Tehnologia Constructiilor de Masini
Memoriu de prezentare
O problemă importantă a întreprinderilor constructoare de mașini este soluționarea problemelor, frecării și uzurii. Date complete asupra acestor probleme se pot obține atât prin studii de laborator, cât și prin urmărirea comportării organelor de mașini în timpul funcționării. Frecarea are și avantaje și dezavantaje ce implică existența unor teorii a uzurii. A apărut în felul acesta, o nouă știința, tribologia, definită ca „știința și tehnologia interacțiunii suprafețelor în mișcare relativă și a aplicațiilor ce rezultă”. Această nouă știință s-a dezvoltat datorită preocupărilor din numeroase țări, de a elabora o teorie a frecării și uzurii, cum ar fi: RUSIA, ROMÂNIA, UNGARIA, ANGLIA, FRANȚA, SUEDIA, JAPONIA, etc.
Cercetările elaborate de România, au urmărit în acest domeniu, atât latura teoretică cât și cea aplicativă, elaborând o tematică foarte variată, privind frecarea și uzarea rulmenților, roților dințate, compresoarelor, pompelor, motoarelor, sculelor așchietoare, ghidajelor, etc. Cercetările în domeniul frecării – uzurii mijloacelor de măsurare prezintă o importanță deosebită în construcția de mașini, deoarece uzarea elementelor mijloacelor de măsurare influențează negativ precizia măsurătorilor, deci precizia și calitatea produselor.
Eficiența cercetărilor asupra fenomenului de uzare s-au cerut a fi confirmată în măsura în care să crească posibilitatea de proiectare pe bază științifică prin creșterea rezistenței sau a pierderilor prin uzare. Pentru explicarea fenomenului de frecare – uzare s-au cerut a fi verificate o mie de ipostaze privind natura forțelor de frecare, caracteristicile suprafețelor în contact, formarea și ruperea straturilor de suprafață, etc.
Caracterul și tipurile de uzură, influența, acțiunea mediului și a altor parametrii (regim termic, sarcină, duritate, viteză), transformările suferite de stratul superficial datorită efectelor concomitente ale sarcinii forței de frecare, tensiunilor interne, etc., impun necesități de măsurare la diferite scări pentru a putea urmări starea suprafeței de frecare a microasperităților înainte și după acest proces a transformărilor interne din straturile superficiale.
Unul din scopurile principale ale cercetării uzării este localizarea acesteia, reducerea ritmului, a ariei și a intensității ei, precum și realizarea unor condiții în care intensitatea uzării să fie cât mai mică.
Cercetarea cantitativă și calitativă a procesului de uzare a pieselor ce funcționează în diferite condiții de frecare, a permis să se scoată în evidență ca în felul uzării și intensitatea ei în perioada stabilită este determinată de următorii factori:
factorii caracterizați de acțiunea mecanică exterioară asupra suprafețelor în frecare(felul frecării , viteza deplasării relative a suprafețelor in frecare , valoarea si caracterul presiunii de control ) .
factori care depind de mediul exterior (ungere, mediu gazos , existenta particulelor abrazive etc.)
factori legați de proprietățile metalelor din care sunt confecționate piesele sau probele in cazul studiilor de laborator .
Lucrările si cercetările in domeniul uzării se pot clasifica in mai multe categorii:
studii comparative de laborator asupra uzării pe instalații care nu copie condițiile de lucru.
Observații asupra pieselor in timpul exploatării.
Studiul de laborator asupra uzării pe instalații ce copie condițiile de lucru.
SCOPUL INSTALATIEI
Mașina pentru încercări la uzura este destinata studierii fenomenului de uzura a otelurilor folosite la confecționarea organelor de contact ale pieselor in mișcare aflate in diferite condiții de funcționare. Prin încercarea la uzura a acestor oteluri se poate stabili durata folosirii unui organ de contact pana la depășirea uzurii admisibile.
Prin studierea mai multor feluri de materiale pentru mijloace de măsurare, sau construcția altor organe de mașini solicitate prin natura instalației la solicitări (frecare, alunecare, rostogolire( sau diferite medii, se poate stabili materialul care se comporta cel mai bine din punct de vedere al rezistentei la uzare. Mașina pentru încercări la uzura conceputa si realizata reproduce condițiile naturale ale procesului de frecare pentru organele de contact aflate in mișcare .Pe aceasta mașina de încercare la uzare se pot încerca orice fel de materiale folosite pentru construcția organelor de contact aflate in mișcare.
TIPURI DE UZURA
Cu privire la tipurile de uzare si a explicării procesului care l-a produs, nu exista un acord unanim al oamenilor de știința chiar din aceeași tara. Acest tip diferit de acceptare al unora din ipotezele sau teoriile referitoare la evoluția fenomenului complex de frecare-uzare-ungere a influențat si clasificarea variatelor tipuri de uzare observate in practica producției industriale , privind aspectul si gradul de deteriorare al suprafețelor. Kisisilicy si Coubert admit sase forme de uzura pe când Barwel , Strang , Knagleski, Kastetkii si colaboratorii admit doar patru forme de uzura fundamentele care pot apărea la frecarea uscata si in prezenta lubrefianților : – uzură de aderenta; – uzură de abraziune;
– uzură de oboseala ; – uzură de coroziune;
Aceste uzuri se întâlnesc in practica separat , chiar si in spatii speciale . După Kastetkii toate procesele de uzare depind si se pot clasifica in funcție de fenomenele predominante si anume : termofizice , mecanice si chimice.
Krusciov , Babiciov , Kostetkii , si unii cercetători români (Vasilca Ghe. , Bita O. si Pavelescu D.)conchid că fenomenele mecanice , comparativ cu cele fizice sau chimice sânt acelea care conchid cu cea mai mare pondere la uzura rapidă a suprafețelor , iar tipul caracteristic al acestei clase de fenomene este uzarea abrazivă .
Raportarea uzării abrazive la întreaga perioadă prezintă o imagine eronată a fenomenelor , deoarece acest proces de mare intensitate , durează efectiv puțin timp după care acest proces de uzare mecanică , se suprapune în proporții din ce in ce mari , cu uzare adezivă (de contact) . Colectivul de cercetători de la institutul de cercetări pentru prelucrarea țițeiului definesc frecarea ca forța care se opune mișcării relative a două corpuri ce aluneca unul față de celălalt , și poate fi uscată , lichidă sau mixtă , și grupează tipurile de uzură astfel :
uzura adezivă ;
uzura abrazivă:
uzura de oboseală ;
uzura chimică;
prura prin cavitație și eroziune;
Se observă că aici apare în plus cel de-al cincilea tip de uzură prin cavitație și eroziune definită ca fiind o altă formă de acțiune mecanică vătămătoare care apare mai ales î n cazul transmisiilor . Cavitația este fenomenul datorat apariției în lubrifianți a unor goluri umplute cu gaz provenite din gazele dizolvate sau antrenate în ulei datorată unor volatilități excesive a acestuia .În aceste goluri există o depresiune , în timp ce în restul sistemului se produc suprapresiuni care produc spargerea golurilor cu șocuri de pereți , provocând vibrații și accelerări bruște în circuitul de lubrifiant care conduc la uzări prin eroziune.
Același colectiv de cercetători consideră că mai poate fi adăugat și tipul de uzură mixtă mecano-chimică , pe care o apreciază ca fiind cea mai periculoasă deoarece acțiunea mecanică deschide drumul de acces al agentului chimic de coroziune , în profunzimea metalului.
De asemenea sunt de acord că frecarea generează căldură , care trebuie îndepărtată , transportul acesteia făcându-se de lubrifiant prin vâscozitatea sa și prin asigurarea unei temperaturi convenabile prin fluxul de recirculare , viteza de evacuare a căldurii fiind influențată de debitul lubrefiantului . Acceptând cadrul general , cele patru tipuri fundamentale de uzură le vom discuta și analiza .Tipul de uzură cel mai des întâlnit , este provocat de sudarea și ruperea punților de sudură între microzonele de contact și se caracterizează printr-un coeficient de frecare ridicat și o valoare de asemenea ridicată a intensității uzării (exprimată in mg/km). Se manifestă prin șlefuirea suprafețelor metalice în mișcare , putând ajunge la desprinderea de material și chiar la sudare (gripajul suprafețelor în frecare ). Deci se produce când piese metalice în mișcare ajung să se frece „uscat” datorită lipsei filmului intermediar de lubrifiant.
Uzura de abraziune
Este provocată de prezența particulelor dure între suprafețele de contact. Este un alt tip de uzură des întâlnit și ușor de recunoscut prin urmele dispuse sau orientate de microașchiere. Această uzură este de natură mecanică , datorită faptului că lubrefiantul circulă prin circuitul de ungere cu particule solide și dure , capabile să zgârie în timpul mișcării piesele metalice în frecare. Uzura abrazivă este la rândul ei rezultatul unui fenomen complex deoarece ea poate fi produsă pe o suprafață cu duritate mai mare dacă intervine transferul de metal.
Este observată pe anumite suprafețe de frecare (roți dințate, bandaje came) fiind datorată suprafețelor în contact urmate de deformații plastice în rețeaua atomică a stratului superficial , de fisuri , ciupituri ( pittingul ) sau exfoliere ( spalling ) .
A fost studiată de numeroși cercetători Kraghelski , Libhoson , Crudu , Hiemann etc. S-a emis părerea că oboseala superficială este factorul principal care duce la ruperea materialului. Un tip bine cunoscut de uzură de oboseală îl constituie ciupirea (pittingul )suprafețelor care este caracteristic flancului roților dințate în condiții de ungere a coliviilor sau corpurilor de rulare ale rulmenților , apărând fie la suprafață fie în staturi imediat vecin la peste 10 cicluri pentru oțeluri și fonte urmate de desprinderi de material
Uzura de coroziune
Uzura de coroziune se datorează în general reacției chimice a materialului suprafeței cu mediul înconjurător . Un caz particular îl constituie sudarea prin oxidare la care predomină reacția chimică a materialului suprafețelor cu oxigenul sau în mediul ambiant, oxidant. Oxigenul de altfel constituie unul din factorii importanți care favorizează și coroziunea. Coroziunea prin oxidare propriu-zisă are loc numai la temperaturi ridicate (t>800-900°C).
Mașini pentru determinarea procesului de uzare
Pentru cercetarea proceselor de uzură a metalelor și studierea fenomenelor ce intervin au fost necesare și s-au creat nu numai dispozitive ci și mașini și chiar instalații de încercat care sânt denumite generic mașini tribometrice . Acestea s-au creat în concordanță cu principiile de bază al metodologiei cercetării respective.
Principiul de bază pe care trebuie sa-l respecte aceste mașini tribometrice este reproductibilitatea , adică sa se reproducă procesele felurilor de uzură principale ce se constată în exploatarea pieselor respective. Pe baza clasificării felurilor de uzură au fost proiectate și efectuate mașini pentru reproducerea:
– Prinderii la frecarea metalelor;
–uzurii de oxidare;
– uzurii abrazive;
– uzurii complexe și termice;
– uzurii punctiforme.
De asemenea s-a căutat să se asigure posibilitatea cercetării diferitelor forme de uzură și a unei largi game de variație a factorilor exteriori , mediului și materialelor pe aceeași mașină . S-a mai urmărit să existe posibilitățile încercării indiciilor cantitativi , ai procesului de frecare și de uzură (ritmul uzurii , forțele de frecare ) și studierii caracteristicilor calitative principale ale uzurii (microrelieful suprafețelor, microstructura suprafețelor și straturile superficiale , compoziția și proprietățile straturilor superficiale , caracteristicile termice la frecare , tensiunile remanente).
In ceea ce urmează vom prezenta și descrie cinci tipuri de mașini de încercat pentru cercetarea procesului de uzură.
Mașina de încercare la uzare KE-1
Mașina este destinată reproducerii condițiilor de exploatare , în laborattituie ciupirea (pittingul )suprafețelor care este caracteristic flancului roților dințate în condiții de ungere a coliviilor sau corpurilor de rulare ale rulmenților , apărând fie la suprafață fie în staturi imediat vecin la peste 10 cicluri pentru oțeluri și fonte urmate de desprinderi de material
Uzura de coroziune
Uzura de coroziune se datorează în general reacției chimice a materialului suprafeței cu mediul înconjurător . Un caz particular îl constituie sudarea prin oxidare la care predomină reacția chimică a materialului suprafețelor cu oxigenul sau în mediul ambiant, oxidant. Oxigenul de altfel constituie unul din factorii importanți care favorizează și coroziunea. Coroziunea prin oxidare propriu-zisă are loc numai la temperaturi ridicate (t>800-900°C).
Mașini pentru determinarea procesului de uzare
Pentru cercetarea proceselor de uzură a metalelor și studierea fenomenelor ce intervin au fost necesare și s-au creat nu numai dispozitive ci și mașini și chiar instalații de încercat care sânt denumite generic mașini tribometrice . Acestea s-au creat în concordanță cu principiile de bază al metodologiei cercetării respective.
Principiul de bază pe care trebuie sa-l respecte aceste mașini tribometrice este reproductibilitatea , adică sa se reproducă procesele felurilor de uzură principale ce se constată în exploatarea pieselor respective. Pe baza clasificării felurilor de uzură au fost proiectate și efectuate mașini pentru reproducerea:
– Prinderii la frecarea metalelor;
–uzurii de oxidare;
– uzurii abrazive;
– uzurii complexe și termice;
– uzurii punctiforme.
De asemenea s-a căutat să se asigure posibilitatea cercetării diferitelor forme de uzură și a unei largi game de variație a factorilor exteriori , mediului și materialelor pe aceeași mașină . S-a mai urmărit să existe posibilitățile încercării indiciilor cantitativi , ai procesului de frecare și de uzură (ritmul uzurii , forțele de frecare ) și studierii caracteristicilor calitative principale ale uzurii (microrelieful suprafețelor, microstructura suprafețelor și straturile superficiale , compoziția și proprietățile straturilor superficiale , caracteristicile termice la frecare , tensiunile remanente).
In ceea ce urmează vom prezenta și descrie cinci tipuri de mașini de încercat pentru cercetarea procesului de uzură.
Mașina de încercare la uzare KE-1
Mașina este destinată reproducerii condițiilor de exploatare , în laborator , și studierea legilor principale ale procesului de uzură a metalului.
În gama variației condițiilor frecărilor exterioare , uscată de genul I și crearea posibilităților rezolvării problemelor concrete de producție legate de alegerea cuplurilor de metale și aliaje cele mai rezistente la uzură pentru condițiile de frecare prescrise .Sunt prevăzute posibilitățile funcționării , la diferite temperaturi și în diferite medii precum și pentru frecarea cu ungere sau mixtă . Deci se poate folosi nu numai în laborator ci și în producție (hale industriale) .
Mai jos se prezintă schema de principiu a unei mașini pentru studierea procesului de prindere a metalelor de frecare, de producție rusească tip KE-1
Fig. 1.1. Mașina KE-1. Schema de principiu
Este destinată studierii procesului de prindere a metalelor folosindu-se aparate de formă simplă confecționate ușor din orice cuplu de metale sau aliaje .
Dispozitivul principal este cel de încercare care permite să se creeze orice sarcini de la 0 până la limita de curgere a straturilor superficiale ale metalelor .Acesta este de tip cu pârghie transmițând forța de la o greutate suspendată liber , ceea ce ajută ca inegalitățile și deformațiile suprafețelor aflate în mișcare să nu influențeze sarcina medie pe suprafața în contact care va rămâne constantă .
