Elemente Elastice ale Suspensiei

CUPRINS

Capitolul 1. Introducere 1

Capitolul 2. Suspensia automobilelor 2

2.1. Destinația suspensiei 2

2.2. Condiții impuse 3

2.3. Clasificare 3

2.4. Elemente componente 4

2.4.1. Amortizoarele 4

2.4.2. Stabilizatoare 5

2.4.3. Elemente de ghidare 6

Capitolul 3. Elemente elastice 7

3.1. Rolul elementelor elastice 8

3.2. Calsificare 8

3.3. Forme constructive 8

3.4. Solicitări 8

3.5. Caracteristica arcurilor 9

3.6. Tipuri constructive 11

3.6.1. Arcuri în foi 11

3.6.2. Arcuri lamelare 12

3.6.3. Arcuri în foi multiple 13

3.6.4. Arcuri elicoidale 15

3.6.5. Arcuri bară de torsiune 20

3.6.6. Arcuri spirale 22

3.7. Materiale pentru arcuri 26

Capitolul 4. Întreținerea și repararea suspensiei 34

4.1. Întreținerea suspensiei 34

4.2. defecte în exploatare ale suspensiei 34

Capitolul 5. Defectele și metodele de recondiționare a suspensiei 36

Capitolul 6. Măsuri specifice de protecția mucnii în ateliere mecanice

de repararea automobilelor 39

Bibliografie 42

CAPITOLUL 1

INTRODUCERE

În stadiul actual al dezvoltării industriei constructoare de mașini, elementele elastice au o utilizare deosebit de largă. Elementele elastice apar în componenta celor mai importante mașini și instalații, iar studiul, proiectarea și construcția acestora constituie în general o problemă specifică. O deosebită atenție trebuie acordată elementelor elastice utilizate în dispozitivele de amortizare la care precizia lor de funcționare are o mare însemnătate.

Noțiunea de element elastic fiind mai largă decât cea de arc, arcurile sunt numai anumite tipuri de elemente elastice. Prin elemente elastice se realizează legătura elastică dintre diferite părți sau piese ale unei mașini, mecanisme aparate sau dispozitiv. Datorită formei și proprietăților elastice ale materialului din care sunt executate, acestea permit deformații elastice deformabile sau corespunzătoare cerințelor, sub acțiunea forțelor exterioare. Elementele elastice au o largă utilizare în construcția de mașini și aparate:

-amortizoare la șasiuri, suspensia autovehiculului la orice fel de tampoane, tipuri de cuplaje, frâne, etc.;

-pentru exercitarea unor forțe elastice permanente, la ambreiaje de fricțiune, întinzătoare;

-pentru modificarea și amortizarea vibrațiilor la autovehicule sau unele ansambluri și organe de mașini.

Pe baza acestor considerații, în prima parte a proiectului am prezentat construcția tipurilor de arcuri folosite în construcția de mașini, iar în partea a doua defectele și modul de reparare a acestora.

CAPITOLUL 2

SUSPENSIA AUTOMOBILELOR

2.1.Destinația suspensiei

Suspensia automobilului realizează legătura elastică dintre cadru, sau caroserie sau a punții direct cu roțile acestuia pentru a prelucra și a atenua șocurile, trepidațiile și oscilațiile dăunătoare, cauzele și neregularitățile drumului.

Suspensia are rolul de a asigura confortabilitatea pasagerilor și de-a proteja încărcătura și organele componente ale automobilului.

Acesta se realizează prin transformarea șocurilor în oscilații cu amplitudine direcției și o frecvență cât mai mică și amortizarea oscilațiilor care s-au produs cât mai repede, posibil spre a evita apariția fenomenelor de rezonanță.

Prin folosirea suspensie se prelungește durata de funcționare și confortabilitatea automobilului (prin acesta înțelegându-se calitatea automobilului de a putea circula cu o viteză suficient de mare pe drumuri nemodernizate fără șocuri sau oscilații care produc oboseala excesivă a pasagerilor).

2.2.Condiții impuse

Suspensia automobilelor trebuie să îndeplinească următoarele condiții principale:

-să fie suficient de elastică pentru a asigura un grad de confort corespunzător;

-să aibă o construcție simplă și o rezistență bună;

-să nu permită oscilarea roților în plan orizontal;

-să amortizeze rapid oscilațiile;

-să aibă o durabilitate mai ridicată;

-greutate minimă, să permită transmiterea forțelor și momentelor reactive de la roți la cadru sau la caroserie;

-să permită asigurarea unei cinematici complete ale sistemului de direcție, nepermițând oscilarea roților.

2.3.Clasificare

Clasificarea suspensiilor se face după două criterii de bază:

A. După modul de organizare al punții sau tipul punții automobilului;

B. După caracteristica elementului elastic

A. Clasificarea suspensiei după modul de organizare a punții.

După acest criteriu de clasificare, avem două tipuri de suspensii:

1.Suspensii cu roți dependente (la punțile rigide) la care suspensia este montată între punte și cadru (sau carcasă).

2.Suspensiile cu roți independente (la punțile articulate) la fiecare roată, suspensia este fixată de caroserie.

În cadrul suspensiei cu roți dependente, neuniformitățile datorate drumului care face o roată a punții, se transmite celeilalte roți.

În cadrul suspensiei cu roți independente fenomenul prezentat mai sus nu are loc.

B. Clasificarea după elementele elastice.

După acest tip de clasificare avem două tipuri de suspensii:

1.Suspensii cu caracteristică liniară (care pot fi continue în trepte);

2.Suspensii cu caracteristică elastică neliniară (progresivă).

Caracteristica elastică a unei suspensii reprezintă deformația elementului elastic în funcție de sarcina din care provine această săgeată.

Rigiditatea elementelor elastice ale suspensiei trebuie să fie pe cât mai posibil redusă pentru a asigura un confort cât mai bun.

2.4.Elemente componente

Elementele componente ale unei suspensii sunt:

-elemente elastice;

-amortizoarele;

-stabilizatoarele;

-elementele de ghidare.

2.4.1.Amortizoarele.

Creșterea vitezei de deplasare a automobilului model, în special a autoturismului tendința de a asigura comoditatea maximă în timpul transportului fac necesară folosirea unei suspensii elastice.

Cele mai folosite amortizoare sunt cele hidraulice, ce pot fi folosite la ambele punți ale automobilului sau numai la puntea din față.

Schema de principiu a amortizorului telescopic bitubular.

Din punct de vedere constructiv pot fi:

-amortizoare hidraulice;

-amortizor hidraulic bitubular;

-amortizor telescopic bitubular.

2.4.2.Stabilizatoarele

Stabilizatorul împreună cu puntea din față.

Stabilizatoarele micșorează înclinarea laterală a carcasei de la plasarea în curbă a automobilului. În general se folosesc stabilizatoare în firmă de „U” cu partea mijlocie articulată la cadru, iar capetele fixe pe niște pârghii intermediare de punte sau de suporți ai suspensiei. La deplasarea verticală a carcasei tija stabilizatorului se rotește liber în bucșele de pe cadru.

Stabilizatoarele se folosesc atât la punțile din față cât și la punțile din spate la majoritatea automobilelor.

2.4.3.Elemente de ghidare.

Elementele de ghidare transmit componentele longitudinale și transversale ale forțelor de interacțiune, precum și momentele acestor forțe determinând cinematica roților față de cadru.

CAPITOLUL 3

ELEMENTELE ELASTICE

3.1.Rolul elementelor elastice.

Au rolul de a micșora sarcinile dinamice rezultate din interacțiunea roților automobilului și a drumului transformând oscilațiile caroseriei astfel încât aceasta să scadă la valori ale amplitudinilor și a frecvențelor în limitele admise suportabile de către pasageri și să nu dăuneze mărfurilor care sunt transportate cu automobilul.

Arcurile sunt și organe de mașini folosite în construcția asamblărilor elastice caracterizate prin deformarea elastică și acumulare de energie sub acțiunea sarcinilor.

Însușirile menționate mai sus le fac foarte utilizate în construcția de mașini alte aparate.

3.2.Clasificare.

a). După construcția automobilelor:

– Arcurile în foi;

– Arcurile elicoidale;

– Arcurile bară de torsiune;

– Elemente elastice pneumatice;

– Elemente elastice hidropneumatice.

b). După criteriul rolului funcțional:

Pentru amortizarea sarcinilor și vibrațiilor: suspensia autovehiculelor, tampoane, limitatoare de cursă, cuplaje elastice, cârlige de macara sau foraj, frâne, prese, fundații de mașini, sisteme de legătură a unor aparate.

