AAB. ASAMBLĂRI ARBORE-BUTUC

AAB-T. CONSTRUCŢIA ŞI MODELAREA ASAMBLĂRILOR ARBORE-BUTUC

AAB-T.1 ASAMBLĂRI PRIN FORMĂ

AAB-T.1.3 ASAMBLĂRI PRIN CANELURI

CUPRINS

AAB-T.1.3.1 DEFINIRE

AAB-T.1.3.2 STRUCTURA CONSTRUCTIVĂ

AAB-T.1.3.3 DOMENII DE UTILIZARE, AVANTAJE ŞI DEZAVANTAJE

AAB-T.1.3.4 CLASIFICARE

AAB-T.1.3.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII

AAB-T.1.3.6 FORME ŞI CAUZE DE SCOATERE DIN UZ SAU DE COMPORTARE NECORESPUNZĂTORE

AAB-T.1.3.7 PARAMETRII FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

AAB-T.1.3.8 MODELE DE CALCUL

AAB-T.1.3.8.1 Modelul de calcul al asamblărilor prin caneluri dreptunghiulare

AAB-T.1.3.8.2 Modelul de calcul al asamblărilor prin caneluri evolventice

AAB-T.1.3.9 MONTAJUL ŞI EXPLOATAREA

AAB-T.1.3.1 DEFINIRE

Asamblarea prin caneluri este asamblarea demontabilă, de tip arbore-butuc, care poate fi considerată ca o asamblare cu pene paralele multiple, solidare cu arborele şi echiunghiular poziţionate pe periferia acestuia (fig. AAB-T.1.3.2.1,c).

AAB-T.1.3.2 STRUCTURA CONSTRUCTIVĂ


a	b	c
*Fig. AAB-T.1.3.2.1* Structura constructivă a unei asamblări prin caneluri: a – secţiune axială, asamblare fixă; b – secțiune axială, asamblare mobilă; b – secţiune transversală

AAB-T.1.3.3 DOMENII DE UTILIZARE, AVANTAJE ŞI DEZAVANTAJE

Domenii principale de utilizare: toate transmisiile care implică fixarea pe arbori a roţilor dinţate, a roţilor de lanţ sau de curea, a semicuplajelor care transmit momente de torsiune mai mari decât asamblările prin două sau chiar trei pene paralele.

Tab. AAB-T.1.3.4.1 Avantaje şi dezavantaje ale asamblărilor prin caneluri

Avantaje^*

Dezavantaje^*

- capacitate de încărcare mai mare;

- rezistenţă la oboseală mai mare;

- centrare şi ghidare mai bune

- tehnologii de execuţie mai pretenţioase, şi deci, costuri mai mari

^* raportate la asamblările prin pene

AAB-T.1.3.4 CLASIFICARE

Tab. AAB-T.1.3.4.1 Clasificarea asamblărilor prin caneluri [Jula, 1986; Rădulescu, 1981]

Criteriul	Tipul asamblării	Schema
Forma profilului canelurii	Cu profil dreptunghiular	Fig. AAB-T.1.3.4.1,a,b,c
	Cu profil în evolventă	Fig. AAB-T.1.3.4.2
	Cu profil triunghiular	Fig. AAB-T.1.3.4.3
Rolul funcţional	Asamblări fixe	Fig. AAB-T.1.3.2.1,a,b
	Asamblări mobile	Fig. AAB-T.1.3.2.1,b
Dimensiunile în secţiune transversală (numai pentru canelurile cu profil dreptunghiular)	Serie uşoară - momentul de torsiune transmis de asamblare este inferior celui transmis de arbore
	Serie mijlocie - momentul de torsiune transmis de asamblare este egal cu cel transmis de arbore
	Serie grea - momentul de torsiune transmis de asamblare este cu oscilații şi șocuri mari.


a	b	c	*Fig. AAB-T.1.3.4.2 Caneluri evolventice*	*Fig. AAB-T.1.3.4.3 Caneluri triunghiulare*
*Fig. AAB-T.1.3.4.1 Caneluri dreptunghiulare: a – cu centrare la exterior; b – cu centrare la interior; c – cu centrare pe flancuri*
Obs. Datorită avantajelor de precizie şi de tehnologicitate, în practică, se întâlnesc frecvent canelurile dreptunghiulare cu centrare interioară

AAB-T.1.3.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII

Deoarece în acest caz nu există un element intermediar între elementele asamblate (arbore şi butuc), pentru calcul se iau în considerare materialele celor două elemente.

Tab. ACA-T.5.1 Procedee de prelucrare a canelurilor

Canelurile din arbore	Canelurile din butuc
Frezare cu freza disc sau melc şi rectificare (opţional)	Mortezare sau broşare

AAB-T.1.3.6 FORME ŞI CAUZE DE SCOATERE DIN UZ SAU DE COMPORTARE NECORESPUNZĂTORE

Tab. AAB-T.1.3.6.1 Forme şi cauze de scoatere din uz sau de comportare necorespunzătoare

Forme	Consecinţe	Apariţie	Cauze	Manifestare	Evitare
Deteriorarea flancurilor canelurilor din arbore şi butuc prin strivire (deformare plastică)	Blocarea asamblării şi împiedicarea demontării	La arborii şi butucii din materiale moi puternic încărcate	Depăşirea tensiunilor de strivire ale materialelor	Deteriorarea suprafeţelor active ale flancurilor în zonele laterale de contact cu arborele şi, eventual, cu butucul	Limitarea prin calcul a tensiunilor de strivire la valori admisibile
Expulzarea peliculei de lubrifiant	Deplasare axială îngreunată	La asamblările mobile axial, unse	Depăşirea presiunii de neexpulzare a peliculei de lubrifiant	Frecare uscată, uzare	Limitarea prin calcul a presiunii de neexpulzare a lubrifiantului, la valori admisibile

