PROIECTORGANE DE MAINIStudent: Kovacs Arnold Specializarea: TCM II. ndrumtor: Pop Gheorghe

Baia Mare 2010-2011

PROIECT DE MAINI

ORGANE

Cuprins1. Tema de proiect 2. Memoriu tehnic 2.1 Introducere i consideraii generale 2.2 Soluii constructive pentru cricul cu piuli rotitoare 2.3 Justificarea i descrierea soluiei alese 2.4 Caracteristici funcionale impuse 2.5 Materiale folosite 2.6 Funcionare 2.7 Indici de exploatare, reglaj i ntreinere 2.8 Tolerane, rugoziti i condiii tehnice impuse 2.9 Norme de protecia muncii 2.10 Rodajul 2.11 Caracterizarea transmisiei urub-piuli 3. Memoriu justificativ de calcul 3.1 Calculul urubului principal 3.2 Calculul de predimensionare 3.3 Verificarea condiie de autofrnare 3.4 Verificarea la solicitri compuse 3.5 Verificarea la flambaj 3.6 Calculul piuliei rotitoare. Calculul numrului de spire 3.7 Verificarea spirei 3.8 Alegerea dimensiunilor piuliei 3.9 Verificarea piuliei la solicitri compuse 3.10 Calculul corpului 3.11 Calculul cupei 3.12 Calculul randamentului 4. Bibliografia 5. Desene Desen de execuie pentru urub i piuli Desen de ansamblu Pag.3 Pag.4 Pag.4 Pag.5 Pag.9 Pag.10 Pag.10 Pag.10 Pag.10 Pag.11 Pag.11 Pag.11 Pag.12 Pag.13 Pag.13 Pag.14 Pag.14 Pag.14 Pag.15 Pag.16 Pag.16 Pag.16 Pag.17 Pag.17 Pag.17 Pag.18 Pag.19

2

PROIECT DE MAINI

ORGANE

1. Tema de proiectS se proiecteze un mecanism urub-piuli de tipul: cric cu piuli rotitoare. Se d:1) 2)

F=700 N; h=200 mm.

Se cere: 1) Memoriu tehnic; 2) Memoriu justificativ de calcul; 3) Desene de execuie la urub i piuli; 4) Desen de ansamblu. Etape de lucru: 1) Tema, etape, bibliografie; 2) Documentare. Prezentarea a trei soluii constructive; 3) Realizarea schemei funcionale i trasarea diagramei de fore i momente. Alegerea materialelor i a tipului de filet; 4) Dimensionarea urubului de for i a piuliei. Verificarea urubului de for i a piuliei. Desen preliminar; 5) Calculul i proiectarea celorlalte piese. Desen de ansamblu complet; 6) Desen de execuie pentru urub i piuli. Finalizare scris; 7) Predarea i susinerea proiectului.

3

PROIECT DE MAINI

ORGANE

2. Memoriu Tehnic2.1 INTRODUCERE I CONSIDERAII GENERALEProiectarea este o activitate tehnico-tiinific ce se desfoar pentru ntocmirea documentaiei tehnice scrise i desenate sau strict necesare executrii unui ansamblu. Fazele aciunii de proiectare sunt: -concepia - faza n care se realizeaz documentaia i n care se gsesc o serie de soluii constructive care rspund integral sau parial temei de proiect propuse; -execuia - faza n care se urmrete dezvoltarea schiei de principiu pn la definitivarea formei constructive a ansamblului. Tema de proiect constituie obiectul activitii de proiectare i are la baz: -idee nou; -idee cunoscut dar nerealizat practic; -construcie existent ce trebuie modificat, aceasta ne mai fiind corespunztoare din punct de vedere tehnic, economic, etc. Documentaia necesar activitii de proiectare, conform STAS 6269, se clasific n : -documentaie de studiu; -documentaie de baz; -documentaie tehnologic i de fabricaie; -documentaie de exploatare; -documentaie auxiliar. Aciunea de proiectare desfurat la disciplina ORGANE DE MAINI completeaz cunotiinele dobndite n cadrul cursului, ajutndu-l pe student s-i nsueasc temeinic problemele de metodic de calcul i normele de proiectare a organelor de maini impuse prin tema de proiect. Proiectul de fa are rolul de : -dezvoltarea deprinderilor de lucru independent ale studentului; -nsuirea de ctre student a metodologiei de calcul i proiectare; -obinerea de ctre student de experien n realizarea de forme constructive i dimensiuni optime att prin calcul ct i din consideraii constructive, n alegerea adecvat a materialelor; -nsuirea deprinderilor de utilizare eficient a literaturii de specialitate, a normelor i standardelor. n prezentul proiect s-a inut seama de normele de proiectare a organelor de maini , pornind de la condiiile impuse prin tema de proiectare ct i de urmtoarele criterii de proiectare:

4

PROIECT DE MAINI

ORGANE

-funcional; -tehnologic; -de material; -constructiv. Prin proiectare se urmrete atingerea mai multor deziderate, cum ar fi: -funcionalitatea superioar, execuie i exploatare uoar, fiabilitate ridicat, siguran, tehnologitatea i nu n ultimul rnd economicitatea. Obiectul prezentului proiect este proiectarea unui dispozitiv cu urub i piuli, mai exact unui cric cu piuli rotitoare, destinat atelierelor de lctuerie ori atelierelor mecanice, unde acesta iar gsi utilitatea. Dispozitivul mai sus amintit este destinat fabricrii n serie mic, executndu-se numai la comand. Dispozitivul este destinat utilizrii frecvente, dar de ctre un singur muncitor.

2.2 SOLUII CONSTRUCTIVE PENTRU CRICUL CU PIULI ROTITOARECele trei forme constructive ale cricului cu piuli rotitoare, care reprezint tema acestui proiect, sunt prezentate n figurile 2.1, 2.2 i 2.3. Dac facem o comparaie brut a celor trei variante se observ c prima (fig. 2.1) dintre ele este mult mai simpl din punct de vedere constructiv. Corpul cricului este turnat, lucru care reprezint un mare avantaj n cazul unei producii pe scar larg a acestui mecanism. Mecanismul de acionare este cu clichet vertical, roata de clichet fiind montat pe piuli prin pan. Micarea de rotaie a urubului este mpiedicat de proeminentele n form de pene ale unei piese montate pe captul inferior al urubului, pies realizat prin sudare, servind i la ghidarea urubului. Piesele au fost prevzute cu raze de racordare, grosimea pereilor este uniform, evitndu-se astfel aglomerrile de material i corpul cricului a fost prevzut cu dou nervuri de rigidizare din cauza raportului mare dintre diametrul tlpii i cel al corpului. La a doua soluie (fig. 2.2) constructiv corpul cricului este format din trei piese sudate. Manivela cricului este cu clichet orizontal, corpul manivelei se realizeaz prin forjare sau turnare. Piulia rotitoare se centreaz n corpul cricului prin intermediul rulmentului, lucru care determin o mrire a diametrului radial al piuliei. La varianta a treia (fig. 2.3) corpul cricului se obine prin turnare iar piulia i roata de acionare a mecanismului cu clichet sunt corp comun. Avnd n vedere c la acest tip de mecanisme se prefer ca realizarea piuliei s se fac dintr-un material inferior calitativ fa de cel al urubului, nlocuirea piuliei pentru aceast variant constructiv ar presupune cheltuieli prea mari i nejustificate. Cricul se acioneaz prin intermediul unei manivele cu clichet orizontal, care pentru a putea fi montat, este executat din dou pri mbinate cu uruburi i centrate cu ajutorul a dou tifturi. ntre extremitile libere ale pieselor, care formeaz manivela este introdus o plcu de distanare.

5

PROIECT DE MAINI

ORGANE

6

PROIECT DE MAINIfig. 2.1

ORGANE

7

PROIECT DE MAINIfig. 2.2

ORGANE

8

PROIECT DE MAINI

ORGANE

9

PROIECT DE MAINI

ORGANE

fig. 2.3 Principiul de funcionare al cricului este acelai pentru toate cele trei variante constructive. Cricul este folosit pentru a ridica de la pmnt obiecte grele si are poate cea mai larg rspndire n industria de autoturisme. Principiul de funcionare este relativ simplu realiznd transformarea miscrii de rotaie a mecanismului de acionare n micare de translaie pentru urubul de for care se va ridica sau cobor.

