Viza2 Nedelcucc Mt.pdf [304098]

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA

Organe de Mașini I

Autor: Student: [anonimizat]: Autovehicule Rutiere

Grupa : 1163

Coordonatori: Prof. univ. dr. ing.

Gheorghe MOGAN

Dr. ing. Silviu POPA

2018

PROIECT DE AN LA DISCIPLINA

Organe de Mașini I

Autor: [anonimizat]:1163

Coordonatori științifici: Prof. univ. dr. ing. Gheorge MOGAN

Dr. ing. Silviu POPA

2018

CUPRINS

Introducere 4

A. MEMORIUL JUSTIFICATIV 5

1. [anonimizat] 5

1.1. Tematica și specificații de proiectare 5

1.2. [anonimizat] 6

2. Proiectarea elementelor și legăturilor 9

2.1. Proiectarea elementului 1 (cârligul de remorcare) 9

2.2. Proiectarea elementului 4 (tirantul superior) 11

2.3. Proiectarea legăturii 1-4 (asamblare filetată) 15

2.4. Proiectarea elementelor 5 și 6 (coloana superioară și corp coloană superioară) 17

2.5. Proiectarea legăturii 4-5 (îmbinare sudată) 21

2.6. Proiectarea legăturilor 5-6 23

2.6.1 Proiectarea legăturii 5-6, [anonimizat] 23

2.6.2 Proiectarea legăturii 5-6, asamblare prin bolț 26

2.7. Proiectarea elementelor 7 și 8 (tirant inferior și corp tirant inferior) 29

2.8. Proiectarea legăturii 6-7 (îmbinare sudată) 32

2.9. Proiectarea legăturilor 6-7

2.9.1 Proiectarea legăturii 6-7, țeavă-țeavă pătrată 34

2.9.2 Proiectarea legăturii 6-7, asamblare prin bolț 36

2.10. Proiectarea elementelor 11 și 12/12’ (bara centrală și coloana stânga/dreapta) 38

2.11. Proiectarea legăturilor 8-9 și 10-11 (îmbinări sudate) 41

2.12. Proiectarea legăturii 9-10 (asamblare prin șuruburi) 43

2.13. Proiectarea legăturilor 11-12/12’ 46

2.13.1 Proiectarea legăturii 11-12/12’, țeavă-țeavă pătrată 46

2.13.2 Proiectarea legăturii 11-12/12’, asamblare prin bolț

2.14. Proiectarea elementului 13/13’ (tirant stânga/dreapta)

2.15. Proiectarea legăturii 12-13/12’-13’ (îmbinare sudată)

2.16. Proiectarea elementului 3/3’ (suport stânga/dreapta)

2.17. Proiectarea legăturii 13-3/13’-3’ (asamblare prin șuruburi)

Bibliogarafie 50

B. ANEXE 51

Desen de execuție cârlig de remorcare

Desen de execuție subansamblu sudat S4 (elementele 10 și 11 sudate)

INTRODUCERE

Scopul proiectului de an la disciplina Organe de mașini este să dezvolte abilitățile practice ale studenților de proiectare și sintetizare a [anonimizat], tehnologia materialelor și reprezentare grafică în decursul anilor I [anonimizat] o [anonimizat], metodelor specifice și programelor din domeniu.

[anonimizat],forfecare si torsiune .[anonimizat] . Pe baza calculelor determinam dimensiunea pieselor in functie de calitatea materialului folosit .

Carligul auto are rol de a [anonimizat],rulota sau alt autovehicul supus tractarii . [anonimizat], interschimbabil si se poate adapta pe diferite modele de sasiu.

[anonimizat] a respecta normele indicate .

Autorul,Nedelcu Catalin-Constantin

TEMATICA ȘI SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIVĂ

TEMATICA ȘI SPECIFICAȚII DE PROIECTARE

Tema de proiectare a unui produs este lansată de către un beneficiar și reprezintă o înșiruire de date, cerințe și condiții tehnice care constituie caracteristicile și performanțele impuse viitorului produs.

În cazul proiectului de an nr. 1 tema de proiectare, pornind de la necesitatea unor dispozitive de remorcare auto modulare adaptabile pentru diverse situații practice presupune concepția și dimensionarea unui dispozitiv de remorcare cu funcția globală de legare și tractare a miniremorcilor și rulotelor de autovehiculele de capacitate mică (fig. 1.1).

Dezvoltarea acestui produs este cerută de inexistența unor produse similare care, pe de-o parte, să poată fi folosite pentru mai multe tipuri de autovehicule, remorci și rulote și pe de altă parte, să includă componente tipizate (șuruburi, bolțuri șaibe) existente la prețuri reduse și performanțe ridicate. Astfel, se preconizează că noul produs executat în serii mari de producție poate fi competitiv și din punct de vedere economic.

Dispozitivul de remorcare ca sistem mecanic demontabil, fără mișcări relative între elemente, are ca parametrii de intrare, forțele de interacțiune din cadrul cuplei sferice de remorcare, și ca parametrii de ieșire, forțele și momentele din asamblările dispozitivului cu lonjeroanele șasiului.

Pe lângă funcția principală de transmitere a sarcinilor de la intrarea I la ieșirea E (fig. 1.1) materializată de cele două asamblări cu lonjeroanele șasiului autovehiculului, pentru noul produs se urmărește și îndeplinirea următoarelor funcții auxiliare: respectarea prevederilor de interschimbabilitate cerute de standardele din domeniu; respectarea condițiilor de protecție a omului și mediului; diminuarea distrugerilor care ar putea apărea la coliziuni.

Pentru proiectarea de ansamblu a dispozitivului de remorcare (fig. 1.2) se impune personalizarea listei de specificații cu următoarele cerințe principale:

Forțele exterioare: FX , FY , FZ [N].

Tipul sarcinii: statică sau variabilă.

Restricții dimnesionale x1>0, x2<0, x3 <0; y1 > 0; z1 < 0 sau z1 > 0, z2 > 0 (fig. 1.2).

Condiții de funcționare: temperatura, caracteristicile mediului în care funcționează.

Condiții constructive: interschimbabilitatea și modularizarea.

Condiții de ecologie: utilizarea de materiale și tehnologii eco

În tabelul 1.1 se prezintă valorile parametrilor fizici și geometrici impuse pentru o situație practică cerută.

Tab. 1.1 Valorile parametrilor fizici și geometrici

SCHEMA STRUCTURAL-CONSTRUCTIVĂ

Din punct de vedere constructiv, dispozitivul de remorcare formează un ansamblu compus din subansamble și elemente constructive, identificabile cu ușurință în schema structural-constructivă din fig. 1.3. Ansamblul asociat interacționează cu remorca prin intermediul unei cuple sferice prin elementul 1 (fig. 1.4) și cu lonjeroanele șasiului autovehiculului prin asamblări cu șuruburi cu elementul 3.

Subansamblele sunt structuri independente, care se evidențiază printr-un grup compact compus, în configurație minimală, din cel puțin două elemente constructive sau din alte subansamble și elemente constructive, în interacțiune permanentă, formate ținându-se cont, cu precădere, de tehnologiile de montaj, de întreținere și de exploatare. În cazul dispozitivului de remorcare din fig. 1.2 s-au definit subansamble având la bază structurile compacte obținute prin sudare. În figura 1.3 se prezintă, la general, structura constructivă și o schema structural-constructivă a dispozitivului de remorcare cu intrarea I, materializată printr-o cuplă (articulație) sferică, și ieșirea E, materializată printr-o asamblare cu șuruburi montate cu joc cu un suport fixat pe lonjeroanele șasiului. Ansamblul dispozitivului de remorcare conține elementele 1 și 3 ce formează legăturile de intrare/ieșire și subansamblele S1, S2 … S5/S5’ formate din câte două elemente sudate. În schema structurală nu se evidențiază elementele de asamblare (bolțuri, șuruburi, șaibe) care se vor defini și dimensiona odată cu proiectarea legăturilor și se vor evidenția în desenul de ansamblu.