Al doilea subansamblu principal este mecanismul de măsurare al forțelor de frecare și de distrugere a particulelor în contact la prindere , deoarece el trebuie să satisfacă condiția de sensibilitate și de preluare a eforturilor mari deoarece aceste forțe se măsoară în fimote largi (de la o forță de frecare) în caz de prindere totală a întregii suprafețe de contact, este completat cu un diametru cu garnitură de arcuri lamelare a căror deformație servește drept criteriu pentru măsurarea forței cu ajutorul unor capete prevăzute cu comparatoare. Epruveta de secțiune dreptunghiulară 12X12X200 se mișcă pe o sanie în plan orizontal, liniar pe o distanță de 200mm în contact cu epruveta fixă confecționată din alt metal. Sania cu epruveta mobilă se deplasează cu ajutorul unui șurub acționat de un electromotor printr-un reductor și o cu roți de schimb.
Roțile schimbabile dau posibilitatea epruvetei să poată avea 3-4 viteze diferite.
Epruveta fixă cu dimensiunile Ř 113X30 mm este prinsă pe un cărucior articulat cu diametrul , ți este apăsată de sus de epruveta mobilă , printr-o roată fixată pe o pârghie cu două brațe , din care un braț e articulat de batiu iar celălalt ține suspendat talerul balanței cu greutăți diferite.
Presiunea pe epruvetă este creată , cu ajutorul unui sistem de pârghii cu greutăți ce variază de la 0 la 200 daN/cm˛ iar suprafața minimă de contact fiind de 1 cm˛ . În caz de necesitate presiunea specifică poate ajunge până la 4000 daN/cm˛ iar suprafața minimă de contact măsurându-se în consecință.
Vitezele de alunecare relative a epruvetelor (în număr de patru) variază de la 0,4 la 1 mm/min.
Numărul arcurilor etalonate ale dinamometrului pot varia în funcție de precizia dorită a măsurătorilor.
Se consideră suficiente arcuri pentru următoarele game de forțe:
-0……………….10kg
-10………………50kg
-50………………300kg
-300…………….1000kg
Condițiile urmărite în realizarea mașinii KE-1 au fot următoarele:
Perioada de observare a procesului trebuie să fie suficient de lungă pentru înregistrarea începutului prinderii , și a momentului prinderii totale a epruvetelor.
Construcția să asigure înlocuirea rapidă și comodă a epruvetelor , să fie simplă și asigură în exploatarea unui număr mare de experimente.
Să permită utilizarea de epruvete pentru încercarea de forme simple și dimensiuni minime, chiar sub forme de laminate turnate și forjate cu condiția ca formele și dimensiunile suprafețelor să satisfacă condițiile analizei metalografice.
Mașina KE-1 se prezintă ca un agregat complex , construcția ei urmărind schema de principiu dată.
Tehnologia are o construcție simplă , gabaritul fiind L=1130 mm , l=620 mm și H=750mm. Se așează pe o fundație iar greutățile piesele de etalonare schimbabile , arcurile dinamometrelor și comparatoarelor precum și dispozitivul de încălzire al epruvetelor cercetate constituie accesoriile sale.
Mașina pentru studierea uzurii de oxidare
Este destinată reproducerii structurilor legilor principale de oxidare ce se produc la frecarea exterioară a metalelor în gama de condiții caracteristice pentru frecarea de oxidare și pentru cercetarea influenței mediului gazos asupra uzurii metalelor. De asemenea creează posibilitatea rezolvării problemelor de producție legate de rezistența la uzură a pieselor de mașini în diferite medii gazoase (în exces sau lipsă de oxigen) , în vid sau sub presiune, în medii cu diferite gaze , produse de ardere, vapori de ardere etc.
Ajută la alegerea metalelor sau aliajelor cele mai rezistente la uzura de oxidare și poate fi utilizată și pentru cercetările legate și de studierea proceselor de formare a soluțiilor solide de oxigen în straturile superficiale ale metalelor în frecare și combinațiilor chimice.
De asemenea este prevăzută și posibilitatea studierii influenței temperaturii asupra capacității de oxidare a metalelor la frecare.
Mașina este o cameră etanșă în care se rotește în plan vertical cu V=const . un disc metalic etalon demontabil executat din orice metal sau aliaj având d=200 mm .
Pe suprafața frontală a discului se apasă suprafața frontală a epruvetei din metal de încercat care este fixată articulat la un capăt al pârghiei iar la cel de-al doilea capăt se acționează printr-un dispozitiv special asupra arcului dinamometrului .Epruveta are dimensiunile de Ř11,3x25x30 mm .Dispozitivul de încercare asigură presiuni în limitele a 0-25 daN/cm˛ . Epruveta este pusă sub sarcină printr-un sistem de pârghii acționate de greutăți și poate fi așezată la orice distanță de centrul discului etalon , optimizându-și astfel variația vitezei de frecare.
Fig. 1.2. Schema de principiu a mașinii KE-2
Metoda de măsurare a forței de frecare este similară cu cea folosită la mașina pentru studierea procesului de prindere a metalelor la frecare , adică forța se determină prin măsurarea săgeții de deformație a arcului etalonat cu ajutorul unui comparator cu valoarea diviziunii de 0,01-0,001 mm. Camera etanșă printr-un vid până la 0,75 atm si o suprapresiune pana la 1,5 atm și poate fi umplută cu diferite gaze.
Potrivit acestei scheme de principiu este executată sub forma unui agregat , mașina KE-2 care poate fi utilizată pe masă , sau în consola fixată în perete .Mașina KE-2 este acționată și are aceleași accesorii ca și mașina KE-1.
Mașina pentru cercetarea uzurii abrazive a metalelor
Mașina este destinată reproducerii și studieri legilor principale ale procesului distrugerii mecanice ale suprafețelor la frecare de gradul I care se produc datorită acțiunii abrazive a produselor uzurii (particule solide de metal ) sau a substanțelor abrazive provenite din exterior . Permite măsurarea precisă a valorii uzurii și a forțelor de frecare în legătură cu acțiunea unui punct abraziv de frecare sau a mai multor puncte abrazive.
Creează posibilitatea alegerii fundamentale a materialelor de duritate a suprafețelor , în caz de existență a particulelor abrazive , care posedă caracteristici determinate , precum și a separării dintr-un complex a fenomenelor ce se produc la frecarea metalelor , numai a procesului de distrugere mecanică a straturilor ale metalului.
Mașina este de construcție relativ simplă , robustă , ușor de manevrat , putând fi folosită în laboratoare de orice fel (de cercetări uzinale ) și are schema de principiu dată în figura 1.3.
Are un mecanism care permite execuția cu unul sau mai multe puncte abrazive pe eprubeta de încercat a unor linii elicoidale . Eprubeta se poate executa din resturi de laminate sau piese forjate , de dimensiuni variabile, minimale fiind de Ř20×100 mm și are patru viteze de deplasare :12 m/min ; 20m/min ;27m/min și 37 m/min.
Eprubetele se rotesc între vârfuri cu o mișcare de translație de 1mm la o rotație a celeilalte epruvete în frecare.
Suportul cu materialul abraziv se deplasează liber sub acțiunea unei greutăți.
Fig. 1.3. Schema de principiu
Balansierul din gaura de ghidare limitează celelalte mișcări, în afară de mișcarea de oscilație în jurul axei epruvetei .Influența forțelor de frecare se echilibrează și se măsoară cu ajutorul contragreutăților sau din dispozitivul de dublare compus din dinamometrul cu arcuri etalonate.
Epruveta are mișcarea de rotație prin transmisie în trepte , cu curele de la un electromotor , iar mișcarea de translație se dă prin șurubul melcat ce deplasează căruciorul cu epruveta în lungul axei acesteia de rotație. Sarcina de pe suportul abraziv este de circa 5 kg și dă posibilitatea depășirii sarcinilor specifice obișnuite din îmbinările mobile ale mașinii . După această schemă pentru cercetarea uzurii abrazive a metalelor , cu dimensiunile de L=600 mm , l=250 mm și h=470 mm .
Mașina se poate instala pe o fundație cu un soclu care are înălțimea h=600÷700 mm , sau pe o masă metalică solidă.
Mașina pentru cercetarea procesului de frecare și uzură a metalelor
Mașina este destinată efectuării lucrărilor complexe de cercetare pentru studierea legii frecărilor și uzurii metalelor în legătură cu următoarele procese:
Prinderea de genul I (uzura adezivă);
Prinderea de genul II (uzura termică);
Oxidarea;
Uzura abrazivă.
Cu ajutorul ei se creează posibilitatea studierii în limite largi a vitezelor și sarcinilor specifice pe suprafețele în mișcare (frecare).Se pot încerca în combinații diferite epruvetele sau cupluri etalon de două epruvete , ce pot crea diferite regimuri de ungere și de uzură abrazivă . Mașina permite posibilitatea studierii aprofundate a condițiilor de frecare de la unele feluri de uzură principale a condițiilor rezistenței maxime la uzură , la felul de uzură dat, precum și posibilitatea rezolvării diferitelor probleme de producție.
Mașina are schema de principiu dată în figura 1.4.
O formă de manșon cuprinzând etalonul cilindric prins în trei puncte decalate cu 120° , din care unul este reprezentat de suprafața frontală a epruvetei , iar două sunt auxiliare .Prin frecarea epruvetei de etalonul cilindric se creează ungere, moment de torsiune cu acțiunea dirijată în sensul rotației etalonului. Momentul de torsiune de la manșon este transmis printr-un sistem de pârghii articulate la un arc lamelar a cărui valoare a deformației servește drept indice a forței de frecare. Etalonul cilindric se rotește între vârfuri cu una din cele șase viteze prescrise, date de cutia de viteze și electromotor.
Fig.1.4. Schema de principiu
Manșonul cu epruveta de încercat este un element liber al mașinii , în jurul etalonului iar mișcarea acestuia este limitată numai de punctul de articulație legat cu acul comparatorului. După această schemă de principiu este construită mașina rusească KE-4 care este o instalație completă de laborator pentru cercetarea uzurii și frecării.
Mașina are următorii parametri:
v=1,6 …………..18 m/s;
Ps=0……………260 daN/cm˛
Numărul de viteze =21;
Epruveta etalon Ř 11,3×26 mm.
Mașina poate fi utilizată comod în condiții de laborator. Batiul, capetele vârfurilor și suportul capetelor de încercat cu manșon liber sunt turnate din fontă . Celelalte piese sunt din oțel iar transmisia este prin curele trapezoidale. Electromotorul are 5 Kw și 960 rot/min și este legat de cutia de viteze printr-un cuplaj elastic . Dinamometrul este sub forma unui arc lamelar montat pe cele două reazeme la capete săgeata de deformație este de 0,1….0,01 mm. Axul etalon are diviziuni care permit efectuarea unui mare număr de încercări și măsurări fără rectificare.
Mașina se așează pe o fundație de beton fixându-se cu patru șuruburi de ancorare , după montare necesitând etalonarea manșonului liber.
Mașina pentru cercetarea uzurii punctiforme a metalelor
la frecarea de genul II
Mașina destinată reproducerii și studierii uzurii punctiforme a metalelor la frecarea de rostogolire (de genul II). Uzura punctiformă a metalelor care intervine la piesele de mașini ce funcționează în procesul de exploatare , la frecarea de rostogolire se produce ca rezultat al acțiunii unui mare număr de factori și influențează uzura cuplurilor în mișcare.
La cercetarea uzurii punctiforme de rostogolire trebuie studiați factori de bază ce exercită influența principală asupra rezistenței la uzură.
Există mai multe tipuri de asemenea mașini însă ele pot fi clasificate în două grupe:
Mașini pentru încercarea frecării pure de genul II.
Mașini în care rostogolirea pură a unei suprafețe curbilinii pe alta este însoțită de alunecarea lor relativă cu o viteză prescrisă.
Din mașinile din prima grupă o răspândire mai mare o au acelea la care epruvetele servesc ca piese sau ansambluri, iar procesul de uzură se realizează cu întreaga lui complexitate practică și este puțin rațional pentru studiere .
Din mașinile din grupa II la care uzura se studiază pe suprafețe curbilinii în spațiu , o au mașinile la care rotația este transmisă de la mecanismul de acționare numai la una din epruvetele de încercat , iar cea de-a doua , care se găsește în contact cu prima se rotește cu lunecarea relativă prin acțiunea forței de frecare (piesa condusă ). La această mașină nu este posibil să se aprecieze valoarea alunecării , deci epruvetele și piesele încercate de asemenea mașină nu pot fi folosite metodologiei fizice a fenomenului de uzură ce se produce la frecarea de alunecare.
Schema de principiu a mașinii se bazează pe rostogolirea unor bile cu viteză constantă pe un plan , bilele fiind continuu încărcate așa cum se prezintă în fig.1.5.
Fig .1.5. Schema de principiu a mașinii
Încărcarea se realizează prin suspendarea unor greutăți pe pârghie iar vitezele se reglează cu ajutorul roților de curea în trepte. Bilele în colivie pot fi trei sau mai multe , in funcție de diametrul lor. Colivia cu epruvete se poate așeza fix și se rotește pe o cale de rulare , precis determinată , cu viteză constantă , care depinde de viteza de rotație a axului. Un mecanism cu fricțiune variază turația tamburului care , având o diferență față de turația axului dă valoarea de lunecare a bilelor pe planul epruvetei supusă încercării. Turația tamburului se reglează prin deplasarea discului orizontal , în sus sau în jos , dând valoarea lunecării bilelor pe planul epruvetei, exprimată în procente în raport cu turația axului . Observarea cercetărilor se face periodic fără oprirea mașinii , iar gama de sarcini și viteze permite efectuarea încercării forțelor.
Mașina are 12 trepte de viteze cu 0,9;1,5;2;2,75;3,7;4,5;5,5;8;9,5;12,8;14,8 și 20 m/s , iar turația axului variază de la 250 la 5600 rot/min.
Mecanismul de încercare a mașinii este conceput astfel încât permite ca presiunile normale ce se transmit epruvetelor încercate să asigure o încercare constantă în tot timpul încercării după ecuația:
Po=(0,398xPxE˛)/R˛
Încercarea epruvetelor sau a diferitelor piese ale rulmenților se face la un număr determinat de cicluri (A) , după relația:
A=Zxtxn unde :Z=numărul bilelor;
t=durata ciclului;
n=turația (rot/min).
D.V.Konrisarov s-a ocupat de studierea uzurii la frecarea de rostogolire , iar G.I.Kaskussa a construit tipuri de mașini din cele două grupe arătate mai sus în Rusia .În prezent construcția unor astfel de mașini a progresat tehnic în mod deosebit privind citirea rezultatelor cercetării și urmărirea desfășurării proceselor de uzare.
CAPITOLUL II
Cercetări și încercări de experimentări la uzare a mijloacelor de măsurare
Cercetări și încercări de experimentări la uzare a
mijloacelor de măsurare
Cercetările comparative privind uzura cu frecare uscată a oțelurilor pentru mijloacele de măsurare , până în prezent s-au făcut urmărindu-se următoarele principii:
Uzura modelului plan prin alunecare sub sarcină pe o suprafață plană.
Uzura modelului sferic cu alunecare pe un disc de rotație .
Uzura probei plane pe suprafața frontală a unui disc rotitor din aliaje dure cu formarea unor șănțulețe pe model.
Uzura probei plane rotitoare pe un arbore metalic și formarea unor canale pe suprafața probei.
Uzura calibrului cilindric prin alunecare cu mișcare de alunecare (prin filetare) în interiorul unei bucșe împinsă de un arc.
