UNIVERSITATEA DE NORD BAIA MAREFACULTATEA de INGINERIE MECANIC CATEDRA: CONSTRUCII DE MAINI DISCIPLINA: ORGANE DE MAINI

PRES CU PIULI FIXF = 29.000 N h = 220 mm

STUDENT:

UNBM

PROIECT DE AN

2

CUPRINSTEMA DE PROIECT CUPRINS 1. MEMORIUL TEHNIC 1.1 Denumirea i scopul de utilizare 1.2 Caracteristici tehnice i funcionale 1.3 Alegerea variantei constructive 1.4 Descrierea funcionrii 1.5 Alegerea tipului de filet 1.6 Diagrama de fore i momente 1.7 Indicaii de exploatare 1.8 Msuri de ntreinere 1.9 Protecia muncii 2. BREVIARUL DE CALCUL 2.1 Calculul i proiectarea urubului principal 2.1.1 Alegerea profilului filetului 2.1.2 Alegerea materialului urubului i piuliei 2.1.3 Calculul diametrului mediu al filetului 2.1.4 Alegerea numrului de nceputuri 2.1.5 Calculul numrului de spire n contact 2.1.6 Calculul lungimii filetului piuliei 2.1.7 Calculul lungimii filetului urubului 2.1.8 Proiectarea extremitilor urubului principal 2.2 Verificarea urubului 2.2.1 Verificarea tijei la solicitri compuse 2.2.2 Verificarea seciunii de calare a roii de manevr la rsucire 2.2.3 Verificarea poriunii de calare a roii de manevr la strivire 2.2.4. Verificarea urubului la flambaj 2.2.5 Verificarea spirelor urubului 2.3 Verificarea spirelor piuliei 2.3.1 Dimensionarea piuliei 2.3.2 Verificarea corpului piuliei 2.4 Construcia i calculul corpului Pa g 1 2 2 2 3 4 4 6 6 6 7 8 8 8 8 8 10 10 10 10 10 11 11 11 12 12 13 13 14 15 16

UNBM

PROIECT DE AN

3 17 18

2.5 Verificarea traversei fixe BIBLIOGRAFIE

UNBM

PROIECT DE AN

4

1. MEMORIUL TEHNIC

1.1)DENUMIREA I SCOPUL DE UTILIZARE Tema de proiect se intituleaz pres cu piuli fix. Presa cu piuli fix se utilizeaz pentru presarea respectiv ambutisarea pieselor din tabl. Datorit construciei sale poate prelua fore de presare mari. 1.2)CARACTERISTICI TEHNICE I FUNCIONALE Presa cu piuli fix se utilizeaz pentru presarea tablelor i pieselor, avnd la baza mecanismul urub-piuli, care transform micarea de rotaie n micare de translaie. urubul de micare se utilizeaz la deplasarea diferitelor elemente sau organe de maini, cum ar fi: uruburile conductoare ale sniilor mainilor-unelte, axele principale filetate de la prese, etc. Piuliele sunt elemente de asamblare care se nurubeaz pe piesele filetate (uruburi, axe filetate, etc.). Dup funcia pe care o ndeplinesc, se deosebesc dou tipuri de piulie: piulie de fixare i piulie de micare. Utilizarea mecanismelor cu uruburi de micare, are urmtoarele avantaje: - construcia simpl i tehnologia de execuie uor realizabil; - posibilitatea de transmitere a unor sarcini axiale mari, utiliznd fore de acionare mici; - raport mare de transmitere, care duce la viteze acceptabile; - compacitatea construciei i gabarit redus; - funcionare lin i fr zgomot; - posibilitatea de a asigura n mod simplu autofrnarea (dac este nevoie) - permite utilizarea materialelor ieftine; - pre de cost redus. ntre dezavantaje se numr:

UNBM

PROIECT DE AN

5

- existena unor frecri mari ntre spirele filetului, urubului i a piuliei, care conduce la uzarea pieselor i la un randament sczut; - prezena unor puternici concentratori de tensiune n zona filetat, care afecteaz rezistena la oboseal a urubului; - lipsa autocentrrii; - necunoaterea exact a forelor de strngere. Mecanismul urub-piuli se utilizeaz i n realizarea altor piese manuale. 1.3)ALEGEREA VARIANTEI CONSTRUCTIVE n varianta I. este prezentat o pres cu piuli fix la care corpul presei se obine prin turnare, batiul are o form deschis. La partea inferioar are o suprafa plan pe care se aeaz accesoriile n care se reazem piesa asupra crui se acioneaz. De asemenea talpa este prevzut cu guri pentru fixarea presei pe postament. Se observ c talpa presei este scobit, pentru a se asigura o poziionare mai precis a presei. La partea superioar batiul are o consol n care se monteaz piulia fix. La acest tip de pres se recomand montarea piuliei cu un ajustaj intermediar cu strngere probabil mic (de exemplu cu ajustaj tip H/k). Dac s-ar prevedea un ajustaj cu strngere montarea ar fi dificil din cauza accesului incomod la piuli n vederea presrii ei. Piulia se asigur mpotriva rotirii cu asamblare urub-piuli. Poriunea vertical a batiului are seciunea I. urubul de for este acionat de la o roat de mn care are braele sudata de butuc, la capete avnd montate bile. Roata de manevr este calat pe o poriune de seciune ptrat i este fixat cu un prezon, prevzut cu aib i piuli. n varianta II. este prezentat o pres cu piuli fix cu corp din profil laminat. La aceast construcie este construcia batiului din profil laminat U ndoit i sudat n form de cadru. Batiul este asamblat cu masa presei prin intermediul unor uruburi, asigurate cu aibe Grower. Masa presei este prevzut cu canale T necesare fixrii unor dispozitive folosite la presare, iar la partea inferioar cu locauri pentru uruburi de fixare a presei pe fundaie sau pe postament. Piulia fix se monteaz n alezajul din partea superioar a batiului cu uruburi i piulie asigurate cu aibe

UNBM

PROIECT DE AN

6

Grower. Pe urubul de for este montat o manivel de construcie sudat. Asamblarea urub for manivel este cu profil ptrat n seciune transversal, fixarea mpotriva demontrii fcndu-se cu o piuli nfundat i o aib plat. n varianta III. este prezentat o pres cu piuli fix asamblat cu ajutorul a dou coloane, care constituie batiul presei. Coloanele sunt filetate la ambele capete, astfel ntruct ele realizeaz legtura ntre masa presei i traversa fix, cu ajutorul unor piulie nfundate i aibe plate. Masa presei are o form circular fiind prevzut cu canale T la partea superioar, cu locauri pentru uruburile de fixare pe fundaie i cu clem, alezajele filetate n care se nurubeaz coloanele. n traversa fix se monteaz piulia de for cu ajutorul unor uruburi n cazul n care ajustajul este cu strngere mic (H/k) sau fr uruburi dac se formeaz ajustaj cu strngere mare. Pe urubul de for se monteaz roata de mn prin intermediul unei asamblri prin form, de seciune ptrat, fixarea fcndu-se cu piuli nfundat. Roata de mn este de construcie turnat, cu patru brae prevzute cu greuti la capetele lor n vederea antrenrii ineriale n sarcin a urubului de for. Ca o msur de protecia muncii se fixeaz pe roata de mn un inel din tabl montat cu ajutorul unor uruburi. La partea inferioar a urubului de for se monteaz o travers mobil prevzut cu canale T care se ghideaz pe coloane, asigurnd o centrare foarte bun. Pentru micorarea momentului de frecare la presare ntre urubul de for i traversa mobil se monteaz un rulment axial. Se opteaz pentru varianta constructiv III, deoarece prezint urmtoarele avantaje: - este o construcie demontabil, uor de ntreinut i de realizat; - are un gabarit redus; - posibilitatea nlocuirii uoare a urubului respectiv a piuliei datorit uzurii; - folosirea unor materiale ieftine, deci pre de cost redus. Toate piesele turnate care intr n componena presei au fost prevzute cu raze de racordare, iar grosimea tlpii, traversei fixe i mobile este minimul necesar evitndu-se utilizarea excesiv de material. Prile componente ale presei cu piuli fix din varianta III. sunt urmtoarele: - coloanele din oel inoxidabil;

