’’Dispozitiv de fixare pentru sudare la 90ș ’’ Introducere ………………………….. …………………………….. [617467]

LUCRARE DE DIPLO MĂ

6

Cuprins

’’Dispozitiv de fixare pentru sudare la 90ș ’’

Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 8
Capitolul 1 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………….. 9
1. Descrierea dispozitivului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ..9
Capitolul 2 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 12
2. Generalități despre mecanisme de transformare a mișcării circulare în mișcare rectilinie, generalități privind
dispozitive de fixare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 12
2.2. Generalit ăți despre dispozitive de fixare ………………………….. ………………………….. ……………………… 15
2.3. Dispozitive de asamblare ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 16
Capitolul 3 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 17
3. ALEGEREA TIPULUI DE FI LET ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………… 17
3.1. Alegerea materialelor: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 19
Capitolul 4 ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 21
4. Brevieru l de calcul: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 21
4.1. Calcul diametrului mediu ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 21
4.2. Clacul numărului de spire în contact: ………………………….. ………………………….. ………………………….. 23
4.3. Proiectarea formei șurubului: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 23
4.4. Calcul mometelor de înșurubare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 27
4.5. Verificarea șur ubului ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………. 28
4.6. Verificarea sprielor șurubului: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 29
4.7. Dimenisonarea piuliței: ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 30
4.8. Verificarea piuliței: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 33

LUCRARE DE DIPLO MĂ

7
4.9. Verificarea gulerul piuliței se face la încovoiere,forfecare și strivire: ………………………….. …………… 34
4.10. Proiectarea elementului de acționare : ………………………….. ………………………….. …………………………. 36
4.11. Proiectare elementului de acționare: ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 37
4.12. Verificare la stirvie a su prafeței de contact dintre butucul mecanismului de acționare și șurub: …… 38
4.13. Calcul randamentului transmisiei: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ….. 39
Bibliografi e: ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 40
OPIS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 41

LUCRARE DE DIPLO MĂ

8
Introducere

Lucrarea se intitulează ’’ Dispozitiv de fixare pentru sudare la 90ș ’’, scopul ce stătea la baza
proiectăr ii este de a elimina dificulitățiile apărute la procesul de sudare și de a reduce timpul de
pregătire cu poziționarea pieselor pentru sudare la unghiul de 90ș.
Pentru a îndeplini scopurile proiectării s -a optat pentru o variantă constructivă a dispozitivu lui
similară cu principiile de funcționare a unei menghine.
Soluțiile tehnologice ce fac diferența între acest dispozitiv de fixare față de o menghină sunt:
forma plăcii de bază a dispozitivului, modul de așezare a celor două flancuri fixe, și forma fla ncului
mobil.
Principiul de funcționare a dispozitivul este un mecansim cu șurub -piuliță cu piuliță fixă, ce
transformă mișcarea de rotație a șurubului în mișcare de translație, iar datorită randamentului de
înșurubare, rezultă un timp redus pentru fixare a pieselor ce vor fi sudate. Având în vedere situația unei
forțe F = 600N, care acționează într -un singur sens, s -a ales filetul trapezoidal pentru acest dispozitiv
conform SR ISO 2901:1996.
Un alt aspect foarte important de care s -a ținut cont, era de a p roiecta dispozitivul în așa fel
încât costurile de fabricație să fie cât mai reduse, iar durata de viață a dispozitivului să fie cât mai mare,
pentru a atinge acest aspect la alegerea materialelor pentru dispozitiv s -au ales următoarele materii:
fontă pent ru placa de bază, un oțel de construcții pentru șurubul de mișcare și un material din bronz din
care s -a realizat piulița fixă.
Pentru ca dispozitivul să fie perfect funcțional era necesar să se facă o serie de calcule atât
pentru dimensionarea părților co mponente cât și pentru verificarea la solicitările ce apar în timpul
utilizării acestui utilaj. Aceste calcule sunt reprezentante în brevierul de calcule.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

9
Capitolul 1
1. Descrierea dispozitivului

Dispozitivul proiectat este o unealtă de prindere pentru piese care urmează să fie sudate la unghuil
de 90ș, alcătuită din două suporuturi, una mobilă și una fixă, cea mobilă putând fi deplasată prin
intermediul unui șurub de mișcare, cu ajuto rul căruia se efectuează apropierea și depărtarea suportului
mobil față de cel fix, astfel încât la apropierea supoartelor să poată fi prinsă piesele care vor fi sudate
între ele.
În desenul de ansamblu este reprezentat dispozitivul proiectat, a cărui plac ă de bază(1) și
suportul(2) este obținut prin turnare. În partea inferioară are o suprafață plană în care se află două
canale ’’T’’ pentru a se rezăma elementul mobil de fixare (3). Dispozitivul are la bază un mecanism
șurub -piuliță(4 -5) cu ajutorul cărui a mișcarea de rotație este transformată în miscare de translație astfel
se asigură mișcarea elementului mobil de fixare(3). Piulița fixă (5) este montată în suportul (13) prin
intermediul șuruburilor de fixare și a piulițelor (7 -8) M5, elementul mobil de fixare(3) este montat pe
șurubul de mișcare (4) prin intermediul șeminelului(6) și a șuruburilor de fixare (8) pentru rotirea mai
ușoară în interiorul elementului mobil de fixare, pe șurubul de mișcare este montat un rulment axial(9)
rezămat pe gulerul șur ubului. Pe partea opusă a șurubului de mișcare este montat butucul cu mânere
(10) în formă de pătrat. Acest butuc este fixat pe șurubul de mișcare cu ajutorul unei șaibe(11) M10 și a
unei piulițe înfundate(12)M10.
Placa de bază și suportul fix al dispoziti vului este un element turnat obținut din fontă EN -GJL-450-
10 cu o dimensiune de gabarit de 300×300 mm pe care este montat suportul pentru piulița fixă.
Pentru șurubul de mișcare s -a ales filetul trapezoidal SR ISO 2901:1996, confecționat din oțel
E360, c ursa maximă a șurubului de mișcare este de 200mm, și are o rezistență la o forță axială de
600N.
Piulița are o lungime mai mică și este confecționată din bronz CuSn12 -C, deoarece este mai putin
dur decât materialul șurubului. Acest aspect al celor două mat eriale este foarte important din motive
tehnice deoarece în timpul utilizării dispozitivului apare fenomenul de frecare între suprafețele de
contact ale șurubului și ale piuliței iar acestă combinație de material permite ca la repararea
mecanismului șurub -piuliță să se înlocuiască piesa mai ieftină – piulița – care s -a uzat mai mult în
timpul exploatării.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

