DOMENIUL : INGINERIE INDUSTRIALA PROGRAMUL DE STUDIU : LICENȚĂ PRODUCTICA SISTEMELOR INDUSTRIALE FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT : cu frecventă TITLUL LUCRĂRII:… [304159]

UNIVERSITATEA “AUREL VLAICU” DIN ARAD

FACULTATEA DE INGINERIE

DOMENIUL : INGINERIE INDUSTRIALA

PROGRAMUL DE STUDIU : LICENȚĂ

PRODUCTICA SISTEMELOR INDUSTRIALE

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT : cu frecventă

TITLUL LUCRĂRII:

LINIE AUTOMATĂ DE PRODUCȚIE PENTRU REPERE DE TIP ARBORE

ÎNDRUMĂTOR ȘTIINȚIFIC

Prof.univ.dr.ing.Doina Mortoiu

STUDENT: [anonimizat]

2018

Cuprins

1.Introducere

1.1. Automatizarea…………………………………………………..

1.2. Linii automate……………………………………………………

1.3. Proiectarea liniilor automate……………………………………

2. Tehnologia tip pentru repere de tip “arbore”

2.1. Arbori. Generalități…………………………………………….

2.2. Clasificare………………………………………………………..

2.3. Tehnologia și materialele folosite în construcția arborilor………………..

2.4. Structura procesului de fabricație…………………………………………

3. Prezentarea liniei automate pentru prelucrarea unui arbore

3.1. Posturi de lucru

3.2. Masini de prelucrat

3.3. Transportul semifabricatelor

3.4. Transportul produselor finite

4. Tehnologia de prelucrare a unui arbore

4.1. Elaborarea temei de proiect

4.2. Analiza constructiv tehnologică a desenului de execuție

4.3. Alegerea materialului și a semifabricatului

4.4. Întocmirea itinerariului tehnologic

4.5. Alegerea M.U. sculelor, dizpozitivelor și a aparatelor de măsură

4.6. Stabilirea adaosurilor de prelucrare și a dimensiunilor intermediare

4.7. Stabilirea regimului de așchiere

4.8. Normarea tehnică

4.9. [anonimizat]

4.10. Norme de securitatea a muncii

5. Concluzii

6. [anonimizat]-unelte ca să se înlature forța de muncă umană. Aceasta din urmă având rol doar de urmărire și programare al întregului proce de muncă.

Automatizarea industrială este domeniul unde ca parte a ingineriei, [anonimizat] o [anonimizat]. Gradul automatizării este dat de independența și complexitatea mașinilor ce intră în componența sistemului.

[anonimizat]. [anonimizat] a supraveghea și programa agregatele care intră în componența fluxului de fabricare. Prelucrarea, [anonimizat].

Noile descoperiri în domeniul electrotehnicii accelerează cu putere posibilitatea automatizărilor și implicit dezvoltarea unor noi metode. [anonimizat], scăzând costurile aferente pentru resursele umane necesare pentru realizarea aceluiași volum de produse.

Dezvoltarea problemelor de senzoristică și a prelucrarea semnalelor electronice a dus ca automatizarea să fie un proces de lucru tot mai cautat și sigur. Datorită acestor posibile automatizări, s-a [anonimizat], iar producția și calitatea muncii au avut o ascensiune puternică. Activitatea umană a fost dirijată pentru a elimina interferențele și a activitățiilor de detecție a defectelor, programare și alte activități cu rolul de a asigura funcționalitatea automatizărilor.

Automatizarea în industrie reprezintă o disciplină independentă cu o aplicabilitate în toate domeniile ce au în componență nevoie de tehnologie.

Linii automate

Linia automată de producție este alcătuită dintr-un sistem de transport și un sistem de control al pieselor de prelucrat, un set de mașini automate și echipamente auxiliare, aflate în concordanță cu ordinea procesului, producând produse automate ale întregii sau ale procesului de fabricare.

Întreprinderile din zilele noastre, moderne, au ca și caracteristică principală formele specifice de organizare a producției și implicit proceselor de producție bazate pe un nivel avansat de automatizare și o mecanizare complexă.

În cazul proceselor de producție discontinuă, cum o reprezintă și domeniul industriei constructoare de mașini, forma automatizării de ansamblu o reprezintă linia de transfer sau linia automatizată de producție.

