Presa CU Piulita Rotitoare

=== cuprins 520414 ===

Cuprins

Memoriu tehnic 3

1.Considerații generale 3

2.Tipuri de filete utilizate la șuruburile de mișcare 3

3.Filetul ferăstrău 4

4.Materiale utilizate la execuția șuruburilor de forță și a piulițelor 4

5.Prezentarea presei 6

Memoriu justificativ de calcul 8

1.Șurubul de mișcare 8

1.1.Calculul și proiectarea șurubului 8

a)Alegerea profilului filetului 8

b)Alegerea materialului șurubului și piuliței 8

c)Calculul diametrului mediu al filetului 8

d)Alegerea numărului de începuturi 9

e)Calculul numărului de spire în contact 9

f)Calculul lungimii filetului piuliței 9

g)Calculul lungimii filetului șurubului 9

1.2.Verificarea șurubului 10

a)Verificarea tijei la solicitări compuse 10

b)Verificarea spirelor șurubului 11

c)Verificarea șurubului la flambaj 11

2.Piulița rotitoare 12

2.1. Dimensionarea piuliței rotitoare 12

a)Filetul pentru piulița de fixare a roții de manevră 12

b)Diametrul exterior De al corpului piuliței 12

c)Diametrul porțiunii de montare a rulmentului 12

d)Diametrul gulerului piuliței Dg 12

e)Grosimea gulerului hg 12

f)Lungimea ld a porțiunii degajate 13

2.2.Verificarea piuliței 13

3.Calculul mecanismului de acționare 14

3.1. Lungimea manivelei 14

3.2. Determinarea diametrului manivelei 14

Bibiligrafie 15

=== presa ===

Cuprins

Memoriu tehnic

Considerații generale

Mecanismul șurub – piuliță este folosit pentru transformarea mișcării de rotație în mișcare de translație, sau invers, pentru transmiterea unor sarcini sau având numai rol cinematic.

Mecanismele cu șuruburi de mișcare au următoarele avantaje:

-construcție simplă și tehnologie de execuție ușor realizabilă;

-raport mare de transmitere, care duce la viteze mici;

-compactitatea construcției și gabarit redus;

-funcționare lină și fără zgomot;

-posibilitate de transmitere a unor sarcini axiale mari utilizând forțe de acționare mici;

-posibilitatea de a asigura în mod simplu autofrânarea;

-permite utilizarea materialelor ieftine;

Între neajunsurile mecanismelor cu șurub de mișcare se menționează:

-existența unei frecări între spirele filetului șurubului și piuliței care conduce la uzura pieselor și la un randament scăzut;

-prezența unor puternici concentratori de tensiune în zona filetată afectează rezistența la oboseală a șurubului;

-necunoașterea exactă a forțelor de strângere;

-lipsa autocentrării.

Tipuri de filete utilizate la șuruburile de mișcare

Pentru șuruburile de mișcare se utilizează în exclusivitate filetul cilindric cu profil pătrat, trapezoidal, ferăstrău și rotund executate cu pas normal, fin sau mare.

Pasul fin și normal asigură condiția de autofrânare. Pasul fin micșorează deplasările axiale la o rotație completă, reduce adâncimea filetului măsurând diametrul interior și implicit rezistența șurubului. Deosebirea dintre filetul cu pas normal, mare și fin la același diametru nominal constă în modificarea diametrului interior și a unghiurilor de înclinare.

Pasul filetului cu mai multe începuturi Ph se definește în funcție de pasul filetului cu un singur început și de numărul de începuturi: Ph = n·P.

Filetele cu pas fin au un randament mai scăzut. Randamentul șuruburilor de mișcare crește la cele care se execută cu pas mare sau cu mai multe începuturi, creșterea fiind determinată și de alegerea corectă a cuplului de materiale, de precizia de execuție și de calitatea suprafețelor în contact.

Filetul ferăstrău

Are profil asimetric trapezoidal. Poate prelua sarcini numai într-un singur sens. Flancul activ are o înclinare de 3º. Fundul filetului este executat cu o rază de racordare mare, iar înălțimea reală de contact este H1 = 0,75·P.

Filetul ferăstrău îmbină avantajele filetului pătrat cu cele ale filetului trapezoidal:

-are rezistență și rigiditate mare a spirei;

-asigură centrarea bună a piuliței față de șurub;

-randamentul este apropiat de cel al filetului pătrat;

-se poate executa prin frezare;

-concentratorul de tensiune la fundul filetului este relativ mic datorită razei mari de racordare.