10

Datorită formei constructive a dispozitivului acesta permite prinderea pieselor cu profile diferite
cum ar fi:
 Piese cu profil rotund;
 Piese cu profil fe xagonal;
 Piese cu profil pătrat;
 Piese cu profil bandă;
 Piese cu profil cornier;
Prin compararea dispozitivului proiectat cu un alt dispozitiv similar, ca de exemplu magnetul de
fixare pentru sudare, dispozitivul prezintă următoarele avantaje și dezavantaj e:
Avantajele ce prezintă dispozitivul față de magnet:
 Poziționarea precisă a pieselor ;
 Modul de utilizare este ușor ;
 Timpul de pregătire pentru poziționarea pieselor este redus ;
 Durata lungă de viață ;
 Permite fixarea diferitelor profile de semifabricat ;
 Lungimea pieselor fixate nu este limitată ;
 Se poate utiliza atât la serii mici cât și la serii mari de producție ;
Dezavantajele utilizări dispozitivului sunt următoarele:
 Mobilitatea dispozitivului este limitată ;
 Gabaritele pieselor din punct de vedere a lă țimii sau diametrul pieselor este limitat ;
 Se pot fixa piese doar cu diametre sau lățimi egale ;
 Necesită întreținere periodic;
 Cost de fabricație mai ridicat ;

1.1.Mod de utilizare a dispozitivului:
Dispozitivul de fixare este fixat pe o masa de lucru prin int ermediul celor patru șuruburi de fixare
M18 pentru a obține o aderență suficientă pentru folosirea dispozitivului.
Semifabricatul este așezat pe partea inferioară cu o suprafața plată a placii de bază a dispozitivului,

LUCRARE DE DIPLO MĂ

11
după care prin rotirea șurubului de m ișcare cu ajutorul mânerelor, elementul mobil de fixare împinge
semifabricatul spre suportul fix a dispozitivului. Înainte de strângerea totală a semifabricatului în
dispozitiv este necesară poziționarea corespunzătoare a acestuia conform indicelui de lucr u. După ce s –
a poziționat corespunzător semifabricatul se fixează în totalitate în dispozitiv după care urmează
operația de sudare la 90ș. După efectuarea operației de sudare piesele unite se eliberează din dispozitv,
rotind în sens invers șurubul de mișca re care îndepărtează elementul mobil de fixare de la piesă.

1.2.Indicații de exploatare a utilajului
Pentru obținerea unor coeficienți de frecare cât mai reduși între spirele șurubului și cele ale piuliței,
se va realiza o ungere a acestora cu vazelină. La fe l, rulmentul axial va fi gresat cu vazelină în vederea
unei bune funcționări. Se interzice vopsirea porțiunilor filetate ale tuturor organelor de asamblare, a
suprafețelor de așezare, a plăcii de bază.

1.3.Măsuri de întreținere a utilajului
Suprafețele exteri oare în contact cu atmosfera vor fi protejate anticoroziv prin vopsire cu două
straturi de grund G -735 și două straturi de vopsea în culoarea specifică a atelierului în care se lucrează.
Intervalul de timp necesar uscării fiecărui strat de grund sau vopsea este de 24 de ore. Înainte de
vopsire, piesele vor fi curățate de oxizi și grăsimi.
Pentru asigurarea unei bune funcționări a presei se recomandă ca în perioada în care nu este utilizat
să fie depozitat într -o magazie. Înainte de fiecare utilizare se va v erifica dacă nu este blocat, se va
asigura gresarea în cazul în care vazelina a fost între timp îndepărtată.

1.4.Protecția muncii
Pentru a se evita accidentele la locul de muncă în timpul utilizării se vor avea în vedere
următoarele:
 dispozitivul va fi amplas at pe o suprafață plană stabilă;
 părțile componente ale dispozitivului vor fi bine montate pentru a se evita demontarea lor în
timpul lucrului;
 pentru evitarea tăierilor, părțile componente vizibile ale presei se vor executa cu raze de
racordare sau teșitu ri la muchii;

LUCRARE DE DIPLO MĂ

12

Capitolul 2
2. Generalități despre mecanisme de tra nsformare a mișcării
circulare î n mișcare rec tilinie, generalități privind dispoz itive de
fixare

Aceste mecanisme au rolul de a transorma mișcarea de rotație în mișcare de translație .
Mecanismele pot fi hidraulice sau mecanice. Din grupa celor mecanice amintim:

 mecanismul șurub -piuliță
 mecanismul pinion -cremalieră
 mecanismul melc -cremalieră
 mecanismul bielă manivelă
 mecanismul cu camă și tachet
 mecanismul cu culisă oscilantă

Mecanis mul șurub -piuliță :

Fig.2.1 Mecanismul șurub -piuliță

LUCRARE DE DIPLO MĂ

13
La mecanismele șurub -piuliță se pot întălni următoarele combinații de mișcării:

 piulița este fixă, șurubul executănd atăt mișcarea de rotație, căt și cea de transalație;
 șurubul este fix, piulița exe cutănd atăt mișcarea de rotație căt și mișcarea de translație;
 șurubul execută numai mișcarea de rotație, piulița executănd mișcarea de
translație(menghină);
 piulița execută numai mișcarea de rotație, șurubul executănd o mișcare de translație.

