ASAMBLARI PRIN PENE LONGITUDINALE

ASAMBLARI PRIN PENE LONGITUDINALE

Asamblarile prin pene longitudinale sunt asamblari demontabile de tip arbore - butuc, destinate transmiterii unei miscari de rotatie si a unui moment de torsiune si uneori ghidarii deplasarii axiale a butucului fata de arbore. Organul de asamblare este pana, montata intr-un canal executat partial in arbore si partial in butuc sau numai in butuc. Directia canalului este paralela cu axa arborelui, de unde vine si denumirea de pana longitudinala.

In functie de modul de transmitere a sarcinii, se deosebesc asamblari prin pene cu strangere si asamblari prin pene montate fara strangere.

Ø      Asamblarile prin pene montate cu strangere (fig. 1) transmit sarcina prin frecare. Forta de apasare dintre pana si butuc, respectiv dintre pana si arbore este asigurata prin baterea penei in locasul ei. Pana longitudinala montata cu strangere are fata superioara inclinata cu 1:100, fetele active fiind cea superioara si cea inferioara, iar intre fetele laterale si locas exista jocuri. Strangerea asigurata in asamblare permite preluarea pe langa momentul de torsiune si a unor sarcini axiale. Printre cele mai intalnite asamblari prin pene montate cu strangere se remarca asamblarile prin pene inclinate (cu canal in arbore, fig. 1, a), prin pene inclinate subtiri (cu frezare plana in arbore, fig. 1, b), prin pene concave (fara prelucrarea arborelui, fig. 1, c), penele putand fi prevazute cu nas (fig. 1, d) pentru simplificarea montarii si demontarii. Asamblarile prin pene montate cu strangere se utilizeaza destul de rar, numai la turatii mici si mijlocii, cand nu se impun conditii severe de coaxialitate a butucului pe arbore, deoarece baterea penei determina o dezaxare a pieselor asamblate.

Ø      Asamblarile prin pene montate fara strangere (fig. 2) transmit sarcina prin contact direct intre arbore si pana si in continuare la butuc. Aceste asamblari pot folosi pene paralele cu capete rotunde (fig. 2, a) sau cu capete drepte (fig. 2, b) fixate in canalul din arbore fara suruburi (fig. 2, a) sau cu suruburi (fig. 2, b). Aceasta ultima varianta (fig. 2, b) utilizeaza doua suruburi pentru a evita smulgerea penei din locas, gaura filetata de la mijlocul penei folosind pentru extragerea ei din locasul din arbore, prin insurubarea unui stift filetat. Alte tipuri de pene utilizate la aceste asamblari sunt penele disc (fig. 2, c) si penele cilindrice. Asamblarile prin pene longitudinale montate fara strangere sunt cele mai intalnite in constructia de masini fiind sigure in functionare, avand o montare si demontare simple si asigurand coaxialitatea pieselor asamblate.

1. Asamblari prin pene paralele

Asamblarile prin pene paralele se utilizeaza pe scara larga in constructia de masini, pentru a transmite momente de torsiune mici-medii.

Penele paralele sunt standardizate [84] in trei forme (fig. 3): cu capete rotunde - forma A, cu capete drepte - forma B si cu un capat rotund si unul drept - forma C. Pana are sectiunea transversala dreptunghiulara, asigurand contact pe fetele laterale cu canalele din arbore si butuc si pe fata inferioara cu canalul din arbore. Intre fata superioara a penei si canalul din butuc exista joc.

Canalul din arbore se executa cu freza deget la pene cu capete rotunde (forma A sau C) si cu freza disc la pene cu capete drepte (forma B). Canalul din butuc este deschis si se executa prin mortezare sau prin brosare (la productie de serie mare, cand numarul pieselor justifica costul sculei).

Penele paralele se executa din OL 6O (recomandat prin standard [84]) sau din alte oteluri.

Asamblarile prin pene paralele se clasifica, dupa rolul functional, in asamblari fixe si asamblari mobile. La asamblarile fixe (fara deplasari relative intre butuc si arbore) se utilizeaza pene paralele fixate fara suruburi. La asamblarile mobile (cu deplasari axiale ale butucului fata de arbore) se folosesc pene paralele fixate cu suruburi (v. fig. 2, b). Lungimea acestora se alege in functie de deplasarea necesara a surubului. Gaurile filetate din arbore necesare fixarii penei micsoreaza rezistenta arborelui, ceea ce limiteaza folosirea penelor paralele fixate cu suruburi.

Sarcina exterioara se transmite de la arbore la pana si in continuare la butuc prin contact pe fetele laterale ale penei. Ca urmare, solicitarea principala a asamblarii este cea de strivire pe suprafetele de contact, o alta solicitare, mai putin importanta, fiind cea de forfecare a penei. Schema de calcul a asamblarii prin pana paralela este prezentata in fig. 4.

Calculul se efectueaza in urmatoarele ipoteze:

presiunea pe fetele laterale, active, ale penei este uniform distribuita;

pana este montata jumatate in arbore si jumatate in butuc;

bratul rezultantei F care actioneaza pe fiecare din fetele active ale penei este egal cu d/2 (v. fig. 4).

