AAB. ASAMBLĂRI ARBORE-BUTUC

AAB-T. CONSTRUCŢIA ŞI MODELAREA ASAMBLĂRILOR ARBORE-BUTUC

AAB-T.1 ASAMBLĂRI PRIN FORMĂ

AAB-T.1.2 ASAMBLĂRI PRIN PENE DISC

CUPRINS

AAB-T.1.2.1 DEFINIRE

AAB-T.1.2.2 STRUCTURA CONSTRUCTIVĂ

AAB-T.1.2.3 DOMENII DE UTILIZARE, AVANTAJE ŞI DEZAVANTAJE

AAB-T.1.2.4 CLASIFICARE

AAB-T.1.2.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII

AAB-T.1.2.6 FORME ŞI CAUZE DE SCOATERE DIN UZ SAU DE COMPORTARE NECORESPUNZĂTORE

AAB-T.1.2.7 PARAMETRII FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

AAB-T.1.2.8 MODELE DE CALCUL

AAB-T.1.2.1 DEFINIRE

Asamblarea cu pană disc este asamblarea demontabilă, de tip arbore-butuc, care transmite momentul de torsiune prin formă prin contacte cu arborele şi butucul pe feţele laterale ale unui element intermediar sub forma unui segment de disc (fig. AAB-T.1.2.2.1).

AAB-T.1.2.2 STRUCTURA CONSTRUCTIVĂ

	Obs. Momentul de torsiune se transmite prin formă, conform fluxului: 1 -> 3 -> 2; 1 - arbore, 2 - butuc, 3 - pană disc; fixarea axială a butucului 2 se face cu piuliţa 4 asigurată împotriva deşurubării cu contrapiuliţa 5.
*Fig. AAB-T.1.1.2.1* Structura constructivă a asamblării cu penă disc în secţiune axială şi transversală

AAB-T.1.2.3 DOMENII DE UTILIZARE, AVANTAJE ŞI DEZAVANTAJE

Domenii principale de utilizare: în construcţia de maşini unelte, vehicule, maşini agricole etc., în special, pentru asamblarea roţilor pe capetele arborilor

Tab. AAB-T.1.2.3 Avantaje şi dezavantaje ale asamblărilor prin pene disc

Avantaje^*

Dezavantaje^*

- montare şi demontare uşoară;

- standardizare la nivel internaţional;

- durabilitate ridicată;

- arborele şi butucul pot fi refolosiţi în cazul deteriorării penei

- canalul de pană din arbore reprezintă un puternic concentrator de tensiuni (mai mare decât în cazul asamblăriilor cu pene paralele);

- nu preiau forţe axiale;

- neadecvate pentru arbori cu diametre reduse

^* raportate la alte tipuri de asamblări (prin formă, prin forţe de frecare, nedemontabile etc.)

AAB-T.1.2.4 CLASIFICARE

AAB-T.1.2.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII

Materiale

Penele se execută, uzual, din oţeluri cu rezistenţa la rupere, s_r= 500…600 MPa, oţeluri pentru construcţii mecanice: E295 (OL50), E335 (OL60) conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2) sau oţeluri carbon de îmbunătăţire: C35 (OLC35), C45 (OLC45) conform SR EN 10083 (STAS 880).

Tehnologii

Prelucrarea canalelor:

- prin aşchiere cu freza disc (fig. AAB-T.1.2.5.1,a), în arbore

- prin aşchiere: mortezare (fig. AAB-T.1.2.5.1,b) sau broşare pentru serii mari de producţie

Fig. AAB-T.1.2.5.1 Prelucrarea canalelor pentru pana disc: a –în arbore; b – în butuc

AAB-T.1.2.6 FORME ŞI CAUZE DE SCOATERE DIN UZ SAU DE COMPORTARE NECORESPUNZĂTORE

Tab. AAB-T.1.1.6.1 Forme şi cauze de scoatere din uz sau de comportare necorespunzătoare