Liniile automate de producție reprezintă acea formă organizatorică de producție unde utilajele care execută operațiile sunt amplasate într-o ordine impusă în vederea executării operațiilor. Mașinile-unelete sunt legate între ele prin instalații de transport automate care fac ca obiectul de lucru să ajungă de la un post la celalălalt, ținând seama de ritmul mașinilor și ritmul conducerii întregului proces. Ca și în cazul mai multor industrii, și aici, aceste linii automatizate, odată cu liniile de producție, controlul și verificarea normelor produselor se face automat. Datorită acestor capacități liniile automate au avut o ascensiune foarte mare în cadrul industriei constructoare de mașini.

O etapă mai importantă în cazul organizării producției pe baza sistemelor automatizate o reprezintă creearea secțiilor complet automatizate. Rolul acestor sisteme este ca procesele, de transport și producție, să aibă loc în totalitate fără participarea directă a omului, acesta având rolul doar de a monitoriza, programa și a controla bunul mers de funcționare al proceselor. Datorită acestor sisteme mașinile-unelte și sistemele de transport care duc la obținerea produsului finit acționează într-un mod coordonat, operațiunile reușind să fie integrate într-un unic proces automatizat.

Pe plan mondial, având la bază aceste sisteme, s-a reușit construcția unor uzine complet automatizate cu un rezultat foarte bun. În interiorul acestor uzine producția și întreg procesul de producție este automat reglat cu ajutorul aparaturii speciale, iar în cazul unei funcționări anormale agregatele sunt oprite de către acesta. Bunul mers al fluxului tehnologic este supravegheat de către un panou sau tablou de comandă care poate semnala orice în mod automat orice defecțiune sau funcționare anormală a procesului.

În tot mai multe înteprinderi din industrie care au ramuri cu producție continuă procesele sunt automatizate sau în curs de automatizare, procesele fiind conduse centalizat din camere de comanda sau într-un mod complet automatizat de catre un calculator.

La începutul secolului 20, cu mașini, role, mici motoare, mașini de cusut și alte echipamente care deserveau industria au început să apară in linii automate, prima apariție a mașinilor-unelte în tandem cu liniile automate. Prima este apariția industriei de automobile în linia de producție și linii de producție semiautomate iar mai apoi transformată într-o linie automată. După cel de-al doilea război mondial, numărul de linii automate a crescut puternic în industria prelucrătoare a țărilor dezvoltate.

Producția de linii automate ar trebui să fie suficient de mare pentru a produce la standardele necesare. Proiectarea și procesul de producție trebuie să fie avansate, stabile și fiabile și să rămână nemodificate pentru o perioadă lungă de timp.

Avantajele liniei automată de producției în masă, îmbunătățește productivitatea muncii, stabilizează și îmbunătățește calitea produselor, îmbunătățește condițile de lucru, reduce zona de producție, reduce costurile de producție, scurtează ciclul de producție, asigură producția bine echilibrată, aduce beneficii economice semnificative.

Linia de producție automată în cazul în care nu există interferențe în conformitate cu alte dispoziții ale procedurilor sau instrucțiunilor pentru funcționarea automată sau controlul procesului, are ca obiectiv principal "stabilitate, precizie, rapidate". Tehnologia de automatizare este utilizată pe scară largă în industrie, agricultură, domeniul militar, cercetare științifică, transport, afaceri, tratament medical, servicii și familie. Linia automată de producție utilizată, nu numai datorită muncii manuale grele, muncii mintale și mediului de lucru sărac și periculos, ci și pentru a îmbunătăți în mare măsură productivitatea muncii, pentru a ne îmbunătăți abilitatea de a recunoaște și transforma lumea.

1.3 Proiectarea liniilor automate

Linia automată de prelucrare este cea mai rapidă și cea mai utilizată în industria mecanică de fabricare. Acestea includ în principal: linia automată de unelte modulare, mașinile-unelte, diverse părți utilizate pentru prelucrare. Linia automată este compusă din mașini generale și specializate sau mașini automate speciale pentru o procedură de procesare simplă a părților liniei automate.

Modul de conectare al echipamentului în linia automată are două tipuri de conexiuni rigide și o conexiune flexibilă.

În linia automată de conectare rigidă, nu există nici un dispozitiv de stocare între procesul de lucru, procesul piesei de lucru și procesul de livrare, ele au un ritm strict. Atunci când un dispozitiv eșuează și se oprește, se va opri întreaga linie. Prin urmare, este necesară fiabilitatea ridicată a diferitelor dispozitive din linia automată a conexiunii rigide.

