proiectarea unui cric auto cu parghii
TRANSCRIPT
Cric cu bare articulateTema proiectului S se proiecteze un cric auto cu bare articulate pentru o sarcin maxim F=9200N, distana minim sol-caroserie, sub sarcin Hmin=315mm , distana maxim sol-caroserie(inclusiv nlimea de ridicare) Hmax=540 mm. Cerine: - S se poat regla nlimea sol-caroserie;-
S deplaseze pe vertical sarcina F ntre Hmin i Hmax ;
- S nu alunece, sub sarcin, de sub caroserie; - S se poat aciona manual cu o for de cel mult 150 N; - S se poat aciona dintr-o singur parte; - S nu se afunde n pmnt moale; - S aib acionare uoar i rapid; - S aib gabarit i greutate mic; - S aib cost redus; - S aiba durabilitate bun; - Construcie simpl; Schema de principiu a unui astfel de cric,este prezentat n figura urmtoare:
1-urub de acionare 2-piuli 3-cuv inferioar 4-cuv superioar 5-prghie de acionare 6-prghii articulate1
7-sectoare dinate 8-lagr axial-radial
Sinteza dimensional
Sinteza dimensional are drept obiectiv determinarea lungimii prghiilor articulate. Pentru aceasta considerm cele dou poziii extreme de lucru ale cricului:
H min = 2 l p sin min + H max = 2 l p sin max + H max H min = 2 l p (sin max sin min ) l p = 234
2
Studiul cinetostatic Studiul cinetostatic se face n vederea determinrii forelor care acioneaz pe fiecare element al mecanismului.
H max = 540 mm
F = 9200 N
min = 30 max =80
Pentru
:
F1 = Fctg = 15916 NF6 = F = 9200 N 2 sin
Pentru
:
F1 = Fctg = 1564 N3
F6 =
F = 4693 ,87 N 2 sin
= H min 2l p sin min = 81mm hi = hs = 40 ,5mm 41mm
Proiectarea cuplei urub-piuli Cupla urub-piuli trebuie s ndeplineasc urmtoarele cerine: - transmiterea i transmiterea micrii i a forei; - s asigure rezistena spirelor, filetelor urubului i a piuliei; - s asigure condiia de autofrnare
Alegerea materialului: Cel mai puternic solicitat este urubul. De aceea, se recomand a fi confecionat din oel. Piulia se va executa dintr-un material care s asigure evitarea griprii dintre urub i piuli. Se recomand a fi executat din font sau bronz. Materialul ales pentru acest urub este OLC 60 CR i are urmtoarele caracteristici:R p 0, 2 = 520 N mm 2 Rm = 800 N mm 2
Predimensionarea filetuluia)
Alegerea tipului de filet
Trebuie ales un filet de micare. Pentru urub se va folosi un filet trapezoidal.
4
b) Predimensionarea filetului: Din condiia de rezisten a tijei urubului la solicitrile de traciune i rsucire se determin diametrul minim necesar , iar din condiia de rezisten la strivire dintre spirele filetului i piuli, se determin numrul de spire necesar la piuli. Verificarea filetului se face la solicitrile compuse de ncovoiere i forfecare. Determinarea diametrului minim necesarAnec =
:
Fc d 32 F1 4F1 = = d3 = d 3 = 10,066 mm a 4 a a
a =
520 N N = 260 2 2 mm mm 2
Elementele geometrice ale filetului trapezoidal sunt:d 3 =10 ,5mm
d =14 mm5
p =3m m
d 2 = D2 = 12 ,5mm D4 =14 ,5mm D1 =11mm
Satisfacerea condiiei de autofrnare: Condiia const n verificarea urmtoarelor inegaliti: ' , 'tg =
- unghiul de frecare aparent;
p p = arctg = 4,37 d 2 d 2
' = arctg ' ' = 5,94
coeficientul de frecare dintre urub i piuli '
este satisfcut condiia de autofrnare.
Determinarea numrului de spire n contact Se determin din condiia de rezisten la strivire.z=
2 (d D12 ) as 4
F1
z = 7,72 8spire
as = 35 MPa
Verificarea spirei filetului Verificarea se face pentru materialul cel mai slab (piuli) la solicitrile compuse de ncovoiere i forfecare.k m = 0,6
Bronzul ales este CuAl9T abronz =li =
Rm = 390 MPa
r 390 = = 156 MPa cr 2,5
H1 + ac = 1mm 26
W =
bh = 6
2
D4 (
p + 2li tg15 2 = 15,32 N m 6
Fi li M i = i = z = 129,86 N / mm 2 W W F1 k z f = m = 36,05 N / mm 2 A ech = i2 + 4 2 a 148,53 fN N 156 2 mm mm 2
Verificarea tijei urubului la solicitrile compuse de traciune i torsiuneM 12 = F1 d2 tg ( + ' ) M 12 = 18203,92 N mm 2
Se calculeaz :=M 12 = 80,08 N / mm 2 3 d3 16 F1 = 183,80 N / mm 2 2 d 3 4
=
Se determin: ech = 2 + 4 2 ai 243,79N N 260 2 mm mm 2
Proiectarea formei piuliei Lungimea piuliei:H p = z p + = 25 ,5mm = 0,5 1 p =1,5mm
Se adopt iniial grosimea barelor = 5mm . Se calculeaz momentul ncovoietor care solicit fusul n cele dou plane.7
M IV = M IH =
F = 11500 N mm 4 F 9200 5 ctg = ctg 30 = 39790 N mm 2 2
= min = 30 2 2 M I = M IV + M IH = 41418 ,52 N mm
Wnec
3 MI df 32 M I = = df =3 = 23mm a 32 ai
Verificarea fusului la solicitarea de strivire dintre prghie i fus.1 F 2 2 sin min s = ast 40 MPa 40 MPa d f
Determinarea nlimii piuliei Solicitarea principal la care este supus corpul piuliei este ncovoierea care solicit corpul piuliei la ncovoiere este:B1 = 2 d = 28 mmMI = 1 F ( B1 + 2 )ctg min = 151202 N mm 2 2
W=
2 Hp
6
( B2 d ) =
MI M B2 = d + 6 3 I B2 = 14,21mm a H p aB2 < B1 B2 = B1 = 28 mm .