Fig. 2.2 Schema cinematică a mecanisumului șurub -piuliță

La proiectarea unui mecanism șurub -piuliță trebuie rezolvat e probleme privind structura și
cinematica mecanismului, calculul de rezistență al pieselor componente, stabilirea formei constructive
a ansamb lului și a elemtelor componente.
Șuruburile mecanismelor șurub -piuliță se dimensioneaza la solcitarea de compresiune, urmănd a fi
verificate la solicitări compuse și la stabilitate.
Ca principale avantaje ale folosirii transmisiei șurub -piuliță s e pot enumera: construcția și execuția
relativ simple,precizie bună, funcționarea fără zgomot, gabaritul redus, posibilitatea transmiterii unor
forțe relativ mari. Ca principal dezavantaj se menționează existența unor frecări importante între spirele
filetelor, care determină randamente mici, uzuri mari (ce conduc în timp la jocuri mari) și în consecință
viteze de lucru limitate. Acest neajuns este în parte eliminat de transmisiile cu bielă la care frecarea de
alunecare este înlocuită cu frecarea de rostogo lire.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

14

Avantaje:
 simplitatea obținerii unei mișcări lente, concomitent cu o creștere mare a forței;
 capacitatea portantă mare în cazu unor dimensiuni de gabarit mici;
 posibilitatea obținerii unei precizii înalte a deplasărilor;
 simplitatea construc ției și a execuției.
Dezavantaje:
 pierderi mari prin frecare;
 randament scăzut pentru deplasările cu viteze mari (viteza de alunecare în filet este mai mare
decăt viteza de deplasare axială)
Domeniile de utilizare:
 ridicarea sarcinilor(cricuri);
 crearea încărcării la masini de încercare a caracteristicilor fizico -mecanice ale materialelor;
 realizarea procesului de prelucrare mecanică(prese cu șurub, mașini unelte);
 deplasări precise de divizare(instrumente de măsură, masini unelte);
 deplasări de reglaj, p entru reglarea funcționării mașinilor.
2.1.Cerințe constructive și recomandări de utilizare:
La șuruburile de transmisie (în special la ridicarea sarcinilor și tracțiune), se impune realizarea
unei frecări căt mai mici, spre deosebire de filetele pen tru fixare, unde este importantă o siguranță
sporită împotriva autodeșurubării.Din acest motiv, la șuruburile de transmisie se utilizează filete cu
unghiuri mici ale profiului(filete trapezoidale).
Pentru deplasările de precizie mărită și relativ lente se folosesc:
 filetul cu pas fin;
 filetul cu profil dreptunghiular.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

15
Pentru condiții grele de funcționare (mediu cu impurități, solicitări importante) se utilizează filetul
cu pas mare. La șuruburile de precizie ale mașinilor de divizare și de măsurat se utliz ează filete
triunghiulare.
La șuruburile supuse sarcinilor axiale unilaterale mari, se recomandă filetul fierastrău.Este cazul
preselor, a mecanismelor de străngere ale laminoarelor etc.

2.2.Generalit ăți despre dispozitive de fixare

Un dispozitiv este un co mponent auxiliar al unui sitem tehnic, constituind o unitate din punct de
vedere funcțional, alcătuit din elemente cel puțin în parte solide, ale căror legături le permit o
mobilitate limitată și care rămân in serviciu in repaus relativ. Elementele dispozi tivului pot fi deplasate
unele fa ță de altele, pentru a fi aduse in pozi țiile inten ționate, dar r ămân in imobilitate relativ ă cănd
dispozitivul în ansamblul lui, trebuie s ă îndeplineasc ă funcția pentru care este construit. De exemplu
fălcile unei mandrine au mobilitate care le permite s ă fie aduse în pozitia de a prinde un obiect,
rămânând însă in aceast ă poziție, cănd mandrina se rote ște.

Dispozitivele care pot fi manuale sau automate se numesc :
 Mecanice;
 Hidraulice;
 Pneumatice;
 Electrice;
Se deosebes c, de asemenea:

 Dispozitive de alimentare;
 De măsura;
 De prindere;
 De protec ție;
 De siguran ță;

LUCRARE DE DIPLO MĂ

16
2.3.Dispozitive de asamblare

Dispozitivele folosite in procese tehnologice de montaj, fie pentru a imbun ătăți productivitatea sau
calitatea produc ției, fie pentr u a simplifica opera țiile sau pentru a realiza securitatea muncii se numesc
dispozitive de asamblare.
Aceste dispozitive se clasific ă după diferite criterii, cum ar fi:
1. După scopul urm ărit, se deosebesc dispozitive pentru asezarea și fixarea obiectelor, p entru
presarea și extragerea pieselor cu ajustaj de str ăngere, pentru u șurarea diferitelor opera ții de
montare, pentru controlul calit ătii asambl ării;
2. După caracterul utiliz ării, se deosebesc dispozitive universale, utilizabile pentru mai multe
opoera ții și subansambluri (fololsite in productia individuala si de mic ă serie), și dispozititve
particularizate (speciale), utilizate pentru o singur ă opera ție și uneori chiar numai pentur un
singur subansamblu (folosite n umai in produc ția de mare serie sau de mas a);
3. După felul opera țiilor de asamblare , se deosebesc dispozitive pentru îmbin ări filetate si
pentru îmbin ări cu ajustaj strans;
4. După modul de ac ționare , se deosebesc dispozititve manuale, mecanizate sau automate.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

17
Capitolul 3
3. ALEGEREA TIPU LUI DE FILET

Având în vedere situația unei forț e F = 600N, care acționează într -un singur sens, se alege filetul
trapezoidal conform SR ISO 2901:1996 .