În liniile automate flexibile, fiecare proces este aranjat între dispozitivul de stocare, ciclul de funcționare nu trebuie să fie strict consecvent, o scurtă pauză atunci când dispozitivul este compus dintr-un dispozitiv de stocare a materialelor, poate ajusta funcția de echilibrare într-o anumită perioada de timp, astfel încât nu va afecta munca normală a altor echipamente. Conexiunea flexibilă este adesea adoptată în linia automată integrată și linia de asamblare automată.

1.4 Transportul în linii automate

Instalațiile aducătoare și cele de evacuare(IA/E) fac parte din subsistemul manipulator al sistemului de prodcție automată. Aceste sisteme realizează acea operație ce poartă denumirea de transport în linii automate. Aceste operații se referă la manipularea obiectelor de lucru dispozitive, scule care se prelucrează în sistemul de producție.

Funcțiile sistemului de transport în linii automate sunt:

De depozitare

De captare și extragere

Ordonare

Transfer

Separare și reunire

Numărare și dozare

Livrare

Măsurare

Control

Sortare

Sistemul de transport este alcătuit din mai multe dispozitive interconectate între ele fiind afectat întreg sistemul în cazul defectării unui dispozitiv. Pe lângă funcția fundamentală pe care o are fiecare dispozitiv acesta mai poate îndeplinii și alte funcții, unele dintre acestea pot fi aducătoare sau de evacuare.

Funcțiile de transport, cele aducătoare și de evacuare pot să fie îndeplinite în unele cazuri și de roboți industriali. Opțiunea roboților industriali pentru funcția de transport se ia în calcul doar în baza unor considerente economice. Datorită acestor considerente economice există cazuri când operațiile nu pot fi realizate de către roboții industriali.

1.Depozitele ce intră în componența sistemului de transport și au rolul de a depozita și păstra obiectele într-o anumită poziție și un anumit loc pentru utilizarea lor mai apoi în cadrul procesului.

Într-un sistem flexibil de fabricație ca și depozite putem întalni mai multe tipuri:

Buncăre

Acumulatoare

Magazine

Palete

Containere

Buncărul este un dispozitv de depozitare delimitat prin pereți solizi(de obicei din tablă) în care se obișnuieste depozitarea materialelor vrac. Buncărele sunt de două tipuri- staționare când obiectele sunt evacuate prin alunecare printr-un orificiu aflat în pantă sau mobile când evacuarea se face cu ajutorul unor riglete mobile.

Buncăr staționar

Acumulatorul sau stivuitorul are rolul de a depozita semifabricatele sau fabricatele în ordine după o anumită direcție.

Acumulator tubular- acumulator cu cablu- acumulator cu bandă

Magazinul are același rol ca și acumulatorul, dar acesta are suplimentar unele locașuri pentru așezarea univoce a produselor.

Magazin cu bandă și prisme

Paleta are rolul unui magazin dar aici obiectele sunt situate sub formă matriceală, de unde și denumirea de magazin bidimensional. Avantajul care îl constă acest tip de depozitare o reprezintă transferarea simultană a mai multe obiecte. În cazul utilizării unui braț robotic va trebui sa se realizeze un program de suprafață unde se precizează ordinea introducerii și extragerii obiectelor.

Paletele se pot clasifica în doua categorii:

De transfer

De prelucrare

Paletă matriceală

Containărul are rolul de depozit tridimensional în care obiectele sunt depozitate dezordonat sau ordonat. Pentru realizarea depozitării ordonat în cadrul conatainerului este necesar ajutorul unor alte dispozitive care să asigure ordonarea obiectelor. Deosebirea dintre container și buncăr este aceea că al doilea nu poate realiza transferul simultan a mai multor produse.

Container cu obiecte depozitate în straturi

2.Dispozitivele de captare și extragere au rolul de a scoate sau introduce obiecte dintr-un depozit cu ajutorul unei clapete aflate pe fundul buncărului. Deschizându-se clapeta aflată pe fundul buncărului se permite trecerea obiectelor mai departe. În locul clapetelor se mai pot utiliza și rotoare, jgheaburi vibrante și culise.

Rotor cu cârlige Culisă

3.Dispozitive de ordonare au rolul de a organiza obiectele astfel încât sa se cunoască tot timpul adresa de origine a obicectului dorit. Gradul de dezordine a pieselor este dat de numarul total de obiecte aflate în formație și numărul parametrilor care trebuie modificați pentru obținerea formației dorite. Gradul de formații dorite se poate calcula cu formula .