3.3.Forme constructive.

Lamelare, simple sau în foi elicoidale (cilindrice sau conice), hiperboloidale, disc, inelare, spirale plane bare de torsiune, speciale.

3.4.Solicitări.

a).În funcție de direcția și sensul forțelor sau momentelor exterioare de compresiune (elicoidale, inelare, disc), de torsiune (bare de torsiune, spirale, plane elicoidale), de tracțiune (elicoidale), de încovoiere (lamelare sau în foi).

b).Solicitarea materialului. Nu se confundă cu solicitarea arcului la răsucire arcurile elicoidale de compresiune sau tracțiune, la încovoiere arcurile elicoidale solicitate la răsucire, lamelare sau în foi, disc, spirale plane, la tracțiune, compresiune.

Natura materialului din care este executat arcul:

-oțel, metale neferoase,

-materiale neferoase: cauciuc, mase plastice, aer.

Gestiunea semifabricatului din care este executat: rotundă, dreptunghiulară, profilată.

Pentru definirea unui arc este necesar să se indice toate elementele caracteristice privind scopul, forma, modul de solicitare al arcului, secțiunea semifabricatului, materialul.

3.5.Caracteristica arcurilor.

Cu toată varietatea de forme constructive și întrebuințări ale arcurilor, calculul lor se desfășoară pe baza unor parametrii caracteristici cum sunt:

-deformația este dependentă de sarcină;

-solicitările din material sunt dependente de sarcină sau de deformație;

-lucrul mecanic de arcuire este dependent de sarcină și de deformație sau solicitare.

Caracteristica arcului este curba care reprezintă raportul dintre sarcină și deformația arcului.

Arcurile metalice fără frecare între spirale sau lamelele ce-l compun se supun legii lui Hooke și ca urmare caracteristica de încărcare coincide practic cu cea de descărcare.

Lucrul mecanic de deformare acumulat de arc corespunde ariei cuprinse între curba caracteristică și abscisă și se obține prin integrare.

Datorită frecărilor dintre foile arcului caracteristica de încărcare este diferită de cea de descărcare, numai coincid între ele.

Considerând că arcul nu a fost încărcat peste limita de elasticitate, caracteristica fără frecare este tot o dreaptă.

La încărcare însă frecarea dintre foile arcului se opune deformării și ca urmare curba reală se situează deasupra celei fără frecare.

La descărcare trebuie întâi învinsă frecarea, care se opune revenirii, astfel că în intervalul de la forța ce scade fără ca săgeata să se modifice.

Forța de destindere este cea care aduce la poziția inițială iar curba caracteristică reală rămâne sub cea fără frecare.

Caracteristicile arcurilor din cauciuc reprezintă unele particularități față de cele ale metalelor.

Deformarea ce se produce după aplicarea sarcinii continue să crească circa 10 minute după care creșterea este neglijabilă.

După încetarea sarcinii, în mod analog, deformarea nu dispare brusc și integral, procesul de revenire mai continuă un anumit timp.

Acest fenomen denumit efectul elastic întârziat sau curgere la rece este comun tuturor materialelor numai că la oțel și alte metale el poate fi neglijat în timp ce la cauciuc trebuie avut în vedere.

La încărcare și descărcare lentă se obține un fel de diagramă. Valoarea pierderii depinde de mărimea sarcinii de viteză de deformare, precum și de frecvența deformărilor.

La frecvențe mari, după câteva cicluri pierderile devin foarte mici și ca urmare, se poate considera că sistemul elastic este relativ stabilizat.

Fenomenul de histerezis și curgerea la rece, prezente la arcurile de cauciuc sunt factorii principali la care contribuie la amortizarea vibrațiilor și la evitarea efectului de rezonanță, precum și la modificarea limitei turației critice a unor organe de mașini.

Pentru aceste caracteristici arcul din reală rămâne sub cea fără frecare.

Caracteristicile arcurilor din cauciuc reprezintă unele particularități față de cele ale metalelor.

Deformarea ce se produce după aplicarea sarcinii continue să crească circa 10 minute după care creșterea este neglijabilă.

După încetarea sarcinii, în mod analog, deformarea nu dispare brusc și integral, procesul de revenire mai continuă un anumit timp.

Acest fenomen denumit efectul elastic întârziat sau curgere la rece este comun tuturor materialelor numai că la oțel și alte metale el poate fi neglijat în timp ce la cauciuc trebuie avut în vedere.

La încărcare și descărcare lentă se obține un fel de diagramă. Valoarea pierderii depinde de mărimea sarcinii de viteză de deformare, precum și de frecvența deformărilor.

La frecvențe mari, după câteva cicluri pierderile devin foarte mici și ca urmare, se poate considera că sistemul elastic este relativ stabilizat.

Fenomenul de histerezis și curgerea la rece, prezente la arcurile de cauciuc sunt factorii principali la care contribuie la amortizarea vibrațiilor și la evitarea efectului de rezonanță, precum și la modificarea limitei turației critice a unor organe de mașini.

Pentru aceste caracteristici arcul din cauciuc este preferat arcurilor din materiale metalice.

Cauciucul ca element elastic, se utilizează și pentru legături care să permită abaterea de la coaxialitate sau paralelism între axe (suprafețe) sau ca element elastic de menținere a distanței și evitarea contactului direct între unele organe de mașini sau subansamblului ce lucrează într-o relativă independență cuplaje sau alte transmisii.

3.6.Tipuri constructive.

3.6.1.Arcurile în foi.

Arcurile în foi sunt formate din foi de oțel de lungime descrescătoare.

Foaia principală a arcului are capetele îndoite în formă de ochiuri, în care se introduc bucșe cu alunecare din bronz sau inele de cauciuc care sunt vulcanizate atât de foaia principală cât și de bolțul de articulație. Celelalte foi se numesc foi secundare și sunt strânse de bulonul central sau cu bridele de foaia principală.

Bridele nu lasă foile de arc să se deplaseze lateral, unele față de altele.

Frecarea ce se face între foile arcului contribuie la amortizarea oscilațiilor automobilului.

Frecarea între foi fiind însă mare arcul este greu, rigid și pentru a i se mări elasticitatea la montare, foile se ung cu unsoare consistentă grafitată.

Pentru a feri foile unui arc care este uns de praf și de noroi ele se învelesc în mantale din material flexibil.

Prinderea arcurilor la cadru se poate face în mai multe feluri: longitudinal și transversal.

Arcurile dispuse longitudinal pot fi de formă semieliptică și fixate la ambele capete de cadru sau în consolă.

Un capăt al arcului este fixat printr-un bolț de articulație, iar celălalt capăt permite arcului să se deformeze sub acțiunea sarcinii (prin încovoierea arcului distanța dintre centrele ochiurilor se modifică.

Arcurile dispuse transversal nu pot prelua eforturi longitudinale sau momente de reacțiune. În acest caz efortul de împingere și reacțiunile sunt preluate de elementele de ghidare.

Un avantaj al suspensiei cu arcuri în foi îl constituie faptul că pe lângă forțele verticale, poate prelua și forțele orizontale îndeplinind și rolul dispozitivelor de ghidare.

Arcurile în foi sunt de două feluri: lamelare și cu foi multiple.

Fiecare din aceste grupe se clasifică după forma constructivă în mai multe tipuri.

3.6.2.Arcuri lamelare.

Aceste arcuri sunt construite dintr-o singură foaie, fixată la un capăt și liberă la celălalt, unde acționează o forță.

Suprafața arcurilor lamelare pe care acționează forța poate fi: trapezoidală, triunghiulară, dreptunghiulară.

Grosimea lamelei arcului poate fi constantă sau variabilă.

După aceste forme se clasifică și arcurile:

-arc lamelar dreptunghiular;

-arc lamelar triunghiular;

-arc lamelar trapezoidal;

-arc lamelar de grosime variabilă.

Arcurile lamelare se folosesc la roțile cu clichet și mecanisme de zăvorâre.

Acest arc folosește materialul în mod mai economic, eforturile unitare de încovoiere sunt aceleași în orice secțiune a lui.