Aceste vor fi descrise în cele ce urmează.
În afară de cele de mai sus , la studiul oțelurilor pentru mijloace de măsurare s-au folosit și alte metode de cercetare , însă aproape toate cercetările făcute pe mașini nu au copiat condițiile de exploatare . Lipsește deci, repetabilitatea fenomenelor cercetate , astfel că observațiile rezultate nu s-au confirmat în practică . Nu s-a relevat procesul de uzură a calibrelor deoarece nu s-a ținut cont de frecările existente în exploatare.
În cursul cercetărilor s-au modificat vitezele și presiunile specifice diferite de realitate și nu s-au luat în considerație influențele diferiților factori , inclusiv mediul de lucru.
Uzura modelului plan prin alunecare sub sarcină
pe o suprafață plană
Determinările s-au făcut în 1937 în Rusia , în laboratoarele fabricii , „ Kalibr” pentru oțelurile utilizate în mijloace de măsurare și la fabricarea calibrelor.
Metoda folosită este cea a alunecării modelului plan sub încărcătură pe o suprafață plană. Mașina folosită în cercetări se prezintă schematic ca în figura 2.1.
Fig. 2.1. Schema cinematică a mașinii de încercat la fabrica „Kalibr”
Cadrul cu două probe se așează în rama condusă cu ajutorul unui lanț articulații și cu o mișcare transversală de dute-vino . Cuplarea pe dreapta se face automat la atingerea ramei cu limitatoarele. Placa cu L=500 mm și l=400 mm pe care se așează probele , se face din diferite materiale cu diferite frecări de suprafață și se fixează pe masa mașinii.
În procesul de uzură masa capătă o mișcare longitudinală având cursa de 108 mm . Când placa se deplasează pe întreaga lungime , automat se produce întreruperea cursei mesei , și astfel masa începe să se deplaseze în sens invers realizând mișcarea de dute-vino. Rama cu modelele , sub acțiunea greutăților așezate pe ea, alunecă pe placă descriind o traiectorie arătată prin linia întreruptă din figură.
La fiecare cursă longitudinală a mesei mașinii , proba parcurge un drum având lungimea de 18,5 mm . Viteza de deplasare este de 9m/min . Presiunea specifică folosită a fost de 0,85 daN/cm˛.Măsurarea probelor s-a făcut după :108;432;3348;și 5940 m.
Rezultatul uzurii a stabilit că în cursul cercetărilor intensitatea uzurii a scăzut mereu. Dacă se ia intensitatea uzurii probelor în limitele primilor 108 m pe un metru de cursă ca 100% , atunci se obține raportul intensității de uzură , în diferite intervale de timp și drum ,ce se pot prezenta sub forma unui tabel.
În cercetări s-a utilizat oțel cu diferite durități iar cel de-al doilea material a fost o placă de fontă șlefuită.
Frecarea a fost uscată , atât probele cât și placa au fost spălate cu benzină. Duritatea plăcii a fost de HB=.156.
Încercările s-au făcut și cu plăci din alte materiale rabotate și șlefuite , cu viteze de deplasare ale probelor , cursa de frecare și presiunea fiind diferite.
O concluzie rezultată este aceea că la alunecarea probelor pe plăcile rabotate uzura este mai mică decât uzura pe plăcile rectificate. O altă concluzie este :calibrele din oțel-crom cu duritate mare au o rezistență mult mai mare la uzură decât calibrele cu duritate joasă.
Procesul de uzură a fost însoțit de mărimea microdurității straturilor superficiale ca urmare a fenomenului de ecruisare.
Aceste cercetări s-au făcut de G. Schmadt din Germania cu o mașină specială prezentată în figura 2.2.
S-au studiat simultan două probe , fiecare alunecând pe o placă fixate pe mașină .Probele din oțeluri diferite s-au fixate în montura care primea mișcarea de dute-vino de la un arbore cu came.
Fig. 2.2. Schema cinematică a mașinii de încercări a lui G. Schmidt
La partea superioară a probelor s-au așezat greutăți care dădeau presiunea specifică în timpul lucrului. Prinderea probelor în montură s-a făcut cu șuruburi iar pentru realizarea presiunii uniform distribuită pe suprafața de alunecare , greutatea de probă s-a realizat peste două bile care se găsesc în montură.
Plăcile pe care alunecau probele erau fixate pe masa mașinii cu șuruburi pentru a putea fi schimbate și înlocuite. Viteza de rotație a arborelui cu came este de 22 rot /min și lungimea cursei probelor era de 30 mm. Viteza medie de alunecare este de 1,32 m/min , iar viteza maximă este de 2,08 m/min .Sarcina pe fiecare probă este de 3 kg , ceea ce corespunde cu presiunea specifică de 1,11 daN/cm˛.
Uzura probei sferice cu alunecare sub sarcină pe un disc în rotație
Cercetările comparative la uzura oțelurilor folosite pentru execuția calibrelor au fost făcute în Germania de Hiberding în 1930 constând în urma unor probe sferice cu frecare prin alunecare pe un disc în rotație , determinările făcându-se pe o mașină care fixează probele sferice într-un suport ce coboară liber sub acțiunea greutății. În timpul încercărilor discul efectuează 200 de rotații , viteza de rotație fiind de 16 rot/min . Durata de încercare a unei probe este de 12,5 min. Diametrul cercului convențional de la care proba își termină mișcarea este de 300 mm.
Cercetările s-au făcut sub un clopot de sticlă pentru a elimina influența prafului.
Suprafața discului a fost rectificată și s-au trasat rizuri radiale. S-au utilizat discuri din oțel necălit cu 15 % C; 0,15%Si; 0,02%S;0,02%Pb și cu 192 HB, iar cele din fontă cenușie cu 163 HB.
Determinările s-au făcut cu sfere din oțel având baza de 36 mm , cu suprafața finisată oglindă iar măsurarea uzurii s-a făcut prin diametrul suprafeței formate pe sferă în urma uzurii , după care s-a calculat volumul de material uzat.
Uzura probelor sferice este de două feluri:
cu frecare pe un disc de oțel;
cu frecare pe un disc de fontă
Plăcile au fost din fontă perlitică cu duritatea de 220 HB , având suprafețele de lucru rectificate , rectificarea făcându-se după fiecare 5000 curse duble.
Ciclul de cercetare a cuprins 75000 curse duble. De observat critic este că în cercetare s-au făcut 5000 de deplasări ale probei în același loc de pe placă , ceea ce nu corespunde situației reale din exploatarea mijloacelor de măsurare.
În 1932 G.Schmidt în urma determinărilor a ajuns la graficele în care se indică rezistența la uzură a oțelurilor cu conținut de crom , mangan și wolfram , față de cele cu conținut numai de carbon , în regimuri termice diferite , materiale utilizate la mijloace de măsurare . Acestea sânt arătate în figura 2.3.
Fig. 2.3.
Oțelurile probate au fost cele din care se execută mijloacele de măsurare precum și din oțeluri nitrate , cromate sau widia.
Cercetările au cuprins trei părți:
Cercetări comparative la uzură a probelor fabricate din materialele enumerate mai sus.
Cercetări comparative la uzura probelor fabricate din oțeluri pentru mijloacele de măsurare revenite la temperaturi de 130 ÷ 780 C.
Cercetări comparative a probelor fabricate cu diferite grade de finisare a sferelor .Rezultatele cercetării la uzură se prezintă de autor în figura 2.4.
Fig. 2.4. Legătura dintre duritatea și uzura oțelurilor de scule cu conținut de 0.95÷1,05 % C
S-a notat cu: V=uzura;
D=diametrul probei;
HRC=duritatea Rokwell;
Hsh=duritatea Share
Hieberding trage concluzia că cel mai coborât punct de uzură se află în intervalul de temperaturi 300÷400 ° C, deci cea mai mare rezistență la uzură va fi în cazul în care piesa , după revenire va obține o duritate tenace . Nu se recomandă însă revenirea calibrelor la temperatura de 400° C . De asemenea uzura a fost mai mare la probele cu prelucrare grosolană , decât la probele bine finisate . Cercetările efectuate nu au ținut seama de condițiile de frecare în exploatare.
În timpul unui ciclu de cercetare presiunea specifică s-a micșorat ca urmare a creșterii suprafeței de contact prin schimbarea probei sferă cu proba disc ( de la 26,8 daN/cm˛ la 3,5-4 daN/cm˛), iar viteza a crescut de la 5m/min până la 15 m/min.
Din aceasta rezultă că nu s-a ținut seama de condițiile de uzură existente în exploatarea utilajelor de măsurare.
S-au făcut cercetări cu această ocazie și cu privire la influența numărului de rotații asupra mărimii uzurii, precum și a influenței temperaturii de revenire legată de uzură.
Uzura probei plane pe suprafața frontală a unui disc rotitor din aliaje
dure cu formarea unor șănțulețe pe model
H.H. Savin Din Cehia în laboratoarele Skoda a făcut studii cu privire la uzura materialelor pe un disc în rotație din aliaje dure pe o mașină creată propriu a cărei schemă cinematică este dată de figura 2.5.
Fig. 2.5. Schema cinematică a mașinii de încercat creată de H.H. Savin
Discul capătă o mișcare de rotație cu ajutorul unui arbore articulat și este apăsat pe probă cu ajutorul unei pârghii. Proba în timpul experienței este răcită cu un lichid special care este în același timp folosit și pentru înlăturarea materialului rezultat din frecare. Discul fabricat din materiale dure (widia) are diametrul de 30 mm și grosimea de 2,5 mm . Viteza de rotație se poate schimba de la 0 la 20 kg .În procesul de cercetare pe suprafața probelor se formează o scobitură pe lungimea „l” și lățimea „h” care determină volumul de material uzat . Mașina este prevăzută cu un indicator care ne arată adâncimea scobiturii și stabilește numărul de rotații a discului . Pentru cercetările făcute pe oțel , fontă și bronz Savin a stabilit viteza de rotație a discului la 675 rot/min , și o forță de apăsare pe model de 15 kg. În calitate de lichid de răcire s-a folosit o soluție de 5% cromură de potasiu (K2C2O4) în apă distilată . Durata de cercetare stabilită de Savin a fost de 4,5 min adică de 3000 de rotații. După frecare suprafața discului se curăță prin poleire fină cu pulbere presărată pe piele de căprioară și în decurs de 30 minute apăsată ușor cu mâna.
În urma rezultatelor obținute Savin a grupat materialele în funcție de rezistența lor la uzură în patru grupe.
El a tras concluzia că pentru calibrele din oțeluri destinate mijloacelor de măsurare cu o prelucrare termică normală , prezintă o uzură mai mare cu 40 % decât la calibrele din aliaje dure.
Considerând uzura rulmenților ca bază (100%) Savin a dat cifre comparative asupra uzurii materialelor cu discul rotitor , din aliaj dus apoi pe o mașină specială , în care calibrul se uza în interiorul unei bucșe filetate , apăsând cu un arc de probe din două grupe :
oțel hiperentectic;
din oțeluri nitrurate
Raportul uzurii calibrelor nitrurate , și a calibrelor din oțel pentru mijloace de măsurare este de 1/3 la mașina cu discul rotitor din aliaj dur iar la mașina care imită mișcarea muncitorului a fost de 1/3,4 . În exploatarea de producție uzura acelorași calibre are raportul de aproximativ 1/3. Deci uzura este mai mică la calibrele din oțeluri nitrurate.
La oțelurile tratate s-a determinat că duritatea maximă este HV=875kg/mm˛ , iar la revenirea la temperatura de 100șC se obține uzura minimă pentru ca intervalul de temperaturi de revenire de 220ș÷280° uzura să rămână aproape neschimbată iar duritatea să scadă .Oțelul recopt la 800șC are aceeași uzură ca și cel revenit la 400°C.
Savin a făcut experiențe pe mașina cu disc din aliaje dure , folosind pentru răcire o soluție de sodă , și a observat că uzura minimă a oțelurilor pentru mijloace de măsurare este la 300șC. În legătură cu cercetările sale Savin are următoarele păreri.
Rezistența la uzură este funcție de condițiile de lucru a piesei
Reproducerea mediului oxidant din exploatare în laborator prin utilizarea de soluție cromură de potasiu , nu poate fi satisfăcătoare în cercetarea rezistenței la uzură..
Rezultatele sunt influențate de compoziția lichidului de răcire .Cercetările de laborator privind uzura oțelurilor cromate s-au făcut de Savin plecând de la următoarele premize:
Se schimbă viteza de rotație la 1÷2 m/s , sarcina fiind constantă de 1 kg; se obține o mică influență a rezultatelor cercetărilor.
Se micșorează viteza de rotație a discului la cercetările asupra uzurii până la 0,25 m/s , rezistența la frecare a pieselor crescând în comparație cu cea a pieselor necromate de 4÷6 ori la sarcini de 0,5÷2 kg.
Se recomandă viteza de rotație de 0,25 m/min iar sarcina de 0,5÷1 kg.
Se concluzionează că mijloacele de măsurare cromate sunt mai rezistente la uzură , însă cercetările de laborator nu corespund cu rezultatele din exploatare.
O neconcordanță și mai mare s-a obținut la cercetările la uzură a calibrelor filetate.
Uzura probei plane ce se rotește pe un arbore ce formează
unele canale pe suprafața plană a probelor
Sporkert în 1936 în Germania a făcut experiențe pentru mijloace de măsurare pe dispozitive speciale cu ajutorul unor probe plane care se rotesc pe un tambur și formarea unor canale pe suprafețele plane ale probelor.
Schema dispozitivului pentru studiul uzurii este cea dată în figura următoare:
Fig. 2.6. Schema de principiu a dispozitivului de încercat a lui Sporkert
Două probe de cercetat fixate pe un suport sânt apăsate pe un tambur care se rotește sub greutatea P. Suportul cu probele în timpul încercării se deplasează înainte și înapoi paralel cu axa arborelui pe o lungime de 48 cm . Astfel probele vin în contact cu diferite porțiuni ale arborelui în limitele cursei , suportului , dar urmele mișcării probelor pe arbore se întretaie și prin urmare probele trec uniform prin același loc.
Presiunea din cele două probe este de 4,5 kg iar arborele din fontă perlitică rectificat și finisat se rotește cu 33 rot/min și are diametrul de 106 mm iar lungimea de 150 mm.
O probă rămâne pentru toate experimentările servind ca etalon(martor) . Ca indicator al uzurii se ia volumul canalului format pe suprafața de contact a probei.
Durata unei încercări este de 15 min . S-au studiat rezistențele la uzură ale diferitelor oțeluri pentru rulmenți , făcându-se și pentru oțel călit din care s-a executat arborele.
Se ajunge la concluzia că rezistența arborelui și duritatea lui în structura oțelului călit mărește rezistența la uzură a oțelului.
Criticile acestor cercetări sunt aproape identice cu cele arătate la celelalte cercetări .
S-au observat următoarele:
– Condițiile de uzură din exploatare a mijloacelor de măsurare sunt diferite de cele a cercetărilor .
– Frecarea s-a făcut pe același loc pe arbore , deci presiunea pe unitatea de suprafață s-a micșorat mereu pe măsura creșterii mărimii uzurii.
– Pe suprafața arborelui de fontă au rămas componente abrazive după finisare care influențează procesul de uzură.
Cercetările duc totuși la domeniul cercetării tehnologiei proceselor de finisare și în special la cazurile de uzură cu abrazivi.