UNBM

PROIECT DE AN

7

- urubul de micare din oel; - piulia fix din font antifriciune; - traversa mobil turnat prevzut cu canale T pentru dispozitive utilizate la presare - rulment axial; - roata de mn care acioneaz urubul de for; - talp turnat, prevzut cu canale T Roata de mn la rndul su este format din: - roat turnat cu patru brae; - urub de fixare mpotriva demontrii - tabl de protecie mpotriva accidentelor 1.4)DESCRIEREA FUNCIONRII Presa cu piuli fix funcioneaz prin rotirea urubului, ntr-o piuli fix, care la rndul ei ridic sau coboar traversa mobil. 1.5)ALEGEREA TIPULUI DE FILET Avnd n vedere situaia unei forte F = 29.000 N, care acioneaz ntr-un singur sens, se alege filetul trapezoidal conform STAS 2114/1-75. Din urmtoarele motive: - filetul trapezoidal are o rezisten i o rigiditate suficient de mare; - asigur o bun centrare ntre urub i piuli; - prelucrare prin frezare confer o productivitate mrit fa de strunjire; - folosirea piuliei reglabile radiale permite eliminarea jocului; Are i dezavantaje: - randamentul transmisiei urub-piuli cu filet trapezoidal este mai mic dect al filetului ptrat dar acest tip de filet este neprotejat mpotriva uzurilor i nu are posibilitate de centrare, coninnd i un mare numr de concentratori de tensiune. Pentru uruburi de micare supuse la solicitri mici i mijlocii cu acionare manual se opteaz pentru materialul OL60 conform STAS 500/2-80

UNBM

PROIECT DE AN

8

Conform recomandrilor bazate pe experien se va utiliza un cuplu de material ce are o comportare bun din punct de vedere al rezistentei la uzur, piulia va fi astfel construit nct uzura sa fie concentrat asupra ei. Materialul piuliei va fi deci Fc200 Materiale: Materialul folosit pentru urubul de for: OL60: Rezistena la traciune: Rezistena la ncovoiere: Rezistena la rsucire: Rezistena la forfecare: Materialul folosit pentru piuli: Fc200: Rezistena la traciune: Rezistena la compresiune: Rezistena la ncovoiere: Rezistena la rsucire: Rezistena la forfecare: at ac ai at af

at ai at af

= ac 58 64...70 35...38 46

N/mm N/mm N/mm N/mm

2 2 2 2

19...32 48...80 32...54 23...38 15...26

N/mm N/mm N/mm N/mm N/mm

2 2 2 2 2

Valori ale presiunilor admisibile i rezistenelor admisibile la strivire pentru cupla de frecare urub-piuli: Oel neclit font antifriciune Presiunea admisibil: qaastr

6...7 35...45

N/mm N/mm

2 2

Rezistena admisibil strivire:

UNBM

PROIECT DE AN

9

1.6)DIAGRAMA DE FORE I MOMENTE

1.7)INDICAII DE EXPLOATARE Pentru obinerea unor coeficieni de frecare ct mai redui ntre spirele urubului i cele ale piuliei, se va realiza o ungere a acestora cu vazelin. La fel rulmentul axial va fi gresat cu vazelin n vederea unei bune funcionri. Se interzice vopsirea poriunilor filetate ale tuturor organelor de asamblare, a suprafeelor de aezare, a plcii de baz. 1.8)MSURI DE NTREINERE Suprafeele exterioare n contact cu atmosfera vor fi protejate anticoroziv prin vopsire cu dou straturi de grund G-735 i dou straturi de vopsea n culoarea specific a atelierului n care se lucreaz. Intervalul de timp necesar uscrii fiecrui strat de grund sau vopsea este de 24 de ore. nainte de vopsire, piesele vor fi curate de oxizi i grsimi.

UNBM

PROIECT DE AN

10

Pentru asigurarea unei bune funcionri a presei se recomand ca n perioada n care nu este utilizat s fie depozitat ntr-o magazie. nainte de fiecare utilizare se va verifica dac nu este blocat, se va asigura gresarea n cazul n care vazelina a fost ntre timp ndeprtat.

UNBM

PROIECT DE AN

11

1.9)PROTECIA MUNCII Pentru a se evita accidentele la locul de munc n timpul utilizrii se vor avea n vedere urmtoarele: - presa va fi amplasat pe o suprafa plan stabil; - prile componente ale presei vor fi bine montate pentru a se evita demontarea lor n timpul lucrului; - pentru evitarea tierilor, prile componente vizibile ale presei se vor executa cu raze de racordare sau teituri la muchii.

UNBM

PROIECT DE AN

12

2. BREVIARUL DE CALCUL2.1) CALCULUL I PROIECTAREA URUBULUI PRINCIPAL 2.1.1) Alegerea profilului filetului Se alege filet trapezoidal standardizat n SR ISO 2904 2.1.2) Alegerea materialului urubului i piuliei Se aleg materiale conform capitolului precedent unde se specific att materialul folosit pentru urubul de for ct i pentru piulia fix. 2.1.3) Calculul diametrului mediu al filetuluid2 = d2 = F [3] h m q a 29.000 = 32,48 3,14 0,5 2,5 7

unde:h = m H1 = 0,5 la filete trapezoid ale [3] P m = ; m = 1,2 2,5 [3] d2

H1 nlimea util a filetului P pasul m lungimea filetului piuliei qa rezistena admisibil la strivire n N/mm2 Se alege filet trapezoidal Tr 38x10 SR ISO 2904,cu principalele dimensiuni prezentate n tabelul de mai jos: Dimensiunile principale Pasul Diametrul interior