Formație de obiecte ordonate unidimensional

Prin formație ordonată se întelege o mulțime de produse a căror parametrii diferă cu unul sau doi puncte. Sub acțiunea dispozitivelor de ordonare formațiile dezordonate devin formații ordonate. Acest lucru se realizează prin eliminarea obiectelor nedorite sau prin modificarea starii actuale a obiectelor.

Elementele ce au rol în ordonare nu au elemente în mișcare ci se folosesc de structurile celorlalte elemente cu care au contac obiectele. Cele mai cunoscute sunt șicanele aflate în jgheaburi ele folosindu-se pentru a selecta de geometria și greutatea obiectelor.

Dispozitivele care constituie rol în ordonarea obiectelor prezintă obiecte în mișcare folosind energie din exterior pentru a realiza funcția dorită.

Dispozitiv gravitațional de transfer de tip “pahar”

Dispozitiv de orgonare cu mecanism

4. Dispozitive de transfer au rolul de a realiza fluxul de produse în cadrul procesului de producție. Scopul său este modificarea situării produselor transferate.

Transferul produselor poate fi realizat:

Lung

Scurt

Transferul lung face parte din compartimentul de logistică, care este împărțit în doua categorii:

Interioară

Exterioară

Logistica exterioară are rolul de a transporta produsele de la o unitate productivă la alte unități consumatoare sau furnizoare folosindu-se de domenii exterioare cum sunt cele auto, navale, feroviare, etc.

Logistica interioară are rolul de a asigura transportul produselor intern, în cadrul aceleași fabrici. Transportul se realizează între punctele de lucru.

Transportul scurt se poate realiza cu sau fară energie exterioară la anumite intervale de timp sau continuu, în funcție de necesitate. În acest caz obiectele transferate pot sa fie semifabricate, dispozitive, scule, sau alte elemente de depozitare. Acest tip de transfer se folosește de unele elemente de transfer sau dispozitive de transfer cu rolul de a satisface cerința de transfer a obiectelor.

Obiectele se deplasează prin elemente de transfer cum sunt jgheaburile continuu sau discontinuu în funcție de cerință acesta aflându-se în plan înclinat pereții având rol de ghidare a mișcării. Corpurile care au forme prismatice se transferă prin alunecare evitându-se rostogolirea lor fapt ce ar putea cauza defecte, iar corpurile cu formă de revoluție se pot deplasa fie prin alunecare fie prin rostogolire. În ambele cazuri trebuie să se ia măsuri în cazul vitezei pentru a evita ciocnirea obiectelor și evitarea deteriorării acestora.

Pentru evitarea frecării excesive între obiect și jgheab se montează în unele cazuri role cilindrice cu axele perpendiculare catre direcția de deplasare.

Dispozitivele de transfer sunt acționate de regulă de către un motor sau transmisie, aceasta reprezentând o energie mecanică exterioară care are rolul de a pune în mișcare transferul produselor prin diferite modalități, prin intermediul frecării, cu ajutorul unor elemente speciale sau prin agățare.

Transferul de poate realiza cu ajutorul: conveioarelor, dispozitiv de transfer prin vibrații sub formă de jgheab, dispozitive de transfer pas cu pas, dispozitive de transfer de tip masă.

Conveioarele exprimă cel mai simplu și cel mai comun mod de transfer acesta utilizând benzi sau curele, cabluri sau role de antrenare în funcție de necesitate.

Conveior cu role

5. Dispozitive de separare și reunire, au rolul de separa sau reunii unele obiecte, acest lucru realizându-se în două poziții.

Prima fază urmărește separarea respectiv reunirea unor obiecte într-un flux continuu.

Cea de-a doua fază urmărește divizarea unui flux continuu dintr-un anumit traseu în fluxuri continue pe mai multe trasee.

Dispozitivul de separare bucată cu bucată este format dintr-un dispozitiv de transfer prin cădere, unde obiectele se deplasează în continuu. Separarea se face cu ajutorul unui organ activ alcătuit dintr-o lamelă oscilantă care pătrund în interiorul tubului când este necesar.

Dispozitiv de separare bucată cu bucată

Dispozitivul de separare al fluxului resprectiv reunire este format din mai multe jgheaburi fixe și unul mobil. Cel mobil are rolul de a dirija obiectele în mod succesiv.

Dispozitiv de separare al fluxului continuu

6. Dispozitive de livrare au rolul de a livra obiectele și se realizează între funcția de manipulare și prelucrare. Această funcție se realizează cu ajutorul dispozitivelor de livrare care la rândul lor reprezintă subsisteme de manipulare și prelucrare. Se livrează cu ajutorul acestor dispozitive scule, materiale sau alte dispozitive.

