Cric Simplu

CRIC SIMPLU

TEMA DE PROIECT:Sa se proiecteze o transmisie cu surub de miscare-piulita in varianta circu simplu cunoscandu-se urmatoarele : Sarcina maxima de lucru : F = 4000 N Inaltimea maxima de lucru : H = 400 mm1.PROIECTAREA SURUBULUI

1.1.Schema cinematica a sistemului,caracterizare rol functional,domeniu de utilizare.

Transmisia surub-piulita, alcatuita dintru-un surub si o piulita aflate in miscare relativa in timpul functionarii, realizeaza transmiterea si transformarea miscarii si a fortei. Cu aceste functii, transmisia surub-piulita se intalneste frecvent in constructia unor masini simple cum sunt cricurile si presele manuale, in constructia masinilor unelte, a unor dispozitive de lucru, a unor aparate de masura etc.Ca principale avantaje ale folosirii transmisiei surub-piulita se pot enumera: constructia si executia relativ simple, precizia buna, functionarea fara zgomot, gabaritul redus, posibilitatea transmiterii unor forte relativ mari. Ca principal dezavantaj se mentioneaza existenta unor frecari importante intre spirele filetelor, care determina randamente mici, uzuri mari (ce conduc in timp la jocuri mari) si in consecinta viteze de lucru limitate. Acest neajuns este in parte eliminat de transmisiile cu bile ( "suruburile cu bile") la care frecarea de alunecare este inlocuita cu frecarea de rostogolire.Cric simpluSurubul principal 1 executa atat miscarea de rotatie cat si miscarea de translatie. Piulita 3 este fixata in corpul 2. Pentru evitarea miscarilor relative intre sarcina de ridicat si cupa 4, aceasta trebuie sa se roteasca liber pe capul surubului 1, deci intre cupa si surub exista un lagar axial care poate fi de alunecare sau de rostogolire ( rulment axial ); utilizarea rulmentului este avantajoasa in special pentru ridicarea sarcinilor mari, cand se obtin reduceri insemnate ale momentului de frecare rezistent dintre cupa si surub.

Functii de indeplinit Transformarea si transmiterea miscarii si a fortei (transmiterea unui flux energetic).Dimensiunile cuplei surub-piulita deci ale celor doua filete in contact sunt determinate pentru urmatoarele:Rezistenta corpului (tijei) surubului la solicitari compuse si la flambaj (pentru suruburi supuse la compresiune); pentru ca diametrul corpului surubului este egal cu diametrul interior al filetului acestuia.Pentru a pune in evidenta tipul solicitarilor care se produc, se construieste diagrama de eforturi.Rezistenta spirelor filetului surubuhii si al piulitei. Spirele se pot distruge prin uzare sau rupere.La viteza mica la care are loc actionarea sistemului, hotaratoare pentru tipul si intensitatea uzarii sunt tensiunile de contact dintre spire. Ruperea spirelor poate avea loc ca urmare a solicitarilor de incovoiere si forfecare la piciorul filetului.In concluzie, cupla surub-piulita trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte: transmiterea si transformarea miscarii si a forjei; rezistenta corpului (tijei) surabului; rezistenta spirelor filetelor surubului si piulitei; asigurarea conditiilor de autofranare; Se doreste totodata: un cost redus; o buna durabilitate; un bun randament etc.1.2.Trasarea diagramei de forte si momente ale sistemuluiIn figura de mai jos s-au reprezentat diagrama de eforturi pentru celelalte elemente componente. Pentru eforturile care apar in elemental i in contact cu elementul j, se folosesc urmatoarele notatii: Fi- - forta axiala; My - moment. Indicii superiori au semnificatiile: r - radial, a - axial, s - stanga, d - dreapta. Momentul de actionare se noteaza Mtot. Variatia pe inaltimea piuli|ei a momentului de insurubare, M2j, si variatia momentelor de frecare in lagarele radiale se schematizeaza printr-o dependenta liniara.

1.3. Alegerea materialului pentru urub

Condiiile care trebuie ndeplinite de ctre materialele cuplei urub-piuli ne conduc la alegera materialului pentru urub i piuli.Pentru urub se va alege un material cu rezisten la solocitari compuse a lui i a spirelor.Materialul trebuie s reziste la uzur i s aib un pre sczut.

n cazul urubului se va folosi oelul iar pentru piuli se por folosi diferte aliaje cum ar fi fonta,bronzul,aluminiu i aliajele pe baz de aluminiu.

Pentru a asigura rezistena la uzare i un coeficient de frecare redus se utilizeaz un cuplu de materiale cu bune proprieti antifriciune.

ntruct solicitrile corpului urubului sunt relativ mari materialul acestuia este de regul oelul.