Verificarea la strivire a asamblarii se efectueaza cu relatia

de unde rezulta lungimea de calcul necesara a penei

Verificarea la forfecare a penei se efectueaza cu relatia

In relatiile de mai sus s-au notat cu: M_t - momentul de torsiune transmis de asamblare; d - diametrul arborelui, b - latimea penei, h - inaltimea penei, l_c - lungimea de calcul a penei, s_as - rezistenta admisibila la strivire a materialului mai slab (de regula materialul penei, pentru ca sa se evite deteriorarea arborelui sau butucului), t_af - rezistenta admisibila la forfecare a materialului penei.

In    cazul asamblarilor fixe, rezistenta admisibila la strivire recomandata este:

s_as = 100.120 MPa, pentru sarcina constanta, fara socuri; s_as = 65.100 MPa, pentru sarcini pulsatorii; s_as = 35.50 MPa, pentru sarcini alternante, cu socuri. Se lucreaza cu rezistente admisibile micsorate atunci cand, datorita sarcinii variabile, exista tendinta iesirii penei din locas.

In cazul asamblarilor mobile, in locul tensiunii de strivire s_s se calculeaza presiunea p care trebuie limitata la o presiune admisibila p_a, pentru a se evita expulsarea lubrifiantului dintre suprafetele in miscare relativa. Se recomanda valori p_a = 10.30 MPa [5, 11, 14, 16].

Pentru verificarea la forfecare se recomanda rezistente admisibile la forfecare t_af = 100 MPa. Deoarece dimensiunile sectiunii transversale ale penei (b si h) sunt standardizate astfel incat solicitarea de strivire sa fie solicitarea principala, verificarea de forfecare nu este necesara.

Calculul unei asamblari prin pana paralela, pentru care se cunosc momentul de torsiune M_t care incarca asamblarea, caracterul sarcinii (statica sau variabila), tipul asamblarii (fixa sau mobila) si uneori diametrul arborelui d si lungimea butucului, se desfasoara in urmatoarele etape:

daca nu se cunoaste diametrul arborelui, se determina din conditia de rezistenta la torsiune

unde t_at =15 . 55 MPa este rezistenta admisibila la torsiune micsorata pentru a se tine seama si de solicitarea de incovoiere a arborelui (se lucreaza cu valori mai mici la arbori lungi, la care solicitarea de incovoiere este mai pronuntata si cu valori mai mari la arbori scurti si rigizi);

in functie de diametrul d se aleg, din standardul de pene paralele, dimensiunile sectiunii transversale ale penei (b si h);

se determina, din conditia de rezistenta la strivire, lungimea de calcul necesara l_c si apoi lungimea totala a penei l (l = l_c + b - pentru pana de forma A, l = l_c - pentru pana de forma B, l = l_c + b/2 - pentru pana de forma C), alegandu-se o lungime standardizata;

daca lungimea butucului nu permite montarea unei pene cu toata lungimea de calcul necesara l_c in contact cu butucul, se monteaza doua pene identice cu lungimea l_c /2, dispuse la 180º;

daca se cunoaste lungimea butucului, se poate alege o lungime standardizata l a penei, efectuandu-se in continuare o verificare la strivire;

eventual, se verifica pana la forfecare.

Asamblari prin pene disc

Denumirea penelor folosite la aceste asamblari vine de la forma de segment de disc a acestora. Partea inferioara a penei se introduce intr-un canal din arbore care copiaza forma penei. Canalul din butuc este un canal deschis, care asigura un joc deasupra fetei superioare a penei (fig. 5).

Canalul necesar din arbore este relativ adanc, aceasta ducand la micsorarea rezistentei la incovoiere a arborelui. Acest fapt determina limitarea utilizarii asamblarilor prin pene disc la asamblari pe capete de arbori.

Canalul de pana din arbore este executat prin frezare cu freza disc, iar canalul din butuc se executa prin mortezare sau, la productii de serie mare, prin brosare.

Principiul de lucru al asamblarii prin pana disc este acelasi ca si la asamblarii prin pene paralele, momentul de torsiune transmitandu-se prin contact de la arbore la pana si in continuare la butuc. Solicitarile asam-blarii sunt strivirea suprafetelor de con-tact si forfecarea penei. Schema de calcul a asamblarii prin pana disc este prezentata in fig. 6.

Standardul prevede dimensiunile penei (b - latimea penei, D - diametrul discului penei, h - inaltimea penei, t₁ - adancimea canalului din arbore), acestea alegandu-se in functie de diametrul d al arborelui. Verificarea penei la strivire in butuc se efectueaza cu relatia

iar verificarea la forfecare cu relatia

In relatiile de mai sus s-au notat cu s_as - rezistenta admisibila la strivire si t_af - rezistenta admisibila la forfecare, valorile pentru acestea fiind aceleasi ca si in cazul calculului asamblarii prin pene paralele (v. subcap. 1).