Fig. 1.1.2. Parametrii fizici si geometrici impuși

În tab. 1.2 se evidențiază subansamblele și elementele dispozitivului de remorcare precizându-se tipul, denumirea și subcapitolul în care se va trata proiectarea acestora. În tab. 1.3 În tab. 1.3 se evidențiază legăturile nedemontabile (îmbinări sudate) și demontabile (asamblări filetate, prin bolț, prin șuruburi) care urmează să fie proiectate in continuare.

Tab. 1.2 Subansamblele și elementele dispozitivului de remorcare

Tab. 1.3 Legăturile elementelor dispozitivului de remorcare

PROIECTAREA ELEMENTELOR ȘI LEGĂTURILOR

PROIECTAREA ELEMENTULUI 1 (CÂRLIGUL DE REMORCARE

Date de proiectare

Specificații impuse

Forțele exterioare :FX =2350 N,FY = 450, FZ = 750 N; se calculează forța transversală, Ft = 2392,7 N

Tipul sarcinii: statică

Condiții de funcționare: temperatura, T = – 30oC…40 oC; mediu de lucru exterior cu umezelă avansată

Condiții constructive: interschimbabilitate cu sistemele de cuplare existente

Condiții de ecologie: utilizarea de materiale și tehnologii eco

Fig. 2.1.1. Schema functional constructive a elementelor de tip câelig de remorcare cu sferă drept

Alegerea materialului, tratamentelor termice si tehnologiei

Deoarece cârligul de remorcare cu sferă drept este o piesă importantă în componența dispozitivului se adoptă, oțel de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Materialul: C45 , SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

Tratamentul termic: Imbunatatire ( calire si revenire inalta )

Duritatea [HB] : 260…300

Tensiunea limita de curgere : =360 Mpa

Rezistenta la rupere : =610 Mpa

Adoptarea formelor constructive

Adoptarea parametrilor geometrici funcționali și constructivi:

–         diametrul sferei, Rs se adoptă în funcție de sarcina de tractare FX  pentru FX > 2kN Ds = 58,7375,astfel in acest caz Ds = 58,7375 mm;

–         diametrul tijei, D, se determină cu relația, D = sin Ds; pentru cazul acesta  D=  sin  58,7375 = 20.08 mm; se adoptă D = 21 mm;

–         l3 = 0,5 D = 10,5 mm

Fig. 2.1.2-parametrii funcționali și constructive

Schema de calcul , dimensionare si verificare

Ipoteze de calcul:

–         Modelul de calcul este o bară dreaptă încastrată, cu secține circulară constantă de diametru D,  solicitată la tracțiune de forța FZ, la încovoiere de forța Ft și la forfecare de forța Ft.

–         Se neglijează tensiunile de forfecare generate de eforturile tăietoare.

Date  cunoscute:

–         despre încărcare: Ft = 2392,7 N – forța transversală și FZ = 750 N – forța axială aplicate static

–         despre forme și dimensiuni: bară circulară cu diametrul,  D = 21 mm;

–         despre material:   = 360 MPa – tensiunea limită de curgere; c = 3…4 – coieficientul de siguranță;  σat= σ02/c = 360/3…4 = 80…120 [MPa] – tensiunea admisibilă la tracțiune.

Relații de calcul:

–         eforturi în secțiunea critică: N = FZ = 750N (efort axial); Mî = Ft l (efort de încovoiere)

–         condiția de rezistență la tracțiune și încovoiere în secțiunea critică A-B (în punctul B cele două tensiuni au  același sens),

–     dimensionare; se determină lungimea,

Unde D=21 mm , Fz=750N ,Ft=2392,7N

Se adopta constructive l=50 mm din condiția : l > ;

Fig 2.1.3-model de calcul

Proiectarea formei tehnologice

– ca urmare a calculelor tirantului 4 se obține grosimea acestuia, h = 20 mm și ținând cont de înălțimea piuliței, m = 13 mm, și grosimea șaibei plate, h = 2.5 mm și a șaibei Grower g = 3,5 mm, se adoptă l2 = 45 mm și l1 = 35 mm.

– prelucrarea cârligului de remorcare cu sferă drept se poate face prin strunjire;

– calitatea suprafețelor Ra = 6,3 µm; calitatea suprafeței sferice, deoarece această formează împreună cu cupla de agățare o articulație sferică, se adoptă Ra = 3,2 µm;

– pentru facilitarea prelucrării se practică găuri de centrare A2,5

– deoarece elementul funcționează în mediu corosiv (cu umezeală) și pentru a se asigura calitatea suprafeței sferice pe toată perioada de funcționare se va realiza protecția prin cromare

Fig 2.1.4. Parametrii geometrici și de reprezentare

PROIECTAREA ELEMENTULUI 4 (TIRANTUL SUPERIOR)

Date de proiectare

Specificații impuse:

forțele exterioare: FX = 2350 N, FY = 450, FZ = 750 N, acționează la distanța

L1 = l+

MX= FY L1 =450∙60,5=21175 Nmm,

MY4 = FX L1 =2350∙60,5=160325 Nmm;

tipul sarcinii: statică;

restricții dimensionale: D1 = 18 mm; b > d2 = 28 mm; L2 ==60 mm;

condiții de funcționare: temperatura, T = – 30oC…40 oC; mediu de lucru exterior cu umezeală avansată;

Condiții constructive: material sudabil;

Condiții de ecologie: utilizarea de materiale și tehnologii

Fig. 2.2.1. Schema funcțional-constructivă a elementelor de tip tirant solicitat excentric

Alegerea materialului, tratamentelor termice si tehnologiei

Deoarece tirantul este o piesă care se va suda se adoptă, S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Materialul: S235 (OL 37) , SR EN 10025-2 ( STAS 500/2)

Tensiunea limita de curgere :

Rezistenta la rupere :

Adaptarea formelor constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive:

– se adopta semifabricat de tip oțel lat (platbandă) cu dimensiunile b și h standard

Adoptarea parametrilor geometrici funcționali și constructivi:

– se adoptă b/h = 4;

– cota se va determina după dimensionarea elementului 5;

Fig. 2.2.2. Parametrii geometrici, funcționali și constructivi

Schema de calcul, dimensionare si verificare

Date cunoscute:

-FX = 2350 N,FY = 450 N,FZ = 750 N,Mx4 = 21175 Nmm, My4 = Fx L1 = 160352 Nmm

– despre formă și dimensiuni: bară dreptunghiulară cu b/h = 4, b > d2 = 28 mm, D1 = 18 mm;

– se adoptă, σat = 65 Mpa ,se adoptă, σaî = 70 MPa.

Pentru dimensionare se adoptă modelul din fig. 2.2.3 cu următoarele ipoteze de calcul:

modelul de calcul este o bară dreaptă încastrată, cu secțiune dreptunghiulară –solicitată la tracțiune de forța FX; la încovoiere oblică de sarcinile FZ, FY și MY4; la torsiune de momentul MX4; la forfecare de forțele FZ și FY;

elementele 4 și 5 sunt asamblate prin sudare și pentru calcul de dimensionare a tirantului 4 se consideră că acesta este încastrat în centrul cordonului de sudură și secțiunea critică, A-A este dreptunghiulară cu dimensiunile b și h;

deoarece, modelul de dimensionare cu luarea în considerare a tuturor solicitărilor este de complexitate mărită, în continuare, se adoptă un model simplificat care ia în considerare solicitarea principală de încovoiere dată de forța FZ și momentul MY4; după determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu modulul cu pachetul MDESIGN (etapa VI).