Voi executa urubul din oel laminat de uz general:OL42 STAS 500/2-80, cu urmatoarele caracteristici:

limita de curgere N/mm2 rezistena de rupere la traciune N/mm21.4 Stabilirea criterilor de portanta

Pornind de la diagramele de eforturi, alegerea tipului filetului si de la parametrul functional :lungimea surubului, pot fi precizate criteriile de portanta de care se tine seama la dimensionarea presei.

Criteriile sunt urmatoarele:

a) criterii de rezistenta:

-resistenta tijei surubului la soliciterea compusa de intindere(compresiune) si rasucire;

-rezistenta filetului la solicitarea de strivire.

b) criteriul de stabilitate:

-stabilitatea elastica a tijei la flambaj.

Dimensionarea presei se face pe baza unuia din criteriile de rezistenta, dupa care se realizeaza verificarea la celalalt criteriu si la stabilitatea echilibrului static.

In functie de solicitarea tijei surubului, felul filetului, cuplul de materiale si frecventa actionarii, portanta este hotaratoare fie de rezistenta surubului la solicitarile compuse fie de rezistenta filetului la solicitarea de strivire.

Utilizarea coditiei de rezistenta a filetului la strivire presupune ipoteze suplimentare privind latimea suprafetei de contact (inaltimea utila a filetului) si numarul de spire in contact. De aceea predimensionarea filetului se face din conditia de rezistenta a corpului surubului la solicitarea compusa de intindere(compresiune) si rasucire.

1.5. Predimensionarea surubului. Dimensiunile filetului trebuie s corespund simultan urmtoarelor cerine:

rezistena corpului urubului la solicitarea compus: compresiune ( sau traciune ) i rsucire ( solicitarea de ncovoiere trebuie eliminat pe ct posibil );

rezistena spirelor la strivire ( uzare );

rezistena spirelor la solicitarea compus de ncovoiere i forfecare;

daca urubul este solicitat la compresiune s nu flambeze;

s asigure condiia de autofrnare.

Predimensionarea la solicitarea compus se face la compresiune ( sau la traciune ) pe baza unei fore de calcul Fc=(F, F fiind fora care actioneaz asupra urubului, iar ( ( (>1 ) factor de majorare a forei F pentru a considera i solicitarea la rsucire.

Valoarea lui ( se ia dintr-un tabel, iar n cazul cricului simplu poate fi cuprins ntre 1,27 -1,32. Voi lua pe (=1,3.

Anec===> (a=

(a - tensiunea admisibil la compresiune( traciune )

(c - limita de curgere

Cc - coeficient de curgere

d3 - diametrul interior al filetului urubului

(a=

; 1.6. Alegerea tipului filetului.Alegerea tipului de filet se face in funcie de:

caracterul sarcinii ( constanta, variabila etc.);

mrimea sarcinii ( mic, mare );

direcia i sensul sarcinii;

destinaia i condiiile de lucru;

randamentul dorit.

Tipul de filet ales este filetul trapezoidal pentru ca are o bun rezisten i rigiditate, randament cu circa 4-5% mai mic dect al filetului ptrat, permite eliminarea jocului axial rezultat in urma uzrii prin utilizarea unei piulie secionate; poate transmite sarcini mari, variabile, n ambele sensuri.

Figura de mai jos prezint profilele nominale ale filetului trapezoidal standardizat.

Din Anexa am ales filetul trapezoidal cu urmtoarele caracteristici:

-diametrul nominal al filetului d =12 mm;

-pasul p=3 mm;

-diametrul nominal mediu d2=D2=10.5 mm;

-diametrul nominal exterior al filetului interior D4=12.5 mm;

-diametrul nominal interior al filetului exterior d3=8.5 mm;

-diametrul nominal interior al filetului interior D1=9 mm.

1.7 Verificarea condiiei de autofrnare si la flambaj

Verificarea conditiei de autofranare

n cazul construciilor cu uruburi de micare apare ca cerin asigurarea autofrnrii. La sistemele acionate manual este preferabil ca autofrnarea s se realizeze direct de ctre filet. Filetul asigur autofrnarea atunci cnd unghiul de nclinare al filetului, (, este mai mic dect unghiul de frecare redus, ( :

( ( unde:

tg ( =

in care:

( - reprezinta unghiul profilului filetului. Pentru filetul trapezoidal,

( = 300.

- coeficientul de frecare ce depinde de cuplul de materiale, de calitatea

i starea de ungere a suprafeelor.

p - pasul filetului urubului

d2 - diametrul nominal mediu al filetuluitg ( = = ( = 5.1965 ;

Din tabel pentru cuplul de materiale oel pe font coeficientul de frecare,

( = 0.08-0.20.