CAPITOLUL III
Prezentarea mașinii de încercare la uzură
Principiul de funcționare
Mașina pentru încercări la uzură este proiectată după principiul reproducerii condițiilor reale de producere a fenomenului de frecare-uzare. Uzarea se face prin contactul suprafeței epruvetei cu suprafața mereu nouă a plăcii. Uzarea se face în lipsa ungerii , deci în prezența frecării uscate cu viteză mică de deplasare . Schema cinematică de principiu este prezentată în figura 3.1.
Fig. 3.1. Schema cinematică de principiu a mașinii de încercat la uzare
Epruveta este prinsă în dispozitivul de prindere și execută o mișcare de translație în plan orizontal iar masa mașinii execută tot o mișcare de translație în plan orizontal . Mișcarea de deplasare a mesei a fost calculată în așa fel încât să se apropie de mișcarea de deplasare a suprafeței organului de contact a unui mijloc de măsurare față de piesa supusă măsurării.
Mașina reproduce următoarele mișcări :
Mișcarea de translație rectilinie alternativă de deplasare a mesei (a).
Mișcarea de translație rectilinie intermitentă de deplasare a probei (b).
Mișcarea (a) se realizează prin deplasarea mesei pe ghidajele cadrului și este primită de la un electromotor m1 prin intermediul angrenajului melcat al reactorului și transmisia cu lanț care are raportul de transmisie de 1/1 . De la lanț prin angrenarea celor doi dinți , unul fixat pe lanț iar celălalt fixat pe partea inferioară a mesei , mișcarea este transmisă mesei.
Realizarea mișcării (b) se face prin acționarea motorului m2 (11) care transmite mișcarea la transmisia șurub roata melcată (10;9) prin intermediul cuplei magnetice (8) la șurubul conducător (mecanism șurub-piuliță) care deplasează suportul port probă (12).
Mașina de încercare trebuie să asigure :
Viteza de deplasare a probei pe suprafața plăcii;
Posibilitatea realizării unor valori a apăsării probei pe suprafața plăcii.
Posibilitatea realizării unui contact permanent a probei cu altă suprafață;
Posibilitatea înlocuirii plăcilor pe care se uzează proba cu alte plăci din alte materiale având diferite calități a suprafeței.
Funcționarea mașinii de încercări la uzură
Mașina pentru încercări la uzură este acționată de un electromotor trifazat cu puterea de 0,25 Kw și turația de 1350 rot/min , prin intermediul unui reductor șurub melc-roată melcată cu raportul de transmisie 1/49. Turația de 1350 rot/min a electromotorului este redusă la 27,5 rot/min la ieșirea din reductor ,apoi prin transmisia cu lanț va obține pentru mișcarea mesei o viteză egală cu 57,31 m/s . condiția unei viteze relative de alunecare mică între suprafețele de contact este satisfăcută.
Transmisia cu lanț este concepută astfel:una din zonele de lanț a fost scoasă și înlocuită cu un dinte prelucrat în locul zalei (distanța dintre cele două găuri fiind egală cu P). Acest dinte la deplasarea spre stânga angrenează cu un dinte asemănător care este prins de masa mașinii pe partea inferioară și deplasează masa spre stânga. Această deplasare are loc până în momentul când dintele (14) urmărind profilul pinionului se rotește și nu mai angrenează cu dintele prins partea inferioară a mesei. După o rotație cu 180o a pinionului dintele fixat de lanț angrenează din acest moment cu cel de-al doilea dinte fixat pe partea inferioară a mesei și deplasează masa spre dreapta până când ajunge în dreptul celuilalt pinion. Din acest moment dintele fixat pe lanț se rotește, urmărind profilul pinionului, cu 180ș și angrenează din nou cu primul dinte, deplasând masa (2) spre stânga începând cu un nou ciclu de lucru. La încheierea unei curse spre dreapta sau spre stânga, pentru ca proba să nu se întoarcă pe aceeași urmă, sania transversală deplasează suportul port probă prin intermediul ghidajului (7) cu un pas, operația efectuându-se la fiecare capăt de cursă. Această mișcare se realizează prin intermediul motorului trifazat m2 (13) cu turația n = 2800 rot/min și puterea p = 75w, la reductorul cu angrenaj melcat (9; 10) cu un raport de transmitere de 1/84 reducând astfel turația la n = 33,3 rot/min. La cupla magnetică (8) mecanismul șurub-piuliță, la care piulița este fixată pe corpul ghidajului, deplasarea suportului port probă se efectuează spre dreapta la fiecare capăt cu un pas. Mișcarea intermitentă a șurubului se obține prin intermediul unor comenzi electrice de cuplare și decuplare a cuplei magnetice (8). Retragerea spre stânga se face manual și continuu pentru începerea unui nou ciclu.
Funcționarea și acționarea electrică a mașinii
de încercat la uzură
Acționarea celor două sânii se face cu motoarele asincrone trifazate m1 și m2 .
Pornirea motorului m1 se face apăsând contactorul b11 care este normal deschis. Circuitul se închide și bobina C1 va automenține întrerupătorul C1 care va alimenta motorul m1 de la rețeaua trifazată.
Pornirea motorului m2 pentru deplasarea săniei transversale va fi intercondiționată de pornirea lui m1 prin contactorul normal deschis C1 , care se automenține atâta timp cât prin bobina C1 va trece curentul . Deci pornirea lui m2 se face , după ce motorul m1 a fost pornit , prin apăsarea pe butonul b12 care la rândul lui va încărca bobina C2 automenținând contactorii C2 .
Motorul m2 va fi alimentat de la rețeaua trifazată . Regimul de funcționare a motoarelor m1 și m2 va fi continuu. Datorită regimului de funcționare impus , motorul m2 , va fi prevăzut cu o cuplă magnetică care va funcționa intermitent în funcție de timpii reglați pe releul de timp Rt . comanda releului de timp Rt se va face numai după ce limitatorul normal deschis L1 va fi acționat de către sania transversală și va fi alimentată bobina C3 care va automenține contactoarele C3 . La rândul lor contactoarele C3 vor alimenta bobina releului de timp Rt care automenține contactul Cfe care alimentează bobina cuplajului magnetic ce va transmite mișcarea de rotație șurubului care acționează piulița ce se găsește montată în capul saniei transversale .
Bobina cuplei C este alimentată la 24V cu curent continuu . Pentru aceasta avem nevoie de transformatorul Tr al cărui primar este alimentat la 220 V . La ieșirea din secundar avem tensiunea U=24 V și curentul este redresat prin intermediul punții redresoare PR care va alimenta cuplajul magnetic.
La sfârșitul cursei pe dreapta sania transversală va acționa limitatorul normal închis L2 care se va deschide întrerupând alimentarea lui C3 , deci implicit alimentarea releului Rt cât și a bobinei cuplajului C. Revenirea spre stânga a saniei se va face manual cu bobina cuplajului nealimentată.
Alimentarea bobinei cuplajului C se face numai atunci când sania transversală se află între limitatorii L1 și L2. Cuplarea și decuplarea cuplajului C se face în niște perioade de timp bine stabilite în funcție de durata unui ciclu complet (dute-vino) al mesei longitudinale , durată ce se reglează cu ajutorul releului de timp RTPa7 care este alimentat la 220V. Circuitul mai este prevăzut cu siguranțele de protecție l1 ;l2;l3; …l12 și respectiv cele două protecții termice pe motoarele m1 și m2 , diodele D1 …D4 ale punții redresoare PR , transformatorul de 24V cu P=40W, cupla magnetică cu P=30 W și cele patru limitatoare de cursă L1…L4.
CAPITOLUL IV
Elemente de calcul
Elemente de calcul
Proiectarea mașinii s-a făcut după următoarele etape:
Alegerea celor două motoare.
Proiectarea reductoarelor:
Stabilirea rapoartelor de transmisie.
Calculul elementelor geometrice ale angrenajului.
Proiectarea arborilor.
Alegerea rulmenților.
Alegerea carcasei elemente de etanșare , elemente de asamblare și lubrefianți.
Alegerea celor două cuplaje.
Stabilirea dimensiunilor mesei.
Calculul elementelor geometrice și cinematice ale transmisiei prin lanț.
Proiectarea mecanismului șurub piuliță.
1.Alegerea motoarelor
Alegerea motoarelor se face în condițiile impuse de funcționarea mașinii.
Se aleg motoarele cu următoarele caracteristici:
Pentru motorul m1 puterea P=0,25 Kw și turația n1=1350 rot/min.
Pentru motorul m2 puterea P=70W și turația n2=2800 rot/min.
2.Proiectarea reductoarelor
2.1. Stabilirea rapoartelor de transmisie
Stabilirea raportului de transmisie electromotor-reductor , se face cu condiția ca masa să aibă viteza mică , iar viteza impusă de principiul de funcționare al mașinii se va alege în funcție de valoarea rapoartelor de transmitere electromotor-reductor.
Turația electromotorului este de n0=1350 rot/min.
Raportul de transmitere a lanțului nu este constant datorită variației vitezei lanțului , de aceea se va alege o valoare medie.
Viteza medie de înaintare a lanțului se calculează cu relația Vm=PxZxn/60 »Vm=87,31 mm/s. Această viteză este și viteza de deplasare a mesei.
Calculul elementelor geometrice ale angrenajului
Se alege un nou raport de transmitere pentru angrenajele melc-roată , deplasat cu modulul axial m1=2 mm.
Calculul geometric este dat în tabelul de mai jos:
Calculul elementelor geometrice și cinematice ale transmisiei prin lanț.
Transmisiile prin lanț sunt preferate angrenajelor atunci când distanța dintre axe este prea mare și cu cerințe de reglare , eliminându-se astfel roțile dințate intermediare . în același timp în comparație cu transmisiile prin lanț nu transmit mișcarea prin frecare , nu necesită realizarea forței de antrenare care va solicita arborii , au capacitatea portantă mult mai mare la același gabarit și pot lucra la temperaturi de 180°-200° C.
Perfecționarea rapidă a execuției lanțurilor și roților a dus la o largă utilizare a acestor transmisii capabile de performanțe deosebite.
Viteza V=20……40 m/s.
Turația n=10000 rot/min,
Puterea transmisă P=3000 Kw,
Raport de transmisie I = 1/10,
Randament ç = ( 0,97 …0,99) %
Pentru lanțurile produse în țară aceste limite sunt:
n= 185 ….1400 rot/min,
P= 500 Kw.
În figura 4.1.este prezentat un lanț cu role și zale scurte ce poate fi executat cu unul sau mai multe rânduri de zale ( uzual maxim șase rânduri).
Fig. 4.1.
Lanțurile cu role se caracterizează prin :
P (pasul) – distanța dintre axele a două bolțuri constructive
a – distanța dintre eclisele interioare;
d1 – diametrul rolei;
d3 – diametrul bolțului;
b1,d2 – lățimea eclisei interioare respectiv exterioare.
Pentru transmisiile cu lanț ce folosesc roți dințate având geometria danturii definită în planele axial și frontal , profilul frontal este definit de : pasul lanțului P; unghiul á ; planul unghiurilor determinat de numărul de dinți z ; ă – unghiul flancului dintelui ; ä – unghiul lăcașului și ö – unghiul golului dintre doi dinți alăturați egal cu unghiul sculei pentru danturat
Unghiul ă are o influență importantă și se calculează cu relația :
ămax = 35° – (120°/z) = 29,28°
Cu recomandarea ca pentru viteza liniară a lanțului V< 8 m/s; unghiul ă =13° – 17°.
Pasul unghiurilor á este unghiul la centru corespunzător pasului lanțului măsurat pe coarda diametrului de divizare , calculat cu relația :
á = 360°/z = 17,14°
Calculul celorlalți parametri se face cu ajutorul relațiilor precizate în standarde sau norme : STAS 5006-82; I SO I R-606.
În tabelul de mai jos s-au calculat elementele geometrice ale danturii roților de lanț.
Formele constructive de bază pentru roțile de lanț sunt prevăzute în figura de mai jos:
Fig. 4.2.
Lanțul ales este un lanț de uzură general , cu role și zale (lanț simplu) și are următarele caracteristici:
Simbol lanț : 0,8 A
Pasul p=12,7 mm.
Sarcina minimă la rupere Spi=1400 daN
Lățimea interioară dmin=7,95 mm;
Lățimea pestele eclisele interioare di max=11,18 mm;
Diametrul exterior al rolei d1max=7,95 mm;
Diametrul bolțului d3max=3,96 mm;
Aria articulației lanțului A0=d1d3=44,7 mm2;
Masa pe metru liniar g:0,6 kg.
Stabilirea dimensiunilor mesei
Având în vedere posibilitatea de evidențiere a uzurii în raport cu lungimea drumului parcurs de piesă , în mișcarea relativă cu alunecare , se aleg dimensiunile mesei de 270x400x10 iar materialul OL42 STAS 500-88.
Condițiile de încercare sunt condiționate de placa ce se așează pe masă.
Stabilirea dimensiunilor șurubului
Șurubul trebuie să lucreze cu randament mare , nefiind necesară o precizie ridicată a mărimii jocului. Se alege șurub cu profil pătrat Pt 22×4 pentru șurubul de deplasare a probei iar celelalte dimensiuni se adoptă constructiv . Șurubul este din OL50 STAS 500-88 și piulița realizată din CuAl 9S au un coeficient de frecare mic.
2.3. Proiectarea arborilor
Stabilirea dimensiunilor arborilor de intrare și de ieșire se va face constructiv folosind și ținând cont de rolul funcțional al reductorului și dimensiunile organelor ce se asamblează pe el.
2.4. Alegerea rulmenților
Diametrul arborelui în dreptul lagărelor este : d1=15 mm și d2=20 mm.
Se aleg rulmenți radiali axiali cu bile (6023,6304) care au următoarele caracteristici:
d1=15 mm; d2=20 mm;
D =43 mm; D = 47 mm;
B = 12 mm; B = 14 mm;
C = 1000 daN; C = 1250 daN;
C0 = 630 daN. C0 = 800 daN.
Alegerea carcasei , a sistemului de etanșare , lubrefianți și a elementelor de asamblare
Se alege o carcasă sudată din OL37 STAS 500-88 deoarece este unicat.
Etanșarea este realizată cu capace prinse în șuruburi care preiau forțele axiale din lagăre , iar etanșarea se face cu inel de pâslă sau inel de cauciuc . Ungerea angrenajului se face cu baie de ulei de tip M20.
Calculul cuplajului electromagnetic
Cuplajele electromagnetice se întâlnesc în diferite variante constructive .
Una din variante este prezentată în fig. 4.3.
Fig. 4.3.
Bobina de excitație 1 este montată în corpul magnetic 2 care creează fluxul magnetic ce străbate pachetul de discuri 3 și se închide prin armătura 4 pe care o atrage realizând forța de cuplare necesară pentru transmiterea momentului între semicuplajele 5 și 6. Bobina de excitație este alimentată prin utilizarea unei bobine fixe montată prin rulmenții 9 pe semicuplajul 6 . în această situație alimentarea se realizează prin clema 10 dar pentru realizarea forței de cuplare este necesară o bobină mai mare , ținând seama de întrefierurile suplimentare pe care trebuie să le străbată fluxul magnetic . Datorită faptului că fluxul magnetic străbate pachetul de discuri acesta se execută din oțel și funcționează cu ungere acesta se execută din oțel și funcționează cu ungere .
Bobina de excitație a cuplajului comandat se alimentează în curent continuu la 24V.
Caracteristicile funcționale ale cuplajelor (timpii de cuplare și decuplare) pot fi influențate prin procedee electrice.
Fig. 4.4.
Calculul cuplajului .Suprafața de frecare plană.