Arc lamelar dublu cu foi multiple utilizat în construcția autovehiculelor.

3.6.3.Arcuri în foi multiple

Arcurile în foi multiple sunt compuse din lamele suprapuse și asamblate cu brățară de strângere.

Foile sunt din oțel de arc prelucrat la cald.

Foaia superioară numită și foaia principală, are la capete două ochiuri care se montează în suport. Celelalte sunt din ce în ce mai scurt cu vârfurile de formă triunghiulară sau trapezoidală, cu scopul de a ajunge cât mai mult la un solid de egală rezistență folosind în mod economic materialul.

Foile au pe o față o nervură centrală longitudinală iar pe cealaltă față o canelură în care pătrunde nervură foi suprapuse, prin această așezare se asigură asamblarea și se evită alunecarea laterală.

Arcuri cu foi multiple.

Foile de arc au o nervură inițială astfel ca săgeata corespunzătoare acestei curburi să fie mai mare decât cea obținută în sens contrar sub acțiunea forței maxime.

Foile inferioare au o rază de curbură mai mică decât foile mai lungi superioare pentru a asigura cuprinderea acestora în vederea reprezentării cât mai bune a eforturilor pe fiecare foaie de arc.

După executarea foii de arc, aceasta se supune tratamentului termic prin călire urmată de revenire.

Călirea se face încălzind arcul la circa 850 și răcirea în ulei sau apă.

Revenirea se face încălzind arcul la circa 450 și răcit lent.

Arcurile în foi multiple se folosesc la automobile, trăsuri, vagoane de cale ferată, locomotive, ciocane mecanice cu arc.

După forma constructivă se deosebesc:

-Arcul cu un singur braț ce se caracterizează prin aceea că un capăt este încastrat prin piesa de legătură și în celălalt capăt este format ochiul prin care acționează forța asupra arcului.

-Arcul cu două brațe este caracterizat cu ochiuri de legătură la ambele capete. Acest arc se mai numește și arc deschis.

-Arcul cu două brațe dublu numit și închis este format din două arcuri duble suprapuse.

Momentul încovoietor în secțiunea de încastrare (de prindere cu brățara) este dat de componenta verticală din ochiul capetelor arcului dat de componenta orizontală. Rezultanta din capetele arcului este înclinată față de verticală cu un unghi corespunzător unghiului de înclinare a curbei inițiale a arcului față de orizontală. Unghiul este dat cunoscând brațul și săgeata inițială.

3.6.4.Arcuri elicoidale.

Arcurile elicoidale sunt elemente elastice cu o largă răspândire în construcția de mașini, care asigură prin elasticitatea lor întinderea sau apăsarea corespunzătoare între două elemente ale mecanismului din care fac parte, acumulând energie sau acționând ca un amortizor, prezentând în același timp avantajul de a ocupa un spațiu destul de mic în mecanism.

Arcurile elicoidale se execută din bare de diferite secțiuni (circulară, dreptunghiulară, pătrată, trapezoidală, inelară, eliptică, etc) prin înfășurarea după o elice.

După modul în care acționează sarcina se deosebesc:

-Arcuri de întindere supuse unor sarcini axiale care întind arcul și la care, în secțiunea transversală a barei se dezvoltă în primul rând, eforturi unitare de răsucire;

-Arcuri de răsucire, solicitate de sarcini care se reduc la cupluri de forțe acționând în plane perpendiculare pe axa arcului, astfel că în secțiunea transversală a barei din care este executat arcul se dezvoltă ca eforturi principale, eforturi unitare de încovoiere;

-Arcuri pentru sarcini combinate;

-Arcuri multiple, compuse din mai multe arcuri cilindrice dispuse concentric, utilizate în cazul sarcinilor mari.

După aspectul exterior (formal) al arcului și după unele particularități constructive se deosebesc următoarele tipuri principale de arcuri:

*arcuri elicoidale cilindrice, care se pot obține prin înfășurarea barei (sârmei) pe un dorn cu secțiunea transversală circulară, în acest caz, axa spirelor acestor arcuri este o elice cu pas constant; aceste arcuri pot fi executate dintr-o bară (sârmă) cu secțiune transversală, circulară, pătrată, dreptunghiulară, trapezoidală, etc. sau pentru arcuri speciale, din cabluri împletite dintr-un număr mic de sârme subțiri, cablul fiind înfășurat după o elice; utilizarea arcurilor din cabluri de sârmă împletită se justifică prin faptul că proprietățile mecanice ale sârmei subțiri sunt mult superioare proprietăților sârmei de diametru mare, astfel că un arc executat din cablu are proprietăți superioare.

*arcuri prismatice, care se pot obține prin înfășurarea barei (sârmei) pe un dorn prismatic de secțiune dreptunghiulară, pătrată etc.

*arcuri profilate, care se obțin prin înfășurarea sârmei pe un dorn de profil special conic, paraboloidal etc. Sârma utilizată poate avea secțiunea transversală: circulară, pătrată sau dreptunghiulară. Aceste arcuri se execută în două moduri: cu pasul constant al spirelor și cu pantă constantă a spirelor.

În funcție de solicitarea arcului la întindere, la compresiune, sau la răsucire capetele arcurilor sunt prevăzute cu diferite sisteme de lagăre, precum și posibilități de reglare a prinderii capătului arcului. Se dau diferite variante constructive și dispozitive utilizate la formarea capetelor sau la prinderea lor pentru arcurile solicitate la întindere. Se dau în mod similar variantele pentru cazul arcurilor solicitate la compresiune, soluții aplicate în cazul arcurilor de răsucire.

Pentru arcuri ușoare mici, denumite și arcuri comerciale, la formarea capetelor se folosesc cele 35 de variante constructive indicate.

Arcurile elicoidale cilindrice de întindere și de compresiune

Arcul elicoidal cilindric se realizează înfășurând o bară pe un cilindru după o elice. Elicea astfel obținută este determinată dacă se cunosc trei parametrii:

-diametrul cilindrului pe care se află axa barei (diametrul mediu)

-unghiul de pantă al axei barei elicoidale (al spiralei arcului)

-lungimea axei barei care cuprinde spirele active.

Astfel încât axa aleasă să treacă prin capătul și originea lungimii și sistemul de coordonate să ia dreapta în cazul elicei înfășurate pe dreapta și pe stânga în cazul elicei înfășurate pe stânga.

Considerând un arc solicitat de-o forță axială (la întindere sau compresiune) și de un moment dat pot determina solicitările care apar într-o secțiune transversală oarecare a arcului.

Ținând seama că înclinarea spirei este constantă pentru o poziție de echilibru a arcului se obțin expresiile momentelor de încovoiere și de răsucire care acționează într-o secțiune a arcului, precum și eforturile normale la încărcătură.

Arcuri elicoidale supuse la deformații mari.

În cazul solicitării arcului cu forțe axiale și cupluri mari, aceasta continuă să aibă o formă elicoidală, însă parametrii geometrici principali ai arcului diferă de ceilalți.

Pentru dimensionarea este necesară să se țină seama de dimensiunile pe care le primește arcul încărcat.

Folosind aceleași notații ca și în cazul deformațiilor mici ca și pentru determinarea parametrilor arcurilor cu deformații mari.

Ținând seama de momentul de răsucire precum și de legătura dintre acei parametri de solicitare și acele momente ale arcului, se obține o solicitare la întindere sau compresiune.

Dacă suprafețele frontale sunt împiedicate de a se roti, capetele arcului fiind astfel fixate, încât nu se pot deplasa decât în sens longitudinal.

Dacă raportul loturilor este mare și capătul arcului este fixat, astfel încât suprafețele frontale să nu se poată roti una față de alta, caracteristica arcului are un punct de întoarcere (de răsturnare) denumit punct critic, care face ca funcționarea arcului să fie anormală, în sensul că deși săgeata crește, forța scade.

Odată cu creșterea săgeții variază și unghiul de înclinare al pantei spirei arcului.

Unghiul corespunzător punctului critic se numește unghi critic, iar mai ales acest fenomen apare la arcurile de compresiune.

În cazul arcurilor de întindere trebuie avut în vedere faptul că la execuție ele trebuie să se înfășoare astfel ca spirele să fie în contact între ele, în acest scop la execuție sârma este răsucită și îndoită încât spirele să se apese una pe alta. Caracteristica arcului la întindere se poate considera liniară.