2.3 JUSTIFICAREA I DESCRIEREA SOLUIEI ALESEToate cele trei variante constructive prezentate au avantaje i dezavantaje. Am decis s aleg prima variant deoarece mi se pare cea mai simpl din punct de vedere constructiv. Mecanismul de acionare cu clichet vertical se va nlocui cu un mner. Corpul se va realiza prin turnare (OT50) pentru c n cazul unor asemenea mecanisme producia lor va fi foarte mare i de aceea varianta cu corp turnat va fi cea optim. Corpul cricului va fi realizat cu un diametru interior sensibil mai mare dect cel al urubului. urubul va avea filet trapezoidal pentru c are profilul de forma unui trapez rezultat din teirea unui triunghi isoscel cu unghiul la vrf de 30 i baza egal cu pasul. Flancul filetului are o nclinare de 15. Jocurile la diametrul interior i exterior sunt egale, iar fundul filetului este rotunjit cu r =0,25 mm pentru P=8-12 mm i respectiv r = 0,5 mm la P 12 mm. Filetul trapezoidal este standardizat (STAS 2114/1-75) i se execut cu pas fin, normal i mare. Filetul trapezoidal are o rezistent i o rigiditate mai mare ca filetul ptrat. Folosirea piuliei reglabile radial (secionat) permite eliminarea jocului axial creat n urma uzrii flancurilor, avantaj care impune filetul trapezoidal ca principal soluie pentru mecanismele urub-piuli. Filetul trapezoidal asigur o bun centrare ntre urub i piuli i se poate executa prin procedeul de frezare (care este foarte productiv). n cazul mecanismelor cu urub i piuli care transmit sarcini mari, n ambele sensuri, direcia forei fiind variabil (sau cu oc), se recomand utilizarea filetelor trapezoidale. Prin folosirea unui tift fixat att n partea inferioar a urubului ct i ntr-un canal din corpul cricului acesta va mpiedica rotirea urubului, oprirea acestuia la atingerea valorii maxime i va realiza i o ghidare a urubului, pentru ca aceasta s nu fie realizat numai de piuli ntre elementul de ghidare i corpul cricului avnd alezaj cu joc. Cupa va fi fixat n partea superioar a urubului printr-un alezaj cu joc sprijinindu-se pe captul urubului i fiind fixat de acesta printr-un tift. Corpul cricului va fi prevzut cu dou nervuri de rigidizare, necesare, innd cont de raportul mare dintre diametrul tlpii i cel al corpului.

10

PROIECT DE MAINI 2.4 CARACTERISTICI FUNCIONALE IMPUSEDispozitivul va trebui s ndeplineasc urmtoarele condiii funcionale: -mnuire, antrenare, manipulare uoar ; -gabarit ct mai redus ; -curse utile ct mai mici ; -siguran n funcionare ; -posibiliti de producere a accidentelor ct mai reduse ; -posibilitatea mnuirii fr a necesita scule sau dispozitive speciale.

ORGANE

2.5 MATERIALE FOLOSITELa alegerea materialelor n primul rnd se va ine seama de fiabilitate i durabilitate. Astfel pentru urub se va alege OLC 45, material care posed caliti mecanice suficient de bune i se poate prelucra uor. Piulia se va proiecta n aa fel nct uzura s fie concentrat asupra ei, deoarece este o pies mai puin costisitoare de realizat dect urubul. Materialul ales va fi Fgn 40012, alegndu-se acest material pentru c prezint cele mai favorabile caliti. Deoarece prin alegerea acestui material piulia este destinat s preia cea mai mare parte din uzura flancurilor filetului, in caz de uzur nlocuindu-se doar piulia i nu ntregul ansamblu urub-piuli. Mnerul se va executa din Fc 250. Restul materialelor vor fi alese dup criteriul rezistenei, a preului de cost ct mai sczut i n acord cu standardele n vigoare.

2.6 FUNCIONARELa rotirea mnerului micarea se transmite prin piuli, care se sprijin pe rulment, la urub. Acesta va face o micare de translaie, cu ajutorul cruia se deplaseaz cupa.

2.7 INDICI DE EXPLOATARE, REGLAJ I NTREINEREDispozitivul se va manevra de ctre un singur muncitor, nefiind permis pentru manipulare folosirea altor evi, bare, prelungitoare dect cele prevzute de proiectant, sau a sistemelor de prghii. Este indicat ca dispozitivul s fie montat pe suprafee ct mai plane i orizontale. Dispozitivul se va folosi pentru sarcini i dimensiuni nu mai mari dect cele pentru care a fost proiectat. Se vor verifica periodic flancurile filetului, iar n caz c se constat uzura acestora, se vor

11

PROIECT DE MAINI

ORGANE

schimba piulia sau urubul dac este cazul. Dup terminarea lucrului dispozitivul se va cura, suprafeele funcionale se vor unge cu unsoare consistent de uz general.