Filetul ferăstrău are dimensiunile standardizate în STAS 2234/1-75, putând fi executat cu pas normal, fin sau mare.

Este utilizat la șuruburi ce preiau sarcini mari, variabile și cu șoc, într-un singur sens (în construcția preselor, la cârligele macaralelor grele etc.).

Materiale utilizate la execuția șuruburilor de forță și a piulițelor

Cupla de frecare șurub – piuliță din mecanismele cu șurub lucrează în condiții specifice și anume: încărcare cu forțe constante sau variabile ca mărime, existența unei viteze relative sub sarcină, funcționarea în condiții de frecare la limită sau frecare mixtă, funcționarea cu șocuri.

Dezavantajul major a mecanismului șurub – piuliță constă în existența unei frecări mari între spirele șurubului și a piuliței, ceea ce are ca rezultat uzura flancurilor și randament scăzut.

Uzura șurubului de mișcare este influențată și de variația solicitării axiale în timpul funcționării, de existența unor puternici concentratori de tensiune și de repartizarea neuniformă a sarcinii pe spire. Specifică șuruburilor de mișcare din mecanismele cu șurub și piuliță, ca urmare a condițiilor de lucru, este uzura prin aderență cu consecințele ei.

Dat fiind condițiile specifice de lucru și pentru realizarea de mecanisme cu șurub și piuliță cu randamente cât mai bune, materialele cuplei de frecare șurub – piuliță trebuie să îndeplinească următoarele condiții de bază: comportare bună la frecare fără predispoziții la gripaj, o bună rezistență la uzare, coeficient de frecare cât mai mic, înlocuirea materialelor deficitare, preț de cost redus.

Alegerea materialului pentru șurub și piuliță ca elemente componente ale mecanismelor cu șurub depinde de mai mulți factori cu pondere diferită: caracteristicile mecanice ale materialului, asigurarea condițiilor funcționale, tehnologice și economice în modul cel mai favorabil, fiabilitatea optimă în contextul unor cheltuieli de producție minime.

Caracteristicile mecanice importante ale materialului pentru șurubul și piulița din construcția mecanismelor cu șurub, sunt limita de curgere (Rpo,2), limita de rupere (Rm), alungirea (A), modulul de elasticitate (E).

Limita de curgere a materialelor se poate mări prin aplicarea de tratamente termice (călire și revenire).

Duritatea suprafețelor în contact este foarte importantă, ea contribuind la: creșterea rezistenței la oboseală, menținerea filmului de lubrifiant și micșorarea în acest fel a tendinței spre gripaj.

Îmbunătățirea prelucrării suprafețelor în contact, respectiv rectificarea lor contribuie la micșorarea presiunilor de contact locale și la reducerea perioadei de rodaj.

Pentru șuruburi de mișcare supuse la solicitări mici și mijlocii cu acționare manuală se va opta pentru un oțel laminat (STAS 500/2-80), care are caracteristici mecanice de rezistență acoperitoare, proprietăți de prelucrare bună și nu necesită tratament termic. În cazul șuruburilor de forță supuse unor solicitări mijlocii și mari se aleg oțeluri de îmbunătățire la care se va prescrie tratament termic de îmbunătățire.

Piulița ca element component al cuplei de frecare șurub – piuliță din mecanismele cu șurub, este indicat a fi astfel construită încât uzura să fie concentrată asupra ei. Aceasta, deoarece prin dimensiunile și configurația sa, piulița este o piesă mai puțin costisitoare, care poate fi înlocuită ușor. În acest sens se recomandă ca materialul ales pentru piuliță să aibă modulul de elasticitate mai mic decât cel al materialului șurubului, ceea ce are ca efect uniformizarea repartizării sarcinii pe spire, îmbunătățirea comportării la oboseală și ca urmare creșterea duratei de funcționare.

Alegerea materialului pentru piuliță ca element al cuplei de frecare șurub – piuliță, se va face în așa fel încât să se limiteze presiunea de contact dintre spirele piuliței și ale șurubului la valori reduse evitându-se astfel uzura prematură. Se va mai ține cont și de recomandările bazate pe experiențe, care indică utilizarea unor cupluri de materiale care au o comportare bună din punct de vedere al rezistenței la uzare, ca de exemplu: oțel pe fontă; oțel pe bronz moale; oțel pe fontă antifricțiune. Nu este indicat să se utilizeze același material pentru piuliță ca și șurubul de forță.