Din condiția de rezistență la solicitarea de încovoiere în planul XZ se determină grosimea h cu relația [ Mogan, 2012],

Relații de calcul:

– efortul de încovoiere în secțiunea critică (pentru modelul simplificat): Mî max = MY4 + FZ L2 = 160325 +750∙60=198825 Nmm;

– condiția de rezistență la încovoiere în secțiunea critică:

– dimensionare; ținând cont că b = 4h, se determină lățimea tirantului:

în care, s-a considerat, Mî max = 198825 Nmm și σaî = 70 MPab=4h=66,44mm

Se adopta fabricat de tip platbanda ( din STAS ) cu : b = 80 mm h = 20 mm

IV Proiectarea formei tehnologice

Ținând cont de parametrii geometrici definiți în fig. 2.2.2 și de rezultatele obținute la proiectarea asamblării cu filet 1-4 și a îmbinării sudate, se adoptă: R = 40 mm, D1 = 18 mm, = 220mm Prelucrarea elementului 4 presupune frezarea porțiuni de cap și găurirea; calitatea suprafețelor prelucrate Ra = 12,5 µm.

Fig. 2.2.3. Modelul de calcul Fig. 2.2.4. Parametrii geometrici de reprezentare

Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN

Din analiza rezultatelor obținute în urma analizei cu MDESIGN a structurii elementului proiectat (anexa 2.1) se observă că în secțiunea din încastrare tensiunile tangențiale sunt maxime. Tensiunea maximă de forfecare generată de forța FZ în punctele P6 și P2 (1) are valoarea 1,66 MPa și se neglijează pentru calculul tensiunii echivalente. Tensiunea maximă normală generată de forța FX și momentele MY ș MZ în punctul P1 (fig. 2.2.6,b,c,d; 2.2.6) are valoarea 31 MPa și este mai mică decât tensiunea admisibilă care are valoarea 65 MPa.

2.3 PROIECTAREA LEGATURII 1-4

Date de proiectare

Specificații impuse:

a. Forțele exterioare: FX = 2350 N, FY = 450, Fz = 750 N;

Ft = 2392,7 N

b. Tipul sarcinii: statică

c. Numărul de suprafețe de frecare, i=1

d. Date despre asamblare (opțional): n = 1, numărul de șuruburi;

e. Tipul asamblării, șurub montat cu joc (transmiterea forțelor prin frecare)

f. Coeficientul de frecare dintre tablele asamblate, µ= 0,25

g. Condiții de funcționare: temperatura, T = – 30oC…40 oC

Fig. 2.3.1. Schema funcțional-constructivă Fig. 2.3.2 Parametrii geometrici ai asamblării

Alegerea materialului, tratamentelor termice si tehnologiei

Porțiunea de șurub este corp comun cu corpul cârligului de remorcare cu sferă drept și, deci, materialul este, oțel de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Materialul: C45 (OLC 45) , SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

Tratamentul termic: imbunatatire ( calire si revenire inalta )

Duritatea [HB]: 260…300

Tensiunea limita de curgere:

Tensiunea limita de rupere:

Adoptarea formelor constructive

Parametrii geometrici principali:

– diametrul nominal al filetului, d, din condiții de interschimbabilitae și standardizare se adoptă filet metric.

Fig. 2.3.3. Modelul de calcul a asamblării

– diametrul găurii de trecere, D1, se adoptă din standarde (vezi fig 2.3.2)

Dimensionare si verificare :

Date cunoscute:

– Ft =2392 N și FZ = 750 N

– i = 1, n = 1, µ = 0,25

– tensiunea admisibilă la tracțiune (se consideră, σat = 100 MPa);

– tensiunea admisibilă a materialelor elementelor 1 și 4 în contact σas = 60…90 MPa. (se consideră, σas = 60 MPa).

Relații de calcul:

– forța axială din șurub din condiția de transmitere a forței Ft prin frecare

– forța axială totală din șurub ,

– din condiția de rezistență la tracțiune a tijei filetate, se determina diametrul interior al filetului :

Unde Fas= 14449N

Se adopta din STAS :

=> , , ,

– din condiția de rezistență la strivire a materialelor în zonele de contact dintre elementele 4 și 1, respectiv 4 și șaiba plată, apare presiunea,

-se determină diametrul gulerului elementului 1, respectiv, diametrul exterior minim al șaibei plate,

; se adopta din considerente constructive

Proiectarea formei tehnologice

– cotele privind lungimile s-au determinat ținând cont de grosimea piuliței m = 12 mm, șaiba plată, șaiba Grower și elementului 4 care rezultă în urma calculului acestuia

– pentru a se facilita obținerea perpendicularității suprafeței frontale pe axa piesei se adoptă raza de racordare R0,5;

– prelucrarea filetului se poate face așchiere;

– calitatea suprafeței Rz = 6,3 µm

Fig. 2.3.4. Parametrii de reprezentare pe desen

2.4 PROIECTAREA ELEMENTELOR 5 SI 6 – COLOANA SUPERIOARA

Date de proiectare

Specificații impuse

a. Forțele exterioare: FX = 2350 N, FY = 450, FZ = 750 N acționeză la distanțele L1 = 60.5mm; L2 = 60 mm; L3 = 250 mm;

MX5 = FY L1 = 21175 Nmm, MY5 = FX L1 + FZ L2 = 185500+137500=323000 Nmm, MZ5 = FY L2 = 450∙60=24500 Nmm.

b. Tipul sarcinii: statică

c. Restricții dimensionale: se va utiliza semifabricat din țeavă pătrată, pentru care ținând cont că se îmbină prin sudare cu tirantul 4 de lățime b = 80 mm , h < 70 mm;

d. Condiții de funcționare: temperatura, T = – 30oC…40 oC; mediu de lucru exterior cu umezelă avansată

Alegerea materialului , tratamentelor termice si tehnologice

Deoarece suportul este o piesă care se va suda se adoptă, oțel S235 (OL37), conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Materialul: S235 (OL 37), SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

Tensiunea limita de curgere :

Rezistenta la rupere :

Fig. 2.4.1.Schema funcțional-constructivă a elementului coloană superioară

Adoptarea formei constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive

– se va adopta, din considerente de greutate minimă, semifabricat din țeavă pătrată;

– se va urmări ca dimensiunea țevii pătrate să permită aplicarea cordonului de colț la sudarea cu elementul 4

Adoptarea parametrilor geometrici funcționali și constructivi:

– se adoptă din considerente de greutate redusă semifabricat din țevă pătrată;

– lungimea L3ț = L3 – h = 230 mm

Fig 2.4.2 Parametrii funcționali și constructivi

Schema de calcul, dimensionare si verificare

Date  cunoscute:

–         despre forme și dimensiuni: țeavă pătrată cu h5 < 70 mm;  = 230 mm;

–         despre încărcare: FX = 2350 N, FY = 450, FZ = 750 N; MX5 = 21175 Nmm, MY5 = 323000 Nmm, MZ5 = 24500 Nmm;

–         despre material:  = 235 MPa – tensiunea limită de curgere; c = 1,5…2,5 – coieficientul de siguranță;  σac = σ02/c = 235/1,5…2,5 = 90…150 MPa –tensiunea admisibilă la tracțiune (se adoptă, σat = 110 MPa)

Relații de calcul:

– efort de încovoiere în secțiunea critică (model simplificat): condiția de rezistență la încovoiere în secțiunea critică,

– dimensionare, din ultima parte a relației de mai sus, ținând cont că, uzual pentru țevile pătrate standard, t/h = 0,05…0,15, (t/h = 0,1) se determină,

unde; σat = 110 MPa

Se adopta din STAS ;

Fig. 2.4.3. Schema de calcul și diagramele de eforturi

Proiectarea formei tehnologice

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și reprezentare

-lungimea coloanei se va detremina prin calculul lanțului de dimensiuni care implică elementele 5 și 6 poziționate axial de bolț;

-diametrul găurii de bolț s-a determinat în urma calculului asamblării cu bolt;

-numărul de găuri și deci cursa de reglare se va determina ținând cont de încărcarea în gabaritul dispoitivului pentru a nu se depăși limita inferioară;

-rugozitatea de prelucrare Ra=6,3µm.