Fig. 3.1 Filet trapezoidal

H1=0,5·P 𝑟𝑒𝑙.3.1
h3=H4=H1+ac=0,5·P+ac 𝑟𝑒𝑙.3.2
z=0,25·P=H1
2 𝑟𝑒𝑙.3.3
d3=d−2·h3=d−2·(0,5·P+ac) 𝑟𝑒𝑙.3.4
d2=D2=d−2·z=d−0,5·P 𝑟𝑒𝑙.3.5
D1=d−2·H1=d−P 𝑟𝑒𝑙.3.6
D4=d+2·ac 𝑟𝑒𝑙.3.7
R1max =0,5·ac 𝑟𝑒𝑙.3.8
R2max =ac 𝑟𝑒𝑙.3.9

LUCRARE DE DIPLO MĂ

18
Unde:
 𝐻1- înalțimea utilă a filetului interior ;
 𝐻4- înălțimea totală a filetului interioi ;
 ℎ3- înălțimea totala a filetu lui exterior
 P- pasul filetului;
 z- numărul de spire;
 𝑎𝑐- joc la vârf;
 𝑑- diametrul nominal;
 d2- diametrul mediu;
 d3- diamterul interior al piuliței;
 D1- diametul interior al șurubului;
 D4- diametrul exterior al șurubului;
Din următoarele motive:
 filetul trapezoidal are o rezistență și o rigiditate suficient de mare;
 asigură o bună centrare între șurub și piuliță;
 prelucrare prin frezare conferă o productivitate mărită față de strunjire;
 folosirea piuliței reglabile radiale permite elimina rea jocului;

Are și dezavantaje:
 randamentul transmisiei șurub -piuliță cu filet trapezoidal este mai mic decât al filetului
pătrat dar acest tip de filet este neprotejat împotriva uzurilor și nu are posibilitate de
centrare, conținând și un mare număr de concentratori de tensiune.
Pentru șuruburi de mișcare supuse la solicitări mici și mijlocii cu acționare manuală se optează
pentru materialul E 360 .
Conform recomandărilor bazate pe experiență se va utiliza un cuplu de material ce are o
comportare bună di n punct de vedere al rezistentei la uzură, piulița va fi astfel construită încât uzura sa
fie concentrată asupra ei.
Materialul piuliței va fi deci CuSn12 -C .

LUCRARE DE DIPLO MĂ

19
3.1.Alegerea materialelor:

Materialul folosit pentru șurubul de forță este E360 cu urmatoarle caracteristici:

Rezistențe admisibile cu concentratori de tensiune:

 Rezistența la tracțiune: σ at = σac………………… ………………………………… .…..67 [Mpa]
 Rezistența la încovire: σ ai……………………… ………………………………… ….74-80[Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at…………………… ………………………………….. ……40 -44 [Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at……………………… ………………………………… ………54[Mpa]

Rezistențe admisibile fără concentratori de tensiune:

 Rezistența la țractiune: σ at = σac………… ………… ……………………… ………….175 [Mpa]
 Rezistența la încovire: σ ai………………………… ……………………………….. ….201 [Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at………………………… ………………………………… ….114 [Mpa]
 Rezistența la forfecare: τ af………………………… ………………………….. …….. ………… ….140 [Mpa]

Mate rialul folosit pentru piuliță este bronz turnată in cochilă CuSn12 -C cu urmatoarele
caracteristici:

Rezistențe admisibile cu concentratori de tensiune:

 Rezistența la tracțiune: σ at = σac………………… ………………………………….. …..32 [Mpa]
 Rezistența la încovire: σ ai……………… ………… ……………………………… ……..32 [Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at……………… ………………………………. …………. ……….22 [Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at………………… ………………………………. ………… ….26[Mpa]

LUCRARE DE DIPLO MĂ

20
Rezistențe admisibile fără concentratori de tensiune:

 Rezistența la țractiune : σat = σac…………………… ………………………………… ..88[Mpa]
 Rezistența la încovire: σ ai……………………… ………………………………. ………..88 [Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at………………………… ……………………………… ..……62 [Mpa]
 Rezistența la forfecare: τ af………… ………………………………. ………………. …….70 [Mpa]

Materialul folosi t pentru corpul disopzitivului este fontă EN -GJL-450-10 cu următoarele
caracteristici:

Rezistențe admisibile cu concentratori de tensiune:

 Rezistența la tracțiune: σ at……..……………… ……………………………… ……..56 -73[Mpa]
 Rezistența la compresiune: σ ac………………… ………………….… …………. .140-183[Mpa]
 Rezistența la încovire: σ ai……………… ………………………………. …….……95-124[Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at………………………… …………………………………… ………….67-88[Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at……………………… ……………………………… .…..45 -58[Mpa]

Rezistențe admisibile fără concentratori de tensiune:

 Rezistența la țractiune: σ at …………………… ………………………………… ..150 -200[Mpa]
 Rezistența la compresiune: σ ac……………… ……………………………….. ….375 -450[Mpa]
 Rezistența la încovire: σ ai…………… ………………………………. ………….255 -425[Mpa]
 Rezistența la torsiune: τ at…………………… ………………………………. …..180 -240[Mpa]
 Rezistența la forfecare: τ af………… ……………………………… ……… …..….120 -160[Mpa]

LUCRARE DE DIPLO MĂ

21
Capi tolul 4
4. Brevierul de calcul:

Date de proiectare:

 Forța maximă: F=600N
 Cursa maximă: h=200mm

4.1.Calcul diametrului medi u

Calcul al diametrului mediu
2d din solicitarea la presiune de contact a spirelor se face cu relația:
𝑑2=√𝐹
𝜋∙𝜓ℎ∙𝜓𝑚∙𝑝𝑎 𝑟𝑒𝑙.4.1
𝑑2=√600
3,14∙0,5∙1,8∙12
𝑑2=17,69𝑚𝑚

Unde:

 F- forța axială, în N;
 𝜓ℎ- coeficientul înălțimii spirei, pentru filet trapezoidal 𝜓ℎ=0,5;
 𝜓𝑚- coeficientul lungimii filetate a piuliței , coeficientul 𝜓𝑚 are valori în intervalul 1,2≤
𝜓𝑚≤2,5 , mai frecvent se utilizează 𝜓𝑚=1,8;
 𝑝𝑎- presiunea de contact adimisibilă, în MPa;
Presiunea de contact admisibilă se alege din tablul (tab.1) din tensiuni admisibile cu coeficient i de
forfecare.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

22
Materialele cuplei
Suprafețe mobile
𝑝𝑎 [𝑀𝑃𝑎 ] Spurafețe immobile
𝜎𝑎𝑠(𝑝𝑎)[𝑀𝑃𝑎 ] Coeficient de frecare
µ
Oțel călit/Bronz 12…13 42…55 0,08…0,10
Tab.4.1 Tensiuni admisibile și coeficient de frecare

Pornind de l a valoarea diemetrului calculate cu (rel.1 0) se alege filetul cu diametrul imediat
superior celui rezultat din calcule. Se determină diametrul nominal d, cel care definește filetul și se
determină celelalte elemente geometrice ale filetului (P, 𝑑2, 𝐷4, 𝑑3, 𝐷1, 𝑎𝑐).

