Elementele elastice (numite si arcuri) sunt organe de masini ce se caracterizeaza prin deformatii elastiee mari care apar sub actiunea unui semnal exterior. Semnalul poate fi: forta, moment, presiune, temperatura. Dupa incetarea actiunii exterioare, revin la forma si dimensiunile initiale.

Pot fi folosite in urmatoarele scopuri:

. pentru acumulare de energie si ca elemente motoare, redand energia pe care au acumulat-o in timpul deformatiei;

. ca amortizoare pentru socuri, cand energia masei in miscare este folosita pentru incarcarea arcului;

. pentru exercitarea unei forte permanente dupa tensionare;

. pentru asigurarea urtei legaturi elastice intre doua sau mai multe organe de masini.

Dupa criteriul constructiv, arcurile se clasifica in:

1. arcuri lamelare - formate din lamele sau foi; pot fi simple si drepte, simple curbate perforate, in foi multiple;

2. arcuri spirale plane - se mai numesc arcuri lamelare rasucite; sunt confectionate din bare de sectiune dreptunghiulara sau circulara rasucite in forma de spirala;

3. arcuri bara de torsiune - sunt formate din bare drepte cu sectiune circulara sau dreptunghiuIara;

4. arcuri elicoidale - formate din bare de diferite sectiuni, rasucite in forma de elice; pot fi cilindrice de intindere-compresiune, cilindrice de torsiune;

5. arcuri bimetalice - sunt formate din doua foi suprapuse si pot fi lamelare, spirale plane, elicoidale;

6. membrane plane - sunt placi subtiri de forma circulara sprijinite pe contur (au fost intalnite la manometre), [ ];

7. tuburi ondulate - denumite si silfoane; au forma cilindrica, cu ondulatii pe suprafata laterala (au fost intalnite la masurarea presiunii), [ ];

8. arcuri de cauciuc - pot inmagazina energii mari datorita materialului din care sunt confectionate .

Fig. 1. Forme constructive de arcuri

In fig. 1 sunt prezentate cateva forme constructive de arcuri. Dupa solicitare, in functie de directia si sensul fortelor, arcurile pot fi:

Alegerea materialelor pentru elementele elastice se face tinand seama de urmatoarele criterii:

Materialele folosite pentru arcuri sunt:

1.3. CARACTERISTICILE ARCURILOR

Indiferent de varianta constructiva, calculul arcurilor se efectueaza pe baza unor ipoteze caracteristice, si anume:

Aplicand aceste ipoteze pentru arcul lamelar din fig. 2, obtinem urmatoarea variatie a sagetii in functie de forta aplicata:

a. b.

Fig. 2. Variatia sagetii in functie de solicitare:

a - solicitarea este data de o forta si sageata liniara;

b - solicitarea este data de un moment si deformatia unghiulara

Sageata arcului (f) reprezinta cursa sau deformatia arcului. In functie de solicitarea arcului si forma lui constructiva, poate fi liniara (f) sau unghiulara (Ө)

Incarcarea arcului poate fi o forta (F), o presiune (p) sau un moment (M) si are rol de semnal exterior; in functie de semnal se determina solicitarea.

Caracteristica arcului reprezinta dependenta dintre deformatie si semnalul care o provoaca.

In figura 2, in varianta a, avem o solicitare forta si o sageata liniara, iar in varianta b, o solicitare moment si o deformatie unghiulara.

Caracteristica arcului se mai numeste si rigiditatea arcului.

Urmarind caracteristicile, observam ca putem scrie relatiile

pentru varianta a):

Pentru varianta b):

Rapoartele obtinute se numesc constanta sau caracteristica arcului; aceasta isi schimba valoarea in functie de sageata.

Lucrul mecanic efectuat de arc este:

. pentru arcurile solicitate la incovoiere;

. pentru arcurile solicitate la rasucire;

Calculul arcurilor se face tinand seama de solicitarea la care sunt supuse. Eforturile unitare care apar sunt:

CAPITOLUL II. CALCULUL ARCURILOR

Se mai numesc si arcuri in foi. Ele pot fi folosite ca arcuri lamelare simple sau grupate, numite arcuri cu foi multiple.

Sunt arcuri lamelare alcatuite dintr-o singura lamela care neincarcata are forma dreapta.

Arcurile lamelare se fixeaza, de obicei, rigid la un capat, ceea ce inseamna ca sunt Incastrate si sunt incarcate la capatul liber cu o forta P. O alta forma de fixare este cu arcul sprijinit la ambele capete si incarcat la mijloc. Solicitarea principala a unui asemenea arc lamelar este incovoierea.