( = 0.15tg ( =

tg ( = =

EMBED Equation.3 ( = 8.8270Deci, ( .( SE VERIFICAVerificarea la flambaj Suruburile lungi solicitate la compresiune sunt in pericol de a flamba. Dimensiunile filetutui trebuie sa asigure o siguranta suficienta si fata de flambaj.Verificarea la flambaj va avea loc cu acele ipoteze care sa ofere o siguranta suficienta, Altfel spus, ipotezele de lucru vor trebui sa fie acoperitoare, adica cele mai dezavantajoase posibil. Daca dupa proiectarea la scara apar modificari semnificative fata de ipotezele considerate initial se reia verificarea.In cazul de fata avem rezemare de tip incastrare-articulatie

L= ( 1,35 ( 1,45 )H unde:

L lungimea de flambaj;H cursa de realizat.

Se calculeaz coeficientul de zveltee ( i se determin tipul flambajului:

Valoarea limit a coeficientului de zveltee, (0 se gsete tabelat n funcie de materialul ales pentru cupla urub-piuli.

Din Anexa vom vom avea pentru OL42 STAS 500/2-80

( >(0 ( flambajul este elastic

Se calculeaza coeficientul de siguranta la flambaj Cf :

Cfa coeficientul de siguranta admisibil la solicitarea de flambaj se poate lua Cfa=3-5Ff -forta critica de flambaj se calculeaza dupa cum urmeaza:

-pentru flambajul elastic:

(

Cf Cfa ( SE VERIFICA1.8. Determinarea nr. de spire n contact

Numrul de spire necesare fi n permanen n contact ,z, se determin din condiia de rezisten la uzur.

n acionarile cu viteze mici, principalul parametru care determin intensitatea uzurii i implicit durabilitatea, sunt tensiunile n contact (presiunea) ntre spire. n ipoteza repartizrii uniforme a sarcinii pe spire i neglijnd unghiul de nclinare al spirei, numrul de spire necesare rezult din relaia :

Din tabelul cu valorile orientative ale presiunii admisibile de strivire ntre spire:

presiunea admisibil pentru cuplul de materiale oel pe font MPa i am ales ((as=10 MPa.

SE ADOPTA z= 5 spire1.9. Verificarea spirei filetului

Solicitarea la ncovoiere

(i=

Pentru filetul trapezoidal interior avem:

unde: Mi - moment ncovoietor

W - modul de rezisten

li - lungimea de ncovoiere

H1 - nlimea filetului trapezoidal

li=mm;

W=

W=;

;

Solicitarea la forfecare

A=;

Coeficientul de corecie ce tine seama de repartitia neuniforma a tensiunilor km=0,55(0,75 ( km=0,65

;

Tensiunea echivalent se calculeaz cu teoria a III-a de echivalen:

ech=;

; (a=100 MPa

unde: Cc=1,5(3(4) ( Cc=2.3ech

a ceea ce nseamn c spirele filetului urubului rezist la solicitarea de ncovoiere i de forfecare.1.10. Proiectarea formei surubului

Verificarea preliminar a poriunii filetate a urubului la solicitarea compus

Este util s se efectueze i o verificare la solicitarea compus a poriunii filetate a urubului, care este de obicei seciunea periculoas, avnd diametrul cel mai mic.

De regul, solicitarea este de compresiune (traciune) cu fora F, i rsucire cu momentul de nurubare M12.

M12 = F

M12 = 4000=8227.31Nmm;

;

; (ech=;

(a=; (a=100 MPa

unde: Cc=1,5(3 ( Cc= 2.3 (c= 230 MPa

Observam ca (ech< (a. ( Surubul va rezista la solicitarea compusaProiectarea celui de-al doilea reazem al surubuluiSolicitarea care se are in vederea la proiectarea unui lagar axial cu alunecare in conditiile concrete de functionare din sistemele analizate este presiunea de contact. Valorile presiunii admisibile se aleg astfel incat sa se evite griparea si sa se asigure o durabilitate ridicata. adm=20-40 MPa pentru otel/fonta sau otel/otel cu ungere si viteze mici de alunecare.Valorile mici asigura o durabilitate mai mare.

Solutia din figura de mai jos prezinta rezemarea pe lagar axial de alunecare a cupei cricului.

Pentru varianta din figura se alege dc ,apoi se estimeaza tesiturile rezultand dc

Se adopta dc=20 mm si mm

Se determina Dc minim necesar din solicitarea de contact:

=29mm( Dc=32mm

Se estimeaza momentul de frecare din lagarul axial MfM41

( =0,008(0,01 ( (=0,01

Definitivarea constructiva si verificarea finala a surubului principalSe alege degajarea standardzata pentu dimensiunea de filet care se foloseste:

Inaltimea piulitei:

unde z nr. de spire in contact;

- pasul;

Se verifica la solicitarea compusa sectiunea slabita din dreptul degajarii. Solicitarile sunt: compresiune:

( = A=

A=;

; rasucire:

unde : (( - solicitarea la rasucire

Wp - momentul polar

;

(= ;

(ech=(a ( (ech=;

(a=100 MPa Deci, (ech