UNBM Diametrul nominal d, mm 38 10 Relaiile de calcul: [3] P, mm

PROIECT DE AN Diametrul mediu d2=D2, mm 33,000 Diametrul exterior D4,mm 39,000 27,000H1 = 0,5 P; z = 0,25 P H = 1,866 P; H1 ; 2

13

d3, mm

D1, mm

28,000H 4 = 0,5 P + a c R 1max = 0 R 2max = a c

d 2 = D 2 = d 2z = d 0,5 d 3 = d 2h 3 = d P 2a c D 4 = d + 2a c D1 = d 2H 1 = d P a c = 0,5 mm pentru 6 P 12 mm

Se face verificarea preliminar a seciunii poligonale. Aceast seciune se verific la rsucire: [3]t = 10 3 k' M t1 ta [N/mm 2 ] Wp

1 d 2 F tg( m + ' ) 2000 1 M t1 = 33 17000 tg(5,509 + 8,246) = 117,145 N m 2000 P m = arctg d2 M t1 = 10 = 5,509 3,14 33 ' = arctg cos 1 m = arctg

' = arctg

0,14 = 8,246 cos 15 1 = 15 pt filete trapezoid ale

= 0,1...0,18 k' = 1,1 Wp = 0,208 a 3 = 3655,808 a = 26 mm t = 35,248 35...38

2.1.4) Alegerea numrului de nceputuri

UNBM

PROIECT DE AN

14

La prese nu se pune condiia autofrnrii. Dimpotriv acionarea lor fiind frecvent se impune alegerea unui numr de nceputuri n=2 sau n=3 pentru creterea randamentului i a productivitii. 2.1.5) Calculul numrului de spire n contact [3] Din expresia factoruluiz=m = m zP = d2 d2

se deduce numrul de spire:

md 2 P 2,5 33 z= = 8,25 z = 9 10

Se impune ca 6 z 11 2.1.6) Calculul lungimii filetului piuliei [3]m = zP m = 9 10 = 90 mm

2.1.7) Calculul lungimii filetului urubului [3]L f = h + m + 3P L f = 220 + 90 + 3 10 = 340 mm

2.1.8) Proiectarea extremitilor urubului principal [4] Extremitatea superioar pe care se monteaz elementele de acionare s-au dimensionat n capitolul 2.1.3. Dimensionarea extremitii inferioare: Se alege un rulment a crui capacitate static C0 s fie:C0 > F

Din STAS 3921-80 rezult urmtorul tip de rulment: d 3 0 D 4 7 H 1 1 d1 D1 du min Du max C0a, [KN] Simbol 4 32 40 37 32,5 51106 7

Se alege Dp2 astfel nct s fie mai mare dect diametrul dm al cercului centrelor bilelor, dar mai mic dect Dr. Grosimea hpr a gulerului se determin la ncovoiere. [3]

UNBMh pr = h pr = 3F(d m d f ) d f ai

PROIECT DE AN

15

3 17000 (36 30) = 9,092 10 mm 3,14 30 67

2.2) VERIFICAREA URUBULUI 2.2.1) Verificarea tijei la solicitri compuse [3] Efortul unitar echivalent2 ech = c + 4 2 ac t

c = c = t = t =

4F 2 d1 4 29.000 = 50,65 3,14 27 2

16 10 3 M t2 3 d1

16 10 3 2,9 = 0,75 3,14 27 3 1 M t2 = 0d f F 2000 1 M t2 = 0,01 20 29.000 = 2,9 2000 0 = 0,01 ech = 50,65 2 + 4 0,75 2 = 50,672 ac

2.2.2) Verificarea seciunii de calare a roii de manevr la rsucire [3]M tot = M t1 + M t2 M tot = 117,145 + 2,9 = 120,045 N m

Efortul unitar de rsuciret = t = 10 3 M tot Wp 10 3 120,045 = 32,837 ta 3655,808

2.2.3) Verificarea poriunii de calare a roii de manevr la strivire [3]

UNBM12 10 3 M tot n1 a 2

PROIECT DE AN

16

s2 = s2 =

12 10 3 120,045 = 53,274 sa 4 26 2 10 = 510 mm n1 = 4 sa = 80 N mm 2

2.2.4) Verificarea urubului la flambaj [3] = lf A I min

l f = l = 340 A= I min2 d1 = 572,555 4 d 4 d 27 4 38 = 1 0,4 + 0,6 = 0,4 + 0,6 = 71.626,663 64 d1 64 27