Forme

Consecinţe

Apariţie

Cauze

Manifestare

Evitare

Forfecarea penei

Scoatere din uz

La suprasarcini

Arbori şi butuci durificaţi şi pene din materiale moi

Depăşirea rezistenţei admisibile la forfecare

Secţionare longitudinală a penei

Limitarea prin calcul a tensiunii de forfecare care apare în pană, la valori admisibile

Deteriorarea flancurilor penei şi/sau a canalelor prin strivire (deformare plastică)

Blocarea asamblării şi împiedicarea demontării

La asamblări fixe

La pene, arbori şi roţi din materiale moi puternic încărcate

Depăşirea tensiunilor de strivire admisibile

Deteriorarea flancurilor active ale penei paralele în zonele laterale de contact cu arborele şi/sau cu butucul

Limitarea prin calcul a tensiunilor de strivire, la valori admisibile

AAB-T.1.2.7 PARAMETRII FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

Tab. AAB-T.1.2.7.1 Parametri constructivi ai penelor disc şi canalelor din arbore şi butuc [STAS-1012]

Parametrii geometrici ai penei şi canalelor:

b [mm] – lăţimea penei,

h [mm] – înălţimea penei,

D [mm] – diametrul sectorului,

R [mm] – raza de racordare la fundul canalului,

t₁ [mm] – înălţimea canalului în arbore,

t₂ [mm] – înălţimea canalului în butuc,

s [mm] – grosimea teşiturii penei,

AAB-T.1.2.8 MODELE DE CALCUL

Tab. AAB-T.1.2.8.1 Modelul de calcul de rezistenţă [Jula, 1986; Rădulescu, 1981; Florea, 2007]

Fig. AAB-T.1.2.8.1 Modelul de calcul de rezistenţă

Ipoteze de calcul şi solicitări:

- tensiunile de contact sunt uniform distribuite pe feţele active ale penei;

- braţul forţei rezultante a presiunilor de contact (cu arborele, respectiv, cu butucul), se aproximează la valoarea d/2 şi pentru calcul,

; (APP-T.8.1.2.8.1)

- calculul la strivire a asamblării se face pentru contactul cel mai solicitat, pană-disc, pentru care suprafaţa de contact se consideră ca fiind dreptunghiulară cu lungimea l D şi lăţimea c = h-t₁;

- secţiunea de forfecare a penei se consideră dreptunghiulară cu lungimea l D şi lăţimea b.

Condiţia de rezistenţă la torsiune a arborelui în zona penei:

≤ τ_at_, (APP-T.8.1.2.8.2)

unde, τ_at= 15...45 MPa reprezintă tensiunea admisibilă convenţională la torsiune (ţine cont şi de existenţa solicitării de încovoiere) şi β_k= 2...4, factorul concentratorului de tensiuni (pentru calculul la solicitări variabile, de oboseală); în cazul solicitărilor cvasistatice se consideră, β_k= 1...2

Diametrul arborelui în zona penei, din această condiţie (rel. APP-T.8.1.2.8.2), devine,

d ≥ . (APP-T.8.1.2.8.3)

Condiţia de rezistenţă la strivire a asamblării

Presiunea de contact de pe suprafeţa de contact a penei cu butucul,

p = = = ≤ σ_as, (APP-T.8.1.2.8.4)

unde, M_t [Nmm] reprezintă momentul de torsiune care încarcă asamblarea, d [mm] – diametrul arborelui, h [mm] – înălţimea penei (se adoptă din Stas 1012, în funcţie de diametrul, d, al arborelui), D [mm] – lungimea de calcul a penei; c [mm] – lăţimea zonei de contact cu butucul; σ_as [MPa] – tensiuninea admisibilă la strivire a asamblării (fer. APP-M.1).

Condiţia de rezistenţă la forfecare a penei

Tensiunea de forfecare a penei,

= , (APP-T.8.1.2.8.5)

unde, b [mm] reprezintă lăţimea penei (se adoptă din Stas 1012, în funcţie de diametrul, d [mm] al arborelui) şi τ_af [MPa] – tensiunea admisibilă la forfecare (fer. APP-M.1).