Clasificarea arcurilor lamelare se face din punct de vedere constructiv, tinand seama de:

. grosimea arcului, care poate fi constanta sau variabila;

. suprafata arcului, care poate fi: dreptunghiuIara, triunghiulara, trapezoidala, parabolica.

In figura 3 sunt prezentate principalele tipuri constructive de arcuri lamelare.

Fig. 3. Arcuri lamelare: a - arc lamelar dreptunghiular cu sectiune constanta; b - arc triunghiular cu sectiune constanta; c - arc trapezoidal cu sectiune constanta; d - arc cu sectiune constanta, solicitat la mijloc; e - arc parabolic cu grosime constanta: f - arc dreptunghiular cu sectiune variabila,

Pentru calculul arcurilor lamelare se considera cazul unui arc lamelar simplu cu grosime constanta si sectiune dreptunghiulara (fig. 4).

Fig. 4. Schema de calcul pentru arcul lamelar

Arcul lamelar de forma dreptunghiulara incastrat la un capat este cel mai frecvent intalnit.

Arcul fiind incastrat la un capat si incarcat la celalalt cu o forta F, este solicitat la incovoiere si in aceasta situatie vom avea:

Forta maxima pe care o poate suporta arcul deformandu-se elastic este:

Relatia de determinare a sagetii f este:

unde

E- modulul de elasticitate longitudinal;

I-momentul de inertie al sectiunii-pentru dreptunghi:

Inlocuind forta F in relatia sagetii obtinem:

Lucrul mecanic acumunlat la deformarea arcului este obtinut cu relatia:

unde -volumul arcului,

-coeficient de utilizare volumetrica a arcului, ceea ce inseamna ca din volumul arcului inmagazineaza lucru mecanic de deformatie.

Arcurile lamelare simple sunt utilizate ca elemente de apasare elastica (fig. 5) cu forte relativ mici pentru mecanismele aparatelor

Sunt utilizate atunci cand lungimea arcului este limitata de sageata data si se obtine o latime prea mare pentru lamela. De asemenea, se utilizeaza daca se urmareste realizarea unor forte de contact mai mari (fig. 6).

Fig. 6 Arc lamelar in foi multiple

Dispunerea foilor trebuie astfel realizata incat arcul intreg sa prezinte caracteristici apropiate de solidul de egala rezistenta la incovoiere, dar pentru evitarea frecarii este necesar ca fiecare lamela sa aiba toata libertatea de miscare.

Fig. 7 Arcuri In foi multiple: a - arc Incastrat la un capat; b - arc solicitat la mijloc; c - arc solicitat la un capat si fixat la celalalt si la mijloc; d - arcuri duble solicitate la mijloc; e - arcuri folosite la suspensia autovehiculelor

In fig. 7 sunt prezentate cateva arcuri cu foi standardizate folosite in constructia automobile1ar, a materialului rulant pentru cale ferata, dar si pentru ciocane pneumatice.

Arcurile prezentate in fig. 7 reprezinta diferite variante articulate sau rigidizate, ceea ce modifica si modul de lucru al acestora. Figura reprezinta o aplicatie a acestor arcuri la constructia autovehiculelor.

Pentru calculul arcurilor in n foi multiple (numarul lamelelor) , momentul incovoietor va fi:

considerand sectiunea unei lamele dreptunghiulare

Deoarece arcurile lamelare sunt standardizate, deci si dimensiunile acestora, se determina numai numarul de lamele si se verifica indeplinirea conditiei:

Daca foile sunt confectionate din otel de arc, atunci = 4000 6000 daN/cm².

2.2.1. Arcuri elicoidale

Sunt arcuri executate din bare de sectiune circulara, dreptunghiulara, patrata sau inelara, infasurate in forma de elice pe o suprafata directoare care poate fi cilindrica, conica sau parabolica.

Din punct de vedere functional, se impart in doua categorii:

. arcuri de compresiune, supuse unor sarcini axiale care provoaca solicitarea de torsiune in sectiunea transversala a barei rasucite in forma de elice; . arcuri de torsiune, supuse unor momente de torsiune care provoaca solicitarea la incovoiere in sectiunea transversala a barei rasucite.