Prezentarea presei

Presele cu acționare manuală se utilizează în atelierele mecanice pentru montarea sau demontarea unor ajustaje presate de dimensiuni reduse și medii, pentru ambutisarea sau ștanțarea unor piese de dimensiuni reduse care se execută într-un număr restrâns de bucăți.

Avantajul preselor cu piuliță rotitoare este că șurubul execută numai mișcare de translație și poate veni în contact direct cu piesa care se presează.

În figura următoare este prezentată o presă ce se montează pe masa muncitorului lăcătuș. Se utilizează pentru montarea sau demontarea pieselor de dimensiuni reduse ce formează ajustaje cu strângere. Această soluție constructivă oferă avantajul reglării înălțimii de presare în funcție de mărimea pieselor și la o lungime relativ redusă a șurubului de mișcare.

Presa este alcătuită dintr-o masă (1) ce se execută prin turnare din oțel. Cu masa face corp comun o brățară elastică în care se fixează coloana cilindrică (executată dintr-o țeavă) ce se sudează de placa (8), alcătuind astfel o parte din corpul presei. Coloana împreună cu placa se poate deplasa axial reglând poziția capătului șurubului de mișcare (3) în funcție de înălțimile pieselor ce intervin în operațiile ce se execută. Această reglare se face strângând sau desfăcând brățara elastică cu ajutorul șurubului (16).

Piulița rotitoare (10), executată din fontă este centrată în carcasa (11) și se sprijină axial pe rulmentul axial cu bile (9) care preia sarcina axială ce apare în tija șurubului în timpul presării. Rulmentul axial are rolul de a înlocui frecarea de alunecare ce ar apare între piuliță și piesa de reazem, cu frecarea de rostogolire la care pierderile prin frecare sunt mult mai reduse. Piulița este acționată în mișcarea sa de rotație de către butucul (12) cu manetele (14). Pentru ca butucul să nu iasă de pe piulița rotitoare, este fixat cu piulița (13).

Șurubul de mișcare este asigurat împotriva rotirii de o pană specială (5) fixată în capacul (6) cu ajutorul șurubului (4). în timp ce șurubul se deplasează axial, pana culisează în canalul de pană practicat în șurub.

Soluția constructivă oferă posibilitatea schimbării capătului șurubului de mișcare, putându-se interschimba cu capete de dimensiuni și forme variate. Se fixează cu ajutorul unui șurub cu cap înfundat (2).

Pentru a reduce frecările dintre spirele filetului șurubului de mișcare și ale piuliței, dintre piuliță și corpul presei, și dintre elementele ce alcătuiesc rulmentul axial, aceste zone se ung cu unsori consistente corespunzătoare.

Memoriu justificativ de calcul

Șurubul de mișcare

Calculul și proiectarea șurubului

Alegerea profilului filetului

Pentru presă avem nevoie de un filet care preia sarcina doar într-un singur sens. Deci vom alege filetul ferăstrău (STAS 2234/1-75). Pentru a realiza un randament maxim, flancul activ al filetului va fi flancul înclinat cu unghiul de 3º.

Alegerea materialului șurubului și piuliței

Datorită faptului că la presele manuale viteza relativă dintre flancul șurubului și cel al piuliței este redusă, nu se impune durificarea superficială a flancurilor filetului șurubului.

Pentru șurub se alege ca material oțel călit OLC 50 CR (STAS 880-80) cu următoarele caracteristici în cazul concentratorilor de tensiune:

-Rezistența la tracțiune: σat = σac = 93 N/mm2

-Rezistența la încovoiere: σai = 102 … 112 N/mm2

-Rezistența la răsucire: τat = 56 … 60 N/mm2

-Rezistența la forfecare: τaf = 74 N/mm2

Pentru piuliță se alege o fontă antifricțiune Fgn A-1 (STAS 6707).

Calculul diametrului mediu al filetului

Diametrul mediu se determină cu relația:

obținută din condiția de rezistență a filetului la strivire.

Forța axială F = 18250 N;

Factorul dimensional ψh = 0,75;

Factorul lungimii filetului piuliței ψm = 1,6;

Rezistența admisibilă la strivire qa = 7,3 N/mm2.

