Mogan Gh.L. Buzdugan I.D. Proiectarea dispozitivelor de remorcare auto. Universitatea Transilvania din Brașov

Ex.8.6 Proiectarea arcului elicoidal cilindric de compresiune al cuplei de remorcare

Date de proiectare

Presiunea de pretensionare a cuplei sferice, p₀ = (0,1 …0,2)p_max = (0,1 …0,2)*1,3 = (0,13 … 0,26) MPa, unde s-a considerat p_max = 1,3 MPa; se adoptă, p₀ = 0,2 MPa.

Forța de pretensionare a arcului, F₀ = 392,7 N.

Forța de montaj a arcului, F_a = 252,5 N.

Restricții funcționale: diametrul tijei filetate, Md = M10 (filet metric cu diametrul 10 mm); cursa arcului, intre pozițiile cuplat și decuplat, h = 8 mm.

Restricţii de funcţionare: temperatura, T = (-30…40) ^oC; mediu de lucru exterior cu umezeală avansată.

Restricţii constructive: interschimbabilitate cu sistemele de  cuplare existente în UE.

Materialul și tratamentele termice

Arcul elicoidal se va executa din oțel special pentru arcuri, 56Si17A (0,56%C, 1,7%Si).

Caracteristici ale materialului

Materialul	Tratamente termice	Rezistenţa la  rupere
56Si17A	Recoacere, călire şi revenire	sr = 1600 MPa

Tratamente termice

Recoacere, (680...700)^oC, înainte de deformare.

Călire la (840...860)^oC cu răcire în ulei și revenire la (580...600)^oC, HRC 48...50, după deformare (obținerea formei elicoidale).

Dimensionare și verificare

Date de calcul

- despre încărcare: F_n = 252,5 N, F₁ = 40 N;

- despre dimensiuni: D_m = (1,4…1,6)Md = (1,4 … 1,6)*10 = (14 … 16) mm; se adoptă D_m = 15 mm;

- despre material: τ_a = 650 MPa, G = 8,5.10⁴ MPa.

Dimensionare

Determinarea diametrului spirei

Diametrul necesar al spirei, d^nec = 2,45 mm. ;

se adoptă diametrul sârmei (spirei), d = 2,5 mm.

Determinarea numărului de spire active

Numărul de spire necesar, n_nec = 4,63;

se adoptă numărul de spire active, n = 5.

Determinarea celorlalți parametri dimensionali

- numărul spirelor de reazem, n_r = 1,5;

- numărul total de spire, n_t = n + n_r = 6,5;

- pasul arcului liber (nesolicitat), t = 4,8 mm;

- lungimea arcului în stare liberă, H₀ = n t + n_r d = 5*4,8 + 1,5*2,5 = 27,8 mm;

- lungimea arcului încărcat cu forțele de montaj F₁ = 40 N și nominală F_n = 252,5 N, H₁ = 26,1 mm și, respectiv, H_n = 17,5 mm.

- cursa arcului, h = H₁ – H_n = 26,1 – 17,5 = 8,6 mm;

- lungimea semifabricatului (sârmei desfășurată, înainte de formare a arcului), l_s = 308 mm.

Determinarea momentului de strângere (la cheie) a asamblării filetate

- identificarea valorilor parametrilor elementelor asamblării: dimensiuni ale filetului: Md = M10, d = 10 mm, d₂ = 9,026 mm, p = 1,5 mm; diametrul găurii de trecere, D₁ = 11 mm;

- momentul de înșurubare (frecare din filet) considerând F_st = 40 N, µ = 0,25 – coeficientul de frecare dintre piuliță și șaibă, α = 60^o – unghiul profilului filetului metric, p = 1,5 mm – pasul filetului, este M_î = 51,9 Nmm;

- momentul de frecare de pivotare dintre piuliță și șaibă, considerând F_st = 40 N, µ₂ = 0,2 – coeficientul de frecare dintre piuliță și șaibă, α = 60^o – unghiul profilului filetului metric, p = 1,5 mm – pasul filetului; D₁ = 11 mm - diametrul găurii de trecere, este M_p = 56,9 Nmm;

- momentul de strângere a piuliței (la cheie),

M_c = M_î + M_p = 108,8 Nmm,

care se asigură strângerea asamblării filetate și deci a arcului cu forța de montaj, F₁ = 40 N.

Forma constructiv-tehnologică

Desen constructiv-tehnologic (include caracteristica arcului)

Adoptarea dimensiunilor şi a parametrilor constructiv-tehnologici:

- parametri geometrici: d = 2,5 mm, t = 4,8 mm, D_i = 12,5 mm, D_m = 15 mm, D_e = 17,5 mm, n = 5, n_t = 6,5, H₀ = 27,8 mm;

- parametri ai caracteristicii elastice a arcului: H₁ = 26,1 mm, H_n = 17,5 mm, h = 8,6 mm, F₁ = 40 N, F_n = 252,5 mm;

- suprafețele de așezare se vor rectifica după tratamentul termic cu rugozitatea R_a1 = 3,2 μm; se vor asigura abaterile de perpendicularitate și paralelism;

- la verificarea caracteristicii elastice se vor considera forțele cu abateri, ± 10 N.

Adoptarea dimensiunilor elementelor asamblării filetate ( şurub-piuliță):

- şurub cu ochi cu dimensiunea filetului: Md = M10, d = 10 mm;

- piuliță hexagonală: Md = M10, S = 17 mm, m = 8mm;

- şaibă plată: d = 10 mm, d₁ = 10,5 mm, d₂ = 20 mm, h = 2 mm;

- şaibă Grower: MN 10, d = 10 mm, d₁ = 10,2 mm, d₂ = 15,2 mm, g = 2,5 mm