Momentul de torsiune capabil
Mtcap =
ě= 0,15 pa=2-10 daN/cm2 . Se adoptă pa=6 i=6 la i1 se iau valori pare pentru i.
DI = 8,8 cm De= 4,0 cm.
Mtcap =
Dm =
De = 6,8 (1 +0,269) = 8,6 cm
Di = Dm(1-ö) = 6,8 (1- 0,268 ) = 4,9 cm.
Z2 = i/2 = 6/2 = 3 Z1 = Z2 +1 = 3+1 = 4
Calculul acționării electromagnetice a cuplajului cu fricțiune
Fig. 4.5. Schema de calcul
A=
Se adoptă Fr = 0
Fr = forța arcului de decuplare dacă există.
Date inițiale:
D1= 5,2 cm
D4 = 6,0 cm;
D2 =
D3 =
Dm1 =
Secțiunea conductorului:
Unde U=24 V și întrefierul ä=0,1 cm
<
Densitatea de curent
Densitatea de curent admisibilă Sa = 5A/mm2
< Sa
Puterea P=U
unde
se adoptă 44 spire
unde: b1= 0,15 cm , b2=0,25 cm , b3= 0,1cm
CAPITOLUL V
Proiectarea tehnologiei de fabricație
Verificarea desenului de execuție
În urma studiului desenului de execuție al reperului se constată următoarele:
format utilizat : A3;
scara utilizată : 1:1;
cotarea este conform STAS (STAS 118-87).
piesa e reprezentată conținând un număr minim de vederi;
nu sunt înscrise date referitoare la tratamentul termic sau termochimic;
nu există date referitoare la starea materialului aflat în forma inițială de semifabricat;
toleranțele la dimensiuni libere și poziție reciprocă a suprafețelor sânt conform STAS 2300-88.
Nu sunt indicate condiții de montaj , reglaj , punere în funcționare.
Analiza tehnologicității piesei:
Analiza prelucrabilității prin așchiere a materialului:
-materialul este OLC45 cu duritatea 229HB , deci ușor prelucrabil prin așchiere.
b) Tehnologicitatea formei :
– piesa este de tip arbore , singurele suprafețe prelucrate fiind suprafețele exterioare cilindrice sau comice cu excepția centurii arborelui în vederea fixării acestuia în dispozitivul MU.
c) Posibilitatea folosirii raționale a unor elemente ale piesei în calitate de bază de referință , bază de așezare , bază de fixare.
– se vor alege ca baze tehnologice suprafețele cilindrice iar ca bază de cotare suprafețele frontale din capetele arborelui.
d) Prescrierea toleranțelor și rugozităților:
– pentru Rz = 0,8 [μm] e necesar ca toleranța să fie < 0,09 [μm] acest lucru fiind îndeplinit.
Ø Ø18°-0,013
e)Gradul de unificare și normalizare a piesei.
Baza tehnologică : E.
Baza de cotare : K.
Tehnologicitatea formei : corespunde din punct de vedere tehnologic.
f) Toleranțe și rugozități
– suprafețele netolerate :
– ; Ra = 3,2
– ; Ra = 1,6
– ; Ra =
Gradul de unificare al piesei este dat prin relația:
, unde: n = numărul suprafețelor standardizate
N = numărul total de suprafețe de pe piesă
n = 4; N = 12; n =
Analiza materialului piesei – prelucrabilitatea materialului
Semifabricat: tip bară laminată la cald cu următoarele caracteristici:
d = 30[mm]; T = 1200[μm] conf STAS 333 – 87
Material: oțel carbon de calitate de îmbunătățire OLC45 cu următoarele caracteristici:
a) Compoziție chimică
%C = 0,42÷0,5; %Mn = 0,9÷0,8; %Si = 0,17÷0,37;
%Cu = max 0,3; %As = max 0,05; %P = max 0,04;
%S = max 0,04; %Cr = max 0,3; %Ni = max 0,3;
b) Caracteristici mecanice:
– limita la curgere:
– rezistența la tracțiune:
– alungire la rupere:
– gâtuirea la rupere:
– rezistența la oboseală prin încovoiere rotativă:
c) Tratamente termice, termochimice și deformarea plastică la cald
– forjare (1100-890°)C
– recoacerea de înmuiere: (680-700°)C, (răcire în cuptor)
– normalizare (830-890°)C, (răcire în aer)
– călire (830-890°)C; (răcire în apă sau ulei)
– revenire (550-690°); (răcire în aer)
– culoare de marcare prin vopsire: albastru-negru;
– duritatea: 229HB.
Estimarea tipului de semifabricat:
– bară rotundă laminată la cald STAS 333-68;
Notare: Ø30 STAS 333-68/OLC 45 STAS 880-80
Estimarea diametrului:
–
–
Stabilirea succesiunii operațiilor
Stabilirea succesiunii operațiilor se bazează pe calculul unor coeficienți de precizie.
Ktot = Tsf (toleranța semifabricat) / Tf (toleranța finală) =
Unde: n = numărul de operații
Ki , i= – coeficienți parțiali de precizie.
Tsf = toleranța semifabricat : 1200 [μm] conform STAS 333-87
Tf = toleranța finală.
a) pentru suprafața B Ø 18°-0,013
Tf = 13 [μm]
Ktot =
– strunjire de degroșare
– treapta de precizie : 13 (tab.2.18. [11]);
– toleranța la strunjire de degroșare : Tsd = 279 [μm]
K1 = < Ktot
Verificare : < Ktot
– rectificarea de degroșare
– treapta de precizie : 8
– toleranța la rectificare de degroșare : Trd = 27 [μm]
Verificarea : < Ktot
– rectificare de finisare:
– treapta de precizie : 6 [tab.2.18.[11])
– toleranța la rectificare de finisare : Trf = 13 [μm]
Verificarea : , deci prelucrarea suprafeței B se oprește aici.
b) pentru suprafața H:
-toleranța semifabricatului : 1200 [μm];
– Ø 20 , Tf = 13 [μm]
identic suprafața B.
c) pentru suprafața L : 6
-toleranța semifabricatului 1200 [μm]
– toleranța finală : Tf = 5,629
– frezare de degroșare
– treapta de precizie : 12;
– toleranța la frezare de degroșare : Tfd = 120 [μm]
K1 = < Ktot
– frezare de finisare
Toleranța de precizie :12
Toleranța la frezare de finisare : Tff = 48 [μm]
K2 =
Verificare : prelucrarea canalului de pana se oprește aici.
d) pentru suprafața filetată :
– toleranța semifabricatului Tsf = 21 [μm] (treapta de precizie 7 )
Ktot =
– strunjirea de degroșare :
– treapta de precizie 13;
– toleranța la strunjire de degroșare : Tsd = 330 [μm]
K1 = < Ktot
– strunjire de finisare ;
– treapta de precizie : 10
– toleranța la strunjire de finisare : Tsf = 84 [μm]
K2 =
Verificare : < Ktot.
– rectificare de degroșare
– treapta de precizie : 8
– toleranța la filetare de degroșare : Tfd = 33 [μm]
K3 =
Verificare : < Ktot
– filetare de degroșare
– treapta de precizie : 8
– toleranța la filetare de degroșare : Tfd = 33 [μm]
K4 =
Verificare : < Ktot
– filetare de finisare
– treapta de precizie : 7
– toleranța la filetare de finisare Tff = 21 [μm]
K5 =
Verificare : , prelucrarea se oprește aici.
e) pentru suprafața filetată J;
– analog ca la suprafața , în plus la finisarea filetului mai apare tăierea filetului metric de pe J.
Calculul adaosurilor de prelucrare și a dimensiunilor intermediare
1. Calculul adaosurilor de prelucrare.
Se aplică metoda calculului analitic pentru următoarele trei suprafețe : E,B, H.
Relația de calcul a adaosurilor de prelucrare intermediare în cazul suprafețelor exterioare de revoluție , este:
2 Ac = 2( Rzp + Sp ) + ρp , unde :
Rzp = înălțimea neregularităților profilului rezultat la operația precedentă;
Sp = adâncimea stratului superficial defect format la operația precedentă;
ρc = abateri spațiale ale suprafeței de prelucrat față de bazele tehnologice ale piesei , rămase după operația precedentă .
ρcentr. = eroare de centrare.
Relația de prelucrare a adaosurilor maxim de prelucrare intermediar , conform [11] , este:
2Ac nom = 2Ac min + Ai , unde :
Ai = abaterea inferioară a câmpului de toleranță.
Utilizând aceste relații se vor calcula adaosurile de prelucrare și a dimensiunilor intermediare pentru fiecare suprafață în parte.
a) Suprafața E
– această suprafață se obține printr-o strunjire de degroșare din bază;
– calculul se face urmărind succesiunea inversă a procesului tehnologic .
Strunjire de degroșare:
se execută la cota Ø 27 0,1 [mm] , conf. STAS 2300-88.
2 Ac = 2( Rzp + Sp ) + ρp
Rzp = 150 [μm]
Sp = 250 [μm]
ρp = ; ρc = 2 Dclc
sc = 0,12
Abaterea inferioară : Ai = 0,7 [mm] ; tab. 3.1.[11];
Adaosul nominal : 2Acnom = 2Acmin + Ai
2Acnom = 1588 + 0,7 = 2,288 [mm].
Dimensiunea nominală a barei va fi :
Dnom sf = 27+2,288 = 29,288 [mm]
Se va utiliza o bară cu diametrul : Ø mm
b) Suprafața B.
– calculul se va face în ordinea inversă a succesiunilor operațiilor :
Rectificarea de finisare:
operația precedentă este rectificarea de degroșare
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2, unde:
Rzp = 10[μm]
Sp = 0
(operația precedentă)
tab. 1.4., [11];
εc = 0
2Ac min = 2(10+0) + 2 · 184 = 388[μm]
2Ac nom = 2Ac min + Tp, unde Tp = 45[μm], tab.7.19., [11];
2Ac nom = 388 + 45 = 428[μm] = 0,428[mm]
Rectificare de degroșare:
operația precedentă este strunjirea de finisare
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2, unde:
Rzp = 25[μm]
Sp = 0 (după tratament termic)
tab. 1.4., [11];
εc = 0
2Ac min = 2(25+184) = 418[μm]
2Ac nom = 2Ac min + Tp, unde
Tp = 140[μm] – toleranța obținută la operația precedentă
2Ac nom = 418 + 140 = 558[μm] = 0,558[mm]
Strunjire de finisare
operația precedentă a fost strunjirea de degroșare
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2, unde:
Rzp = 50[μm]
Sp = 50[μm]
εc = 0
2Ac min = 2(50+50) +2·138= 476[μm]
2Ac nom = 2Ac min + Tp, Tp = 240[μm];
2Ac nom = 476 + 240 = 716[μm] = 0,72[mm]
Strunjire de degroșare
operația precedentă este laminarea
2Ac nom = 30 – 19,7 = 10,3[mm]
c) Suprafața H.
– analog ca la suprafața B.
Rectificare de finisare
operația precedentă este rectificarea de degroșare;
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2, unde:
Rzp = 10[μm]
Sp = 0[μm]
εc = 0
2Ac min = 2(Rzp + Sp + ρp)]
2Ac min = 388[μm];
2Ac nom = 2Ac min + Tp, Tp = 45[μm];
2Ac nom = 428[μm] = 0,428[mm];
Rectificarea de degroșare
operația precedentă este strunjirea de finisare
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2ρp, unde:
Rzp = 25[μm]
Sp = 0[μm] (după tratament termic)
2Ac min = 2(25 + 0) + 2·184 = 418[μm];
2Ac nom = 2Ac min + Tp, Tp = 140[μm];
2Ac nom = 418 + 140 = 558[μm] = 0,558[mm].
Strunjire de finisare:
– operația precedentă este strunjirea de degroșare;
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2ρp, unde:
Rzp = 50[μm]
Sp = 50[μm] (după tratament termic)
εc = 0
2Ac min = 2(50 + 50 + 138) = 476[μm];
2Ac nom = 2Ac min + Tp, Tp = 240[μm];
2Ac nom = 476 + 240 = 716[μm] = 0,72[mm].
Strunjire de degroșare
operația precedentă: laminarea
2Ac nom = 30- 21,8 = 8,2[mm].
d) Suprafețele frontale de capăt: A, K.
Frezare frontală
operația precedentă: debitarea
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2ρp, unde:
Rzp+Sp = 0,3[mm];
ρp = 0,010 · Δ Δ = 30[mm];
ρp = 0,010 · 30 = 0,3[mm];
2Ac min = 2 · 0,3 + 2 · 0,3= 1,2[mm];
2Ac nom = 2Ac min + Ai, Ai = 1,3[mm];
2Ac nom = 1,2 + 1,3 = 2,5[mm].
Dimensiunea nominală pentru debitare
Lnom = 540 + 2,5 = 542,5[mm] ≈ 543[mm]
e) Suprafața G ≡ C
– în cazul acestor suprafețe apar următoarele particularități;
– în cazul strunjirii de degroșare a filetului se vor executa 7 treceri;
– în cazul strunjirii de finisare a filetului se vor executa 4 treceri;
– pentru strunjirea de degroșare și cea de finisare a filetului, adaosul de prelucrare este: Ad = 3,03[mm], egal cu adâncimea filetului;
– pentru o trecere de degroșare, adaosul de prelucrare este:
2Add = 2 · 0,34 = 0,68[mm];
pentru o trecere de finisare, adaosul de prelucrare este:
2Adf = 2 · 0,17 = 0,34[mm];
Strunjire de finisare:
– operația precedentă strunjirea de degroșare:
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2ρp, unde:
Rzp = 63[mm]
Sp = 60[mm]
, ρcentr = 0
ρc = 0,06 · 2,73 = 16,38[μm]
ρp = 16,38[μm]
2Ac min = 2(63 + 60) + 2 · 16,38 = 278,76[μm];
2Ac nom = 2Ac min + Tp, Tp = 0,33[mm];
2Ac nom = 278,76 + 330 = 608[μm] = 0,60[mm]
Strunjire de degroșare:
operația precedentă este laminarea;
2Ac nom = 30 – 27,7 = 2,3[mm]
f) Suprafața J:
– pentru strunjirea de degroșare și cea de finisare a filetului este necesar un adaos de prelucrare de 3,03[mm], egal cu înălțimea filetului;
– pentru degroșarea filetului: 7 treceri cu adaosul de prelucrare pe trecere: 2Adf = 2 · 0,38 = 0,68[mm];
– pentru finisarea filetului: 4 treceri cu adaosul de prelucrare pe trecere:
2Adf = 2 · 0,17 = 0,34[mm];
Strunjirea de finisare:
operația precedentă este strunjirea de degroșare;
2Ac min = 2(Rzp+Sp) + 2ρp, unde:
Rzp = 63[μm]
Sp = 60[μm]
, ρcentr = 0[μm]
ρc = 6 · 0,06 = 0,36[μm]
ρp = 0,36[μm]
2Ac min = 2(63 + 60) + 2 · 0,36 = 246,72[μm];
2Ac nom = 2Ac min + Tp, Tp = 510[μm];
2Ac nom = 246,72 + 510 = 750,72[μm] ≈ 0,76[mm]
Strunjirea de degroșare:
operația precedentă este laminarea
2Ac nom = 30 – 8,586 = 21,41[mm]
Calculul dimensiunilor intermediare
Dimensiunile intermediare se calculează pentru suprafețele obținute prin mai multe tipuri de operații și se trec în documentația de fabricație.