Până la o anumită mărime a forței de întindere, denumită forța de întindere probabilă, apăsarea între spire există, dar scade în intensitate treptat până când dispare.

Dacă forța de întindere crește arcul continuă să se deformeze având rigiditatea (caracteristică) unui arc fără apăsare între spire.

La această sarcină arcul are o lungime, care este o lungime maximă admisibilă.

Arcul trebuie montat astfel încât la depășirea lungimii, respectiv a forței limită, întinderea mai departe a arcului să fie oprită prin limitatoare de cursă.

Pentru studiul arcului de întindere se mai prezintă interes și mărimile:

*sarcina maximă utilă, pe baza căreia se face calculul de rezistență al arcului;

*sarcina minimă care se stabilește în funcție de modul de lucru al arcului și practic depinde de modul de montare al arcului.

*lungimea arcului corespunzătoare sarcinii maxime, lungimea arcului corespunzătoare sarcinii minime, cursa de lucru, cursa de reglare, lungimea ocupată de spirale active, lungimea arcului descărcat, lungimea totală a arcului descărcat unde este lungimea cârligelor, lungimea sârmei executării cârligelor de prindere.

În cazul arcurilor supuse la compresiune trebuie avut în vedere faptul că ele se execută cu jocuri între spire pentru ca arcul să aibă săgeată.

În vecinătatea sarcinii ea poate fi neliniară, se remarcă în acest caz mărimile:

-sarcina maximă;

-lungimea arcului comprimat;

-sarcina minimă de lucru care se stabilește în funcție de modul de montare al arcului;

-sarcina necesară pentru a comprima arcul astfel încât spirele să fie în contact;

-lungimea de montare corespunzătoare sarcinii;

-lungimea arcului comprimat până la atingerea spirelor;

-numărul total de spire active și moarte;

-lungimea arcului neîncărcat;

-jocul între spire la sarcina maximă;

-lungimea sârmei necesară executării arcului.

La proiectarea sau la verificarea unui arc este necesar să se cunoască cinci parametri pentru a putea determina toate elementele constructive și caracteristica sa.

De obicei de dau:

-materialul utilizat la executarea arcului în funcție de condițiile de lucru ale arcului;

-diametrul locașului carcasei arcului și diametrul axului pe care se montează arcul;

-înălțimea inițială a arcului;

-înălțimea finală a arcului;

-unele date despre sarcină: forța inițială, forța finală, forța medie sau energia potențială între două înălțimi determinate ale arcului.

Astfel diametrul exterior al arcului ținând seama de creșterea sa în timpul comprimării, se ia în raport cu diametrul carcasei.

În cazul arcurilor cu puține spire, cu capetele tăiate se ia constructiv în acest fel se cunosc:

-modul de elasticitate;

-diametrul exterior al spirei ce se poate aproxima diametrul mediu al spirei;

-lungimea arcului complet comprimat;

-sarcina dată care poate fi cea inițială, cea finală sau cea medie.

Pentru a determina complet cei cinci parametri este necesar să se introducă un coeficient, denumit factor de precomprimare.

Acest factor de precomprimare oglindește condițiile de lucru ale arcului, astfel dacă este vorba despre un arc a cărui săgeată inițială este nulă, iar dacă arcul are o săgeată inițială legală cu săgeata normală de lucru.

Variația arcului atrage după sine variația eforturilor unitare, care au corelația dintre sarcină și săgeată în funcție de factorul de precomprimare pentru o sarcină inițială dată.

Dacă sarcina se aplică lent coeficienții de rigiditate la sarcină și la efort unitar sunt constatați, astfel că pentru două poziții ale capătului încărcat cu o anumită sarcină constantă.

Pentru a găsi soluția optimă de construcție și montare a arcului este necesar să se determine variația mărimilor eforturilor limită în funcție de factorul de precomprimare.

Folosind relațiile de rigiditate la sarcină și la eforturi unitare pentru arcuri cu secțiune circulară se poate determina efortul unitar în funcție de cei cinci parametrii cunoscuți.

Pentru a analiza comportarea arcului în funcție de sarcina care este necesară să determine efortul mare în funcție de factorul de precomprimare.

În concluzie se poate reține ideea foarte importantă, potrivit căreia la arcurile la care se condiționează forța finală, sau forța medie este bine ca factorul de precomprimare să fie cât mai mic, cât mai aproape de zero.

3.6.5.Arcuri bară de torsiune.

Arcurile bară de torsiune sunt elementele elastice formate din bare drepte, de regulă de secțiune constantă pe toată lungimea, care sub sarcină sunt solicitate de un moment de răsucire constant de-a lungul barei.

Din punct de vedere constructiv arcul bară de torsiune simplu, ca elemente elastic, se realizează în majoritatea cazurilor în două variante: cu o singură pârghie de încărcare la capătul simplu liber rezemat și o încastrare la celălalt capăt și cu două pârghii de încărcare, câte una la fiecare capăt, bara de torsiune propriu-zisă fiind simplu rezemată.

În anumite cazuri se folosesc și arcuri bară de torsiune duble, compuse dintr-o bară de torsiune de secțiune circulară plină și o bară tubulară exterioară primei bare. Barele sunt legate între ele la un capăt prin niște caneluri.

Caracteristica arcului-bară de torsiune simplu, cu o pârghie sau cu două pârghii, este liniară în domeniul elastic al solicitărilor.

Caracteristica arcului-bară de torsiune este progresivă în trepte. Această variație a înclinării caracteristicii arcului se realizează prin modul de îmbinare șu canelurile a celor două bare.

Pentru aceasta, la unul dintre capete, ambele bare sunt încastrate, rigid prin caneluri, iar celălalt capăt și anume la cel prevăzut cu pârghia de încărcare, barele sunt prevăzute cu caneluri conjugate intre care există un anumit joc ce corespunde unghiului de răsucire, în care bara tubulară lucrează singură cu o anumită rigiditate.

După depășirea acestui joc lucrează la răsucire simultan ambele bare, astfel că arcul dublu are o rigiditate sporită. Barele de torsiune se folosesc ca elemente elastice în construcția vagoanelor, autovehiculelor și la amortizarea suspensiilor. De asemenea mai sunt utilizate ca element elastic în construcția cuplajelor cu jocuri rotaționale sau în dispozitive utilizate pentru măsurarea momentului motor.

În general arcurile bară de torsiune prezintă următoarele avantaje:

-gabarit relativ redus și se pot folosi la construcții capsulate;

-construcție relativ simplă, montaj ușor, întreținere ușoară;

-coeficient de utilizare volumetrică relativ mare;

-lipsesc frecările interioare.

Ca dezavantaje trebuie remarcat faptul că, în general necesită amortizare de oscilații și sistemul de prindere la capătul fix se deteriorează ușor.

În cazul arcului bară de torsiune dublu, format dintr-o bară de secțiune inelară și o bară circulară plină așezate în serie și montate rigid prin caneluri între ele, relațiile de calcul pentru unghiul de răsucire și pentru lucrul mecanic se obțin prin adunarea expresiilor respective, corespunzătoare barelor componente.

Pentru lucrul cu această nomogramă se utilizează pentru determinarea coeficienților pentru eforturi unitare pentru rigiditate în funcție de raportul laturilor secțiunii dreptunghiulare ale arcului.

Nomograma este construită pentru oțeluri cu modul de elasticitate transversal, cu alte valori ale modului cu lucrează cu aceeași nomogramă.

Un arc bară de torsiune trebuie să înmagazineze o energie de deformație maximă și să obțină o deformație unghiulară maximă de 15.

Să se verifice la oboseală în ipoteza că momentul de răsucire variază ciclic cu un coeficient de asimetrie și se folosește ca material oțel Arc, iar suprafața barei urmează să fie rectificată fin.

Verificarea la oboseală să fie:

-efortul unitar maxim de răsucire;

-efortul unitar mediu de răsucire;

-amplitudinea efortului unitar mediu de răsucire;

-limita de curgere la răsucire.

Coeficientul efectiv de concentrare a eforturilor unitare pentru o rază mare de racordare se poate lua factorul dimensional.

Coeficientul de calitate al suprafeței poate fi considerat în condițiile unui coeficient de siguranță al arcului pentru a fi convenabilă.

3.6.6.Arcuri spirale.