Livrarea poate să fie efectuată de catre sisteme de livrare sau de către brațe robotice industriale.

Evacuare de tip jgheab

Un dispozitiv de livrare poate să fie format dintr-un jgheab înclinat prevăzut cu un dispozitiv de separare .

Dacă funcția de livrare este realizată de către un robot, apare o divizare între subfuncția de preluare a obiectului de la un dispozitiv de intrare-ieșire și predarea obiectului mașinii de lucru. Acest tip de livrare permite doar obiectelor discrete să fie livrate. Un avantaj major îl reprezintă ca robotul are capacitatea de a prelua atât obiectele ordonate cât și cele neordonate.

În primul caz dispozitivul trebuie să aibă prevăzut un post de preluare unde obiectul de preluat este situat univoc. Dacă obiectele sunt preluate din palete acestea sunt preluate succesiv dupa un program de suprafață.

Robotul care este utilizat în vederea executării unei operații trebuie echipat cu un dispozitiv de vedere artificială pentru a recunoaște obiectele, astfel el are capacitatea sa preia obiecte atât în formații dezordonate cât și ordonate atât în două cât și în trei dimensiuni.

Obiectele situate pe banda conveiorului reprezintă o dezordine cu un grad de două dimensiuni.

Obiectele preluate din container reprezintă o dezordine cu un grad de trei dimensiuni, această operație mai purtând denumirea de apucare în ladă. Robotul poate să execute acest tip de operație doar dacă numărul gradelor de mobilitate este pozitiv, iar programul prevedere un sistem de viziune artificială și este capabil să recunoască obiectele supuse parțial.

Dispozitivul de preluare mobil are un impact major în creșterea productivității eliminându-se astel timpul de stationare al dispozitivului care face transferul. Ca acest lucru să se poată realiza robotul trebuie să aibă un sistem de comandă prevăzut cu un sistem de urmărire ținându-se seama și de mișcarea dispozitivului de transfer.

7. Dispozitivele de evacuare sunt inversa funcției de aducere. Această funcție are rolul de a evacua dispozitivele, materialele, produsele finite. Aceasă funcție poate fi realizată de către dispozitivele de evacuare sau de către roboții industiali.

Dispozitivele de evacuare sunt asemenea dispozitivelor de transfer doar că de această dată ele se găsesc în spațiul de lucru al mașinii. După ce funcția aceasta este realizată de către un robot, acesta preia obiectul și îl pune într-o zonă bine definită în dispozitivul de intrare-ieșire.

Cea mai importantă problemă care se pune în acest caz este evacuarea șpanului și rezidurilor rămase în urma prelucrării. Acest lucru se poate rezolva cu ajutorul unor containere unde se adună materialul rezultat în urma prelucrării și se eveacuează când este cazul.

8. Dispoziti de măsurare și control, acestea au rolul de a controla obiectele, de a număra sau a controla alte caracteristici întâlnite în timpul procesului.

Subfuncția de control de existență are rolul de a constata la un moment dat în timpul procesului calitatea produsului. Acesta trebuie sa existe mai ales în liniile automate de producție și se poate realiza cu ajutorul unor senzori tactili.

Subfuncția de numărare are rolul de a stabili niște corelații între numărul de obiecte intrate și timpul care îl petrece acesta in sistemul de fabricație.

Subfuncția de dozare are rol de a determina cantitatea de obiecte introduse într-un anumit interval de timp astefel încât procesul să se desfășuare în bune condiții.

Dispozitivul de separare bucată cu bucată reprezintă un bun exemplu de dispozitiv de dozare deoarece se permite eliberarea câte unui singur obiect. Dozarea se realizează prin numărarea obiectelor eliberate într-un anumit interval de timp.

Dozarea materialelor ce se află în stare vrac se poate face prin cântărire sau prin umplerea succesivă a unor recipiente.

Numărarea obiectelor se poate face foarte ușor pe baza unor senzori amplasați în zonele pe unde sunt transportate obiectele. Banda transportă obiectele, iar un senzor de proximitate primeste impuls la fiecare obiect trecut prin dreptul sau, astfel se poate face o consemnare a fiecărui obiect trecut.

Dispozitiv de numărare cu senzor de proximitate

Automatizarea procesului se realizează cu ajutorul unor traductoare de deplasare care au rolul de a transforma dimensiunile de măsurare în deplasări, iar mai apoi în semnale în forma electrică pentru a putea fi prelucrate și înregistrate. Aceste traductoare pot sa fie cu sau fără contact mecanic.