Pentru piesele de tip arbore, schema de calcul este următoarea:
Suprafața B:
Rectificare de finisare
dc max = 18,00 + 0,428 = 18,428[mm]
dc min = dc max – Tc; Tc = 0,045[mm]
dc min = 18,428 – 0,045 = 18,383[mm]
dc nom = 18,428[mm]
operația se realizează la cota: Ø[mm]
Rectificarea de degroșare
dc max = dp max + 2Ac max ; dp max = 18,428[mm]
2Ac max = 0,558[mm]
dc max = 18,428 + 0,558 = 18,786[mm]
dc min = 18,986 – 0,126 = 18,860[mm]
dc min = dc max – Tc; Tc = 0,126[mm]
dc nom = 18,986 [mm]
operația se execută la cota Ø[mm]
Strunjirea de finisare:
dc max = dp max + 2Ac max ; dp max = 18,986[mm]
2Ac max = 0,716[mm]
dc max = 18,986 + 0,716 = 19,702[mm]
dc min = dc max – Tc; Tc = 0,24[mm]
dc min = 19,702 – 0,24 = 19,462[mm]
dc nom = 19,70 [mm]
– operația se execută la cota Ø[mm]
Strunjirea de degroșare:
– operația se execută la cota Ø[mm]
Suprafața H
Rectificarea de finisare:
dc max = 20,035 + 0,428 = 20,463[mm]
dc min = dc max – Tc; Tc = 0,045[mm]
dc min = 20,463 – 0,045 = 20,418[mm]
dc nom = 20,463[mm]
– operația se execută la cota Ø[mm]
Rectificarea de degroșare:
dc max = dp max + 2Ac max ; dp max = 20,463[mm]
2Ac max = 0,558[mm]
dc max = 20,463 + 0,558 = 21,021[mm]
dc min = 21,021 – 0,14 = 20,881[mm]
dc nom = 21,021 [mm]
operația se execută la cota Ø[mm]
Strunjirea de finisare:
dc max = dp max + 2Ac max ; 2Ac max = 0,716[mm]
dc max = 21,021 + 0,716 = 21,737[mm]
dc min = dc max – Tc; Tc = 0,24[mm]
dc min = 21,021 – 0,24 = 20,781[mm]
dc nom = 21,74 [mm]
operația se execută la cota Ø[mm]
Strunjirea de degroșare:
operația se execută la cota Ø[mm]
Suprafețele filetate C≡G:
strunjire de finisare a filetului: 2Ap nom = 0,34[mm];
strunjire de degroșare a filetului: 2Ap nom = 0,68[mm];
Strunjire de finisare:
dc max = 27 + 0,608 = 27,608[mm]
dc nom = 27,60 [mm]
operația se execută la cota Ø[mm]
Strunjire de degroșare
operația se execută la cota Ø[mm]
Suprafața filetată J:
strunjirea de finisare a filetului: 2Ap nom = 0,34[mm];
strunjire de degroșare a filetului: 2Ap nom = 0,68[mm];
Strunjire de finisare:
dc max = 8 + 0,756 = 8,756[mm]
dc min = dc max – Tc; Tc = 0,510[mm]
dc min = 8,58[mm]
dc nom = 8,76 [mm].
operația se execută la cota Ø[mm]
Strunjire de degroșare:
operația se execută la cota Ø[mm]
Calculul regimului de așchiere:
Alegerea mașinilor unelte și a S.D.V.
a) Debitare:
Mașina – unealta: ferăstrău alternativ tip 7.A.320.
Caracteristici: – cursa saniei: [mm];
– aderența de lucru 63/80/100;
– putere instalată: 2,2[kw];
– masa mașinii: 500[Kg] .
Sculă: – pânză ferăstrău pentru metale 600 x 50 x 2,5 x 4.
– notare: pânză ferăstrău 600 x 50 x 2,5 x 4 STAS 1066-86.
Dispozitive: – dispozitiv de centrare-strângere cu fălci în varianta de mandrină;
Verificatoare: – șuber 600 x 0,1 STAS 1373/2-73.
b) Frezare-centruire:
Mașina unealtă:
Mașină de frezat și centruit
Caracteristici: – diametrul minim de prelucrat: 20[mm];
– diametrul maxim de prelucrat: 160[mm];
– lungimea minimă de prelucrat: 120[mm];
– lungimea maximă de prelucrat: 800-2000[mm];
– diametrul corpului port-freză: 200[mm];
– gama da turații: 140-180 rot/min;
– avans continuu agregat frezare: 20-400 mm/min;
– turația burghiului de centrare: 20-25mm/min;
– puterea motoarelor de acționare: 2 x 5,5[kw].
Sculă: – freză cilindro-frontală cu coadă cilindrică cu plăcuțe lipite din carburi metalice: 720 STAS 9212/2-83/820;
– burghiu de centruire: B2,5 STAS 1114/2-82/RP5;
Dispozitive: prisme dorn port-freză, mandrină;
Verificatoare: șubler de adâncime 600 x 0,1 STAS 1485-73.
c) Strunjire de degroșare
Mașină-unealtă:
– strung normal: SN 320;
Caracteristici: – diametrul maxim de prelucrat deasupra patului: 320[mm];
– diametrul maxim de prelucrat deasupra saniei transversale: 180[mm];
– distanța dintre vârfuri: 750;1000;1500[mm];
– gama de turație a arborelui principal: 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 230; 315; 400; 500; 630; 800; 1000;
– numărul treptelor de avans longitudinal și avans transversal: 60;
– gama de avansuri longitudinale: 0,046÷3,52 [mm/rot];
– gama de avansuri transversale: 0,015÷1,17 [mm/rot];
– puterea motorului de acționare: 3,3[kw].
Sculă: – cuțit de degroșare cu plăcuțe din carburi metalice;
– notare: cuțit 20 x 20 STAS 6376-80/730, plăcuța STAS 6373/1-73.
Dispozitive: – dispozitiv de centrare-strângere cu fălci din varianta de mandrină STAS 1655-74.
Verificatoare: – șubler: 600 x 0,1 STAS 1373/2-73;
– micrometru: 0,01 STAS 1374-80;
d) Strunjire de finisare:
Mașina-unealtă: – unealtă: – strung normal SN 320 (idem ©)
Sculă: – cuțit pentru finisat cu plăcuțe din carburi metalice – notare: cuțit 20 x 20 STAS 6376-80/P30; plăcuță STAS 6373/1-73.
Dispozitive: analog ©
Verificatoare: – șubler 600 x 0,05 STAS 1377/2-73;
– micrometru 0,01 STAS 1374-80.
e) Frezare canal de pană:
Mașina unealtă: – mașina de frezat universală: FU 32.
Caracteristici: – suprafața mesei 1250 x 325[mm2];
– cursa longitudinală a mesei: 700[mm];
– gama de avansuri: 19,23,5; 30,37,5; 47,5; 60; 75; 118; 130; 190; 235; 300; 378.
– gama de turații a arborelui principal: 30; 37,5; 47,5; 60; 75; 95; 118; 150; 190; 230; 300; 375; 475; 600; 750.
– puterea motorului de acționare: 7,5[kw];
Sculă: – freză disc pentru canale 50 x S STAS 580-75/RP3.
Dispozitive: – dispozitiv de centrare-strângere tip mandrină cu fălci STAS 1655-74;
Verificatoare: – șubler: 600 x 0,1 STAS 1373/2-73;
f) Filetare:
1. Filetare de degroșare:
Mașina unealtă: – mașina de frezat filete universală FU25;
Caracteristici: – suprafața de prindere a mesei de bază: 250 x 840;
– cursa saniei longitudinale: 400[mm];
– cursa saniei transversale: 200[mm];
– cursa saniei verticale: 400[mm];
– numărul canalelor T a mesei de bază: 2;
– distanța dintre canalele T: 500[mm];
– lățimea canalelor T: STAS 1 385-65: 14[mm];
– numărul treptelor de avans: 8;
– avansurile mașinii: 10 …160[mm/min];
– avansul rapid: 900[mm/min];
– cursa saniei orizontale: 200[mm];
– numărul treptelor de turație: 12;
– puterea motorului: 1,7[kw].
Sculă: – freză pentru filet metric;
– notare: freză E-A 63 x 2 STAS 3379/2-79/PR5.
Dispozitive: – dispozitiv de centrare-strângere cu fălci cu varianta de mandrină STAS 1655-74;
Verificatoare: – calibru pieptene.
2. Filetare de finisare:
Mașina unealtă: (analog 1.)
Sculă: cuțit pentru finisat cu plăcuță din carburi metalice;
Dispozitive: (analog 1.).
Verificatoare: (analog 1.).
g) Rectificarea de degroșare:
Mașina unealtă: – mașină de rectificat rotund exterior: SRA 400 x 2000;
Caracteristici: – diametrul maxim de rectificat: 380[mm];
– distanța maximă dintre vârfuri: 2100[mm];
– gama de turații la axul port-piesă: 30; 48; 60; 79; 95; 150;
– turația piesei de rectificat: 1140-1700[rot/min];
– puterea motorului: 17[kw].
Sculă: – piatră de rectificat;
Dispozitive: dispozitiv de centrare-strângere cu fălci în variantă de mandrină STAS 1655-74.
Verificatoare: rugozimetru.
h) Rectificare de finisare:
Mașina unealtă: analog g);
Sculă: piatră de rectificat;
Dispozitive: analog g);
Verificatoare: analog g).
Calculul regimului de așchiere
Strunjirea de degroșare:
Elementele regimului de așchiere, conform [11], sunt:
– adâncimea de așchiere: t,[mm];
– viteza de așchiere: V, [mm/min];
– avansul S[mm/rot].
Calculul regimului de așchiere este conform cu [11]
a) Suprafața E:
a.1. Alegerea sculei:
– cuțit de degroșat cu plăcuțe din carburi metalice;
– notare: cuțit 20 x 20 STAS 6376/1-73-A16.
a.2. Alegerea adâncimii de așchiere:
[mm] t = 1,14[mm].
a.3. Alegerea avansului:
Avansul se alege funcție de:
rezistența corpului cuțitului;
rezistența plăcuței;
eforturile admise ale mecanismului de avans;
rigiditatea mașinilor unelte;
precizia și calitatea suprafeței prelucrate;
S = 0,5[mm/rot];
Verificări:
1. D.p.d.v. al rezistenței corpului cuțitului
[N], unde:
fz = componenta forței principale de așchiere;
Rai = 35[daN/mm2] – lățimea secțiunii cuțitului:
b = 20[mm]; fz = 466,66[daN]
h = 20[mm]; , unde:
Cn = 3,57;
t = 1,14[mm];
HB = 220;
x1 = 1;
y1 = 0,75; S = 2,53 > 0,5[mm/rot]
n1 = 0,75;
2. D.p.d.v. al rezistenței plăcuței:
, unde:
C – grosimea plăcuței;
Rm – rezistența la rupere la tracțiune;
t – adâncimea de așchiere;
[mm/rot] > S adoptat.
3. D.p.d.v. al forței admise de rezistența mecanismului de avans.
– se realizează comparând componența axială a forței de așchiere cu forța admisă de mecanismul de avans, trecută de obicei în cartea mașinii-unelte.
– forța Q ce acționează asupra saniei longitudinale:
Q = fx + (fy + fz) · μ [daN]
Se impune condiția: Q = fz.
Obținem: fx + μ(fy + fz) ≤ fz, unde:
μ = 0,1
fg = 0,4 · fz
fz = 0,2 fz Q = 0,34 · Fz
Q = 0,34·Cn ·HBm·tx1·Sy1≤ ft.
S ≤ ; [mm/rot] ; unde :
ft = forța pe acre o poate suporta dintele pinionului;
ft = σai [daN] , unde:
m = 3 – modulul pionului;
z = 0,108 – coeficient de formă al dintelui;
b = 30 [mm] – lățimea pinionului;
σai = 60 [N/mm2] – rezistența admisibilă la încovoiere a materialului pinionului;
ft = 4885,8 [N];
Cn = 35,7;
t = 1,14 [min];
x1 = 1;
y1 = 0,75 ;
n1 = 0,75;
HB = 220
S ≤ = 201,3 > S adoptat
4. Din punct de vedere a rigidității piesei:
– această verificare se justifică doar pentru piese ce satisfac condiția:
L/D > 7;
– se ține seama de săgeata de încovoiere a piesei sub acțiunea componentei radiale, fy și a celei tangențiale fz ;
Cs = 0,0027;
x2 = 0,9 ;
y2 = 0,75 ;
n2 = 2,0 .
> 7
S = ; unde :
– săgeată de încovoiere a piesei
I = 0,0594 = 26572,05 [mm4]
L = 540 [mm];
; f = 474,71 [daN]
E = 2,05·104 [daN/mm2];
f = 1,4 [mm]
S = 1,89 > Sadoptat
a.4. Determinarea vitezei de așchiere
– pentru calculul vitezei de așchiere se utilizează următoarea relație , conform [11]
:
Cv = 257 ;
Xv = 0,18 ;
Yv = 0,20 ;
ny = 1,75;
m = 0,125 ;
T = 90 [min] ;
k1 = ; = 0,08 ;
K1 = 1,12 ; K4 = 1,01 ;
K2 = 1,03 ; K5 = 0,7 ;
K3 = 1,31 ; K6 = K7 = K8 = K9 = 1 ;
Vp = 114,24 [m/min];
≈ a.5. Determinarea turației :
; d = 27 [mm] ;
.
Adoptăm : n = 1600 [rot/min]
Viteza de așchiere devine : Vreală = .
a.6. Durabilitatea economică ;
128 [mm] ;
a.7. Determinarea puterii necesare așchierii :
:
; fz = 466,66 [daN] ;
;
.
b) Suprafața : H
b1. Alegerea sculei analog ca la a.1.
b2. Alegerea adâncimii de așchiere : t = ;
b3. Alegerea avansului : S = 0,4 [mm/rot].
Verificări:
1. D.p.d.v. a rezistenței corpului cuțitului :
:
b = 20 [mm];
h = 20 [mm];
Cn = 2 ;
HB =220 ;
n = 0,75 ;
t = 3,85 [mm] ;
x1 = 1,0 .
> Sadoptat
2 . D.p.d.v. a rezistenței plăcuței :
; unde :
C = 3 ;
t = 3,85 [mm] ;
Rm = 66
> Sadoptat
3. D.p.d.v. a forței admise de rezistență mecanică de avans :
, unde :
ft = 4885,8 [daN] ;
Cn = 35,7 ;
T = 3,85 [mm] ,
HB = 220 ;
x1 = 1,0 ,
n1 = 0,35 .
> Sadoptat
4. D.p.d.v. a rigidității piesei :
, unde :
fadm = ; I = 26572,05 [mm4];
f =
;
fadm = 1,5 [mm] ,
> Sadoptat
> Sadoptat
b.4. Determinarea vitezei de așchiere :
Cv = 257 , m = 0,25;
T = 90 [min] ; xv = 0,18;
t = 3,85 [mm] ; yv = 0,20;
S = 0,4 [mm/rot] ; nv = 1,75;
HB = 200;
k1 = 1,12 ; k2 = 1,31; k3 = 1.01; k4 = 0,7 ; k5 = k6 = k7 = k8 = k9 = 1,0.
b.5. Determinarea turației :
Adoptăm nMv = 1600 rot/min.