= 340

572,555 = 30,398 60 71.626,663

UNBM

PROIECT DE AN

17

2.2.5) Verificarea spirelor urubului [3] Strivire: q= F z d 2 H1 29.000 = 6,216 9 3,14 33 0,5 10

H1 = 0,5 P q=

ncovoiere:H 6F 1 + a c 2 i = 2 z d1 h a c = 0,5 pentru P = 612 h = 0,634 P pentru filete trapezoid ale 5 6 29.000 + 0,5 2 = 17,011 i = 3,14 9 27 40,195

Forfecare:f = f = F z d1 h 29.000 = 5,991 9 3,14 27 6,34

2.3) VERIFICAREA SPIRELOR PIULIEI ncovoiere: [3]H 6F 1 + a c 2 i = z D h2 5 6 29.000 + 0,5 2 = 11,783 i = 3,14 9 39 40,195

Forfecare: [3]

UNBMf =

PROIECT DE AN

18

F zDh 29.000 f = = 4,150 9 3,14 39 6,34

2.3.1) Dimensionarea piuliei: [3]De = = 1,3 D' = 39 + a c = 39,5 De = 4 1,3 29.000 + 39,5 2 = 53,136 D e = 54 3,14 38 4 + D '2 at

Se va respecta condiia:D e D' 5 2 54 39,5 gp = = 7,25 2 gp =

Se prevede ca piulia s fie fixat cu uruburi cu cap cilindric cu cap hexagonal.D g 96 mm

Grosime guler:h g = (0,2 0,25) m h g = 22

UNBM

PROIECT DE AN

19

2.3.2) Verificarea corpului piuliei: [3] Solicitare compus: Efortul normal:t = t =

(

2 De

4F D2

) )

4 29.000 = 26,468 3,14 54 2 39 2

(

Efort tangenial:t = t = 16 103 M t1 D e 4 De D 4

(

)

16 103 117,145 54 = 5,205 3,14 54 4 39 4

(

)

Solicitare la ncovoiere: Efort normal:i = i = 3F( D g D e ) 3 29.000 ( 96 54 ) = 44,502 3,14 54 22 22 De h g

Solicitare la forfecare: Efort tangenial:t = t = F De h g 29.000 = 7,770 3,14 54 22

UNBM Solicitare la strivire: Efort normal: str =

PROIECT DE AN

20

[(

2 Dg

4F 2 2 De n dg

)

] ]

d g = 6,6 str = 4 29.000 = 6,027 3,14 96 54 2 4 6,6 2

[(

2

)

2.4) CONSTRUCIA I CALCULUL CORPULUI:D 4 D g D 4 = 92 D 3 D 4 D 3 = 92 F 2 29.000 Fc = 1,2 =17.400 N 2 =1,15 1,25 Fc = d1 = d1 = 4Fc at 4 17.400 =19,544 3,14 58

d = 20 mm d 3 = d + (1...6) = 24 d 4 = d 3 + (6...12) = 32 d 4 > 25 d' = 22 mm > d l1 = 2...5 4 l 2 = 22 mm l 3 > d 3 l 3 = 34 l 4 se alege conf STAS 9025 - 81 30 mm H1 = m h g + (0...4) 90 22 + 4 = 72 H 2 = l 3 + (2...4) 34 + 4 = 38H 3 = l 4 + (5...10) 30 + 8 = 38 mm H 4 H 3 54 mm a = 20...30 25 mm b = (0,5...1) a 0,72 25 =18 mm c = (8...15) 10 mm e = (0,6...0,8 ) c 0,7 10 = 7 mm L1 (4...8) D e 240 mm L 2 L1 240 mm

[3]

[3]

UNBM

PROIECT DE AN

21

2.5) VERIFICAREA TRAVERSEI FIXE:i = Mi 3F l = ai 2 W ( D 3 D e ) H1

3 29.000 150 i = = 66,246 ( 92 54 ) 72 2

[3]

UNBM

PROIECT DE AN

22

BIBLIOGRAFIE:

1.

CHIIU Alexandru, .a.

Organe de maini, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti 1981 Organe de maini, Editura ISO, Baia Mare 1999

2. 3.

COTEIU Radu

MATIEAN Dorina, .a. Elemente de proiectare pentru mecanismele cu urub i piuli, Atelierul de multiplicare al Institutului Politehnic, Cluj Napoca 1985 * * * Colecia STANDARDELOR DE STAT

4.