Fig. 2.4.4. Parametri tehnologici și de reprezentare

IV Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN

Din analiza rezultatelor obținute în urma analizei cu MDESIGN a structurii elementului proiectat se observă că în secțiunea din încastrare tensiunile tangențiale sunt maxime.

Fig. 2.4.5. Date de intrare

Fig. 2.4.6. Distrubuții ale tensiunilor tangențiale

Tab. 2.4.1. Valorile maxime ale tensiunilor tangențiale

2.5 CALCULUL LEGATURII 4-5 ( IMBINARE SUDATA )

Date de proiectare

Subtema de proiectare

Specificații impuse:

Forțele exterioare: Fx=2350 N; Fy=450 N; Fz=750 N; L1=60,5mm; L2=60mm; Mx5=21175 N∙mm; My5=185500 N∙mm;Mz5=87500 N∙mm.

Date despre asamblare: tirantul este executat din platbandă b=80mm; h=20mm; coloana 5 din țeavă pătrată cu dimensiunea h=60mm si grosimea t=6mm.

Alegerea materialului, tratamentelor termice si a tehnologiei

Elementele 4 și 5 formează un subansamblu sudat și, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oțel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

Materialul: S235 Tensiunea limita de curgere :

Rezistenta la rupere:

Fig. 2.5.1. Schema funcțional-constructivă a îmbinării sudate

Alegerea formei constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive

–         se impune asigurarea perpendicularității celor două elemente

Parametrii geometrici principali

–          grosimea cordonului de sudură a este ma mică decât grosimea peretelui țevii

Fig 2.5.2. Parametrii geometrici ai îmbinarii

Schema de calcul, dimensionare si verificare

Date cunoscute:

– despre încărcare: Fx = 2350 N,

– despre forme și dimensiuni: cordonul sudat are forma pătrat cu latura, h = 50 mm;

– despre materiale:– tensiunea limită de curgere a materialului țevilor;– tensiunea admisibilă la tracțiune; = 50 MPa tensiunea admisibilă la forfecare a sudurii

Relații de calcul:

– Condiția de rezistență la forfecare a sudurii,

Tensiunile de forfecare datorate forțelor FX și FY,

– Dimensionare sudură

Din relația de mai sus se obține grosimea cordonului de sudură,

unde; Se adoptă constructiv , din considerente

tehnologice, grosimea cordonului de sudură, a = 2mm Fig. 2.5.3. Schema de calcul

V. Proiectarea formei tehnologice.

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și de reprezentare:

– sudura se va realza după contur închis;

– după sudare se va aplica tratament termic de recoacere de detensionare

Fig. 2.5.4. Reprezentarea simplificată pe desen a îmbinarii

VI .Verificare cu pachetul MDESIGN

Tab 2.5.1 . . Valorile momentelor rezultante

2.6 PROIECTAREA LEGATURII 5-6

2.6.1 CALCULUL LEGATURII 5-6 ( ASAMBLARE TEAVA-TEAVA)

Date de proiectare

Subtema de proiectare

Să se proiecteze legătura (asamblarea) a două țevi pătrate concentrice, pozițiile 5 și 6 din 2.6.1 cu funcția principală de transmitere prin formă a sarcinilor: Fx, Fy, Fz, Mx6, My6, Mz6.

Date cunoscute:

Specificații impuse:

Forțele exterioare: Fx=2350 N, Fy=450 N, Fz=750 N, L1=60,5mm, L2=60mm, L3=250 mm, Mx6=108657 N∙mm, My6=861325 N∙mm, Mz6=24500 N∙mm.

Tipul sarcinii: statică.

Date despre asamblare: țeavă pătrată interioară are dimensiunea h5=60mm și grosimea t=6mm.

Fig. 2.6.1. Schema functional-constructivă a asamblării (legăturii) țeavă-țeavă pătrată

Alegerea materialului, tratamentelor termice si a tehnologiei

Elementele 5 și 6 sunt incluse în subansamble sudate și deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oțel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Material: otel S235 (OL 37), SR EN 10025-2 ( STAS 500/2)

Tensiunea limita de curgere:

Rezistenta la rupere: = 360 Mpa

Alegerea formei constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive

– pentru asigurarea funcționării se impune realizarea contactului conform (pe suprafațe mari) dintre țevile 5 și 6 care se realizează prin montajul cu joc al acestora.

Adoptarea parametrilor geometrici funcționali și constructivi:

– țeava pătrată interioară dimensiunile h5 = 60 mm, t5 = 6 mm;

– pentru asigurarea contactului conform dintre țevile pătrate interioară și exterioară se adoptă dimensiunile țevii exterioare , h6 = 70 mm și grosimea t6 = 5 mm.

Fig. 2.6.2. Parametrii geometrici ai asamblării

Schema de calcul, dimensionare si verificare

Ipoteze de calcul și solicitări

– transmiterea forțelor Fx, Fy și a momentelor Mx6 și My6 de la țeava 5 la țeava 6 se face prin contactul direct dintre cele două țevi montate cu joc după suprafețele dreptunghiulare I, II, III și IV;

– transmiterea forței Fz de la țeava 5 la țeava 6 se face printr-un bolț montat cu joc în țeava 5 și cu strângere mică în țeava 6 ;

– Forțele Fx și Fy generează pe suprafețele de contact I și, respectiv, II presiuni de strivire (pFx, pFy) distribuite uniform;

– momentele Mx6 și My6 generează pe suprafețele de contact I, III și, respectiv, II, IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximele pmaxMx și, respectiv, pmaxMy;

– momentul Mz6 generează pe suprafețele de contact I, II, III și IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximul pmaxMz;

– pentru calculul asamblării nu se consideră găurile pentru bolț.

Date cunoscute:

-despre încărcare: Fx=2350 N, Fy=450N, Fz=750 N, Mx6=108675 N∙mm, My6=861325 N∙mm, Mz6=24500N∙mm.

-despre forme și dimensiuni: dimensiunile alezajului pătrat, H=h6=70mm, lungimea L=l6 cu valoare necunoscută; grosimea țevii interioare t5=6mm și respectiv exterioare t6=5mm.

-despre materiale: σ02=235MPa; σas=60…80MPa(se adoptă σas=60MPa); τaf=50…60MPa( se adoptă τaf=60MPa).

– presiunile maxime de contact pe suprafețele I, III și II, IV generate de momentele MY6 și respectiv MX6(Fig. 2.6.3 b,c).

Condiția de rezistență la strivire a asamblării țevilor

Presiunile de contact maxime, obținute prin însumarea presiunilor determinate de sarcinile exterioare, se limitează la valoarea tensiunii admisibile de strivire a materialelor în contact,

Dimensionare asamblare (legătură) țeavă-țeavă

Din relația de mai sus considerând H cunoscut, se obțin ecuațiile,

Se adopta contructiv,

Fig 2.6.3 Schema și modelul de calcul a asamblării:a-schema incărcării; b-distribuțiile presiunilor generate de sarcinile FX și MY6; c-distribuțiile presiunilor generate de sarcinile FY și MX6; d-distribuțiile presiunilor generate de momentul de răsucire MZ6

PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și de reprezentare:

– diametrul alezajului , D5 =10mm se determină ca urmare a calculului asamblării cu bolț

– gaura de bolț se aplică la partea inferioară la distanța 1,5D5;

– ajustajul gaură-bolț H12/h10;

– rugozitatea suprafețelor frontale Ra = 6,3 µm; rugozitatea alezajului Ra = 3,2 µm

Fig. .2.6.4. Parametri tehnologici și constructivi

2.6.2 CALCULUL LEGATURII 5-6 ( ASAMBLARE CU BOLT )

Specificații impuse:

Forțe exterioare: Fz=750 N;

Tipul sarcinii: statică;

Date despre asamblare: țeavă pătrată interioară are dimensiunea h5=60 mm și grosimea t5=6 mm; țeava pătrată exterioară are dimensiunea h6=70 mm și grosimea t6=5 mm.

