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

Subcap.4.1 Proiectarea legăturii 5-6 (asamblare țeavă-țeavă)

A. Schema de încărcare şi date de proiectare

Schema de încărcare exterioară	Schema de încărcare a legăturii 5-6
Date de proiectare Forţele exterioare: FX, FY, FZ acţionează la distanţele Lc (Ex.3.1), X1, Z1 (Ex.1.2.2);  se calculează momentele în centrul profilului legăturii (țeavă-țeavă) (Calc.0): MX6 = FY (Lc + Z1), MY6 = FX (Lc + Z1) + FZ X1, MZ6 = FY X1.   Restricţii dimensionale: se  asamblează țeava pătrată 5 cu dimensiunea h5 şi grosimea peretelui t5 (Ex.3.4) și țeava pătrată 6 cu dimensiunea h6 și grosimea peretelui t6. Restricţii de funcţionare: temperatura, T = (-30…40)^oC; mediu de lucru exterior cu umezeală avansată. Restricţii constructive: țeava 5 se va introduce în țeava 6 și se vor forma ajustaje cu joc mare pe laturile pătratelor interior și exterior

B. Alegerea materialelor şi tratamentelor termice

Deoarece elementele 5 şi 6 sunt îmbinate prin sudare cu alte elemente se adoptă oţeluri sudabile. Pentru oţelurile adoptate în vederea calculelor se vor reţine limita de curgere s₀₂, rezistenţele la rupere s_r. Pentru calculul contactelor conforme oțel-oțel tensiunea admisibilă la strivire, σ_as = (60…90) MPa.

C. Proiectarea formei constructive

Model constructiv

Caracteristici şi restricţii constructive

Pentru asigurarea funcţionării se impune realizarea contactelor conforme (pe suprafaţe mari) dintre ţevile 5 şi 6 care se realizează prin montajul cu joc, asigurat de dimensiunile țevilor.

D. Model de calcul, dimensionare şi verificare

Model de calcul	Schema de transmitere a momentului MZ
a	b
Schema de transmitere a forței FX și a momentului MY	Schema de transmitere a forței FY și a momentului MX
c	d

Ipoteze de calcul şi solicitări

- transmiterea forţelor F_X, F_Y şi a momentelor M_X şi M_Y de la ţeava 5 la ţeava 6 se  face prin contactul direct dintre cele două ţevi montate cu joc (distribuţie liniară a presiunilor de contact) după suprafeţele dreptunghiulare I, II, III şi IV;

- transmiterea forţei F_Z de la ţeava 5 la ţeava 6 se face printr-un bolţ montat cu joc în ţeava 5 şi cu strângere mică în ţeava 6; pentru calculul asamblării țeavă-țeavă nu se iau în considerare găurile pentru bolţ.

- momentul M_Z generează pe suprafeţele de contact I, II, III şi IV presiuni distribuite liniar cu maximul p_maxMZ;

- forţele F_X şi F_Y generează pe suprafeţele de contact I şi, respectiv, II presiunile de strivire p_FX și, respectiv, p_FX, distribuite uniform;

- momentele M_X şi M_Y generează pe suprafeţele de contact I, III şi, respectiv, II, IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximele p_maxMX şi, respectiv, p_maxMY.

Date  cunoscute

- despre încărcări: F_X,  F_Y, M_X = M_X6, M_Y = M_Y6;  M_Z = M_Z6;  

- despre forme şi dimensiuni: dimensiunile alezajului pătrat, H  = h₅; grosimea ţevii  interioare, t₅,  şi respectiv exterioare t₆;  lungimea L are valoare necunoscută (urmează să fie determinată);

- despre materiale: σ_as = 60…90 MPa – tensiunea admisibilă la strivire.

Relaţii de calcul

Presiuni de contact

- presiunile de contact pe suprafaţele I şi II generate de forţele F_X şi respectiv F_Y (fig. c, d) sunt: 

p_FX =  =

şi respectiv

p_FX =  = .

- presiunile maxime de contact pe suprafeţele I, III şi II, IV generate de momentele M_Y şi respectiv M_X (fig. c,d) sunt:

p_maxMY = 2 = 2 = 2 =

şi, respectiv,

p_maxMX = 2 = 2 = 2 =

- presiunea maximă de contact pe suprafeţele I, II, III, IV generată de momentul M_Z (fig. b),

p_maxMZ = 2 = 2 = 2 = .

Condiţia de rezistenţă la strivire a asamblării ţeavă-țeavă

Presiunile de contact maxime, obţinute prin însumarea presiunilor determinate de încărcări, se limitează la valoarea tensiunii admisibile de strivire a materialelor în contact,

σ_max = max(p_max4/I + p_max1/II) = max(p_FX + p_maxMY + p_maxMZ, p_FY + p_maxMX + p_maxMZ) =

= max( + + , + + ) ≤ σ_as.

Dimensionare

Din relaţie de mai sus,   considerând H cunoscut, se obţin ecuaţiile,

σ_as H² L² – (F_X H + 3 M_Z) L -12 H M_Y = 0,

σ_as H² L²– (F_Y H + 3 M_Z) L -12 H M_X = 0,

care, după înlocuirea valorilor parametrilor cunoscuţi și rezolvare (Calc.4.1.1), conduc, de obicei, la două soluții pozitive.

În final, se adoptă, L₆ ca fiind maximul valorilor pozitive ale parametrului L (se va adopta o valoare întreagă mai mare).

Adoptarea valorilor dimensiunilor secțiunii țevii

Deoarece, secțiunea țevii 5 a fost determinată prin calcul (Ex.3.4) se pot adopta din Anexa.ST.02, dimensiunile țevii 6 cu valori mărite respectând restricțiile: t₆ ≥ t₅, h₆ = h₅ + 2 t₆.

D. Proiectarea formei constructiv-tehnologică

Desene constructiv-tehnologice

Recomandări pentru adoptarea dimensiunilor și a parametrilor constructiv-tehnologici:

- dimensiuni: h₅, t₅; h₆, t₆, L₆, D_b, L₅ = Z₁ – h₄ + L₆/2 + 2D_b, l₁ = 1,5D_b; l₂ = 2D_b; diametrul alezajului, D_b se determină ca urmare a calculului asamblării cu bolț (Subcap.4.2, Ex.4.2);

- operații tehnologice: frezare capete țevi, găurire/alezare găuri pentru bolț;

- calitatea suprafeţelor prelucrate: R_a1 = 6,3 µm sau R_a1 = 12,5 µm; R_a2 = 6,3 µm sau R_a1 = 3,2 µm;

- muchiile ascuțite se vor teși, 1x45^o;

- poziția găurii de bolț (eventual, a găurii de bolț pentru reglare) se va stabili la reprezentarea în desenul de ansamblu