Valorile obținute se trec în tabelul de mai jos :

Diametrul
nominal
d[mm] Pasul

P[mm] Diametrul
mediu
𝑑2=𝐷2[mm] Diametrul
exterior
𝐷4[mm] Diametrul
interior
𝑑3[mm] Diametrul
interior
𝐷1[mm] Joc la
vărf
𝑎𝑐[mm]
20 4 18 20,5 15,5 16 0,25
Tab.4.2 Dimensiunile filetului trapezoidal

Fig. 4.1 Forma șurubului de acționare

LUCRARE DE DIPLO MĂ

23

4.2.Clacul numărului de spire în contact:

Din expresia factorulu i 𝑧=𝜓𝑚·𝑑2
𝑃=𝑧·𝑃
𝑑2 se deduce număr ul de spire cu relația:
z=ψm·d2
P 𝑟𝑒𝑙.4.1
z=1,8·18
2
z=8,1
Numărul de spire treuie să îndep linească condiția: 6≤𝑍≤11

Calcul lungimii filetului piuliței se calculează cu relația:

𝑚=𝑧·𝑝 𝑟𝑒𝑙.4.2
𝑚=8,1·4
𝑚≅33𝑚𝑚

Calculul lungimii filetului șurubului se calculează cu relația:

𝐿𝑓=𝑥+𝑚+3·𝑝 𝑟𝑒𝑙.4.3

Unde:
 x- cursa maximă;
𝐿𝑓=200 +33+3·4
𝐿𝑓=245𝑚𝑚
4.3.Proiectarea formei șurubului:

La proiecrtarea extremitățile șurubului Trebuie ca dimensiunile radiale ale unei extremități să se
inscrie in cercuri cu diametre mai mici decât diametrul interior al filetului, în caz contrar șurubul nu
poate fi introdus în piuliță. La partea superioar ă a șurubului se montează elemental de acționare,
(format dintr -un butuc cu măner) pe un profil pătrat.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

24
Se alege dimetrul:

d’<d3
d’=14mm
𝑎=0,71∙𝑑′ 𝑟𝑒𝑙.4.4
𝑎=0,71∙14=9,94𝑚𝑚
𝑎≅10𝑚𝑚

Lungimea proțiunii profilate se calculează cu relația:

𝑙𝑝=(1…1,5)∙𝑎 𝑟𝑒𝑙.4.5
𝑙𝑝=1,2∙10
𝑙𝑝=12𝑚𝑚
Lungimea porțiunii filetate ce deservește pentru fixarea butucului elementului d e actionare prin
intermediul unei piulițe și a unei șaibe de M10 , în funcție de dimensiunea șurubului și a șaibei se
definește lungimea și diametrul porțiunii filetate.

𝑙𝑓=15𝑚𝑚
𝑑𝑓=10𝑚𝑚

Se face o verificare preliminară la torsiune a porțiun ii poligonale cu relația:

𝜏𝑡=𝑘′∙𝑇1
𝑊𝑝≤𝜏𝑎𝑡 𝑟𝑒𝑙.4.6

Unde:

 𝑘′- coeficient 𝑘′=1,1, pentru lagăr cu rulment;
 𝜏𝑎𝑡- rezistența admisibilă la torsiune pentru materialul șurubului (fără concentratori de
tensiune);
 𝑊𝑝- modulul de rezistența al secțiunii, pentru secțiune pătrată 𝑊𝑝=0,208 ∙𝑎3;

LUCRARE DE DIPLO MĂ

25
𝜏𝑡=1,1∙1041 ,73
208
𝜏𝑡=5,509
𝜏𝑡≤𝜏𝑎𝑡
𝑊𝑝=0,208 ∙10=208

În partea inferioara a șurubului se reazemă pe un rulment axial cu bile la alegerea acestui
rulment trebe ținut cont de următoarele condiții 𝑑𝑟𝑢𝑙≤𝑑′ si să aibaă o sarcină static de bază 𝐶0>𝐹.

Lungimea degajării se calculează cu relația:

𝑙𝑑≥2∙𝑃 𝑟𝑒𝑙.4.7
𝑙𝑑=2∙4=8𝑚𝑚

Se ia rulment:

Fig. 4.2 Rulment axial

Tab.4.3 Dimensiunile rulmentului axial

𝑑𝑟[mm] 𝐷𝑟[mm] B[mm] Coef. dinamică de bază
C[kN] Simbiol
15 28 9 9,3 51102

LUCRARE DE DIPLO MĂ

26

Diametrul gulerului 𝑑𝑔 se alege:

𝑑𝑚<𝑑𝑔<𝐷𝑟𝑢𝑙 𝑟𝑒𝑙.4.8
𝑑𝑚=𝑑𝑟𝑢𝑙+𝐷𝑟𝑢𝑙
2 𝑟𝑒𝑙.4.9

Unde:

 𝑑𝑚-diametrul mediu al rulmentului;

𝑑𝑚=28+15
2=21,5𝑚𝑚
21,5𝑚𝑚 <24𝑚𝑚 <28𝑚𝑚

Grosimea ℎ𝑔𝑠 a gulerului se calculează cu relația:

ℎ𝑔𝑠=√3∙𝐹∙(𝑑𝑚−𝑑𝑟𝑢𝑙)
𝜋∙𝑑𝑟𝑢𝑙∙𝜎𝑎𝑖 [𝑚𝑚 ] 𝑟𝑒𝑙.4.10
𝜎𝑎𝑖=201 𝑀𝑃𝑎
ℎ𝑔𝑠=√3∙600 ∙(29−15)
3,14∙15∙201
ℎ𝑔𝑠=√25200
9467 ,1
ℎ𝑔𝑠=√2,66
ℎ𝑔𝑠=1,63
ℎ𝑔𝑠≅2 𝑚𝑚