Controlul dimensional se realizează prin compararea produsului cu un produs de referință pentru a se observa coincidența sau necoincidența acestora. În sistemele automate acest procedeu se poate realiza pasiv sau activ.

Controlul activ se realizează în timpul procesului de prelucrare, rezultatele obținute se prelucrează și modifică parametrii parametrii mașinilor astfel încât sa funcționeze corespunzător regimului de lucru pentru evitarea abaterilor de la valorile nominale prevăzute.

Controlul pasiv se realizează după efectuarea operației de prelucrare. Aceste rezultate deservesc la efectuarea reglajelor ulterioare ale mașinilor pentru a se realiza precizia de prelucrare necesară și a se evita rebutarea pieselor.

Controlul pasiv se poate realiza după operație, după celulă sau după sistem. Controlul post operație se realizează în urma fiecărei operații, post celulă în urma tuturor operațiilor din celula respectivă și post sistem în urma fiecărui sistem de fabricație care este superior în ierarhie celulei.

9. Dispozitive de sortare. Aceasă funcție fost descrisă anterior, aceste dispozitive de sortare amplasează în funcție de modul de control.

Dispozitivele de sortare se compun din mai multe dispozitive: dispozitive de control, dispozitive de transfer și dispozitive de separare. Dispozitivele de control au rolul de a măsura și prelucra rezultatele, dispozitivele de transfer au rolul de a aduce obiectele, iar cel de separare are rolul de a sorta pe baza informațiilor primite de la dispozitivul de control.

Mai jos avem prezentat un model de sortare a bilelor de rulmenti. Bilele sunt transferate prin jgheab până la dispozitivul de separare. Dispozitivul măsuară bila și în funcșie de diametrul său este lăsată să pătrundă în locul corespunzător.

Dispozitiv de sortat bile

Tehnologia tip pentru repere de tip “arbore”

2.1 Arbori. Generalități

Arborii sunt organe de mașini cu mișcare de rotație având rolul de a susține alte organe de mașini(roți pentru lanț, roți dințate) prin intermediul cărora se transmite moment de torsiune în jurul axei lor.

Arborii sunt concepuți cu rolul de a prelua forțele produse de celelalte organe de mașini montate în jurul acestora și de a le transmite mai apoi reazemelor care sunt formate din lagăre cu alunecare sau cu rostogolire.

Părțile componente ale unui arbore

Părțile ce intră în componența unui arbore sunt:

a: corpul arborelui

b: zona de calare

c: zona de reazem sau fusurile arborelui

Arborii pe lângă suprafețele principale mai au în componență găuri de centruire, canale de pană, filete și anumite suprafețe auxiliare.

Zonele de calare sunt acele zone unde arborii se îmbină cu celelalte organe de mașini. Aceste zone se pot executa sub o formă cilindrică, care se utilizează de obicei deoarece este mai ușor de realizat, sau formă conică, mai puțin utilizată această metoda deoarece este mai greu de realizat și automat implică costuri suplimentare și timp îndelungat de prelucrare. Acestea din urmă sunt utilizate doar în cazuri speciale unde au loc demontări și montări succesive și când se impune o precizie ridicată, conicitatea asigurând acest lucru.

Zonele de reazem ale arborelui sunt locurile unde arborele este sprijinit în lagare, acestea sunt de obicei situate la extremitățiile arborelui având forma sferică, cilindrică sau conică.

Pentru lagărele cu alunecare, zonele de reazem pot fi executate sub fiecare forma sferică, cilindrică sau conică, utilizând cel mai adesea zonele cilindrice cu un diametru mai mic decat treapta alăturată realizându-se astfel simplificarea montajului și fixarea axială a lagărelor. Fusurile de forma conică au rolul de a oferii posibiliatea reglarii jocului din interiorul lagărului permițând deplasarea axială a arborelui. Zonele sferice sunt concepute doar în cazul arborilor elastici, aceștia având deformații mari, iar fusul sferic permițând acest lucru.

Pentru lagărele cu rostogolire, zonele de reazem se execută sub forma cilindrică, având dimensiuni relativ mici pentru cazul când se utilizează un singur rulment corpurile de rostogolire fiind dispuse pe un singur rând și dimensiuni mari în cazul în care montajul implică doi rulmenți sau un singur rulment având corpul de rostogolire dispuse pe mai multe rânduri. Fusurile arborelui se mai pot executa și conic acestea având conicitatea egală cu alezajul rulmenților oscilanți. Acești rulmenți oscilanți oscilanți pot să fie: cu role butoi sau cu bile.