Arcul spiral se folosește în marea majoritate a cazurilor ca motor de antrenare a mecanismelor relative fine cum sunt:

-mecanismele de orologie;

-mecanismele de comandă;

-mecanismele aparatelor de măsură;

-mecanismele unor aparate electrotehnice.

Arcul spiral folosit ca motor de antrenare se caracterizează prin faptul că solicitările pot fi considerate relativ constante în timp. În următoarea figură este reprezentată schema unui arc spiral.

Capătul interior al arcului este legat de un ax (fus), iar capătul exterior al arcului de corpul aparatului sau de casetă în interiorul căreia se plasează tot arcul spiral.

Arcul spiral este solicitat la încovoiere, efectul practic al acestei solicitări traducându-se într-un moment de răsucire la fus.

Când arcul se armează axul se rotește în raport de corp sau de casetă până când spirele se strâng pe el. arcul armat are o anumită energie potențială.

Dacă arcul este lăsat liber, el este capabil să execute un lucru mecanic rotind tamburul sau axul ansamblului. Arcul spiral se caracterizează în primul rând prin faptul că acumulează o energie relativ mare, într-un gabarit mic, are o rigiditate mică, corespunzătoare modului său de funcționare. Fiind solicitat de forțe care acționează timp îndelungat, se poate considera că are practic un caracter static.

Datorită variației în timp relativ mic a valorii momentului de răsucire realizat, cum și a posibilităților de a realiza o mișcare de rotație aproape uniformă, dacă se folosesc anumite dispozitive auxiliare pentru uniformizarea acesteia, arcul spiral poate antrena mecanisme care nu necesită sarcini mari pentru punerea lor în funcțiune.

Arcul spiral propriu-zis are forma unei panglici înfășurate după o spirală, în mod curent se folosește spirala lui Arhimede a cărei ecuație în coordonate polare este raza de vectore, unghiul polar și grosimea benzii.

Arcul are aproape pe toată lungimea sa forma spirală a arcului, la prinderea sa arcul la cele două capete se realizează prin încastrare fie prin articulație, la capete forma arcului se abate de la spirală. La mecanismele de precizie, forma capetelor arcului are o mare importanță, constituind obiectul unui studiu mai amănunțit. Formele porțiunilor de capăt ale arcului spiral au primit numele de curbele lui Philips.

Acestea sunt:

-centrul de greutate al curbei de capăt trebuie să fie pe perpendiculara dusă din originea curbei;

-distanța de la centrul de greutate până la fus trebuie să fie egală cu:

*raza de curbură a spiralei;

*lungimea curbei de capăt;

*diametrul mare al spiralei.

Satisfac aceste condiții:

-o dreaptă dusă sub un unghi, față de orizontala axe;

-două sferturi de cerc cu o rază unde este raza de curbură a spiralei;

-un arc de eclipsă cu semiaxa mică și semiaxa mare.

Modul de fixare al capătului interior este mai puțin important decât al celui exterior, el trebuind să asigure numai o transmisie sigură a momentului de la arc până la ax.

Trebuie acordată o atenție deosebită modului de prindere, deoarece o prindere necorectă a capătului poate produce ruperea arcului, întrucât în acest loc apar deformările cele mai mari din arc.

În figurile de mai jos sunt reprezentate diferite moduri de fixare a capătului interior al arcului a căror alegere depinde de diferite considerente tehnologice precum și de asigurarea fixării.

Secțiunea arcului spirală poate fi dreptunghiulară, circulară, eliptică sau inelară; cea mai largă o are secțiunea dreptunghiulară.

După modul de funcționare al carcasei sau al fusului arcurile spirale pot fi:

*arcuri spirale cu carcasă mobilă și fusul fix;

*arcuri cu număr mare de spire;

*cu frecare între spire sau fără frecare între spire;

*arcuri cu număr mic de spire

Un criteriu de clasificare îl constituie și materialul din care este executat arcul, din punct de vedere constructiv arcurile pot fi din oțel sau metale neferoase, de asemenea arcurile pot avea capătul încastrat sau articulat, iar modul de prindere a capătului arcului se ține seama de calculul de dimensionare.

Arcuri spirale cu număr mare de spire.

Arcurile spirale se dimensionează pe baza calcului de încovoiere. Se va considera întâi că spirele nu sunt în contact și nu există frecare între ele. Arcul este solicitat la încovoiere iar momentul încovoietor din secțiunea de lângă fus este egală cu momentul de răsucire care solicită fusul.

În cazul arcului cu capătul încastrat în carcasă, valoarea momentului încovoietor este constantă de-a lungul spirei arcului, iar în cazul arcului articulat această valoare este variabilă și maximă în valoarea momentului încovoietor egalează aproape dublul valorii momentului de răsucire din fus.

În cazul cu ambele capete încastrate efortul unitar este dat de:

-momentul de încovoiere ce solicită secțiunea;

-modul de rezistență al secțiunii;

-momentul de răsucire la care este supus arcul.

Pentru secțiunea dreptunghiulară devine:

-lățimea benzii arcului;

-grosimea benzii arcului.

Deformația arcului spiral se caracterizează prin unghiul de rotire al fusului sau prin variația unghiului de înfășurare.

Pentru a determina relațiile de deformare se consideră o secțiune oarecare, aflată la capătul său și de la distanța măsurată pe spirală, etc.

Arcuri spirale plane cu număr mic de spire.

Un caz particular al arcurilor spirale plane îl constituie cazul întâlnit în practică al arcurilor spirale plane cu număr mic de spire.

Aceste arcuri se execută din benzi de secțiune și sunt folosite în industrie pentru a transmite momente mari.

Relațiile care rezultă sunt relativ complicate astfel încât se recurge deseori la relațiile simple de încovoiere și deformație în care se introduc coeficienți de corecție, unde este momentul de răsucire la fus.

Coeficienții ce rezultă din diagramele care în funcție de unghiul și de parametrul în care raza este cea mai mică a spiralei.

Diagramele sunt valabile numai pentru arcul cu număr redus de spire și numai pentru bandă de grosime mai mică.

3.7.Materiale pentru arcuri.

Materialele destinate executării arcurilor trebuie să corespundă multiplelor condiții de funcționare ale acestora. Ele trebuie să posede înalte proprietăți elastice, rezistență la solicitări statice și dinamice, reziliență, limită de curgere și rezistență la oboseală ridicate. De asemenea, pentru anumite condiții de exploatare se mai impune: rezistență la temperaturi ridicate și la coroziune, dilatarea termică redusă, precum și o stabilitate cât mai ridicată a proprietăților elastice.

Alegerea materialului cât și a procesului tehnologic pentru un caz dat trebuie să se facă cu luarea în considerare a tuturor factorilor care caracterizează regimul de funcționare a arcului, comportarea materialului și eventuala modificare în timp a unor caracteristici ale acestuia.

La alegerea materialului trebuie să se țină seama că:

-modulul de elasticitate variază cu timpul și temperatura;

-poziția de zero a arcului și sarcina se schimbă cu timpul;

-caracteristica arcului în procesul de acumulare a energiei este întotdeauna deasupra caracteristicii sale la redarea energiei (efect histerezis);

-proprietatea elastică a elementului elastic se manifestă în unele cazuri nu imediat, ci după un timp oarecare; acest efect este evident mai ales la arcurile de cauciuc, la care, după comprimare și încetarea acțiunii forței este necesar in timp de câteva minute pentru ca să revină la forma inițială, dar el se întâlnește și la arcurile metalice (acțiunea elastică întârziată).

Având în vedere aceste considerente, în construcția arcurilor se pot folosi următoarele materiale:

*pentru arcuri în foi – oțeluri arc silicoase;

*pentru arcuri elicoidale – bare de oțel arc;

*pentru bare de torsiune – oțeluri arc aliate.

Metale feroase.

În această categorie intră oțelurile carbon de calitate și oțelurile aliate. Caracteristicile impuse arcului determină atât alegerea unei anumite compoziții chimice, cât și a unei anumite stări de livrare a oțelului respectiv. Un oțel laminat la cald nu poate fi folosit, de exemplu, pentru arcuri de mare precizie, deoarece cu toleranțele relativ mari cu care se livrează un asemenea oțel, nu se poate asigura obținerea unei săgeți (deformații) corespunzătoare.

