva autodesfacerii.

La transmisii surub-piulita, este absolut necesar sa se verifice conditia de autofranare deoarece, la unele filete cu pas mare sau cu mai multe inceputuri, poate exista pericolul neindeplinirii acesteia.

2.3.5. Randamentul cuplei elicoidale si al transmisiilor surub-piulita

Randamentul se determina ca raport dintre lucrul mecanic util (Lu) si lucrul mecanic consumat (Lc) h = Lu/Lc si este criteriu de comparare a filetelor de miscare si a transmisiilor surub-piulita, in general.

Randamentul cuplei elicoidale se obtine ca raport intre lucrul mecanic fara frecare (util) si lucrul mecanic cu frecare (consumat), corespunzator unei rotatii complete a elementului conducator

(2.21)

Deoarece j' creste cu valoarea unghiului profilului filetului, rezulta ca filetele cu flancurile inclinate au randamentul mai redus decat filetul patrat (a = 0).

Randamentul prezinta interes minim in cazul filetelor de fixare, in practica utilizandu-se filete cu un singur inceput si cu pas normal.

La suruburi de miscare, care functioneaza cu intreruperi scurte si dese, randamentul trebuie sa fie cat mai mare, in aceste cazuri alegandu-se filete cu pas mare si/sau cu mai multe inceputuri, chiar daca actionarea devine mai greoaie.

Randamentul transmisiilor surub-piulita tine seama de frecarea din cupla elicoidala si de frecarea dintre celelalte piese in miscare relativa.

Pentru cricul simplu (v. fig. 2.23, b)

(2.22)

2.4. Calculul asamblarilor filetate si a transmisiilor surub - piulita

2.4.1. Cauzele deteriorarii asamblarilor filetate si a transmisiilor surub piulita

Cercetari experimentale dar si analiza asamblarilor filetate distruse au condus la concluzia ca asamblarile filetate se deterioreaza ca urmare a ruperii tijei surubului sau a ruperii spirelor filetului surubului sau filetului piulitei. Cauza principala care conduce la ruperea tijei surubului este oboseala materialului favorizata atat de variatia sarcinii care incarca asamblarea cat si de existenta unor puternici concentratori de tensiuni. In cazul sarcinilor statice, ruperile se produc ca urmare a supraincarcarii asamblarii filetate, mai ales la montaj, respectiv ca urmare a unor defecte de fabricatie.


Document Info


Accesari: 15332
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.

 


Copyright Contact (SCRIGROUP Int. 2014 )