2.2 Clasificare

Arborii se pot clasifica după mai multe criterii:

după forma axei geometrice

arbori drepți

arbori flexibili

arbori cotiți

după locul întrebuințării

arbori principali pentru mașini-unelte

arbori de transmisie

după secțiunea lungimii arborelui

cu secțiune variabilă

cu secțiune constantă

după forma suprafeței exterioare

arbori canelați

arbori netezi

după forma secțiunii

arbori tubulari

arbori cu secțiune plină

după rigiditate

arbori elastici

arbori rigizi

după numarul reazemelor

arbori cu doua reazeme

arbori cu mai multe reazeme

după poziția în spațiu a axei geometrice

arbori verticali

arbori orizontali

arbori înclinați

Arborii drepți sunt cei mai des utilizati în transmisiile mecanice, aceștia putând avea secțiunea transversală constantă sau variabilă în funcție de tehnologia de execuție aleasă și de montajul ales, acest lucru depinzând de repartiția sarcinilor pe suprafața arborelui.

Arbore cu secțiune transversală constantă

Arbore cu secțiune transversală variabilă

Arborii netezi sunt utilizați în construcția reductoarelor.

Arborii sunt utilizați în construcția cutiilor de viteze, a diferențialelor și cutiilor de distribuție.

Arborii tubulari se utilizează în momentul în care în construcția unor anumite mecanisme se impun condiții severe de greutate(greutatea arborelui tubular este cu 25% mai mică decât a unui arbore normal, iar rezistența la încovoiere nu scade sub 6,25%) sau în atunci când este necesară trecerea unui alt arbore prin arbore(cel mai des întâlnit exemplu este la tractoare unde printr-un astfel de arbore trece arborele angrenează priza de putere).

Arborii drepți sunt utilizați în majoritatea domeniilor cum sunt transmisiile mașinilor, tractoarelor, reductoarelor de turații, mașini agricole, etc.

2.3. Tehnologia și materialele folosite în construcția arborilor

Deoarece gama de arbori care se execută este foarte diversificată datorită formei, lungimii și diferitelor dimensiuni și tehnologia realizării acestora este foarte diversificată. Tehnologiile de prelucrare diferă de la arbore la celalalt, dar există și părti comune permitând astfel realizarea unei tehnologii tip pe baza cărora se pot executa cu anumite modificări tehnologia necesară unui anumit tip de arbore.

Tehnologia de concepere și execuție a arborilor constă în prelucrarea prin strunjire a suprafețelor conice sau cilindrice, în funție de forma arborelui, a canalelor de pană, a filetelor, aceste operații fiind executate înaintea tratamentelor termice. După aplicarea tratamentelor termice se execută operații de finisare a zonelor de reazem și a suprafețelor pentru caneluri.

Tratamente termice aplicate sau termochimice depind direct de materialul și calitatea materialului ales pentru conceperea arborelui. Aceste tratamente pot consta în îmbunatățire sau calire superficială, nitrurare, cementare.

Ca și pentru toate organele de mașini și în cazul arborilor materialele se aleg în funcție de cerințele impuse(rigiditate și rezistență) și de tipul lagărelor în care vor fi amplasate.

Arborii de obicei se execută din oțel-carbon sau oțel aliat, iar în cazul arborilor de dimensiuni mari și foarte mari materialul ales este fonta. Oțelurile aliate se recomandă în cazul în care roata dințată de pe arbore formează corp comun cu arborele, în cazul unde exista viteză de rotație foarte mare și în cazul unde arborii sunt puternic solicitați.

Materialele utilizate pentru construcția arborilor sunt:

OL- oțel de uz general pentru construcții(OL50, OL60)- aceste materiale nu necesită tratament termic aplicat

OLC- oțel aliat de calitate îmbunătățit(OLC45, 40Cr10)- în cazul arborilor supuși la solicitări mari

Oțel-carbon de cementare(OLC10, OLC15, 13CrNi30)- în cazul arborilor supuși la solicitări puternice și turații mari

Semifabricatele utilizate în construcția arborilor pot fi: bare laminate pentru arbori cu diametre mici, bare laminate cu forjare ulterioară, bare laminate cu matrițare ulterioară pentru producția de serie mare, iar in cazul arborilor de dimensiuni mari semifabricate turnate.