AAB-T.1.3.7 PARAMETRI FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

Tab. AAB-T.1.3.7.1 Parametri constructivi ai canelurilor dreptunghiulare [STAS-1768, STAS-1769, STAS-1770]

Forme funcţional-constructive standard:

- seria uşoară,

- seria mijlocie,

- seria grea

Parametrii geometrici:

D [mm] – diametrul exterior,

d [mm] – diametrul interior,

b [mm] – lăţimea canelurii,

d₁ [mm] – diametrul degajării,

f [mm] – lăţimea suprafeţei de centrare,

c [mm] – înălţimea teşiturii,

r [mm] – raza de racordare

AAB-T.1.3.8 MODELE DE CALCUL

AAB-T.1.3.8.1 Modelul de calcul al asamblărilor prin caneluri dreptunghiulare

Tab. AAB-T.1.3.8.1.1 Modelul de calcul de rezistenţă [Jula, 1986; Rădulescu, 1981; Gafiţanu, 1999]

Fig. ACA-T.8.1 Modelul de calcul de rezistenţă

Ipotezele de calcul şi solicitări:

- presiunile de contact sunt uniform distribuite pe feţele active;

- din cauza impreciziilor de execuţie şi montaj, distribuţia sarcinii este neuniformă pe cele z caneluri în contact şi pentru calcul se introduce un factor de corecţie, de obicei, cu valoarea 0,75, considerându-se că aprox. 75% din caneluri participă la transmiterea momentului de torsiune;

- braţul forţei rezultante a presiunilor de contact (cu arborele, respectiv cu butucul), se aproximează cu valoarea razei medii de dispunere a celor z caneluri şi

= . (AAB-T.1.3.8.1.1)

Condiţia de rezistenţă la torsiune a arborelui în zona canelurii

Diametrul arborelui în zona canelurii, din condiţia de rezistenţă la solicitarea de torsiune,

≤ τ_at_, (AAB-T.8.1.3.8.2)

trebuie să respecte relaţia,

d ≥ ’ (AAB-T.8.1.3.8.4)

unde, τ_at= 15...45 MPa este tensiunea admisibilă la torsiune convenţională (ţine cont şi de existenţa solicitării de încovoiere) şi β_k= 3...5, factorul concentratorului de tensiuni (pentru calculul la solicitări variabile, de oboseală).

Condiţia de rezistenţă la strivire a asamblării

, (AAB-T.8.1.3.8.5)

unde, M_t [Nmm] este momentul de torsiune care încarcă asamblarea, z – numărul de caneluri, d [mm] – diametrul interior, D [mm] – diametrul exterior, c [mm] – înălţimea teşiturii, L [mm] – lungimea canelurii; σ_as [MPa] - tensiunea admisibilă de strivire (pentru asamblarea fixă); p_a[MPa], presiunea admisibilă de neexpulzare a peliculei de lubrifiant (pentru asamblarea mobilă).

Pentru calcule de proiectare din relaţia (APP-T.8.1.3.8.5) se obţine, lungimea necesară a butucului canelat (fig. AAB-T.1.3.2.1),

L ≥ = sau L ≥ = , (AAB-T.8.1.3.8.6)

pentru asamblarea fixă, respectiv, mobilă, unde S' reprezintă suprafaţa portantă necesară şi s' - suprafaţa portantă efectivă corespunzătoare unităţii de lungime de contact dintre arbore şi butuc

AAB-T.1.3.8.2 Modelul de calcul al asamblărilor prin caneluri evolventice

Fig. ACA-T.8.2 Modelul de calcul de rezistenţă

Ipotezele de calcul:

- presiunile de contact sunt uniform distribuite pe flancurile active evolventice;

- braţul forţei rezultante a presiunilor de contact p (cu arborele, respectiv cu butucul), se aproximează cu valoarea razei de divizare pe care grosimea plinului este egală cu cea a golului) şi

F = (AAB-T.1.3.8.2.1)

unde, D_d = m z este diametrul de divizare cu z - numărul de caneluri şi m - modulul danturii cu valori standard (uzual, m = 1,

1, 5, 2, 3, 4, 5 sau 8 mm).

Condiţia de rezistenţă la torsiune a arborelui în zona canelurii

Diametrul arborelui în zona canelurii, din condiţia de rezistenţă la solicitarea de torsiune,

≤ τ_{at ,}(APP-T.8.1.3.8.2.2)

trebuie să respecte relaţia,

d_i ≥ ’ (APP-T.8.1.3.8.2.3)

unde, τ_at= 15...45 MPa este tensiunea admisibilă la torsiune convenţională (ţine cont şi de existenţa solicitării de încovoiere) şi β_k= 1,5...3, factorul concentratorului de tensiuni (pentru calculul la oboseală).

Condiţia de rezistenţă la strivire a asamblării:

, (AAB-T.1.3.8.2.4)

unde, M_t [Nmm] reprezintă momentul de torsiune, d_e [mm] - diametrul exterior al canelurii arborelui, D_e [mm] - diametrul exterior al canelurii butucului, L [mm] – lungimea canelurii; σ_as [MPa] - tensiunea admisibilă de strivire (pentru asamblarea fixă); p_a[MPa], presiunea admisibilă de neexpulzare a peliculei de lubrifiant (pentru asamblarea mobilă).

AAB-T.1.3.9 MONTAJUL ŞI EXPLOATAREA