Fig. 2.6.5. Schema funcțional-constructivă a asamblării cu bolț cilindric a țevilor pătrate concentrice

II. Alegerea materialului, tratamentelor termice si tehnologiei

Pentru elementele 5 și 6 s-a ales material sudabil, oțel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

Bolțul se va executa din oțel pentru construcții mecanice, E295 (SR EN 10025/2005)

Materialul: S235 ( OL 37 ), SR EN 10025-2 (STAS 500/2) , E295 ( SR EN 10025/2005)

Tensiunea limita de curgere: ,

Rezistenta la rupere: ,

III. Alegerea formei constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive

– asamblarea cu bolț se poziționează la partea inferioară a ansamblului țeavă-țeavă 5-6;

– se va realiza asamblare transversală prin ambii pereți a țevilor

Parametrii geometrici principali

– D5 – diametrul bolțului (valoare standard);

– b5 – poziția găurii în țeava 5;

– b6 – poziția găurii în țeava 6

Fig. 2.6.7. Parametrii geometrici ai asamblării

IV. Schema de calcul, dimensionare si verificare

Ipoteze de calcul și solicitări:

– forța Fz se transmite prin formă (contact direct) de la țeava 5 la bolț prin două suprafețe semicilindrice pe care, datorită jocului existent mărit, se consideră ca apar presiuni de strivire cu distribuție cosinusoidală cu maximul p5

– forța Fz se transmite prin formă (contact direct) de la bolț la țeava 6, de asemenea, prin două suprafețe semicilindrice pe care, datorită jocului existent redus, se consideră că apar presiuni de strivire cu distribuție uniformă cu maximul p6

Date cunoscute:

– despre încărcare, Fz = 750 N – forța transverslă pe bolț

Fig. 2.6.8. Schema de calcul

– despre materiale:= 235 MPa – tensiunea limită de curgere a materialului țevii; σas = 60…80 MPa – tensiunea admisibilă la strivire (se adoptă, σas = 60 MPa pentru oțelul S235 cu limita la curgere mai mică); τaf = 70 MPa tensiunea admisibilă la forfecare

Relații de calcul:

Condiția de rezistență la strivire a asamblării cu bolț

Presiunile maxime de contact pe suprafețele bolțului se limitează se limitează la valoarea tensiunii admisibile de strivire a materialelor în contact:

Dimensionare asamblare cu bolț

Din relația de mai sus se obține diametrul necesar al bolțului:

Se adoptă din considerente tehnologice, D5 = 10 mm.

Verificare bolț la forfecare

V. Proiectarea formei tehnologice

Ajustaje și toleranțe: H12/h10, pentru țeava 6 și bolț; execuție mijlocie a găurii din țeava 5.

Rugozităti: alezajul din țeava 6 se va aleza Ra = 3,2 µm; alezajul din țeava 3 se va realiza prin găurire, Ra = 6,3 µm.

Obs.

– bolțurile se execută în forma standard sau forme tipizate

– pentru asigurare se pot folosi șplinturi, siguranțe elastice

– pentru împiedicarea deplasării axiale se pot folosi șaibe pentru bolțuri Fig. 2.6.9. Parametrii de reprezentare

Fig. 2.6.10. Bolțuri si posibilități de asigurare

IV Verificarea modelului cu pachetul performant MDESIGN

Din analiza rezultatelor obținute în urma analizei cu MDESIGN a structurii elementului proiectat se observă că în secțiunea din încastrare tensiunile tangențiale sun

Fig 2.6.11 Incărcările

Proiectarea elementelor 7 și 8 (tirant inferior și corp tirant inferior)

Date de proiectare

Specificații impuse:

Forțe exterioare: Fx=2350 N; Fy=450 N; Fz=750 N; L1=60,5 mm; L2=60 mm; L3=250 mm; h6=70 mm. Se calculează momentele în centrul găurii de trecere: MX7=Fy(L1+L3)=87560,5 N∙mm; Mz7=Fy(L2+h6/2)=36750 N∙mm; My7=Fx(L1+L3)+Fz(L2+h6/2)=822825 +57750=880575 N∙mm.

Tipul sarcinii: statică.

Restricții dimensionale: L4=250 mm; țeava pătrată 7 se va suda în T pe corpul 6 și se impune ca latura pătratului, h7˂h6=70 mm.

Fig. 2.7.1 Schema funcțional constructivă a elementelor de tip tirant solicitat excentric

Alegerea materialului

Deoarece tirantul inferior precum și corpul tirantului inferior sunt piese care se vor suda se adoptă, oțel S235.

Tensiunea limita de curgere:

Rezistenta la rupere: = 360 Mpa

Adoptarea formelor constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive: -se adoptă semifabricate de tip țeavă pătrată standard cu laturile pătratelor h7 și h8 și grosimile pereților t7 și t8.

Adoptarea parametrilor geometrici funcționali și constructivi:

-se adoptă. x=45mm, conform unei evaluări aproximative a grosimilor elementelor 9, 10 și 11;

-lungimea

-lungimea

Fig. 2.7.Parametrii geometrici, funcționali și constructivi

Schema de calcul

Date cunoscute:

-despre încărcare: Fz=750 N și My7=880575 N∙mm

-despre formă și dimensiuni: țeavă pătrată h7 x t7 are lungimea de încastrare , țeava pătrată h8 x t8 este încastrată la distanța 170 mm, se impune ca latura pătratului, h7˂h6= 70mm.

-despre material: σ02=235 MPa; c=1,5…2,5; σac=90…150MPa(se adoptă σat=110MPa).

Relații de calcul:

eforturile de încovoiîn secțiunile critice:

Fig. 2.7.3 Modelul de calcul

, în secțiunea S1; , în secțiunea S2;

-condițiile de rezistență la încovoiere în secțiunile critice S1 și S2,

-dimensionare tirant inferior, 7, ținând cont că, uzual pentru țevile pătrate standard, t/h=0,05…0,15, (t/h=0,1) se determină,

Unde s-a considerat: MîmaxS1=927325 N∙mm; t7/h70,1; σat=110 MPa.

Se adoptă: h7=60 mm. t7=6mm. h8=h7+2t8=60+2t8 t/h=0,05…0,15 mm.

h8=70mm t8=5mm.

-verificare rezistență la încovoiere a corpului tirantului inferior, 8:

În care s-a considerat: MimaxS2=974075 N∙mm; h8=70 mm; t8=5 mm.

Proiectarea formei tehnologice

Fig.2.7.4 Parametrii tehnologici și de reprezentare

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și de reprezentare:

-lungimea elementului 7, numarul de găuri și, deci, cursa de reglare se vor determina ținând cont de calculul asamblării țeavă-țeavă;

-diametrul găurii de bolț s-a determinat în urma calculului asamblării cu bolț.

VI . Verificarea cu pachetul MDESIGN

Tab 2.7.2 Valori Maxime ale eforturilor

Fig. 2.7.5 Diagramele de eforturi

Proiectarea legăturii 6-7(îmbinare sudată)

Date de proiectare

Fig.2.8.1 Schema funcțional constructivă a îmbinării sudate

Specificații impuse:

Forțele exterioare: Fx=2350N; Fy=450N; Fz=750N; acționează la distanțele L1=60,5mm, L2=60mm; L3=250mm; h6=70mm; Mx7=87560,5N∙mm; Mz7=36750N∙mm; My7=880575 N∙mm.

Tipul sarcinii: statică.