Viteza de așchiere reală este :
b.6. Durabilitatea economică:
b.7. Determinarea puterii :
, unde:
; fz = 456,58 [daN] ;
Mt = 6,84 [daN ·min]
c . Suprafața B
c.1. Alegerea adâncimii de așchiere : t= 5,14 [mm] ;
– se adoptă 2 treceri cu t = 5,14/2=2,57 [mm];
c.2. Alegerea avansului : S = 0,4 [mm/rot] ;
Verificări:
1. D.p.d.v. al rezistenței plăcuței din aliaj dur
, unde :
C = 3 ;
t = 2,57 [mm] > Sadoptat.
Rm = 66
2. D.p.d.v. al rezistenței corpului cuțitului
:
b = 20 [mm] ; HB = 220 ;
h = 20 [mm] ; n = 0,75 ;
RQI = 35 ; x1 = 1,0 ;
Cn = 3,7 ; y1 = 0,75 .
> Sadoptat
3. D.p.d.v. al forței de rezistență mecanică de avans :
, unde :
ft = 4885,8 [daN] ; x1 = 1,0 ,
Cn = 35.7 ; HB = 220;
t = 2,57 ; n1 = 0,35
S = 68,13 > Sadoptat.
4. Verificarea d.p.d.v. al rigidității piesei :
, unde :
I = 26572,05 [mm] ;
> Sadoptat
c.3. Determinarea vitezei de așchiere :
, unde :
Cv = 257 , HB = 220 ,
T = 90 [min] ; m = 0,125 ; Xv = 0,18 ; Yv = 0,2 ; ny = 0,75;
t = 2,57 [mm] ; k1 = 1,12 ; k2 = 1,31 ; k3 = 1,01 ; k4 = 0,7;
S = 0,4 [mm/rot]; k5 = k6 = k7 = k8 = k9 = 1,0.
V = 130,29[m/min].
c.4. Determinarea turației :
;
Adoptăm nMv = 1600 [rot/min]
Viteza de așchiere devine : .
c.5. Durabilitatea economică :
c.6. Determinarea puterii :
d) Suprafața J.
d.1. Alegerea adâncimii de așchiere : t= 11,07 [mm] ;
– adoptăm 4 treceri cu adâncimea de așchiere pe trecere de 2,67 [mm] ;
d.2. Alegerea avansului : S = 0,4 [mm/rot] ;
Verificări:
1. D.p.d.v. al rezistenței corpului cuțitului :
unde :
b = 20 [mm] ; HB = 220 ;
h = 20 [mm]; t = 2,67 ;
Cn = 3,57 ; x1 = 1,0.
>Sadoptat
2. D.p.d.v. al rezistenței plăcuței :
, unde :
C = 3;
t = 2,67 [mm]
Rm = 66
>Sadoptat
3. D.p.d.v. a forței de rezistență mecanică de avans :
, unde :
Ft = 4885,8 [daN]; HB = 220;
Cn = 3,57 ; y1 = 0,75 ,
t = 2,67 [mm] ; x1 = 1,0; n1 = 0,35
S = 64,76 [mm/rot] > Sadoptat.
4. D.p.d.v. a rigidității piesei:
;
→ f = 1,04 [daN];
S = 0,72 [mm/rot] > Sadoptat.
d.3. Determinarea vitezei:
Cv = 257 , HB = 220 ,
T = 90 [min] ; m = 0,125 ; Xv = 0,18 ; Yv = 0,2 ; ny = 1,75;
t = 2.76 [mm] ; k1 = 1,1 ; k2 = 0,7 ; k3 = k4 = k5 = k6 = k7 = k8 = k9 = 1;
d.4. Determinarea turației:
[rot/min] ;
.
Adoptăm : n = 1600 [rot/min]
Viteza de așchiere reală este : Vreală = .
Vreală = 150,72 [m/min];
d.5. Durabilitatea economică ;
[mm] ;
d.6. Determinarea puterii:
:
; N = 0,86 [kw] ;
2.2. Strunjire de finisare
a. Suprafața H.
a.1. Alegerea adâncimii de așchiere: ; t = 0,358 [mm];
a.2. Alegerea avansului: S = (0,08 ÷ 0,1)∙r [mm/rot]
r = [1,2 ÷ 1,6] [mm]
– adoptăm din gama de avansuri a M.O.
S = 0,11 [mm/rot]
Verificări:
funcție de calitatea prescrisă suprafeței:
S ≤ :
CSR = 0,0909 – coef. de dep. de unghiul de atac principal K.
Ra = 3,2 [µm];
r = 1,2 [mm] – raza la vârf;
C5 = 0,487; C6 = 0,528; S = 0,17 > Sadoptat
a.3. Determinarea vitezei de așchiere:
, unde :
Cv = 60,8; HB = 220 ,
T = 90 [min] ; m = 0,125 ; Xv = 0,18 ; Yv = 0,20 ; ny = 0,70;
t = 0,35 [mm] ; k1 = 1,12 ; k2 = 1,31 ; k3 = 1,1 ; k4 =k5 = k6 = k7 = k8 = k9 = 1,0.
S = 0,11[mm/rot];
V = 89,77[m/min].
a.4. Determinarea turației :
;
Adoptăm nMv = 1140 [rot/min]
Viteza de așchiere devine : .
a.5. Durabilitatea economică :
;
a.6. Determinarea forței de așchiere:
Cn = 35,7; S = 0,11[mm/rot]; K16 = 1,08;
X1 = 1,0; HB = 220; K17 = 0,933;
t = 0,35 [mm]; m = 0,35; k18 = K19 = 1,0;
fz = 15,88[daN]; K15 = 1,0; Y1 = 0,75.
Cs = 0,0027; t = 0,35[mm]; n2 = 2; k16 = 0,44;
k2 = 0,9; S = 0,11[mm/rot]; k15 = 1,0; k17 = 0,81;
k18 = k19 = 1,0;
fy = 20,74 [daN];
fx = 0,2 fz
fx = 3,46 [daN]
a.7. Determinarea puterii de așchiere:
N =
fz = 15,88 [daN];
V = 79,82[m/min];
a) Suprafața B :
b1) Stabilirea adâncimii de așchiere :
, t = 0,35 [mm];
b2) Stabilirea avansului :
S = 0,11 [mm/rot]
Verificări:
, unde :
CSR = 0,0909; l5 = 0,487;
Ra = 3,2 [μm]; l6 = 0,528 ;
r = 1,2 [mm]. S = 0,17 > Sadoptat.
b3) Determinarea vitezei de așchiere :
;
Cv = 60,8 ; HB = 220;
T = 90 [min] ; m = 0,125; xv=0,18 ; yv=0,20 ; nv=1,75 ;
t = 0,35 [mm] ; K1= 1,12; K2= 1,31; K3= 1,1;
S = 0,11 [mm/rot] ; K4 =K5 = K6 = K7 = K8 = K9 = 1,0;
b4) Determinarea turației :
[rot/min] ;
– adoptăm : nMv = 1600 [rot/min];
– viteza de așchiere devine Vreală = 99,08 [m/min];
b5) Durabilitatea necesară ;
b6) Determinarea puterii de așchiere :
, unde :
;
b7) Determinarea componentelor forței de așchiere :
[daN] , unde :
Cn = 35,7 ; x1 = 1,0 ; k16 = 1,08;
t = 0,35; y1 = 0,75; k17 = 0,933;
S = 0,11[mm/rot] ; m = 0,35; k18 = K19 = 1,0 .
HB = 220 k15 = 1,0 ;
fz = 15,88 [daN].
, unde :
C5 = 0,0027 ; S = 0,4 [mm/rot] ; k18 = k19 = 1,0;
x2 = 0,9 ; k15 = 1,0;
n2 = 2,0 ; k16 = 0,44 ;
t = 0,35 [mm] ; k17 = 0,81 ;
fy = 20,74 [daN];
fx = 0,2 Fz ;
fx = 3,46 [daN];
c) Suprafața CG
c.1. Alegerea adâncimii de așchiere : t = 0,304 [mm] ;
c.2. Alegerea avansului : S= 0,11 [mm/rot];
Verificare:
Funcție de calitatea suprafeței prelucrate :
c.3. Determinarea vitezei de așchiere :
:
Cv = 60,8 ; HB = 220;
T = 90 [min] ; m = 0,125; xv=0,18 ; yv=0,20 ; nv=1,75 ;
t = 0,304 [mm] ; K1= 1,12; K2= 1,31; K3= 1,01;
S = 0,4 [mm/rot] ; K4 =K5 = K6 = K7 = K8 = K9 = 1,0;
V = 92,42 [m-min]
c.4. Determinarea turației :
[rot/min] ; unde n=1061,8 [rot/min];
V= 92,42 [m/min]; n= 1061,8 [rot/min]
D = 27,7 [mm]
Adoptăm nMv = 1000 [rot/min];
Vreală = 87,04 [m/min];
c.5. Durabilitatea necesară:
c.6. Determinarea componentelor forțelor de așchiere :
[daN]
= ;
c.7. Determinarea puterii de așchiere:
, unde :
d. Suprafața J:
d.1. Determinarea adâncimii de așchiere : t = 0,37 [mm] ;
d.2. Determinarea avansului : S = 0,11 [mm/rot] ;
Verificare :
funcție de precizia suprafeței prelucrate
[mm/rot];
S = 0,17 [mm/rot] > Sadoptat
d.3. Determinarea vitezei de așchiere :
:
Cv = 60,8 ; HB = 220;
T = 90 [min] ; m = 0,125; xv=0,18 ; yv=0,20 ; nv=1,75 ;
t = 0,37 [mm] ; K1= 1,12; K2= 1,1; K3= 1,01;K4 = 1,1;
S = 0,11 [mm/rot] ; K5 = K6 = K7 = K8 = K9 = 1,0;
V = 101,57 [m/min]
d.4. Determinarea turației :
[rot/min]
Alegem nmv = 1600 [rot/min];
Viteza de așchiere :
d.5. Determinarea componentelor forței de așchiere :
[daN] = 16,8 [daN];
d.6. Determinarea puterii de așchiere :
.
Frezarea capetelor arborelui
a) Adâncimea de frezare :
; 2Ap = 2,5 [mm]
t = 1,25 [mm]
b) Determinarea avansului : Sd = 0,1 [mm/dinte] [tab.4.16.[n]]
c) Determinarea vitezei de așchiere :
, unde:
T = 120 [min]; t1 = 19[mm];
t = 1,25 [mm]; kV = kmvks1kk
; ks1 = 0,9; kk = 0,89
V = 58,08 [m/min]
d) Determinarea turației :
[rot/min]
Adoptăm nMv = 500 [rot/min]
Viteza de așchiere devine :
[rot/min];
e)Durabilitatea necesară :
f) Forța de așchiere :
[daN] , unde:
Cf = 682 ; Xf = 0,72 ; nf = 1,0 ; qf= 0,86;
Wf = 0
, Rm = 660 ; KMf = 0,962;
ft = 49,4 [daN]
g) Puterea de așchiere :
.
2.4. C entruire
Conform tab. 4.66 [11] , în cazul centruirii cu o scula combinată burghiu combinat cu centruitor , conform STAS 1114-67 , se aplică următorul regim de așchiere :
avansul de așchiere : S = 0,03 [mm/rot];
viteza de așchiere : V = 15 [m/min];
turația : → n= 954 [rot/min];
Din gama de turații a mașinii-unelte se adoptă o viteză de așchiere identică cu cea de la strunjirea de finisare a tronsonului cu scopul de a micșora timpii auxiliari : V = 84,07 [m/min].
Adâncimea de așchiere : t = 0,3 [mm];
Avansul pe dinte : Sd = 0,04 [mm/dinte];
Frezare canal de pană
a) Alegerea avansului : S = 0,018 [mm/rot] ( tab.14.26.[11]);
b) Determinarea vitezei de așchiere :
, unde :
D = 10 [mm] ; t = 5[mm];
T = 80[mm]; z = 4 dinți;
t1 = 5 [mm]; S = 0,018 [mm/dinte];
kv = kmvks ; , mv = – 0,9
kmv = 0,891; ks = 0,9; kv = 0,801
V = 56,667[m/min];
c) Determinarea turației :
[rot/min]
n = 1803,77[rot/min].
Adoptăm nMv = 1600[rot/min]
Viteza de așchiere devine : Vreală = 50,26 [m/min];
d) Determinarea forței de așchiere :
[daN] , unde :
D = 10 [mm] ; z = 4 dinți ; xf = 0,86 ; qf = 0,86
t1 = 5 [mm]; Sd = 0,018 [mm/dinte]; yf = 0,72 ; wf = 0;
t = 5 [mm] ; C7 = 682; nf = 1,0;
kMf =
c) Determinarea puterii de așchiere :
.
2.7. Filetare:
a) Suprafața CG :
a.1. Pasul filetului : p = 3,5 [mm];
a.2. Numărul de treceri
– degroșare :i = 7 treceri;
– finisare : i = 4 treceri;
a.3. Alegerea adâncimii de așchiere :
– degroșare : t = 0,34 [mm];
– finisare: t = 0,17 [mm];
a.4. Alegerea avansului de așchiere :
S=P=3,5 [mm];
a.5. Determinarea vitezei de așchiere :
– degroșare :
V = 23,78 [m/min];
– finisare :
V = 37,04 [m/min];
a.6. Determinarea turației:
– degroșare : [rot/min]
n = 280,5 [rot/min].
– finisare : n = 436, 67 [rot/min];
a.7. Determinarea puterii necesară pentru așchiere :
[Kw]
– degroșare : i = 5 treceri;
V= 44,7 [m/min];
p = 3,5 [mm];
N = 2,6 [Kw];
– finisare : N = 2,1 [Kw]
b) Suprafața J:
b.1. Pasul filetului : p = 3,5 [mm];
b.2. Numărul de treceri :
– degroșare :i = 7 treceri;
– finisare : i = 4 treceri;
b.3. Alegerea adâncimii de așchiere :
– degroșare : t = 0,34 [mm];
– finisare: t = 0,17 [mm];
b.4. Alegerea avansului de așchiere :
S=P=3,5 [mm];
b.5. Determinarea vitezei de așchiere :
– degroșare :
Cv = 30; T = 90 [min]; V = 23,78 [m/min]
– finisare : Cv = 41,8
V = 37,04 [m/min];
b.6. Determinarea turației:
[rot/min]
n = 57,14 [rot/min].
Adoptăm : nMv = 50 [rot/min];
Viteza de așchiere recalculată : Vreală = 1,25 [m/min];
b.7. Determinarea puterii necesară pentru așchiere :
[Kw]
– degroșare : N = 2,6 [Kw]
– finisare : N = 2,1 [Kw].
Rectificare rotundă exterioară
a. Suprafața : B.
a.1. Stabilirea avansului longitudinal :
Sl = β∙B [mm/rot];
– degroșare : β = 0,6; B = 10 mm;
Sl = 6 [mm/rot]
– finisare : β = 0,4 ; B = 10 [mm];
Sl = 4 [mm/rot]
a.2. Alegerea adâncimii de așchiere ;
– degroșare : t= 0,01 [mm];
– finisare : t = 0,005 [mm];
a.3. Alegerea vitezei de așchiere :
– degroșare : Va = 20 [m/min];
– finisare: Va = 30 [m/min];
a.4. Stabilirea avansului de pătrundere :
– degroșare : St = 0,01 [mm/rot];
– finisare : St = 0,005 [mm/rot];
a.5. Stabilire numărului de treceri :
– degroșare : ;
– finisare : ;
a.6. Viteza de rotație a piesei:
– degroșare : [m/min]
Vp = 16,03 [m/min];
– finisare : [m/min];
a.7. Turația piesei :
– degroșare : np = 283,61 [rot/min];
Adoptăm nMv = 235 [rot/min];
Viteza de rotație a piesei devine : Vp = 13,28 [m/min];
– finisare : np = 274,9 [rot /min];
Adoptăm nMv = 235 [rot/min];
Viteza de rotație a piesei devine : Vp = 13,28 [m/min];
a.8. Forța principală de așchiere :
– degroșarea :
Cf = 2,2 ; Vp = 16,03 [m/min], t= 0,01 [mm]; fz = 3,4 [daN].