LUCRARE DE DIPLO MĂ

27
Unde:


ai – rezistența admisibilă la încovoiere pentru materialul șurubului (fără concentratori de
tensiune);

4.4.Calcul mometelor de înșurubare

Se calculează momentele de înșurubare cu urm ătoarele relații:

𝑇1=1
2∙𝐹∙𝑑2∙tan(𝛽2+𝜑,)[𝑁∙𝑚𝑚 ] 𝑟𝑒𝑙.4.11

Unde:

 𝛽2- unghiul de înclinare al elicei pe cilindru cu diametru l mediu 𝑑2;
𝛽2=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 (𝑃
𝜋∙𝑑2) 𝑟𝑒𝑙.4.12
𝛽2=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 (4
3,14∙18) 𝑟𝑒𝑙.4.13
𝛽2=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 (0,070 )
𝛽2=4,449𝑔𝑟𝑑 .
 𝜑′-unghiul de frecare aparente;
𝜑′=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 (𝜇
𝑐𝑜𝑠𝛼1) 𝑟𝑒𝑙.4.14

Unde:

 𝜇-coeficientul de frecare pentru cuplu de material ales ;
 𝛼1-unghuil de înclinare al flancului activ al filetului, la filet trap ezoidal 𝛼1=15°;
𝜑′=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 (0,10
𝑐𝑜𝑠15°)

LUCRARE DE DIPLO MĂ

28
𝜑′=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑎𝑛 (0,10
0,972)
𝜑′=6,47𝑔𝑟𝑑 .
𝑇1=1
2∙600 ∙18∙tan(4,49+6,47)
𝑇1=1041 ,73 [𝑁∙𝑚𝑚 ]
𝑇2=1
2∙𝜇𝑟𝑢𝑙∙𝑑𝑟𝑢𝑙∙𝐹 [𝑁∙𝑚𝑚 ] 𝑟𝑒𝑙.4.15

Unde:

 𝜇𝑟𝑢𝑙- coeficientul de frecarre din rulment 𝜇𝑟𝑢𝑙=0,008 …0,01;

𝑇2=1
2∙0,01∙15∙600
𝑇2=45 [𝑁∙𝑚𝑚 ]

Momentul de înșurubare totală rezultă din însumarea celor doi momente 𝑇1,𝑇2:

𝑇𝑡𝑜𝑡=𝑇1+𝑇2 𝑟𝑒𝑙.4.16
𝑇𝑡𝑜𝑡=1041 ,73+45=1086 ,73 [𝑁∙𝑚𝑚 ]

4.5.Verificarea șurubului

Verificarea la solicitări se face cu criterial von Mises:
𝜎𝑒𝑐ℎ=√𝜎𝑐2+3∙𝜏𝑡2≤𝜎𝑎𝑐 𝑟𝑒𝑙.4.17

Unde:

 𝜎𝑎𝑐-rezistența admisibilă la compresiune pentru materialul șurubului (cu concentratori de
tensiunt);
 𝜎𝑐-efort unitar;

LUCRARE DE DIPLO MĂ

29
 𝜏𝑡-efort unitar tangential;

𝜎𝑐=4∙𝐹
𝜋∙𝑑32 𝑟𝑒𝑙.4.18
𝜏𝑡=16∙𝑇2
𝜋∙𝑑33 𝑟𝑒𝑙.4.19
𝜎𝑐=4∙600
3,14∙15,52
𝜎𝑐=2400
754 ,38
𝜎𝑐=3,18
𝜏𝑡=16∙45
3,14∙15,53
𝜏𝑡=720
11692 ,95
𝜏𝑡=0,061
𝜎𝑒𝑐ℎ=√3,182+3∙0,0612
𝜎𝑒𝑐ℎ=3,18[𝑁/𝑚𝑚2]
𝜎𝑒𝑐ℎ<𝜎𝑎𝑐

4.6.Verificarea sprielor ș urubului:

Verificarea spirelor la încovoiere:

𝜎𝑖=6∙𝐹∙(𝐻1
2+𝑎𝑐)
𝑧∙𝜋∙𝑑3∙ℎ2≤𝜎𝑎𝑖 𝑟𝑒𝑙.4.20

Înaltimea utila al filetului în cazul filetelor trapezoidale este de:

𝐻1=0,5∙𝑃 𝑟𝑒𝑙.4.21
𝐻1=0,5∙4=2𝑚𝑚

LUCRARE DE DIPLO MĂ

30
Grosimea spirei pe cilindru de încastrare în cazul filetelor trapezoidale este de:

ℎ=0,634 ∙𝑃 𝑟𝑒𝑙.4.22
ℎ=0,634 ∙4=1,268 𝑚𝑚

Verificarea spirei la forfecare:

𝜎𝑖=6∙600 ∙(2
2+0,25)
8,1∙3,14∙15,5∙1,268
𝜎𝑖=4500
499 ,87
𝜎𝑖=9,002 [𝑁/𝑚𝑚2 ]
𝜎𝑖<𝜎𝑎𝑖

4.7.Dimenisonarea piuliței:

Fig. 4.3 Forma piuliței fixe

LUCRARE DE DIPLO MĂ

31
Se calculează diametrul exterior al corpului piuliței la solicitarea compusă (întindere și
răsucire):

𝐷𝑒=√4∙𝛽∙𝐹
𝜋∙𝜎𝑎𝑡+𝐷42 [𝑚𝑚 ] 𝑟𝑒𝑙.4.23

Unde:

 𝛽- coeficientul care ia în considerare solicitarea de răsucire 𝛽=1,3;
 𝜎𝑎𝑡 – rezistența admisibilă la tracțiune pentru materialul piuliței (cu concent ratori de tenisune );

În aceași timp trebuie să fie respectată și condiția de grosime a peretului corpului piuliței.