Tipul îmbinării: sudura de colț

Alegerea materialului

Elementele 6 și 7 formează un subansamblu sudat și, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oțel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Tensiunea limita de curgere:

Rezistenta la rupere: = 360 Mpa

Alegerea formei constructive

Parametrii geometrici principali:

grosimea cordonului de sudură a este mai mică decât grosimea peretelui țevii t6,7.

h7 =60mm t7=6mm h8=70mm t8=5mm

Schema de calcul

Fig.2.8.2. Schema de calcul

Date cunoscute:

-despre încărcare: Fx=2350N; My7=880575 N∙mm

-despre forme și dimensiuni: cordonul de sudura are forma pătrat cu latura, h=60mm.

-despre materiale: σ02=235MPa, σat=80MPa, τafs=0,65σat=50MPa.

Relații de calcul:

-condiția de rezistență la forfecare a sudurii

-dimensionare sudură: Se adoptă: a=4mm.

Unde: Fx=2350 N; My7=880575 N∙mm; h=60 mm; τafs=50 MPa.

Proiectarea formei tehnologic

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și de reprezentare:

-sudura se va realiza după contur închis;

-după sudare se va aplica tratament termic de recoacere de detensionare.

Fig. 2.8.3 Reprezentarea simplificată pe desen a îmbinării

Verificare cu pachetul MDESIGN

Tab 2.8.1 Valorile momentelor rezultante

Fig. 2.8.4 Diagramele de eforturi ale sudurii

Proiectarea legăturilor 7-8

Proiectarea legăturii 7-8, țeavă-țeavă pătrată

Date de proiectare

Fig. 2.9.1.1. Schema funcțional constructivă a asamblării(legăturii) țeavă-țeavă pătrată

Specificații impuse:

Forțele exterioare: Fx=2350N; Fy=450N; Fz=750N acționează la distanțele L1=60,5mm; L2=60mm; L3=250mm; ; se calculează momentele în centrul asamblării cu bolț: Mx7=87650,5 N∙mm; Mz7=70000N∙mm; My7=932825 N∙mm.

Tipul sarcinii: statică.

Date despre asamblare: țeavă pătrată interioară are dimensiunea h7=60 mm și grosimea t7=6 mm; șeava pătrată exterioară are dimensiunea h8=70 mm și grosimea t8=5 mm.

Tipul legăturii(asamblării): cu contact conform.

Condișii de funcșionare: temperatura, T=-300…400C; mediu de lucru exterior cu umezeală avansată

Alegerea materialului

Elementele 7 și 8 sunt incluse în subansamble sudate și deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oțel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Tensiunea limita de curgere: Rezistenta la rupere: = 360 Mpa

Alegerea formei constructive

Fig. 2.9.1.2. Parametrii geometrici ai asamblării

Caracteristici și restricții funcționale și constructive:

-pentru asigurarea funcționării se impune realizarea contactului conform ( pe suprafețe mari) dintre țevile 7 și 8 care se realizează prin montajul cu joc al acestora.

Adoptarea parametrilor geometrici funcționali și constructivi:

-țevile pătrate interioară și exterioară, au dimensiunile: h7=60 mm; t7=6 mm; h8=7 mm, t8=5 mm.

Schema de calcul

Fig. 2.9.1.3 Similitudinile modelelor de calcul.

Ipotezeși relații de calcul:

-încărcările exterioare sunt: Fy=450N; Fz=750N; Mx7=87560,5 N∙mm; Mz7=70000 N∙mm; My7=932825 N∙mm.

-dimensiunile alezajului pătrat, H=h7=60 mm, lungimea L=l8 cu valoare necunoscută; grosimea țevii interioare t7=6 mm, și respectiv exterioare t8=5 mm.

σasH2L2-(FzH+3Mx7)L-12HMy7=0

σasH2L2-(FyH+3Mx7)L-12HMz7=0

216000L2-295681,5L-671634000=0

216000L2-283680L-50400000=0

Se adoptă L=60 mm.

Unde s-a considerat: σas=65 MPa; H=60 mm; Fz=750 N; Mx7=87560,5 N∙mm; My7=932825 N∙mm; Mz7=70000 N∙mm; Fy=450 N.

Proiectarea formei tehnologice

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și de reprezentare:

-diamterul alezajului, D5=10 mm se determină ca urmare a calculului asamblării cu bolț;

-gaura de bolă se aplică la partea inferioară la distanța 1,5D5;

-ajustajul gaură-bolț H12/h10.

Fig.2.9.1.4 Parametrii tehnologici și constructivi

Proiectarea legăturii 7-8, asamblare prin bolț

Date de proiectare

Specificații impuse:

Forța exterioară: Fx=2350 N.

Tipul sarcinii: statică.

Date despre asamblare: țeava pătrată interioară are dimensiunea h7=60 mm și grosimea t7=6 mm; țeava pătrată exterioară are dimensiunea h8=70 mm și grosimea t8=5 mm.

Tipul legăturii(asamblării): cu contact conform

Fig. 2.9.2.1 Schema funcțional-constructivă a asamblării

cu bolț a țevilor pătrate concentrice

Alegerea materialului

Pentru elementele 5 și 6 s-a ales material sudabil, oțel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

Bolțul se va executa din oțel pentru construcții mecanice, E295 (SR EN 10025/200

Materialul: S235 ( OL 37 ), SR EN 10025-2 (STAS 500/2)E295 ( SR EN 10025/2005)

Tensiunea limita de curgere:

Rezistenta la rupere:

Alegerea formei constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive:

-asamblarea cu bolț se poziționează în centrul asamblării țeavă-țeavă, 7-8.

-se va realiza asamblare transversală prin ambii pereți ai țevilor.

Parametri geometrici principali:

-D7-diametrul bolțului (valoare standard);

-b7-poziția găurii în țeava 7;

-b8-poziția găurii în țeava 8.

Fig. 2.9.2.2 Parametrii geometrici ai asamblării

Schema de calcul

Date cunscute:

-despre încărcare:Fx=2350 N.

-despre materiale: σ02=235MPa, σas=60…80MPa(se adoptă σas=60MPa pentru oțelul S235), τaf=70MPa.

Relații de calcul:

Condiția de rezistență la strivire a asamblării cu bolț.

Dimensionare asamblare cu bolț:

Unde s-a considerat: Fx=2350 N; σas=60 MPa; t7=6 mm;

t8=5 mm.

Se adoptă din considerente tehnologice, dar și de interschimbabilitate, D7=10 mm.

Fig. 2.9.2.4. Parametrii de reprezentare

Verificare bolț la forfecare:

Fig. 2.9.2.3 Schema de calcul

Proiectarea formei tehnologice

Fig. 2.9.2.5 Bolțuri și posibilități de asigurare

Verificare cu pachetul MDESIGN

Fig.2.9.2.6. Sarcinile aplicate bolțului

Tab 2.9.2.1 Încărcările

Proiectarea elementelor 11 și 12/12’(bara centrală și coloana stânga/dreapta)

Date de proiectare

Fig. 2.10.1 Schema funcțional-constructivă a elementelor de tip bară

Specificații impuse:

Forțele exterioare: Fx=2350 N; Fy=450 N; Fz= 750 N acționează la distanțele L1=60,5 mm; L2=60mm; L3=250 mm; L4=450 mm. Se calculează momentele în centrul barei centrale: Mx11=108675 N∙mm; Mz11=112000 N∙mm; My11=998825 N∙mm.

Tipul sarcinii: statică.

Restricții dimensionale: L5=550 mm; elementele 12/12’ și 11 se vor executa din țevi cu profil pătrat care se vor asambla interior exterior;

Condiții de funcționare: temperatura, T=-300…400C; mediu de lucru exterior cu umezeală avansată.

Alegerea materialului

Deoarece legăturile cu elementele adiacente sunt îmbinări prin sudare pentru bara centrală și coloanele stânga/dreapta se adoptă, oțel S235, conform SR EN 10025-2(STAS 500/2).