La arcurile de compresiune, preluarea sarcinii este influentata de forma capetelor sale. La aceste arcuri, capetele sunt prelucrate incat ultima spira este polizata si adusa in contact cu spira precedenta; suprafetele de reazem devin perpendiculare pe axa arcului.

Acest lucru face ca preluarea sarcinii sa se faca centrat si sa nu apara solicitari suplimentare in arc.

In fig. 8 sunt prezentate diferite variante constructive de arcuri elicoidale de compresiune.

Fig. 8 Arcuri elicoidale de compresiune

Arcurile elicoidale de intindere au la capete dispozitive de prindere pentru aplicarea sarcinii (fig. 9).

Spre deosebire de arcurile elicoidale de compresiune, la care spirele se executa departate intre ele cu distanta e, cele de intindere se infasoara strans. Contactul dintre spire poate merge pana la o anumita apasare reciproca. Aceasta apasare se numeste pretensionare si, de regula, se noteaza cu

De aceea, arcul va avea sageata numai dupa ce a fost invinsa forta de pretensionare, care poate fi pana la 0,25 .~. 0,3 din sarcina de lucru a arcului.

Fig. 9 Variante constructive pentru arcurile de intindere

Pentru cele doua tipuri de arcuri elicoidale, calculul se face la fel.

In fig. 10 este prezentat un arc solicitat la compresiune:

a - elementele geometrice ale arcului; b - fortele si momentele care actioneaza asupra lui.

Fig. 10 Schema de calcul a arcurilor elicoidale

Pentru calculul de verificare al arcurilor se considera cazul din figura precedenta al unui arc solicitat la compresiune.

Momentul de torsiune M_t care solicita sectiunea transversala a barei este:

unde

- raza medie a spirelor.

Daca tinem seama de unghiul de inclinare al elicei arcului, avem:

Momentul incovoietor este , care da o forta axiala normala pe axa barei.

Unghiul ia valori intre 6 , deci are valori mici, ceea ce inseamna ca momentul incovoietor si forta axiala au valori foarte mici si pot fi neglijate in calcul.

Daca notam cu indicele de infasurare al arcului si daca acesta are valori mari, pentru efortul de torsiune maxim, avem:

Pentru tensiunea de forfecare a spirei avem:

Conform relatiilor stabilite la solicitari compuse, avem:

Pentru calculul de dimensionare, din relatia de efort se deduce diametrul, si anume:

Valorile coeficientului de infasurare al arcului trebuie sa aiba urmatoarele valori:

- pentru arcuri infasurate la rece, 416;

- pentru arcuri infasurate la cald, 4 10.

Folosind expresia generala a lucrului mecanic pentru arcuri, in acest caz, avem:

unde

V - volumul arcului;

G - modulul de elasticitate transversal;

- coeficient de utilizare volumetrica.

Sageata pentru o spira va fi data de relatia:

Sageata totala a arcului cu n spire este:

Arcurile elicoidale au o larga raspandire datorita posibilitatilor multiple de forme constructive, dar si de transformare si inmagazinare a semnalelor. In fig. 8.70 sunt prezentate cateva aplicatii ale acestora.

Pentru calculul sagetii arcurilor de intindere pretensionate se tine seama si de aceasta forta si vom avea:

Fig. 11 Aplicatii ale arcurilor elicoidale: a - mecanism de formare a numarului la telefon; b - mecanism de blocare cu electromagnet; c - mecanism de blocare al unui crichet; d - suspensia unui tramvai.

CAPITOLUL III. TEHNOLOGIA ASAMBLARII ARCURILOR

Scule si dispozitive folosite. Tenologia asamblarii arcurilor Arcurile elicoidale (de tractiune si compresiune) sunt cele mai raspandite in practica si se monteaza in general usor, fara a fi nevoie de scule si dispozitive speciale.

3.2. ARCURI ELICOIDALE DE COMPRESIUNE (fig. 12.b.) se monteaza de cele mai multe ori in stare comprimata. Pentru aceasta se folosesc (ca scule) clesti manuali, cleme cu surub, dispozitive speciale de strangere cu suruburi (fig. 2.55.), dispozitive cu parghii etc.

Fig 12. Arcuri elicoidale Fig.13. Dispozitiv cu surub pentru montarea arcurilor

La montare se va urmari ca suprafetele de sprijin ale arcului sa aiba o forma care sa permita stabilitatea sa. in acest scop sunt prevazute proeminente de centrare ca in fig. 14.