Săgeata are o mare importanță în modul de lucru și comportarea unui arc. Ea depinde de dimensiunile și forma geometrică a barelor din care se execută arcul respectiv, astfel că dacă se urmărește obținerea unei săgeți cât mai apropiată de cea teoretică, trebuie ca toleranțele admise la dimensiunile barelor să fie cât mai mici. Operația de tragere sau laminarea la rece care asigură însă prețul de cost al materialului.

La alegerea materialului, proiectantul trebuie să îmbine considerațiile de ordin tehnic cu cele de ordin economic, să utilizeze la maxim calitățile oțelurilor de la cele mai ieftine, utilizabile în condițiile date și să aibă în vedere toți factorii care concură la obținerea unor arcuri corespunzătoare destinației; îndeosebi să țină seama de proprietățile tehnologice ale materialului în ceea ce privește posibilitatea de execuție a arcului, de importanța secțiunilor și parametrilor lor dimensionali, de posibilitatea de ridicare a indicilor calitativi ai materialului prin tratament termic sau mecanic.

Alegerea judicioasă a unui oțel de arc care să țină seama de toți factorii indicați mai înainte impune în primul rând, cunoașterea compoziției chimice a oțelului și a influenței elementelor de aliere.

Oțel carbon pentru arcuri.

Oțelurile nealiate cu un conținut se folosesc pentru arcuri ca semifabricat laminat la cald sau tras. Este un oțel ieftin și în cazul unui tratament termic adecvat poate chiar să înlocuiască unele oțeluri aliate. Oțelurile carbon prezintă însă tendință mare de decarburare și aceasta cu atât mai mult cu cât conținutul în carbon și siliciu este mai ridicat. Decarburarea duce la micșorarea rezistenței la oboseală. Călibilitatea scăzută a acestor oțeluri impune anumite limite pentru grosimea semifabricatelor:

-semifabricatele rotunde să nu depășească pentru oțelurile solicitate permanent un trebuie să depășească 15 – 18 mm;

-semifabricatele dreptunghiulare să nu depășească grosimea de 12 – 15 mm.

Temperatura de regim cea mai ridicată pentru oțelurile solicitate permanent nu trebuie să depășească 180C. La temperaturi joase sub 0C reziliența scade sensibil; temperatura critică de fragilitate fiind circa -100C.

Arcurile din oțel carbon se caracterizează printr-o rezistență la oboseală foarte ridicată – în această privință nu sunt întrecute decât de arcurile fabricate din oțel aliat cu crom și vanadiu. Fiind ieftine se utilizează pe cară largă.

Oțel aliat cu siliciu pentru arcuri.

Față de oțelurile carbon, ele au o limită de elasticitate și de curgere mai ridicate și o rezistență la rupere mai mare.

Siliciul influențează favorabil reziliența și tenacitatea. Rezistența la șocuri repetate crește cu conținutul în siliciu, devenind foarte importantă la un conținut mai mare. La încălzirea pentru aceasta este de lungă durată și la temperaturi înalte, oțelul respectiv înclină spre decarburare, grafitizare (separarea carbonului liber) și supraîncălzire (creșterea grăuntelui oțelului, materialul devenind fragil). Cu creșterea conținutului în siliciu peste 2%, această deficiență se accentuează.

Față de oțelurile cu mangan, acestea nu sunt expuse pericolului fisurării în timpul călirii și nu sunt sensibile la fragilitatea de revenire.

Gradul de călibilitate (adâncimea zonei călite) permite executarea arcurilor din semifabricate de grosimi până la 20 mm. În comparație cu alte oțeluri pentru arcuri, oțelurile aliate cu siliciu au structură pronunțat fibroasă, care, în cazul arcurilor, este avantajoasă, împiedicând apariția crăpăturilor. Ca urmare a acestei structuri, epruvetele tăiate transversal vor prezenta o reziliență scăzută.

La temperaturi ridicate, arcurile din oțel aliat cu siliciu au aceeași comportare ca și arcurile din oțel carbon. La temperaturi de sub 0C în funcție de conținutul în siliciu oțelul devine fragil. Pentru arcurile de supape, limita superioară de utilizare după călire și revenire este de 200 kgf/mm2.

Oțelurile aliate cu siliciu sunt cele mai puțin deficitare, rezistă la solicitări mari și la șocuri repetate.

Oțel aliat cu mangan pentru arcuri.

Manganul mărește Călibilitatea oțelului fapt care permite semifabricatelor respective să aibă o grosime până la 25 mm.

De asemenea, datorită manganului, oțelurile respective suferă o decarburare superficială redusă. Alierea cu mangan mai are ca scop ridicarea rezistenței la rupere, simultan însă reziliența și tenacitatea oțelului scad. După terminarea prelucrării la cald, suprafața semifabricatului din oțel cu mangan este foarte netedă. Aceste oțeluri prezintă dezavantajul că sunt sensibile la supraîncălzire, ca urmare temperatura de încălzire în vederea executării arcului sau în vederea tratamentului termic, precum și durata menținerii la temperatură ridicată trebuie să corespundă dimensiunii și formei semifabricatului sau arcului. Datorită conductibilității termice reduse, aceste oțeluri tind să formeze stări de tensiune interioară, deci trebuie încălzite și răcite cu atenție și aceasta cu atât mai mult cu cât profilul semifabricatului este mai dificil.

Alt neajuns important al acestora oțeluri pentru arcuri este fragilitatea la revenire.

La temperatură ridicată arcurile din oțel mangan se comportă ca și arcurile din oțel carbon.

Rezistența la rupere în stare laminată la cald este de 80 – 90 kgf/mm2; limitele obișnuite de utilizare, după călire și revenire 90 – 150 kgf/mm2; limita superioară de utilizare (la oțelul cu 0,8%C) –180kgf/mm2.

Acest oțel se folosește la fabricarea tuturor tipurilor de arcuri, dar în special a arcurilor în foi și a celor elicoidale pentru autovehicule și material rulant.

Oțel aliat cu mangan și siliciu pentru arcuri.

Cele două elemente de aliere ridică gradul de călibilitate, reduce gradul de decarburare și îmbunătățește caracteristicile mecanice. Introducerea manganului micșorează pericolul de separare a carbonului liber, neajuns pe care-l prezintă oțelurile aliate numai cu siliciu. Prezența siliciului micșorează sensibilitatea la supraîncălzire provocată de mangan și mărește stabilitatea la revenire.

Folosirea oțelului aliat cu siliciu și mangan la arcuri permite mărirea grosimii semifabricatelor până la 25 mm. Se utilizează la fabricarea diferitelor tipuri de arcuri greu solicitate pentru vehicule de mare viteză, arcuri care se comportă bine la șoc.

Oțel aliat cu crom pentru arcuri.

Fără a scădea reziliența oțelurilor cromul oferă oțelului o rezistență mai mare decât siliciul și manganul. Cu creșterea conținutului în crom peste 1,5% reziliența oțelului începe să scadă. Printre avantajele pe care le prezintă oțelurile aliate cu crom pentru arcuri sunt următoarele: grad de călibilitate ridicat, susceptibilitate redusă la decarburare și supraîncălzire; deformație redusă sub influența tensiunilor interne cu ocazia tratamentului termic. Prezintă însă dezavantajul de a fi susceptibil la fragilitatea de revenire.

Temperatura de regim a arcurilor din oțel aliat cu crom ajunge până la 320C.

Oțelurile aliate cu crom se utilizează la arcuri solicitate intens. Utilizarea lor nu este suficient de frecventă din cauza fragilității de revenire. Cromul, ca adaos la alte elemente de aliere, constituie un material de bază pentru arcuri.

Oțel aliat cu crom și siliciu pentru arcuri.

Oțelurile cu crom și siliciu au proprietăți mecanice înalte și o oarecare sensibilitate la supraîncălzire. Adaosul de siliciu înlătură fragilitatea de revenire provocată de prezența cromului, iar acesta împiedică repararea grafitului, defect caracteristic oțelurilor cu siliciu. Călibilitatea oțelurilor aliate cu crom și siliciu nu este însă suficient de bună; în scopul ameliorării acesteia se adaugă 0,8 1,2% Mn, denumirea oțelului în acest caz fiind oțel crom–siliciu–mangan.

Proprietățile elastice ale arcurilor respective nu dispar dacă temperatura de regim nu depășește 350C.

Arcurile din oțel cu crom și siliciu se folosesc pe scară largă datorită rezistenței lor la temperatură, la oxidare și datorită caracteristicilor lor mecanice înalte.

