ORGANE DE ASAMBLARE. Generalitati

ORGANE DE ASAMBLARE. Generalitati

Asamblari demontabile - care in urma desfacerii pieselor asamblate nu are loc nici-o deteriorare a vreuneia dintre piese. Din aceasta categorie amintim:

asamblari filetate (surub - piulita);

asamblari prin forma (pene, caneluri, profile poligonale);

asamblari prin frecare (pe con, cu strangere);

asamblari elastice.

Asamblari nedemontabile - care in urma desfacerii pieselor asamblate are loc deteriorarea a cel putin uneia dintre ele

asamblari sudate

asamblari prin lipire

asamblari prin incleiere

asamblari nituite

Asamblari demontabile

1. Asamblari filetate

1.1. Caracterizare, rol functional, domenii de aplicare

Filetul reprezinta urma (suprafata) lasata de un profil oarecare (triunghiular, patrat, trapezoidal, circular) pe un cilindru sau con in deplasarea axiala a acelui profil (fig. 1)

AB = p d₀ - lungimea de desfasurare a cilindrului

BC = p - pasul filetului (distanta masurata intr-un plan paralel cu axa surubului sau in acelasi plan median, intre punctele omoloage pe doua flancuri consecutive)

d₀ - diametrul; b - unghiul de inclinare al spirei (

Rolul functional al surubului este

de strangere - cu rol de a crea tensiuni intre piese si deci de a etansa diferite medii, de a transmite diferite forte sau momente

Exemple: asamblari demontabile (suruburi de fixare)

de reglaj - pentru fixarea pozitiei relative sau strangerea ulterioara in scopul eliminarii jocurilor dupa uzura

Exemple: cuzineti

transformarea miscarii rotative in miscare axiala sau invers

Exemple:    surubul central la strunguri

- transformare de forte periferice mici in forte axiale mari

Exemple:    prese

menghine

masurare

Exemple:    micrometrul

Avantaje:

- gabarit redus

- executie relativ usoara

Dezavantaje

- filetul este un concentrator de tensiuni, periclitand rezistenta la oboseala;

- necesita utilizarea cheilor dinamometrice pentru cunoasterea fortei de strangere;

- asigurarea contra desfacerii;

- randamentul scazut (la suruburile de miscare);

1.2. Elementele asamblarii prin suruburi

Filetul constituie partea caracteristica a surubului.

Ø      Dupa forma si rolul functional filetele pot fi:

a) de fixare, respectiv de strangere de obicei filetul triunghiular

b) de strangere si etansare, pentru tevi (filetul triunghiular fara joc la varfuri, filetul conic)

c) de miscare (filetul dreptunghiular, trapezoidal in forma de ferastrau, rotund

Ø      Dupa sensul de infasurare

a) spre dreapta

b) spre stanga (pentru reglarea coincidentei sensulului strangerii piulitei si cel al rotatiei unui arbore spre a nu se slabi in timpul exploatarii)

Ø      Dupa numarul de inceputuri

a)      cu un singur inceput

b) cu mai multe inceputuri (suruburile de miscare - imbunatirea randamentului)

Ø      Dupa forma lui

a) triunghiular cu unghiul la varf 60⁰ (filete metrice) sau de 55⁰ (la suruburile in toli - Whitworth) (fig.2.a)

b)      patrat sau dreptunghiular (fig.2.b)

c)      trapezoidal (fig. 2.c)

d)      fierastrau (fig. 2.d)

e)      rotund (fig. 2.e)

Caracteristicile geometrice ale filetului (fig. 3)

Elementele geometrice ale unui filet sunt standardizate (STAS 3872)

profilul

unghiul la varf a

pasul p

numarul de inceputuri i

diametrul exterior d; D

diametrul interior d₁;D₁

diametrul mediu d₂; D₂

inaltimea profilului primitiv (generator) pentru filetul metric H=0,8660p

intltimea efectiva H₁

unghiul de infasurare b (inclinarea elicei)()

sensul de infasurare (dreapta, stanga)

Se observa ca desfasurand spira, unghiul flancurilor b are marimea b b sau b dupa cum este determinat de diametrul interior d₁, mediu d₂ sau exterior d (fig.3.5)

In calcule, unghiul b se considera totdeauna in raport cu diametrul mediu d₂.

Interschimbabilitatea este asigurata atunci cand, pentru suruburile de aceleasi fel si de aceeasi marime, sunt respectate dimensiunile date prin standarde pentru: d, d₁, d₂, p si a

1.3. Materiale si tehnologie

Alegerea materialului organelor de ansamblare filetate se face pe baza criteriilor care privesc indeplinirea functiunii, tehnologia de fabricatie si costul.

Pentru suruburi se folosesc:

- oteluri laminate OL37, OL42, OL50, OL60 (STAS 500/2 ) cu capacitate buna de deformare plastica la rece

- oteluri de calitate OLC35, OLC45 (STAS 880) pentru solicitari medii

- oteluri aliate 41C10, 33MoC11 (STAS 791) - conditii severe de solicitare

- materiale si aliaje neferoase

Al si Cu - conditii care cer materiale cu buna conductibilitate electrica si termica

- titan pentru suruburi solicitate in conditii de tempeaturi ridicate si mediu coroziv

- materiale plastice (poliamide, nylon, teflon) pentru cerinte de rezistenta la coroziune, izolare termica si electrica.