Tensiunea limita de curgere:

Rezistenta la rupere: = 360 Mpa

Adoptarea formelor constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive:

-se adoptă semifabricate de tip țeavă pătrată standardizată cu laturile pătratelor h11 și h12 și grosimile pereților t11 și, respectiv, t12.

Adoptarea parametrilor geometrici funcționali și constructivi:

-se adoptă

Fig. 2.10.2. Parametrii geometrici, funcționali și constructivi

Schema de calcul

Fig. 2.10.3 Modelul de calcul

Date cunoscute:

-despre încărcare: Fx=2350 N; Fy=450 N; Fz=750 N; Mx11=108675 N∙mm; Mz11=112000 N∙mm; My11=998825 N∙mm.

-despre formă și dimensiuni: țeavă pătrată interioară cu dimensiunile, h12 x t12 are lungimea, L5/2=225 mm; țeavă pătrată exterioară cu dimensiunile, h11 x t11 are aceeași lungime, L5/2=225 mm.

-despre material: σ02=235MPa; c=1,5…2,5; σac=σ02/2=90….150MPa(se adoptă σat=100MPa); σaî=(1,05…1,1)σat(se adoptă σaî=110MPa); τ=40…80 MPa.

Relații de calcul:

-eforturile de încovoiere în secțiunile critice:MîmaxH=Mz11+FXL5/2=607450 N∙mm;MîmaxV=Mx11+FzL5/2=232425 N∙mm;MîmaxH/2=303725 N∙mm

MîmaxV/2=116214,5 N∙mm

-condițiile de rezistență la încovoiere în secțiunile critice S1 și S2,

-dimensionare bară centrală, 11, ținând cont că, uzual pentru țevile pătrate standard, t/h=0,05…0,15, (t/h=0,1) se determină,

Se adoptă semifabricat țeavă pătrată cu dimensiunile h11=60 mm și t11=5 mm; ținând cont că țeava 12 intră în țeava 11 rezultă, h12=50 mm.

-dimensionare coloană stânga/dreapta, 12/12’, ținând cont ca h12=50 mm, rezultă , din care t12=2,15 mm, se adoptă semifabricat țeavă pătrată cu dimensiunile h12=50 și t12=5 mm.

-verificarea rezistenței la torsiune a coloanelor, 12/12’, conform relației .

Proiectarea formei tehnologice

Fig. 2.10.4. Parametrii tehnologici și de reprezentare

VI Verificare cu pachetul MDESIGN

Tab 2.10.1 Date de intrare

Proiectarea legăturilor 8-9 și 10-11 (îmbinări sudate)

Date de proiectare

Fig. 2.11.1 Schema funcțional-constructivă a îmbinării sudate-cazul 3

Specificații impuse:

Forțele exterioare: Fx=2350 N, Fy=450 N; Fz=750 N acționează la distanțele L1=60,5 mm; L2=60 mm; L3=250 mm; L4=450 mm, y=h11/2=30 mm. Se calculează momentele în centrul flanșei 10: Mx10=Fy(L1+L3)=108675 N∙mm; Mz10=Fy(L2+L4)=112000 N∙mm; My10=Fx(L1+L3)+Fz(L2+L4-y)=930000 N∙mm.

Tipul sarcinii: statică.

Restricții dimensionale: se impune ca dimensiunile flanșelor asamblate să permită strângerea asamblării cu chei standard respectând condiția de gabarit minim;

Condiții de funcționare: coeficientul de frecare dintre flanșe, μ=0,15…0.25 (frecare uscată, oțel-oțel); temperatura T=-300…400C; mediu de lucru exterior cu umezeală avansată.

Alegerea materialului

Elementele 8, 9, 10 și 11 formează subansambluri sudate și, deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oțel S235m conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Tensiunea limita de curgere:

Rezistenta la rupere: = 360 Mpa

Alegerea formei constructive

Fig. 2.11.2 Parametrii geometrici ai îmbinărilor sudate

Caracteristici și restricții funcționale și constructive:

-se impune asigurarea perpendicularității elementelor sudate.

Parametrii geometrici principali:

-grosimea cordonului de sudură a este mai mică decât grosimea peretelui țevii t8,11=5 mm.

Schema de calcul

Fig. 2.11.3. Schema de calcul

Date cunoscute:

-despre încărcare: Fx=2350 N; My10=930000 N∙mm.

-despre forme și dimensiuni: cordonul de sudură are forma pătrat cu latura h=60 mm.

-despre material: σ02=235 MPa; σat=80 MPa; τafs=0,65σat=50 MPa.

Relații de calcul:

-dimensionare sudură

Se adoptă: a=4 mm.

S-a considerat: Fx=2350 N; My10=930000 N∙mm; h=60 mm; τafs=50 MPa.

Proiectarea formei tehnologice

Fig. 2.11.4. Reprezentarea simplificată pe desen a îmbinării

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și de reprezentare:

-sudura se va realiza dupa contur inchis;

-după sudare se va aplica tratament termic de recoacere de detensionare.

Verificare cu pachetul MDESIGN

Tab 2.11.1 Valori maxime ale incarcarilor

Fig. 2.11.5 Diagramele de eforturi ale sudurii

Proiectarea legăturii 9-10 (asamblare prin șuruburi)

Date de proiectare Specificații impuse:

Forțele exterioare: Fx=2350 N; Fy=450 N; Fz=750 N acționează la distanțele L1=60,5 mm; L2=60 mm; L3=250 mm; L4=450 mm; y=h11+g9+g10=30+8+8=46 mm. Se calculează momentele în centrul flanșei 9: Mx10=Fy(L1+L3)=108675 N∙mm; Mz10=Fy(L1+L4)=112000 N∙mm; My10=Fx(L1+L3)+Fz(L2+L4-y)=973525 N∙mm.

Tipul sarcinii: statică.

Restrictii dimenstionale: se impune ca dimensiunile flanșelor asamblate să permită strângerea asamblării cu chei standard respectând condiția de gabarit minim.

Fig. 2.12.1 Schema funcțional-constructivă a asamblării

Condiții de funcționare: coeficientul de frecare dintre flanșe, μ=0,15…0,25 (frecare uscată, oțel-oțel); temperatura T=-300…400C; mediu de lucru exterior cu umezeală avansatp.

Alegerea materialului

Fig. 2.12.2 Parametrii geometrici, funcționali și constructiv

Se adoptă pentru șuruburi din materialele incluse în grupa de caracteristici 6.8.

Adoptarea formelor constructive

Caracteristici și restricții funcționale și constructive:

-dimensionarea flanșelor se va face din considerente de gabarit pentru a se permite sudarea corpului tirantului 8 în zona centrală și pentru a se putea strânge asamblarea cu cheia.

Adoptarea parametrilor geometrici funcționali și constructivi:

-pentru flanșele 9 și 10 se adoptă semifabricat de tip platbandă și, tinând cont că în centru se va suda corpul tirantului (h8+a≈75 mm) și spre exterior se va aloca spațiu de acțiune a cheii de fixare (≈Φ28 mm pentru șuruburi de pana la M10), cu dimensiunea Lf=120 mm și grosimea g=8 mm;

-găurile de trecere a șuruburilor cu diametrul D1 se vor dispune în colțurile unui pătrat cu latura L=100 mm.

Schema de calcul

-despre forme și dimensiuni: flanșă pătrată cu Lf=120 mm; L=100 mm; a=(Lf-L)/2=10 mm;

-despre încărcare: Fx=2350 N; Fy=450 N; Fz=750 N; Mx10=108675 N∙mm; Mz10=112000 N∙mm; My10=073525 N∙mm.