𝑔𝑝=𝐷𝑒−𝐷4
2≥5 [𝑚𝑚 ] 𝑟𝑒𝑙.4.24
𝐷𝑒=√4∙1,3∙600
3,14∙32+20,52
𝐷𝑒=√3120
100 ,48+420 ,25
𝐷𝑒=√451 ,30
𝐷𝑒=21,42 [𝑚𝑚 ]
𝐷𝑒≅22 [𝑚𝑚 ]
𝑔𝑝=22−20,5
2
𝑔𝑝=1,5
2
𝑔𝑝=0,75 [𝑚𝑚 ]

Adaptăm grosimea peretului piuliței 𝑔𝑝 la 5mm din motive constructive și de a împlini condiția
impusa de mai sus.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

32
Diametrul cercului pe care se montează șuruburile 𝐷𝑠 se calculează cu relația:

𝐷𝑠=𝐷𝑒+2∙𝑔+𝑑𝑠 𝑟𝑒𝑙.4.25

Unde:

 𝑔- grosimea peretului, 𝑔≥5𝑚𝑚
 𝑑𝑠- diametrul nominal al șurubului de fixare

𝐷𝑠=22+2∙5+20
𝐷𝑠=52𝑚𝑚

Diametrul gulerului piuliței se ca lculează cu relația:

𝐷𝑔=𝐷𝑠+𝑑𝑠+𝑠 𝑟𝑒𝑙.4.26
𝐷𝑔=52+20+9
𝐷𝑔=81𝑚𝑚

Unde:

 𝑠 – cotă care as igură rezemarea capului șurubului (sau a piuliței), 𝑠=9𝑚𝑚 pentru M5;

Grosimea gulerului se ia:

ℎ𝑔=(0,2…0,25)∙𝑚 𝑟𝑒𝑙.4.27
ℎ𝑔=0,2∙33
ℎ𝑔=6,6 𝑚𝑚

LUCRARE DE DIPLO MĂ

33
4.8.Verificarea piuliței:

𝜎𝑒𝑐ℎ=√𝜎𝑐2+3∙𝜏𝑡2≤𝜎𝑎𝑡 𝑟𝑒𝑙.4.28

Unde:

 𝜎𝑎𝑡- rezistența admisibilă la tracțiune pentru materialul piuliței (cu concentratori de tensiune);

𝜎𝑐=4∙𝐹
𝜋∙(𝐷𝑒2−𝐷42) 𝑟𝑒𝑙.4.29
𝜎𝑐=4∙600
3,14∙(222−20,52)
𝜎𝑐=2400
200 ,17
𝜎𝑐=11,98 [𝑁/𝑚𝑚2]
𝜏𝑡=16∙𝑇1∙𝐷𝑒
𝜋∙(𝐷𝑒4−𝐷44) 𝑟𝑒𝑙.4.30
𝜏𝑡=16∙1041 ,73∙22
3,14∙(224−20,54)
𝜏𝑡=366 .688 ,96
181 .008 ,24
𝜏𝑡=2,02 [𝑁/𝑚𝑚2]
𝜎𝑒𝑐ℎ=√11,982+3∙2,022
𝜎𝑒𝑐ℎ=√11,982+3∙2,022
𝜎𝑒𝑐ℎ=√143 ,52
𝜎𝑒𝑐ℎ=11,98 [𝑁/𝑚𝑚2]

LUCRARE DE DIPLO MĂ

34
4.9.Verificarea gulerul piuliței se face la încovoiere,forfecare și strivire:

Verificarea la încovoiere se face cu relația:

𝜎𝑖=3∙𝐹∙(𝐷𝑔−𝐷𝑒)
𝜋∙𝐷𝑒∙ℎ𝑔2≤𝜎𝑎𝑖 𝑟𝑒𝑙.4.31
𝜎𝑖=3∙600 ∙(81−22)
3,14∙22∙6,62
𝜎𝑖=3∙600 ∙(81−22)
3,14∙22∙6,6
𝜎𝑖=106 .200
3009 ,12
𝜎𝑖=35,29 [𝑁/𝑚𝑚2]

Verificarea la forfecare se fac e cu relația:

𝜏𝑓=𝐹
𝜋∙𝐷𝑒∙ℎ𝑔≤𝜏𝑎𝑓 𝑟𝑒𝑙.4.32
𝜏𝑓=600
3,14∙22∙6,6
𝜏𝑓=600
455 ,98

𝜏𝑓=1,31 [𝑁/𝑚𝑚2]

Verificarea la strivire se face cu relația:

𝜎𝑠=4∙𝐹
𝜋∙[(𝐷𝑔2−𝐷𝑖2)−𝑛∙𝑑𝑔2]≤𝜎𝑎𝑖 𝑟𝑒𝑙.4.33
𝐷𝑖=𝐷𝑒+2∙𝑙𝑡 𝑟𝑒𝑙.4.34

LUCRARE DE DIPLO MĂ

35
Unde:

 n- numărul șuruburilor de fixare;
 𝜎𝑎𝑠- rezistența admisibilă la strivir e a materialului care are rezistența mai mica (supprafețe
immobile tab. 4);
 𝑑𝑔- diametrul găurii de trecere;
 𝑙𝑡- mărimea teșiturii care ia valori între 1…2mm;

𝐷𝑖=22+2∙2
𝐷𝑖=26𝑚𝑚
𝜎𝑠=4∙600
3,14∙[(812−262)−2∙5,52]
𝜎𝑠=2400
2024 ,65
𝜎𝑠=1,18 [𝑁/𝑚𝑚2]

Verificarea spirelor piuliței la forfecare:

𝜎𝑖=6∙𝐹(𝐻1
2+𝑎𝑐)
𝑧∙𝜋∙𝐷4∙ℎ2≤𝜎𝑎𝑖
𝜎𝑖=6∙600 (2
2+0,25)
8,1∙3,14∙20,5∙1,2682
𝜎𝑖=4500
838 ,31
𝜎𝑖=5,36 [𝑁/𝑚𝑚2]

Verificare la forfecare al spirelor piuliței se face cu relația:

𝜏𝑓=𝐹
𝜋∙𝐷4∙ℎ≤𝜏𝑎𝑓 𝑟𝑒𝑙.4.35
𝜏𝑓=600
3,14∙20,5∙1,268

LUCRARE DE DIPLO MĂ

36
𝜏𝑓=600
81,62
𝜏𝑓=7,35 [𝑁/𝑚𝑚2]

4.10. Proiectarea elementului de acționare :

Calcul lungimi a manivelei :

𝐿𝑐=𝑇𝑡𝑜𝑡
𝐹𝑚 𝑟𝑒𝑙.4.36

Unde:

 𝐹𝑚- forța cu care acționeazaă un operator este cuprinsăa între 120…170N;

𝐿𝑐=1086 ,73
150
𝐿𝑐=1086 ,73
120
𝐿𝑐=9,05mm
𝐿𝑚=𝐿𝑐+𝑙0 𝑟𝑒𝑙.4.37

Unde:

 𝑙0- lungimea suplimentară pentru prinderea cu măna a manivelei este de 50mm;

𝐿𝑚=9,05+50
𝐿𝑚≅60𝑚𝑚

Adaptăm din motive constructive lungimea mănerului 𝐿𝑚=100 𝑚𝑚
Suprafața de contact dintre butucul mechanismului de acționare și șurub se verifică la strivire:

LUCRARE DE DIPLO MĂ

37
𝜎𝑠=6∙𝑇
𝑛1∙𝑎2∙𝑙𝑝≤𝜎𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑙.4.38

Unde:

 𝑛1- este egal cu 4 pentru contur pătrat;
 𝑎- latura pătratului;
 𝑙𝑝- lungimea (înalțimea) porțiunii profilate;
 𝜎𝑎𝑠- rezistența adm isiblă la strivire a materialului care are rezistența maimică;

𝜎𝑠=6∙1086 ,73
4∙10∙12
𝜎𝑠=6520 ,38
480
𝜎𝑠=13,58 [𝑁/𝑚𝑚2]

4.11. Proiectare elementului de acționare:

Elementul de acționare format dintr -un butuc cu măner se montează pe șurub printr -o asamblare
pe contur pe un profil pătrat. Lungimea de calcul a manivelei considerănd că presa este acșionata de un
singur operator cu o forță de acționare a operatorului de 𝐹𝑚 =120 𝑁 se face cu urmatoare relație:

𝐿𝑐=𝑇𝑡𝑜𝑡
𝐹𝑚 𝑟𝑒𝑙.4.39
𝐿𝑐=1086 ,73
120
𝐿𝑐=9,05𝑚𝑚

Lungimea finală a manivele va fi :

𝐿𝑚=𝐿𝑐+𝑙0 𝑟𝑒𝑙.4.40

LUCRARE DE DIPLO MĂ

38
Unde:

 𝑙0- lungimea suplimentară pentru prinderea cu măna a manivelei 𝑙0=50𝑚𝑚;

𝐿𝑚=9,05+50
𝐿𝑚=59,05𝑚𝑚

Din motive constructive adaptăm lungimea manivelei la 𝐿𝑚=100 𝑚𝑚.

4.12. Verificare la stirvie a suprafeței de contact dintre butucul mecanismului de
acționare și șurub:

𝜎𝑠=6∙𝑇
𝑛1∙𝑎2∙𝑙𝑝≤𝜎𝑎𝑠 𝑟𝑒𝑙.4.41

Unde:

 𝑛1=4 pentru asamblarea pe contur pătrat;
 𝑎- latura pătratului;
 𝑙𝑝- lungimea porțiunii profilate;
 𝜎𝑎𝑠- rezistența admisibilă la strivire a metrialului care are rezistența mai mica (suprafețe
immobile)
𝜎𝑠=6∙1086 ,73
4∙0,252∙12
𝜎𝑠=6520 ,38
3
𝜎𝑠=2173 ,46[𝑁/𝑚𝑚2

LUCRARE DE DIPLO MĂ

39
4.13. Calcul randamentului transmisiei:

Se face cu relația:

𝜂=𝑡𝑎𝑛𝛽 2
𝑡𝑎𝑛(𝛽2+𝜑′)+𝑑𝑟𝑢𝑙
𝑑2∙𝜇𝑟𝑢𝑙 𝑟𝑒𝑙.4.42

Unde:

 𝛽2-unghiul de înclinare al elicei pe diametrul me diu;
 𝜑′-unghiul de frecare aparent;
 𝑑𝑟𝑢𝑙-diametrul de fus al rulmentului;
 𝑑2- diametrul mediu al filetului șurubului;
 𝜇𝑟𝑢𝑙-coeficientul de frecare din rulment;

𝜂=0,077
(0,077 +0,113)+15
18∙0,01
𝜂=0,077
0,19+0,83∙0,01

𝜂=0,077
0,198
𝜂=0,38
𝜂=38%

LUCRARE DE DIPLO MĂ

40
Bibliografie :

1. Simion Haragâș, Dumitru Pop, Ovidiu Buiga, – Transmisii cu șuruburi,
Editura Todesco, Cluj -Napoca 2013 .
2. Pop, D., Tudose, L., Haragas, S., – Lagare cu rulmenti. Proiectare
Editura Todesco , Cluj Napoca 2006 .
3. Juli A., s.a. – Mecanisme șurub -piuliță .Indrumar de proiectare,
Editura Lux Libris, Brasov 2000 .
4. Belcin, O,. Bărleanu, C., Pustan, M., – Organe de mașini. Elemente constructive în
proiectare,
Editura Risoprint, Cluj-Napoca 2011.

LUCRARE DE DIPLO MĂ

41
OPIS

Lucrarea de față c onține:

Număr pagini – 36 buc.
Figuri – 6 buc.
Tabele – 3 buc.
Formule – 52 buc.
Desene A4 – 1 buc.
Desene A3 – 1 buc.
Desene A0 – 1 buc.

Cluj-Napoca
Data

Absolvent Prenume Nume
Halász Dávid Arnold
(semnătura în original)