Oțel aliat cu crom și mangan pentru arcuri.

De alegerea corectă a raportului între crom și mangan depinde obținerea valorilor maxime ale proprietăților oțelului respectiv. Un conținut mai mare în mangan micșorează brusc reziliența arcului, mai ales după călirea și revenirea acestuia.

Manganul fiind elementul hotărâtor în privința călibilității, asociat cu cromul face posibilă călirea semifabricatelor de arcuri cu grosimi de 25–30 mm.

Oțelul aliat cu crom și mangan manifestă, într-o măsură mai mică decât oțelul mangan, sensibilitatea la fragilitatea de revenire, totuși în acest caz trebuie luate măsuri pentru prevenirea ei. La călirea în ulei, arcurile suferă deformații reduse. Cromul micșorează sensibilitatea la supraîncălzire, defect dat de mangan; totuși temperaturile în timpul prelucrării la cald nu trebuie să depășească pe cele prescrise. Atât manganul, cât și cromul, spre deosebire de carbon și siliciu, măresc modulul de elasticitate transversal, G. În oțelurile aliate cu crom și mangan, modulul de elasticitate transversal ajunge la valori de circa 8000 kgf/mm2. cu mărirea temperaturii, valoarea lui scade considerabil.

Curba este trasă pentru oțel carbon călit în ulei, oțel carbon tras la rece; curba pentru oțel aliat cu crom și vanadiu prelucrat la cald și pentru oțel aliat cu wolfram; curba pentru oțel inoxidabil tras la rece; curba pentru metal monell; curba pentru bronz cu beriliu; curba pentru alamă specială. Diagramele au fost trasate pentru epruvete cu diametrul de 2,5 mm.

Ca și oțelurile aliate cu mangan, aceste oțeluri nu sunt indicate la execuție arcurilor supuse la șocuri repetate.

Temperatura de regim a arcurilor solicitate permanent și intens nu trebuie să depășească 300C.

Arcurile din oțel aliat cu crom și mangan tind să înlocuiască pe cele cu crom și siliciu, care sunt mai scumpe și care au aproximativ aceeași comportare la temperatură și aceeași rezistență la oxidare.

Oțel aliat cu crom, siliciu și vanadiu pentru arcuri.

Cu creșterea conținutului în siliciu, capacitatea oțelurilor aliate cu crom și vanadiu pentru arcuri de a opune rezistență la arcuri de a opune rezistență la șocuri repetate crește și mai mult.

Față de oțelurile aliate cu crom și vanadiu, oțelurile acestea prezintă o rezistență la oboseală mai mică.

Arcurile din oțel aliat cu crom – siliciu și vanadiu pot fi intens solicitate, pot lucra la temperaturi ridicate sub sarcini bruște; de asemenea pot fi solicitate la sarcini repetate.

Oțel pentru arcuri anticorozive și rezistente la temperaturi înalte.

Oțelul Arc 1 este un oțel aliat cu crom și vanadiu. Se folosește la fabricarea arcurilor pentru armament, arcuri pentru supape, arcuri destinate suspensiei vehiculelor și autovehiculelor de mare viteză etc. Este oțelul de cea mai bună calitate; folosirea lui pe scară largă este limitată de prețul de cost foarte ridicat.

Oțelul Arc 2 este un oțel aliat cu crom și cu mangan. Se folosește la fabricarea arcurilor groase de 25 30 mm de toate tipurile, arcuri pentru vehicule și autovehicule de viteză mare.

Oțelurile Arc 3 și Arc 9 sunt oțeluri aliate cu mangan și siliciu. Se folosesc la fabricarea arcurilor cu grosimea până la 25 mm, arcuri pentru supape, arcuri pentru vehicule și autovehicule.

Oțelurile Arc 4 și Arc 5 sunt cele mai frecvent folosite dintre oțelurile aliate. Se folosesc la fabricarea diferitelor tipuri de arcuri pentru supape de manevră, arcuri pentru supape de siguranță și de închidere rapidă, arcuri pentru material rulant, arcuri de tampoane, arcuri în foi, arcuri spirale.

Oțelul Arc 4 se folosește în special la execuția arcurilor elicoidale cu profil dreptunghiular și a arcului în foi.

Oțelurile Arc 6 și Arc 7 sunt făcute din carbon. Se folosesc la fabricarea arcurilor de importanță redusă; totuși când sunt tratate termic în condiții optime pot înlocui oțelurile aliate, mai ales când se cere o rezistență mare la oboseală.

Oțelul Arc 8 este un oțel aliat cu crom – siliciu. Se folosește la fabricarea arcurilor intens solicitate, arcuri pentru vehicule și autovehicule de mare viteză arcuri de supape, diferite arcuri ce lucrează la temperaturi mari și arcuri rezistente la oxidare.

Majoritatea acestor arcuri au un preț foarte ridicat.

Oțel canelat pentru arcuri în foi.

Dimensiunile, masele și toleranțele acestui profil sunt prevăzute în STAS 909-62.

Drept material se folosește oțel Arc 4; la înțelegere se pot utiliza și alte calități prevăzute pentru oțelurile arcului.

Oțel pătrat pentru arcuri elicoidale.

La acest arc sunt indicate dimensiunile toleranțele admise și greutatea în funcție de dimensiuni a acestor profiluri.

Dimensiunile la care sunt laminate barele respective corespund unei variații a laturii pătratului de la 8 mm la 14 mm.

Oțelul pătrat este preferat celui rotund, numărul arcurilor rebutate în aceleași condiții de funcționare fiind mai scăzut. Barele din oțel pătrat nu se admit cu curburi mai mari de 6 mm/m

CAPITOLUL 4

ÎNTREȚINEREA ȘI REPERAREA SUSPENSIEI

4.1.Întreținerea suspensiei.

Întreținerea suspensiei cu arcuri metalice constă în:

*verificarea vizuală a stării tehnice a arcurilor;

*strângerea bridelor și articulațiilor arcurilor;

*controlul fixării amortizoarelor;

*controlul etanșeității amortizoarelor.

Întreținerea elementelor elastice pneumatice constă în controlul zilnic al etanșeității și al poziției elementelor la locul de montare.

Pentru îndepărtarea apei și a impurităților depuse pe fundul pistonului, anual de obicei după trecerea sezonului ploios, elementele elastice trebuie demontate.

4.2.Defecte în exploatare ale suspensiei.

Defecțiunile produse la suspensie se pot concretiza în următoarele manifestări:

-suspensia este prea rigidă;

-vibrează sau face zgomot;

Suspensia este prea rigidă datorită următoarelor cauze:

*ruperea foii principale sau a tuturor foilor arcului;

*ruperea sau slăbirea arcurilor elicoidale;

*folosirea unor arcuri necorespunzătoare;

*suraîncărcarea automobilului;

*presiunea incorectă în pneuri.

Ruperea foii principale sau a tuturor foilor arcului se datorează deplasării cu viteză mare pe drumuri cu denivelări, supraîncărcării arcului (nerepartizarea uniformă a încărcăturii în caroserie), oboselii materialului. Defecțiunea se poate produce în apropierea ochiului de arc al foii principale sau în dreptul ochiului orificiului bulonului central de strângere.

La ruperea ochiului foii principale a unui arc a punții din față (de la capătul anterior sau posterior al arcului) automobilul se înclină n partea în care s-a produs defecțiunea, iar caroseria freacă pneul respectiv. Datorită acestui fapt conducerea automobilului este îngreunată, automobilul tinde să tragă în partea unde s-a produs deteriorarea.

În parcurs remedierile sunt provizorii, capătul rupt al arcului sprijinindu-se în locașul suportului și legarea punții din față de traversa cadrului, astfel încât acesta să nu se deplaseze față de cadru. Deplasarea până la atelier se va face cu viteză redusă evitându-se drumurile cu denivelări.

În cazul ruperii tuturor foilor arcului pot avea loc accidente grave. Remedierea se face numai în atelierul de reparații, prin înlocuirea arcului rupt. Ruperea sau slăbirea (reducerea rigidității) arcurilor elicoidale se produce datorită acelorași cauze ca și la ruperea arcului în foi. În parcurs remedierea constă în introducerea unei șaibe metalice între părțile rupte ale arcului.