2.8 TOLERANE, RUGOZITI I CONDIII TEHNICE IMPUSEPiesele componente ale mecanismului nefiind piese de nalt precizie, se vor alege din clase de precizie mari. Toleranele la dimensiuni se vor alege conform unor clase i precizii medii sau chiar grosolane, deoarece s-a considerat c nu este necesar impunerea unor precizii mai mari. Toleranele se vor stabili pe acelai criteriu, fiind impuse numai acolo unde ar exista pericolul unor disfuncii la montare, demontare i n funcionare. Rugozitile se vor prescrie n funcie de procedeele tehnologice asupra crora se va opta pentru prelucrarea pieselor componente ale dispozitivului. Condiiile tehnice impuse vor fi urmtoarele: -suprafeele funcionale i ansamblele componente se vor unge cu unsoare consistent; -suprafeele nefuncionale se vor proteja printr-un strat de vopsea; -pe suprafeele pieselor turnate nu se vor admite urme de nisip, zgur sau bravuri provenite din turnare; -muchiile necotate se vor tei la 45

2.9 NORME DE PROTECIA MUNCIIPentru a evita accidentele, proiectantul va lua urmtoarele msuri : -verificarea urubului la solicitri compuse; -asigurarea asamblrilor; -utilizare de materiale corespunztoare; -verificarea naintea livrrii. Msuri impuse beneficiarului: -vor trebui respectate regulile de protecie a muncii din atelierul de producie; -personalul de lucru va trebui s fie instruit corespunztor; -dispozitivul de strngere nu se va supune la ocuri i lovituri directe; -la apariia unei defeciuni se va retrage dispozitivul din lucru i se va nlocui piesa defect; -asamblarea urub-piuli se va unge periodic cu unsoare consistent tip U 80.

2.10 RODAJULSe va recomanda urmtoarea schem de rodaj pentru ansamblul urub-piuli: -Rodajul va avea loc n ambele sensuri, deoarece cricul va lucra n exploatere n ambele sensuri;

12

PROIECT DE MAINI

ORGANE

-Dac nu se constat defecte (frecare prea mare, chiar gripare), cricul se va supune unor ncercri peste cele de regim; -Ungerea filetului urubului i a piuliei n timpul rodajului se va executa cu lubrifiantul prevzut mai nainte; -Dup rodaj, cricul se va cura de praful metalic rezultat n urma rodajului i de ulei; -Se va verifica cu atenie filetele celor dou piese (urub respectiv piuli); -Dup terminarea rodajului se va trece la ncercri de control, ele se vor executa de asemenea la diferite ncrcri; -La ncrcarea de regim se va msura i randamentul, care va permite a se verifica obiectiv economicitatea, calitatea prelucrrii i montajul;

2.11 CARACTERIZAREA TRANSMISIEI URUB-PIULITransmisia urub-piuli, alctuit dintr-un urub i o piuli aflate n micare relativ n timpul funcionrii, realizeaz transmiterea i transformarea micrii i a forei. Cu aceste funcii, transmisia urub-piuli se ntlnete frecvent n construciile mainilor unelte, a unor maini simple cum sunt cricurile i presele manuale, a unor aparate de msur, etc. Tabelul alturat reprezint o sintez a combinaiilor posibile pentru micrile elementelor cuplei urub-piuli mpreun cu exemplele de utilizare: Modul de micare: Al urubului: n micare de rotaie i Fix translaie n micare de translaie Fix n micare de translaie In miscare de rotaie Al piuliei: n micare de rotaie n micare de translaie Exemple de utilizare: Cricurile, presele cu urub Braul mainilor radiale de gurit urubul conductor al strungului Transmisia urub-piuli a ppuii mobile a strungului

Ca principale avantaje ale folosirii transmisiei urub-piuli se pot enumera: construcia i execuia relativ simple, precizia bun, funcionarea fr zgomot, gabaritul redus, posibilitatea transmiterii unor fore relativ mari. Ca principal dezavantaj se menioneaz existena unor frecri importante ntre spirele filetelor, care determin randamente mici, uzuri mari (ce conduc n timp la jocuri mari) i n consecin la viteze de lucru limitate. Acest neajuns este eliminat de transmisiile cu bile (uruburi cu bile) la care frecarea de alunecare este nlocuit cu frecarea de rostogolire.

13

PROIECT DE MAINI

ORGANE

3. Memoriu justificativ de calculSTABILIREA SARCINILOR CARE NCARC ELEMENTELE CRICULUI:

3.1 CALCULUL URUBULUI PRINCIPAL: ALEGEREA MATERIALULUI:Se recomand: OLC 45

14

PROIECT DE MAINI

ORGANE

3.2 CALCULUL DE PREDIMENSIONARE:Sarcina de calcul:

= 1,11 ;Q=700 ; Qc = Q = 1,11 700 = 770 . Diametrul interior al filetului:

4Q c = 4 770 = 4,42 mm. d3 = ac 3,14 50

ac = 40...60 MPa - pentru sarcini de ridicat