Valoarea obținută astfel se rotunjește la valoarea standardizată imediat superioară.

Alegerea numărului de începuturi

La presele manuale nu se pune condiția autofrânării. Dimpotrivă acționarea lor fiind frecventă se impune necesitatea unui număr de începuturi egal cu doi sau trei, pentru creșterea randamentului și a productivității.

Numărul de începuturi n = 2.

Calculul numărului de spire în contact

Din expresia factorului de lungime al filetului se deduce numărul de spire z:

Pasul aparent al filetului P = 6 mm.

Se impune ca:

(A)

Calculul lungimii filetului piuliței

Calculul lungimii filetului șurubului

Cursa șurubului h = 120 mm.

Se rotunjește lungimea filetului Lf = 185 mm.

Verificarea șurubului

Verificarea tijei la solicitări compuse

Efortul unitar echivalent:

Efortul unitar normal:

Efortul unitar tangențial:

Momentul de torsiune:

Unghiul de înclinare al elicei pe cilindrul de diametru d2:

Unghiul de frecare:

(A)

Verificarea spirelor șurubului

La strivire:

Înălțimea utilă la filetul ferăstrău H1 = 0,75·P.

(A)

La încovoiere:

Jocul de fund ac = 0,11777 · P .

Grosimea spirei la bază .

(A)

La forfecare:

(A)

Verificarea șurubului la flambaj

Dacă condiția este adevărată, atunci coeficientul de zveltețe este mai mic de 60, deci verificarea la flambaj nu mai este necesară.

(A)

Piulița rotitoare

Dimensionarea piuliței rotitoare

Filetul pentru piulița de fixare a roții de manevră

Se alege filetul metric M42 cu pas normal.

Diametrul exterior De al corpului piuliței

Diametrul porțiunii degajate Do = D + 4 = 32 + 4 = 36 mm.

Se alege constructiv De = 70 mm.

(A)

Diametrul porțiunii de montare a rulmentului

Se alege din STAS 3921-86 un rulment 51115:

(A)

(A)

Dr = 100 mm; dm = 87,5 mm.

Diametrul gulerului piuliței Dg

Se ia Dg = 95 mm cuprins între dm (87,5 mm) și Dr (100 mm).

Grosimea gulerului hg

Se alege hg = 28 mm.

Lungimea ld a porțiunii degajate

Lungimea porțiunii degajate se ia de 152 mm.

Verificarea piuliței

Zona 1 a corpului piuliței – solicitare compusă:

(A)

Zona 3 a corpului piuliței – solicitare compusă:

(A)

Gulerul piuliței – solicitare de încovoiere:

Gulerul piuliței – solicitare de forfecare:

Calculul mecanismului de acționare

Lungimea manivelei

Lungimea manivelei se determină în funcție de momentul de torsiune total care trebuie să fie realizat de către un muncitor la acționarea presei.

Lc este lungimea de calcul a manivelei;

L este lungimea efectivă a manivelei;

lo este lungimea necesară prinderii manivelei, pentru un muncitor lo = 50 mm;

Mtot = Mt1 + Mt2 = 71,42 + 6,843 = 78,263 N·m;

ni este numărul de muncitori care acționează presa, ni = 1;

K este coeficientul de nesimultaneitate, pentru ni =1 K = 1;

Fm este forța cu care acționează un muncitor, Fm = 250 N.

Determinarea diametrului manivelei

Din solicitarea de încovoiere rezultă diametrul d5:

Se alege materialul manivelei OL50 cu σai = 161 N/mm2.

Lm = 0,5 · Lc + lo = 0,5 · 313,052 + 50 = 206,525 mm

Manivela se prelucrează conic, montându-se pe butuc prin filetare, iar la capăt i se montează un corp sferic standardizat.

Bibiligrafie

Dorina Matieșan – ELEMENTE DE PROIECTARE pentru MECANISMELE CU ȘURUB ȘI PIULIȚĂ.

Colecție STAS – ORGANE DE MAȘINI Vol.Ia – Editura Tehnică, București 1983.

Colecție STAS – ORGANE DE MAȘINI Vol. Ib, Ic – Editura Tehnică, București 1983.

Colecție STAS – ORGANE DE MAȘINI Vol.II – Editura Tehnică, București 1984.

Alexandru Chișiu – ORGANE DE MAȘINI – Editura Didactică și Pedagogică, București 1981.

Anexe