Suspensia vibrează sau face zgomot datorită următoarelor principale cauze:

*montarea necorespunzătoare a amortizoarelor;

*deformarea cadrului;

*funcționarea necorespunzătoare a amortizoarelor;

*slăbirea suportului amortizorului;

*uzura cercurilor, bulonului central, bridelor.

Remedierea acestor defecțiuni se face în ateliere de mecanică.

CAPITOLUL 5

DEFECTELE ȘI METODELE DE

RECONȚIȚIONARE A SUSPENSIEI

Arcul în foi poate prezenta defectele următoare:

*ruperea sau fisurarea foii principale;

*ruperea unei foi din componența arcului;

*ruperea bulonului central sau deteriorarea filetului;

*ruperea sau fisurarea ecliselor de prindere;

*uzarea arcului;

*nerespectarea caracteristicii elastice.

Locurile posibile de apariție a defectelor la arcul în foi de la

suspensia față a autocamioanelor Roman

Foaia principală sau o alta din componența arcului rupt sau fisurat se înlocuiește.

Bulonul central rupt sau filetul deteriorat se înlocuiește cu altul nou.

Eclisele rupte sau fisurate se înlocuiesc.

Bucșa arcului uzată se înlocuiește cu alta nouă.

Caracteristica elastică a arcului se face cu ajutorul unui dispozitiv de controlat arcuri lamelare – arcul se recondiționează prin reșpringuirea foilor, urmată de tratamentul termic corespunzător (la montaj foile se ung cu unsoare consistentă).

Cercelul arcului față poate prezenta defectele:

*uzarea bucșei;

*uzarea în lungime a suportului bucșei;

*uzarea alezajului pentru bolțul arcului;

*deteriorarea suprafeței laterale interioare a furcii cercelului;

*uzarea orificiului pentru șurubul de strângere;

*mișcarea lățimii tăieturii elastice.

Bucșa uzată se recondiționează prin înlocuirea bucșei uzate și alezarea celei noi la dimensiunea nominală.

Suportul bucșei uzate în lungime se recondiționează prin frezare, utilizându-se șaibe corespunzătoare la montare.

Alezajul pentru bolțul arcului uzat se recondiționează prin încărcare cu sudură, urmată de frezare și găurire la cota nominală.

Suprafața laterală interioară a furcii cercelului deteriorat se recondiționează prin frezare, utilizându-se șaibe compensatoare la montare.

Orificiul pentru șurubul de strângere este uzat, se recondiționează prin majorarea găurii la montaj utilizându-se un șurub majorat.

Tăietura elastică – micșorată în lățime se recondiționează prin frezarea deschizăturii la dimensiunea inițială și refacerea circularității alezajului.

Cercelul se înlocuiește dacă prezintă defectele:

-fisuri de orice natură și poziții;

-deformări, ruperi;

-uzura alezajului pentru bucșe peste limita admisă.

Bolțul de arc poate prezenta defectele:

-uzura suprafeței de lucru;

-deteriorarea filetului pentru suportul gresorului;

uzarea locașului de fixare.

Suprafața de lucru uzată se recondiționează prin cromare dură urmată de rectificare la cota nominală.

Filetul pentru suportul gresorului deteriorat se recondiționează prin încărcare cu sudură, găurire la dimensiunea nominală și refiletare.

Locașul de fixare uzat se recondiționează prin încărcare cu sudură și frezarea unui nou locaș la dimensiunea inițială.

Bolțul se înlocuiește dacă prezintă următoarele defecte:

-fisurile de orice natură și poziție;

-diametrul bolțului sub limita admisă.

Unele dintre elementele elastice pot fi recondiționate prin frezare, sudare iar altele numai prin schimbarea lor, aceste lucruri se fac numai în ateliere specializate.

CAPITOLUL 6

MĂSURI SPECIFICE DE PROTECȚIA MUNCII ÎN ATELIERE MECANICE DE REPARAREA AUTOMOBILELOR

Întreținerea și repararea automobilelor se va executa în hale și încăperi amenajate, dotate cu utilaje, instalații și dispozitive adecvate

Căile de acces din hale, ateliere vor fi menținute în stare bună, vor fi marcate

Se va asigura încălzirea pe timpul iernii cu corpuri de încălzire și agenți de încălzire, funcție de caracteristicile fizico-chimice ale materialelor și substanțelor cu care se lucrează

Se va asigura ventilația naturală sau mecanică în încăperile de lucru.

Se va asigura starea de curățenie a canalelor de revizie, asigurând scurgerea apei, uleiurilor, a combustibililor

Nu se va admite pornirea motoarelor autovehiculelor numai dacă există instalație de exhaustare

Utilajele din hală și ateliere vor fi bine fixate, legate la pământ, dotate cu dispozitive de protecție. Vor avea afișate instrucțiuni tehnice de exploatare și de protecție a muncii

Cricurile folosite la reparații vor fi în stare bună de funcționare si se va indica sarcina maximă

Pentru subansamblele voluminoase se vor folosi mijloace de ridicare și manipulare, având dispozitive de prindere omologate

Dispozitivele de suspendare a autovehiculelor și stelajele pentru piese vor avea stabilitate și rezistență corespunzătoare

Petele de ulei și de combustibil de pe pardoselile halelor, încăperilor se vor acoperi cu nisip, apoi se vor lua măsuri de curățenie

Cârpele, materialele textile folosite la curățare, ștergere se depozitează în cutii metalice închise, apoi se ard sau se îngroapă

Se vor afișa norme specifice de protecția muncii la fiecare post de lucru

Lucrătorii trebuie să poarte echipament de lucru și de protecție adecvat, se interzice purtarea halatelor, îmbrăcămintelor cu margini libere, a manșetelor, în locuri unde există pericolul prinderii de organe în mișcare

Sculele se așează pe suporturi speciale, amplasate în locuri corespunzătoare și la înălțimi accesibile

Înainte de începerea lucrului se verifică starea utilajelor – acestea să corespundă din punct de vedere al securității muncii

La locurile de muncă să fie ordine, nu se admite aglomerarea cu materiale, scule

Nu se păstrează îmbrăcămintea, alimentele în incinta halelor sau atelierelor. Acestea se vor păstra în încăperi special amenajate

Înainte de a începerea lucrului, persoanele cu atribuții de serviciu vor verifica funcționarea instalațiilor, utilajelor, dispozitivelor și legarea la pământ a celor ce sunt acționate electric.

Autovehiculele aflate pe poziții de lucru din hale, ateliere vor fi asigurate împotriva deplasărilor necomandate

În încăperi cu pericol de incendii se interzice fumatul, intrarea cu foc deschis, piese incandescente

Este interzisă păstrarea rezervoarelor, bidoanelor cu combustibil, carbid, ulei, vase de acid, vopsele, diluanți în incinta atelierelor, locuri deschise

Locurile periculoase vor fi semnalizate – „Trecerea oprită”

Apărătorile, dispozitivele de protecție, locurile periculoase vor fi vopsite cu galben

Periodic, la fiecare loc de muncă se fac instructaje de protecția muncii, conform normativelor în vigoare

Speciale:

I. Revizia tehnică – diagnosticare

Autovehiculele introduse în hală pentru Rt, diagnosticare va avea în rezervor o cantitate de carburant (10% din capacitate) necesară deplasării autonome de la un post de lucru la altul

Autovehiculele vor fi spălate înainte de a fi introduse în hală

Unele posturi de lucru se vor prevedea cu grilaj de protecție (sistemul de rulare)

Se vor lua toate măsurile pentru evitarea electrocutării

Se va sigura blocarea autovehiculului în timpul încercărilor efectuate

La diagnosticarea motorului în funcțiune:

Se va evita așezarea lucrătorului în dreptul paletelor ventilatorului

Se va asigura evacuarea gazelor

Se va folosi sistem de ventilație

Standul de încercare se va pune în funcțiune numai de către un lucrător autorizat

BIBLIOGRAFIE

1.D. Boiangiu și colaboratorii – „Elemente elastice ale mașinilor”,

Editura Tehnică, București, 1961

2.D.Lazăr și colaboratorii – „Organe de mașini și mecanisme”

Editura Didactică și Pedagogică

3.E. Rizescu și colaboratorii – „Mecanică tehnică” vol. II,

Editura de Stat Didactică și Pedagogică,

București, 1961

4.L. Săveanu și colaboratorii – „Arcuri”

Editura Tehnică, București, 1959