-despre material: grupa caracteristicilor materialului 6.8, σ02=480MPa; c=1,5…2,5; σac=σ02/c=190…320MPa (se adoptă σat=200MPa);

-despre frecare: coeficientul de frecare de alunecare în filet, μ=0,2; coeficientul dintre piuliță și flanșa 10, μ1=0,2.

Relații de calcul:

Calculul forțelor axiale din șuruburi corespunzător fiecărei încărcări:

-forțele din șuruburi generate de forța Fx care solicită asamblarea axial excentric:

Fig. 2.12.3 Schema de calcul a forțelor din șuruburi

-forțele din șuruburi generate de momentul Mz10 care solicită asamblarea axial excentric:

-forțele din șuruburi generate de momentul My10 care solicită asamblarea axial excentric:

-forțele din șuruburi generate de rezultanta forțelor Fy și Fz,=651,92 care solicită asamblarea transversal centric:

-forțele din șuruburi generate de momentul Mx10 care solicită asamblarea transversal centric:

Calculul forțelor axiale totale din șuruburi:

Încărcarea maximă Faș=max(Faș1, Faș2, Faș3, Faș4)= 6118,33 N indică că șurubul 1 este cel mai solicitat și va fi dimensionat conform calculului de rezistență.

Calculul de rezistență:-dimensionarea șurubului cel mai solicitat din condiția de rezistență la tracțiune presupune determinarea diametrului interior al filetului necesar,

=7,11 mm, se adoptă () parametrii filetului: d1=8,376 mm; d2=9,026 mm; d=10 mm(M10), p=1,5 mm; se adoptă corelat cu dimensiunea filetului (M10) diametrul găurii de trecere, D1=11 mm (execuție mijlocie); se adoptă piuliță M10 cu m=8 mm și S=17 mm;-momentul de înșurubare (strângere) a șurubului cel mai solicitat:

-verificarea tijei filetate a șurubului cel mai solicitat la solicitări compuse (tracțiune și torsiune) în momentul strângerii:s

-momentul de acțiune la cheie pentru strângerea piuliței:

unde s-a considerat μ1=0,15.

-verificarea condiției de autofixare: ; 3.030<130.

Proiectareaformeitehnologice

Fig.2.12.4 Parametrii tehnologici și de reprezentare

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și de reprezentare:

-cotele privind lungimile tijei filetate și tijei șurubului s-au determinat ținând cont de grosimea piuliței m=8 mm, șaiba plată, șaiba Grower;dimensiunile șurubului au fost preluate din STAS;

Proiectarea legăturilor 11-12/12’

Proiectarea legăturii 11-12/12’, țeavă-țeavă pătrată

Date de proiectare

Specificații impuse:

Forțele exterioare: Fx=2350 N; Fy=450 N; Fz=750 N; acționează la distanțele L1=60,5 mm; L2=60 mm; L3=250 mm; L4=450 mm; Se calculează forțele și momentele în centrul asamblării cu bolț: FXs=FXd=Fx/2=1175 N; FZs=FZd=Fz/2=275 N; Mx11=Fy(L1+L3)/2=54337,5 N∙mm; Mz11=Fy(L2+L4)/2+Fx/2=354125 N∙mm; My11=Fx(L1+L3)/2+Fz(L2+L4)/2=499412,5 N∙mm.

Tipul sarcinii: statică.

Date despre asamblare: țeava pătrată interioară are dimensiunea h12=50 mm și

Fig.2.13.1.1 Schema funcțional-constructivă a legăturilor țeavă-țeavă cu profil pătrat

grosimea t12=5 mm; țeava pătrată exterioară are dimensiunea h11=60 mm și grosimea t11=5 mm.

Alegerea materialului

Elementele 11 și 12/12’ sunt incluse în subansamble sudate și, deci, pentru acestea s-a ales material sudabil, oțel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Alegerea formei constructive

Fig. 2.13.1.2 Parametrii geometrici ai asamblării

Caracteristici și restricții funcționale și constructive:

-pentru asigurarea funcționării se impune realizarea contactului conform (pe suprafețe mari) dintre țevile 11 și 12/12’ care se reașizează prin montajul cu joc al acestora

Adoptarea parametrilor geometrici fucționali și constructivi:

-țevile pătrate interioară si exterioară, au dimensiunile: h11=60 mm, t11=5 mm; h12=50 mm, t12=5 mm.

Schema de calcul

Ipoteze și relații de calcul:

-incărcările exterioare sunt: FXs=1325 N; FZs=275 N; Mz11=354125 N∙mm; My11=499412,5 N∙mm; Mx11=54337,5 N∙mm.

-dimensiunile alezajului pătrat, H=h12=50 mm; L=l11 cu valoare necunoscută; grosimea țevii interioare, t12=5 mm, și respectiv exterioare t11= 5mm.

-sistemul de coordonate adoptat are axa axială Y în loc de Z și axa transversală Z în loc de Y.

σasH2L2-(FXsH+3My11)L-12HMz11=0

σasH2L2-(FZsH+3My11)L-12HMx11=0

216000L2-1577736L-254970000=0

216000L2-1514736L-39122640=0 Se adoptă: L=80 mm.

Proiectarea formei tehnologice

Fig. 2.13.1.4 Parametrii tehnologici și constructivi Fig. 2.13.1.3 Similitudinile modelelor de calcul

Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici și de reprezentare:

-diametrul alezajului, D5=10 mm s-a determinat ca urmare a calculului asamblării cu bolț;

-gaura de bolț se aplică la partea inferioară la distanța 1,5D5;

-ajustajul gaură-bolă H12/h10.

Proiectarea legăturii 11-12/12’, asamblare prin bolț

Date de proiectare

Fig. 2.13.2.1. Schema funcțional-constructivă a asamblării cu bolț a țevilor pătrate concentrice

Alegerea materialului

Pentru elementele 11 și 12/12’ s-a ales material sudabil, oțel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Bolțul se va executa din oțel pentru construcții mecanice, E295 (SR EN 10025/2005).

Alegerea formei constructive

Fig. 2.13.2.2. Parametrii geometrici ai asamblării cu bolț

Caracteristici și restricții funcționale și constructive:

-asamblarea cu bolț se poziționează la cotele b11 și b12 de capetele țevilor 11 și, respectiv 12;-se va realiza asamblare transversală prin ambii pereți ai țevilor.

Parametrii geometrici principali:

-D-diametrul bolțului (valoare standard);-b11-pozișia găuriiin țeava 11;-b12poziția găurii în țeava 12.

Schema de calcul

Date cunoscute:

-despre încărcare: FYs=175 N;

-despre materiale: σ02=235MPa; σas=60…80MPa (se adoptă, σas=60MPa pentru oțelul S235 cu limita de curgere mai mică); τaf=70MPa.

Relații de calcul:

-condiția de rezistență la strivire a asamblării cu bolț:

-dimensionare asamblare cu bolț

Se adoptă din considerente tehnologicec, dar și de interschimbabilitate, D12=10 mm.

Verificare bolț la forfecare

Fig. 2.13.2.3 Schema de calcul

Proiectarea formei tehnologice

Alegerea bolțului:se va adopta bolț în forma standard cu diametrul exterior al porțiunii cilindrice, 8h10 [mm]

Ajustaje și toleranțe: H12/h10, pentru țeava 11 și bolț; execuție mijlocie a găurii din țeava 12.

Fig. 2.13.2.4. Parametrii de reprezentare

Verificarea cu modelul MDESIGN

Tab . 2.13.2.1. Sarcinile aplicate bolțului

BIBLIOGRAFIE

Jula, A. ș.a. Organe de mașini, vol. I,II. Universitatea din Brașov, 1986, 1989.

Mogan, Gh. ș.a. Organe de mașini. Teorie-Proiectare-Aplicații, Ed Universității Transilvania din Brașov, 2013 (format electronic).

Rădulescu, C. Organe de mașini, vol. I, II, III. Universitatea Transilvania din Brașov, 1985.

Desene executie