n cazul n care
Proiectarea celui de-al doilea reazem Cel de-al doilea reazem are aceeai form i aceleai dimensiuni ca i piulia cu o singur excepie: suprafaa interioar nu este filetat, ci este neted. Diametrul fusului urubului care intr n contact cu suprafaa interioar a celui de-al doilea lagr este egal cu d fs = d =14 mm .(se adauga desenul dat de prof la tabla)8
Pentru a evita deplasarea axial a celui de-al doilea reazem, la strngerea cricului, se utilizeaz un inel elastic ale crui dimensiuni se aleg din STAS. n funcie de diametrul fusului urubului, se aleg i dimensiunile canalului.Inel elastic Diametrul arborelui 1 14 d2 Nominal 2 12,9 Abateri limit 3 +0.18 -0.36 a max 4 3.,5 b ~ 5 2.1 g (h11) 6 1 d4 min 7 1,7 d5 8 22
Canalul din arbore Diametrul arborelui 1 14 D1 Nominal 9 13,4 Abateri limit 10 h11 (H13) 11 1.1 m2 min 12 1.2 n min 13 0,9 Fora axial daN max 14 315
Simbol
d
D
D1
T
r
Dimensiuni de montajd minDmax M max
Sarcina axial de baz C0 [ kN ] 20,4
51202
15
32
17
12
1
25
22
0,6
Calculul momentului de frecare din rulmentM f = M 41 = F1 d m diametrul
dm = 1870,13 N mm 2
mediu al rulmentului
dm =
d +D = 23,5mm 2
Proiectarea sistemului de acionare Acionarea cricului se face cu o prghie simpl.9
Fm =150 N
Braul forei de acionare Ra se calculeaz cu urmtoarea relaie:Ra = M tot 20074 ,05 = = 133,82 N mm Fm 150
M tot = M 12 + M 41 =18203 ,92 +1870 ,13 = 20074 ,05 N mm Dc =1,5 d =1,5 15 = 22 ,5mm Dc diametru
capului urubului
Lc = Ra
Dc = 133,82 11,25 = 122 ,57 mm 2
M = Fm Lc = 150 122 ,57 = 18385 ,5 N mm
Wnec =
d 3 M 32 M 32 183855 ,5 p = dp =3 dp = = 9,55 mm 32 a a 215
d p 10 mm
n acest caz se determin diametrul minim necesar al prghiei de acionare.Wnec =
d 3 M 32 M 32 183855 ,5 p = dp =3 dp = = 9,55 mm 32 a a 215
d p 10 mm' d p diametrul
gurii din capul urubului prin care trece
' d p = d p +1mm =11mm
Verificarea la solicitarea de rsucire a seciunii slbite din capul urubuluit =M tot 20074 ,05 = MPa = 133,93 MPa Wt 149 ,88 2 ,82
D 3 2 hc Wt = 2 c 22,9 Dc hc = Dc d 'p 2
= 149 ,88 MPa
= 5,75 mm
t at 133 ,93 MPa 172 MPaH c = 2 d p = 20 mm
10
Proiectarea corpului cricului auto Proiectarea articulaiilor dintre prghii i cuve Articulaia dintre cuve i are se realizeaz prin intermediul unui bol din oel i a unei buce din bronz. ntre cuv i bol se realizeaz un ajustaj cu strngere, deci bolul este solidar cu cuva. ntre barele articulate i buc se realizeaz un ajustaj cu strngere, deci buca este solidar cu prghia articulat. ntre buc i bol exist micare relativ, deci un ajustaj cu joc. Strivirea dintre cuv i bol:1 F s1 = 2 2 sin ast 133,93MPa 172 MPa d b 1
Din aceast relaie vom afla :dm = F = 12 mm 21 ast
Verificarea articulaiilor
Verificarea la strivire dintre bol i buc Pentru zona cuvei superioare:1 F s1 = 2 2 sin as 10,08 MPa 40 MPa d b ( B1 + 2 )
n zona tlpii:1 F s1 = 2 2 sin as 7,98MPa 40 MPa d b ( B1 + 4 )
Strivirea dintre buc i prghii1 F s = 2 2 sin as 38,33MPa 40 MPa db 11
d b1 = d b +10 mm = 24 mm
Verificara la forfecare a bolului1 F s = 2 2 sin af 29,88MPa 172 MPa 2 db 4
Solicitarea la ncovoiere a bolului:1 F M i 2 2 sin 2 i = = a 42,68MPa 215MPa 3 W db 32
Dimensionarea prghiilor Prghiile sunt solicitate la strivire n zona articulaiilor dintre prghie i buca articulaiei i ntre prghie i fusurile piuliei. De asemenea, prghiile sunt solicitate la compresiune, verificarea care o vom face n zona urechilor prghiei, cu urmtoarea relaie:1 F = 2 2 sin as 53,33 140 MPa b p b p = 1,5 d f = 1,5 23 = 34 ,5mm
Materialul ales pentru prghii este OL 50. La capete, barele articulate sunt prevzute cu un sector dinat.
Cremaliera de referin:
12
Aria necesar contactului cu solul:Amin = lc = F
ac
, ac = 2 MPa Amin =
9200 = 4600 mm 2 2
Amin = 67 ,82 mm 68 mm
13