– finisare :
Cf = 2,2 ; Vp = 15,54 [m/min], t= 0,005 [mm]; fz = 1,63 [daN].
a.9. Stabilirea puterii de așchiere :
– degroșare :
N =0,35 [Kw];
– finisare :
N = 0,010 [Kw];
b. Suprafața H:
b.1. Avansul longitudinal : Sl = β∙B [mm/rot];
– degroșare : β = 0,6; B = 10 mm;
Sl = 6 [mm/rot];
– finisare : β = 0,4 ; B = 10 [mm];
Sl = 4 [mm/rot]
b.2. Stabilirea adâncimii de așchiere ;
– degroșare : t= 0,01 [mm];
– finisare : t = 0,005 [mm];
b.3. Stabilire numărului de treceri :
– degroșare : ;
– finisare : ;
b.4. Determinarea vitezei de așchiere :
– degroșare : Va = 20 [m/min];
– finisare: Va = 30 [m/min];
b.5. Stabilirea avansului de pătrundere :
– degroșare : St = 0,01 [mm/rot];
– finisare : St = 0,005 [mm/rot];
b.6. Stabilirea vitezei de rotație a piesei:-
– degroșare : [m/min]
Vp = 16,54 [m/min];
– finisare :
b.7. Determinarea turației
– degroșare : np = 263,37 [rot/min];
Adoptăm nMv = 235 [rot/min];
Viteza necalculată : Vpr = 13,28 [m/min];
– finisare : np = 127,7 [rot /min];
Adoptăm nMv = 150 [rot/min];
Viteza recalculată : Vr = 9,42 [m/min];
b.8. Determinarea forței de așchiere :
– degroșarea :
– finisare :
b.9. Determinarea puterii de așchiere :
– degroșare :
– finisare :
3. Normarea lucrărilor de prelucrări mecanice prin așchiere
3.1. Considerații teoretice:
Norma de timp pe operație se calculează , conform [16] cu următoarea relație :
Tpî = timpul de pregătire-încheiere ;
n = numărul de piese din lotul de fabricație ;
tb = timpul de bază ;
ta = timpul auxiliar ;
tdt = timpul pentru deservirea tehnică a locului de muncă :
tdo = timpul pentru deservirea organizatorică a locului de muncă
ton = timpul de odihnă și necesități fiziologice;
Calculul normei de timp pe operație
Strunjire de degroșare
a) Prima fază :
a.1. Tpî = t1+t2 unde:
t1 = 9[min] – pentru primirea și predarea documentației ;
t2 = 9[min] – pentru prinderea între vârfuri și cu mai puțin de 2 scule :
Tpî = 18 [min];
a.2. , unde:
N = 2000 buc/an;
pr = 3 zile – perioada de repetare a lotului ;
ft = 300 zile – fond de timp anual ;
n = 200 buc
a.3. Timpul de bază se calculează pentru :
Timpul de bază va fi: tb = tb1+tb2
tb = 0,68+0,171=0,851 [min]
a.4. ta = ta1+ta2+ta3 , unde
ta1 = 0,35 [min];- timp ajutător pentru prindere-desprindere ;
ta2 = timp ajutător pentru comanda mașinii ;
– timp pentru cuplarea-decuplarea avansului 2∙0,02[min];
– timp pentru cuplarea-decuplarea mișcării principale : 2∙0,03[min];
– timp pentru pornirea-oprirea sistemului de răcire: 2∙0,03[min];
– timp pentru apropierea-retragerea sculei : 2∙0,03[min];
– timp pentru reglarea sculei la dimensiune : 0,03[min];
– cuplarea retragerii automate a saniei principale : 0,02 [min];
ta2 = 0,25 [min];
ta3 = 0,16 [min]; (pentru măsurarea cu șublerul )
ta = ta1+2(ta2+ta3)
ta = 1,17 [min];
a.5. tdt = k1∙tb; k1=2%
tdt = 0,017 [min];
a.6. tdo = k2(tb+ta); k2= 1%;
tdo = 0,020[min];
a.7. ton = k3(ta+tb); k3 = 4%
ton = 0,080 [min];
b. Faza a II-a :
b.1. Tpî = 18 [min];
b.2. Tn =200 [buc];
b.3.
tb = 0,23 [min]
b.4. ta = ta1+ta2+ta3 , unde
ta1 = 0,35 [min];
ta2 = 0,25 [min];
ta3 = 0,16 [min];
ta = ta1+4(ta2+ta3)
ta = 1,17 [min];
b.5. tdt = k1∙tb; k1=2%
tdt = 0,046[min];
b.6. ton = k2(tb+ta); k2= 4%;
ton = 0,056[min];
b.7. tdo = k3(ta+tb); k3 = 1%
tdo = 0,014 [min];
NT=NT1+NT2;
NT = 3,78 [min];
Strunjire de finisare:
a. Prima fază
a.1. Tpî = 18 [min];
a.2. n =200 [buc];
a.3.
-teșire la 45°x1 :
tb = tb1+tb2+tb3
tb = 3,585 [min]
a.4. – timpul auxiliar se compune din:
– pentru prinderea-desprinderea piesei : 0,175 [min];
– pentru Ø27 : 0,25+0,16+0,09 = 0,5 [min];
– strunjirea canalului transversal : Ø22×2,5 [min];
– pornirea-oprirea mișcării principale : 2×0,02 [min];
– apropierea-retragerea sculei : 2×0,03 [min];
– schimbarea sculei : 0,09 [min].
2∙0,02+2∙0,03+0,09 = 0,19 [min];
– Ø18 [mm] : 0,25+0,16+0,09 = 0,5 [min];
– teșire 1∙45°:2∙0,02+2∙0,03+0,03+0,09 = 0,22 [min];
Timpul auxiliar va fi : ta = 0,175+0,5+0,19+0,5+0,22 = 1,515 [min];
a.5. tdt = k1∙tb , k1 = 2%;
tdt = 0,07 [min];
a.6. td0 = k2(ta+tb); k2 = 1%;
td0 = 0,051 [min];
a.7. ton = k2(ta+tb) ; k3 = 4%;
ton = 0,217 [min];
b. faza a doua
b.1. Tpî = 18 [min];
b.2. n =200 [buc];
b.3.
– teșire exterioară 1×45° :
– teșire 1×45° :
– degajare :Ø6×2,5 [mm]: ;
Obținem : tb = 0,065+0,068+0,034+0,034+0,044 = 0,241 [min]
b.4. Ø20×80 [mm] : 0,25+0,16+0,09 = 0,5 [min];
– teșire: 1,5×45°:2∙0,02+2∙0,03+0,03+0,09 = 0,22 [min];
– teșire: 1,5×45°:2∙0,02+2∙0,03+0,03= 0,13 [min];
Ø6×2,5 [mm] :2∙0,02+2∙0,03+0,03+0,09 = 0,22 [min];
Ø8×10 [mm] :0,25+0,16+0,09 = 0,22 [mm];
Obținem : ta = 0,175+0,5+0,22+0,13+0,22+0,22 = 1,469 [min];
b.5. tdt = k1∙tb , k1 = 2%;
tdt = 0,0048 [min];
b.6. td0 = k2(ta+tb); k2 = 1%;
td0 = 0,017 [min];
b.7. ton = k3(ta+tb) ; k3 = 4%;
ton = 0,068 [min];
NT = +0,241+0,465+0,0048+0,017+0,068 = 1,88 [min];
Debitare:
1. Tpî = 23 [min];
2. n =200 [buc];
3. : l = D/2;
l =15 [mm];
l1 = 2 [mm];
l2 = 2 [mm];
4. Timpul auxiliar este dat de timpul pentru :
– prinderea piesei : 0,23 [min];
– cuplarea avansului : 0,02 [min];
– cuplarea-decuplarea mișcării principale : 2∙0,02 [min];
– cuplarea retragerii antrenate a saniei : 2∙0,02 [min];
– pornirea-oprirea sistemului de răcire ungere a piesei : 2∙0,03 [min];
– desprinderea piesei : 0,23 [min];
tQ = 0,23+0,02+2∙0,02+2∙0,02+2∙0,03+0,23 = 0,62 [min];
5. tdt = k1∙tb , k1 = 2%;
tdt = 0,0086 [min];
6. td0 = k2(ta+tb); k2 = 1%;
td0 = 0,0105 [min];
7. ton = k3(ta+tb) ; k3 = 4%;
ton = 0,042 [min];
NT = +0,43+0,62+0,0086+0,0105+0,042 = 1,341 [min];
Frezare-centruire:
1. Tpî = 19,5+9= 28,5 [min];
2. n =200 [buc];
3. tb : -frezare
– centruire :
tb = tb1+tb2
Frezare canal de pană:
1. Tpî = – timpul de prindere în cap divizor: 21,5 [min];
– predarea lucrării : 9 [min];
– frezarea cu o singură sculă : 2,5 [min];
Tpî = 21,5+9+2,5= 33 [min];
2. n =200 [buc];
3. ;
;
4. Timpul auxiliar are în componență următorii timpi :
– pentru prinderea în dispozitiv : 0,125 [min];
– apropierea sau retragerea piesei de frezat : 2×0,04 [min];
– reglarea sculei la dimensiune : 0,04 [min];
– cuplarea avansului : 0,02 [min];
– deplasarea manuală a piesei : 0,08 [min];
– pornirea lichidului de răcire-ungere : 2×0,03 [min];
– desprinderea piesei : 0,125 [min];
ta = 0,125+2∙0,04+0,04+0,02+0,08+2∙0,03+0,125 = 0,55 [min];
5. tdt = k1∙tb , k1 = 3,5%;
tdt = 0,0025 [min];
6. td0 = k2(ta+tb); k2 = 1,4%;
td0 = 0,0072 [min];
7. ton = k3(ta+tb) ; k3 = 4,5%;
ton = 0,028 [min];
NT = +0,073+0,125+0,3+0,125+0,0025+0,0072+0,0028 = 1,76 [min];
Rectificarea rotundă exterioară
a) Degroșare :
a.1. Tpî – pentru prinderea între vârfuri : 7 [min];
– primirea și predarea documentelor : 10 [min];
Tpî = 17 [min];
a.2. n =200 [buc];
a.3. – suprafața B : , unde :
h = 0,558 [mm] – adaos de prelucrare ;
t = 0,01 [mm/rot] – avans de pătrundere ;
np = 235 [rot/min] – rotația piesei ;
k = 1,25 – coeficient de corecție ;
;
– suprafața H : , unde:
h = 0,558 [mm];
t = 0,01 [mm/rot];
np = 235 [rot/min];
k = 1,25; tb2 = 0,296 [min]; tb = tb1+tb2:
a.4. – suprafața B.
– apropiere-retragere de piesă a pietrei : 2×0,04 [min];
– cuplare-decuplare avans : 2×0,03 [min];
– pornirea-oprirea sistemului de răcire –ungere : 2×0,04 [min];
– măsurători de control : 0,29[min];
ta1 = 0,47 [min];
– suprafața H: ta2 = 2∙0,04+2∙0,03+0,04+0,29 = 0,47
tQ = ta1+ta2;
ta = 0,94 [min];
a.5 tdt = k1∙tb , k1 = 1,1%;
tdt = 0,0065 [min];
a.6. td0 = k2(ta+tb); k2 = 1,5%;
td0 = 0,041 [min];
a.7. ton = k3(ta+tb) ; k3 = 4%;
ton = 0,109 [min];
NT = +0,592+0,94+0,0065+0,041+0,109 = 1,77 [min];
b. Finisare:
b.1. Tpî = 10 [min];
b.2. n =200 [buc];
b.3. – suprafața B : , unde :
h = 0,428 [mm];
t = 0,005 [mm/rot];
np = 235 [rot/min];
k = 1,25;
;
– suprafața H : , unde:
h = 0,428 [mm];
t = 0,005 [mm/rot];
np = 150 [rot/min];
k = 1,25; tb2 = 0,713 [min]; tb = tb1+tb2: tb = 1,168 [min];
b.4. – suprafața B timpul auxiliar este compus din timpul :
– apropiere-retragere sculă : 2×0,04 [min];
– cuplare-decuplare avans : 2×0,03 [min];
– pornirea-oprirea sistemului de ungere : 0,04 [min];
– măsurători de control : 0,29[min];
ta1 = 0,47 [min];
– suprafața H: ta2 = 0,47 [min];
Obținem: tQ = ta1+ta2;
ta = 0,94 [min];
b.5 tdt = k1∙tb , k1 = 1,1%;
tdt = 0,012 [min];
b.6. td0 = k2(ta+tb); k2 = 1,5%;
td0 = 0,039 [min];
b.7. ton = k3(ta+tb) ; k3 = 4%;
ton = 0,106 [min];
NT = +1,168+0,94+0,012+0,039+0,106 = 2,315 [min];
CAPITOLUL VI
Calculul eficienței economice
4. Analiza tehnico-economică
Analiza tehnico-economică constă în determinarea unor coeficienți de tipul :
1. Coeficient tehnic
– se calculează cu relația:
– acest coeficient arată continuitatea procesului de prelucrare .
– se calculează pe operații :
a. Debitare : tb = 0,43 [min];
Top = 1,05 [min];
Cc = 60,95 [%];
b. Frezare-centruire : tb = 0,995 [min];
Top = 1,785 [min];
Cc = 55,74 [%];
c. Strunjire de degroșare : tb = 1,081 [min];
Top = 3,421 [min];
Cc = 41,39 [%];
d. Strunjire de finisare : tb = 3,826 [min];
Top = 6,81 [min];
Cc = 56,18 [%];
e. Filetare : tb = 18,75 [min];
Top = 21 [min];
Cc = 89,2 [%];
f. Rectificare : tb = 1,168 [min];
Top = 3,048 [min];
Cc = 38,32 [%];
2.Coeficientul timpului de bază
– se calculează cu următoarea relație :
, unde :
– tb = timpul de bază
– Tn = ta+tb+tdo+tan
– se determină pentru fiecare operație :
a. Debitare : tb = 0,43 [min];
Tn = 1,111 [min];
Cb = 38,70 [%];
b. Frezare-centruire : tb = 0,995 [min];
Tn = 1,924 [min];
Cb = 51,69 [%];
c. Strunjire de degroșare : tb = 1,081 [min];
Tn = 3,654 [min];
Cb = 29,58 [%];
d. Strunjire de finisare : tb = 3,826 [min];
Tn = 7,237 [min];
Cb = 52,86 [%];
e. Frezare canal de pană : tb = 0,073 [min];
Tn = 0,66 [min];
Cb = 11,9 [%];
f. Filetare : tb = 18,75 [min];
Tn = 23,177 [min];
Cb = 80,89 [%];
g. Rectificarea : tb = 1,168 [min];
Tn = 3,361 [min];
Cb = 34,74 [%];
3. Productivitatea pe schimb
– se determină cu relația:
, unde NT = 54,64 [min];
4. Coeficientul consumului de material :
– se calculează cu relația :
, unde:
m = masa piesei;
M = materialul consumat pentru semifabricat;
m = 1,078 [kg];
M = 2,99 [kg];
Cm = 36 [%].
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Tehnologia Constructiilor de Masini (ID: 161592)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.