Semifabricatul din care se execută arborii pot să fie:

Laminat

Forjat

Sudat

Turnat

Execuția arborilor din semifabricate laminate duc la obținerea unei piese de forma cât mai apropiată de cea dorită(produsul final) economisindu-se astfel timp, material și energie necesară pentru obținerea produsului finit.

Pentru alegerea semifabricatelor se va ține seama de următorii factori:

Dimensiunea și forma arborelui

Solicitările apărute în timpul exploatării arborilor

Aspectele economice și tehnologice ce apar în timpul procesului

2.4. Structura procesului de fabricație

Arborii drepți sunt realizați într-o diversitate mare de forme având dimensiuni diferite, dar tehnologia și procesele tehnologice de prelucrare utilizare sunt foarte asemănatoare pentru fiecare arbore.

Structura procesului tehnologic este influențată de mai mulți factori printre care:

Condițiile tehnice impuse arborelui

Gabaritul și forma arborelui

Semifabricatul utilizat la conceperea arborelui

Procesele tehnologice de fabricare a arborilor cuprinde doua mari grupe de prelucrări:

Prelucrarea suprafețelor interioare

Prelucrarea suprafețelor exterioare

Operațiile tehnologice pentru prelucrarea arborilor drepți cuprind:

Operații pregătitoare, care au rolul de a asigura o bună fixare ulterioară a semifabricatelor acest lucru realizându-se prin bazarea axială și radială.

Aceste operații pregătitoare presupun:

Decojirea

Îndreptarea

Strujirea suprafețelor frontale

Centruirea semifabricatelor

Prelucrarea prealabilă mecanică a suprafețelor principale, aici se prelucrează toate suprafețele pană la cota finală, exceptie facând doar cele care se încadrează în clasa de precizie sub 7 unde se lasă un adaos de material ce o sa fie îndepărtat la o prelucrare ulterioară. Pentru realizarea acestor suprafețe se utilizează mașini-unelte cu rolul de a strunji, freza, aleza, gauri, broșa și aleza.

Prelucrarea prealabilă mecanică a suprafețelor auxiliare, aici au loc prelucrările canalelor de pană, filete, caneluri și diferite găuri.

Pentru alegerea procedeului optim de prelucrare trebuie să se țină cont de următoarele condiții:

Tipul producției

Dimensiunile și forma arborelui

Condițiile tehnice impuse

Canalele de pană se execută cu freze disc sau cu freze deget în funcție de formă pană la forma finală deoarece aceste prelucrări nu se mai rectifică.

Tratamentul termic, se determină în funcție de tipul materialului și ce se dorește să se obțină în urma lui, buna prelucrabilitate sau creșterea caracteristicilor materialului.

Într-un prim caz tratamentele termice sunt compuse din: recoaceri care pot să fie de detensionare, normalizare sau înmuiere prin care se urmărește micșorarea durității materialului și detensionarea acestuia pentru o bună prelucrabilitate.

În cel de-al doilea caz tratamentele termice sunt reprezentate de cementare, nitrurare, îmbunătățire, călire superficială pentru a rezista uzurii ce apare în timp ce își execută rolul funcțional.

Finisarea arborilor, acest procedeu se aplică suprafețelor principale și mai rar celor auxiliare. Acest procedeu folosește prinderea între vârfuri sau nu în funcție de forma și dimensiunile arborilor, prezentând precizie foarte bună și costuri reduse.

Acest proces are loc pe mașini universale sau pe mașini specializate de rectificat. În cazul arborilor care necesită netezire se folosesc mașini de netezit, superfinisat, honuit, lustruit reducând astfel foarte mult rugozitatea materialului, acest procedeu realizându-se numai după ce în prealabil s-a aplicat un tratament termic.

Controlul tehnic final al arborelui, pe lângă operațiile de prelucrare mecanică și controlul dintre operațiile premergătoare, la finalul întregului procedeu se execută controlul final.

Controlul inițial se realizează în cazul arborilor mari, grei în vederea verificării calității materialului și eventualelor defecte.

Controlul în timpul procesului de prelucrare are rolul de a observa buna funcționalitate a procesului, iar in cazul în care piesa este rebut să se rebuteze piesa înainte de prelucrările ulterioare pentru reducerea costurilor.

Pentru arborii care suportă tratamente termice, aceștia sunt verificați de posibilele deformații apărute în urma acestui proces.

În cadrul controlului final se urmărește gradul de similitudine al arborelui prelucrat cu arborele din desenul de execuție și dacă corespunde cu specificațiile cerute de către producător.