Fig 14. Centrarea arcurilor pe suprafete

cu proeminente de centrare

3.4. ARCURILE LAMELARE SIMPLE sunt utilizate ca elemente de apasare la diferite mecanisme cu piedica. Ele se monteaza prin incastrare la unul din capete, prin prindere cu suruburi, prin nituire, prin lipire etc. (fig. 15.)

Fig .15. Montarea arcurilor

lamelare simple

3.5. ARCURILE IN FOI MULTIPLE se compun din mai multe foi sau lame din otel de arc (fig. 16.). Montarea lor presupune o asamblare preliminara a elementelor sale componente, in care scop se unge fiecare foaie cu vaselina grafitata (pentru a se micsora frecarea dintre foi) si se asaza foile una peste alta. Montarea se incepe cu foaia principala, cea mai lunga, care se asaza pe bancul de lucru sau in menghina. Peste aceasta se asaza una sau doua foi de intarire, dupa care urmeaza foile de lungimi din ce in ce mai mici,numite foi secundare. Toate foile se fixeaza cu un surub central (bulon) sau cu un nit, introdus prin gaura din mijlocul fiecarei foi. Datorita acestei fixari, foile de arc se pot aseza strans unele peste altele.

Pentru o oarecare solidarizare si pentru impiedicarea deplasarii laterale a foilor, la capetele acestora se monteaza bride care se strang cu suruburi. Bridele sunt de forma U sau H.

Dupa aceasta asamblare in urma careia s-a obtinut arcul in foi multiple, se face asamblarea lui in ansamblul general, din care face parte, prin prinderea ochiurilor foii principale, de suporturile ansamblului (de exemplu suspensia autovehiculelor) (fig. 17.).

Fig16. Monatarea unui arc in foi multiple Fig.17. Utilizarea arcurilor in

1.ochiul foii principale; 2.foaie principala foi multiple

3. bride

CAPITOLUL IV. CONTROLUL ASAMBLARILOR CU ARCURI

Dupa operatia de asamblare, toate arcurile se controleaza cu ochiul liber. Se verifica pozitia arcului, care nu trebuie sa frece piesele din jur, pentru a nu se produce uzarea sau distrugerea lor.

Se verifica prinderea capetelor arcurilor elicoidale, pentru a nu iesi din locurile de prindere.

La arcurile in foi se verifica pozitia bridei, cu ajutorul unui echer la 90'.

CAPITOLUL V. MASURI DE TEHNICA 444d34e SECURITATII MUNCII

Masuri de tehnica securitatii muncii

Instructiunile de tehnica securitatii muncii la asamblarea arcurilor se refera, in principal, la folosirea SDV-urilor existente in atelierele de lucru.

Se examineaza, inca de la inceput, sculele si dispozitivele cu care se lucreaza. Ele trebuie sa fie in stare buna de functionare, interzicandu-se utilizarea SDV-urilor care nu prezinta siguranta maxima.

imbracamintea va fi stransa pe corp iar parul va fi acoperit.

in timpul montarii, arcurile trebuie sa fie bine prinse, deoarece sub actiunea fortelor ce le solicita, acestea pot iesi din locasul de prindere si, prin destindere, pot provoca lovituri sau taieturi, cu consecinte grave.

BIBLIOGRAFIE

1. BADESCU, Gheorghe, STURZU, A, MILITARI,C., POPESCU,1., Tolerante si masuratori tehnice, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1982

2. CIOCARLEA-VASILESCU, Aurel, CONSTANTIN, Mariana, Asamblarea, Intretinerea si repararea masinilor si instalatiilor. Editura All Educational,Bucuresti, 2002

3. CIOCARLEA-VASILESCU, Aurel, CONSTANTIN, Mariana, Organe de masini si mecanisme. Editura All Educational,Bucuresti, 2002

4. GHEORGHE, Ion, VOICU, Mihai, PARASCHIV, Ion, HUZUM, Neculai, RANTZ, Gabriel, Utilajul si tehnologia meseriei- tehnologia asaamblarii si montajului, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1990

5. TANASESCU, Mariana, GHEORGHIU, Tatiana, GHETU, Camelia, CEPISCA, Cornelia, Masurari tehnice, Editura Aramis, Bucuresti, 2005

6. ZGURA, Gh.,ARIESANU,E., PEPTEA,Gh., Utilajul si tehnologia meseriei-lacatuserie, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1991

Document Info

Accesari: 23717
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.

eCoduri.com - coduri postale, contabile, CAEN sau bancare

Politica de confidentialitate | Termenii si conditii de utilizare