Pentru piulite se folosesc - otel fosforos OLF (STAS 3400)

fonta

bronz

Alegerea materialului se face in functie de temperatura de lucru a asamblarii:

T < 230⁰C - oteluri normale de inalta rezistenta;

T = 230⁰C 480⁰C - oteluri aliate cu Cr, Mo, Va

T = 480⁰C 650⁰C - aliaje de Fe, Ni si Cr

T = 650⁰C 880⁰C - aliaje pe baza de Ni

T = 880⁰C 1100⁰C - aliaje Ni - Co

Ca procedee tehnologice de prelucrare, alegerea depinde de seria de fabricatie

manual (tarod si filiera) pentru unicate;

pe strung cu cutitul (cutitul de filet simplu, pieptane);

pe strunguri automate;

prin frezare;

filetarea in vartej;

rulare (cu pastrarea continuitatii fibrelor de material).

1. Sistemul de forte din asamblarea filetata

Strangerea piulitei unui surub sub actiunea unei forte axiale F poate fi echivalata cu deplasarea unui corp cu greutatea F pe un plan inclinat, al carui unghi fata de orizontala este egal cu unghiul b de inclinare a spirei filetului. Forta H necesara pentru impingerea corpului F pe planul inclinat corespunde fortei H care da nastere momentului necesar pentru deplasarea aceleiasi sarcini F (fig.5). Se considera cunoscute:

F - forta ce trebuie transmisa de la surub la piulita si invers;

p, d₁, d₂, d - geometria filetului;

materialul surubului si piulitei;

Se cere sa se determine:

H - forta cu care actionam asupra piulitei sau surubului;

M_ins - momentul de insurubare;

M_des - momentul de desurubare.

Ipoteze:

urcarea pe plan se face cu viteza v = ct (acceleratia a

urcarea pe plan se face cu frecarea dintre spirele surubului si piulitei

greutatea corpului pe spira este neglijabila

Se descompun cele doua forte F si H pe directia planului si perpendiculara pe plan

F₁ = Fsin b H₁ = H cosb

F₂ = F cosb H₂ = H sinb

Daca miscarea se face cu frecare, la insurubare apare o forta de frecare F_f care se opune miscarii F_f = mF_n = m (H₂ + F₂)   

H cos b - Fsin b m (H sinb + Fcosb

H = F    

Observatie asupra coeficientului de frecare

Coeficientul de frecare se inlocuieste cu unghiul de frecare

F_f = mF_n   

tgj

Inlocuind coeficientul de frecare cu unghiul de frecare in relatia (3) se obtine expresia fortei H, necesara pentru impingerea corpului pe planul inclinat sau altfel spus, pentru deplasarea piulitei pe surub

H = F tg (b j (6)

Cum unghiul de infasurare b este mic, b < 7⁰ .. 8⁰, forta H va fi

H 0,17) F

La desfacerea piulitei ca si la coborarea corpului pe planul inclinat, forta de frecare isi schimba sensul, forta H fiind inlocuita cu

H_des = F tg (b j

Pentru strangerea piulitei pe surub, trebuie invins un moment care pentru filetul patrat are expresia:

M_ins = H (8)

Iar pentru desurubare, expresia momentului va fi:

M_des =H_des (9)

La filetul triunghiular (fig. 6) forta de frecare va fi

F_f^' = m F_n (10)

dar

F_n = (11)

Inlocuind relatia (11) in relatia (10) vom avea: F^'_f = m

se noteaza cu m_j care se numeste coeficient de frecare in jgeab.

Pentru o suprafata plana (filetul patrat) fig.(7) valoarea fortei de frecare va fi F_f = mF_n    (12)

Se constata ca forta de frecare pe o suprafata inclinata () este

mai mare decat forta de frecare pe o suprafata plana > F ; deoarece m_j > m

Facand o analiza a influentei unghiului de frecare asupra fortei tangentiale H se constata ca

H_rostog < H_patrat < H_trapezoidal < H_triunghiular

sau referindu-ne la momentele de insurubare se constata ca   

M_ins rotund < ... <.. < M_ins triunghiular

1.5. Conditia de autofranare si randamentul cuplei surub piulita

Daca se impune conditia ca piulita sa nu se deplaseze de la sine, in sensul desfacerii ei sub actiunea fortei F (conditia de autofranare), atunci trebuie ca

M_des = H_des < 0, adica tg ( < 0

Pentru valori intre 0 si 90⁰ se poate scrie ca tg < tg0

< 0 Þ b £ j (13)

Relatia (13) ne spune faptul ca, conditia de autofranare este indeplinita.

Randamentul surubului este definit ca raportul dintre lucrul mecanic util L_u si lucrul mecanic consumat L_c (fig. 8)

Lu = F p    Lc = H pd₂     h

h_triunghi < h_trapez < h_patrat < h_rotund