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

Subcap.6.1 Proiectarea elementelor 11, 12, 12’ (bară centrală, stânga/dreapta)

A. Schema de încărcare şi date de proiectare

Schema de încărcare exterioară	Schema de încărcare a elementelor 11, 12, 12’

Date de proiectare

Forţele exterioare: F_X, F_Y, F_Z acţionează la distanţele L_c (Ex.3.1), X₁, X₂, Y₁, Z₁ (Ex.1.2.2);  se calculează momentele în centrul barei 11 (Calc.0):

M_X11 = F_Y (L_c+Z₁),

M_Y11 = F_X (L_c +Z₁) + F_Z (X₁ + X₂),

M_Z11 = F_Y (X₁ + X₂).

Restricţii dimensionale: ţeava pătrată 12 intră în ţeava pătrată 11 formând ajustaje cu joc.

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

Restricţii constructive: materiale sudabile pentru elementele 11, 12 și 12’.

B. Alegerea materialului şi tratamentelor termice

Deoarece elementele 11, 12, 12’ sunt piese care se vor suda se adoptă, oţel sudabil (de ex. S185, S235, S275; Anexa.M.01), conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2). Aceste oţeluri nu se tratează termic înainte de sudare; după sudare subansamblele se pot supune unei operaţiei de recoacere de detensionare. Pentru oţelul adoptat în vederea calculelor se va reţine tensiunea limită de curgere s₀₂ şi rezistenţa la rupere s_r.

C. Proiectarea formei constructive

Model constructiv

Caracteristici şi restricţii constructive - se adoptă, din considerente de greutate minimă, semifabricate din ţeavă pătrată standard; - ţeava pătrată 11 se va suda în T pe flanșa 10 cu grosimea g egală cu a flanșei 9 (Ex.4.3); -     se adoptă, lungimea țevii 11, Y1/2

D. Model de calcul, dimensionare şi verificare

Model de calcul

Ipoteze de calcul şi solicitări

- modelul de calcul este o bară dreaptă rezemată la capete, compusă din 2 ţevi pătrare -  solicitată la tracţiune de forţa F_Y ; la încovoiere oblică de sarcinile F_Z, F_X şi M_X11, M_Z11; la torsiune de momentul M_Y11; la forfecare de forţele F_X şi F_Z;

- elementele 11 şi 12/12’ formează legături ţevă-ţevă şi sunt fixate axial prin asamblări cu bolţ;

- pentru calculul de rezistenţă se consideră că ansamblul celor trei elemente este solidarizat cu  tiranţii 13/13’;

- deoarece, modelul de dimensionare cu luarea în considerare a tuturor solicitărilor este de complexitate mărită, în continuare, se adoptă un model simplificat care  neglijează tensiunile generate de eforturile axiale, tăietoare şi de momentul de torsiune şi ia în considerare solicitările de încovoiere generate de momentele maxime ortogonale din plan orizontal şi vertical,    M_îmaxH şi respectiv, M_îmaxV; după determinarea dimensiunilor prin rezolvarea modelului simplificat se va face verificarea cu pachetul MDESIGN (Ghid.6.3, Ex.6.3).

Date de calcul

- despre încărcare: F_X, F_Y, F_Z , M_X11, M_Z11,  M_Y11;

- despre formă şi dimensiuni: ţeavă pătrată interioară cu dimensiunile h₁₂, t₁₂; ţeavă pătrată exterioară cu dimensiunile h₁₁, t₁₁;

- despre material: σ₀₂ – tensiunea limită de curgere; c = 2…3 - coeficientul de siguranţă;  σ_at = σ₀₂/c = 235/(2…3) = (78,33…117,5) MPa – tensiunea admisibilă la tracţiune (se adoptă, σ_at = 100 MPa); σ_aî = (1,05…1,1) σ_at = (105…110) MPa – tensiunea admisibilă la încovoiere (se adoptă, σ_aî = 110 MPa); τ_at = 40…80 MPa – tensiunea addmisibilă la torsiune.

Relaţii de calcul

- eforturile de încovoiere în secţiunile critice  (pentru modelul simplificat):

M_îmaxH = M_Z11 + F_X Y₁/2, (Calc.0)

M_îmaxV = M_X11 + F_Z Y₁/2, (Calc.0)

în secţiunea S₁ şi M_îmaxH/2, M_îmaxV/2, în secţiunea S₂.

- condiţile de rezistenţă la încovoiere în secţiunile critice S₁ şi S₂, considerând t₁₁/h₁₁ = t₁₂/h₁₂ = k,

σ_{îmax_S1} = σ_{î_S1_H} + σ_{î_S1_V} = + = = ≤ σ_aî

și, respectiv,

σ_{îmax_S2} = σ_{î_S2_H} + σ_{î_S2_V} = + = = ≤ σ_aî.

Dimensionare

- dimensionare bară centrală, 11, din ultima parte a relaţiei corespunzătoare σ_{î max_S1}, se determină,

= k (Calc.6.1.1)

și din Anexa.ST.02 se adoptă ţeavă pătrată cu dimensiunile standard, h₁₁ şi t₁₁ ≥ și h₁₂ = h₁₁ -2 t₁₁.

- dimensionare bară stânga/dreapta, 12/12’, din ultima parte a relaţiei corespunzătoare σ_{î max_S2}, se determină,

= k (Calc.6.1.2)

și din Anexa.ST.02 se adoptă ţeavă pătrată cu dimensiunile standard, h₁₂ (determinat mai sus) și t₁₂ ≥ .

Verificare

Rezistenţa la torsiune a barelor, 12/12’, conform relaţiei,

τ_max = = ≤ τ_at. (Calc.6.1.3)

E. Proiectarea formei constructiv-tehnologică

Desene constructiv-tehnologice

Recomandări pentru adoptarea dimensiunilor și a parametrilor constructiv-tehnologici

- dimensiuni secțiunilor: h₁₁, t₁₁, h₁₂, t₁₂, L₁₁ = Y₁, L₁₂ = Y₁/2 + L_11-12, l = L_11-12/2; dimensiunea L_11-12 se determină în urma calculului asamblării țeavă-țeavă (Subcap.6.2, Ex.6.2); diametrul alezajului, D_b se determină ca urmare a calculului asamblării cu bolţ (Subcap.6.7, Ex.6.7);

- numărul de găuri de bolţ pentru reglare şi, deci, cursa de reglare se va determina la reprezentarea în desenul de ansamblu;

- oprații tehnologice: frezare (capetele barelor) și găurire;

- muchiile ascuțite se vor teși 1x45^o;

- calitatea (rugozitățile) suprafeţelor prelucrate prin frezare (capetele barelor) și prin găurire: R_a1 = 6,3 µm sau R_a1 = 12,5 µm; R_a2 = 6,3 µm sau R_a2 = 12,5 µm