AFS-A. ASAMBLĂRILOR FILETATE ŞI CU ŞURUBURI – APLICAŢII

AFS-A.2.1 ASAMBLĂRI CU ŞURUBURI SOLICITATE TRANSVERSAL CENTRIC

CUPRINS

AFS-A.2.1.1 DATE DE PROIECTARE

AFS-A.2.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI A TEHNOLOGIEI

AFS-A.2.1.3 ALEGEREA FORMEI COINSTRUCTIVE

AFS-A.2.1.4 DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

AFS-A.2.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

AFS-A.2.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL MDESIGN

AFS-A.2.1.1 DATE DE PROIECTARE

Tab. AFS.A.2.1.1.1 Definirea problemei de proiectare a unei asamblări cu şuruburi montate cu joc solicitată transversal centrat

Schema funcţional-constructivă

Date iniţiale

Subtema de proiectare

Să se proiecteze asamblarea cu şurub montat cu joc dintre cârligul de remorcare cu sferă drept, poziţia 1 din fig. AFS-A.1.1.1 cu funcţia principală de transmitere prin frecare a forţelor F_X, F_Y şi F_Z la suportul poziţia 4.

Specificaţii impuse

a. Forţele exterioare: F_X = 1500 N, F_Y= 300, F_Z= 700 N; se calculează forţa transversală, = 1529 N

b. Tipul sarcinii: statică

c. Numărul de suprafeţe de frecare, i=1

d. Date despre asamblare (opţional): n = 1, numărul de şuruburi;

e. Tipul asamblării, şurub montat cu joc (transmiterea forţelor prin frecare)

f. Coeficientul de frecare dintre tablele asamblate, µ= 0,25

g. Condiţii de funcţionare: temperatura, T = - 30^oC…40^oC

h. Condiţii constructive: interschimbabilitatea

i. Condiţii ecologice: utilizarea de materiale şi tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecţia vieţii

Fig. AFS-A.2.1.1.1 Schema funcţional-constructivă

AFS-A.2.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI TEHNOLOGIEI

Porţiunea de şurub este corp comun cu corpul cârligului de remorcare cu sferă drept definit în aplicaţia PRC-A.1.1.1 şi, deci, materialul este, oţel de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2)

Tab. AFS-A.2.1.2.1 Date despre material

Materialul	Tratamentul termic	Duritatea [HB]	Tensiunea limită de curgere	Tensiunea limită de rupere, σ₀₂
C45 (OLC45), SR EN 10025-2 (STAS 500/2)	Îmbunătăţire (călire şi revenire înaltă)	260…300	s₀₂ = 360 MPa	s_r = 610 MPa

AFS-A.2.1.3 ADOPTAREA FORMELOR CONSTRUCTIVE

Caracteristici şi restricţii funcţionale şi constructive:

- asamblarea presupune montajul porţiunii filetate cu joc şi menţinerea acestuia pe durata funcţionării;

- pentru asigurarea strângerii asamblării se utilizează o şaibă plată cu diametrul exterior mai mare ca diametrul gulerului, d₂

Parametrii geometrici principali:

- diametrul nominal al filetului, d, din condiţii de interschimbabilitae şi standardizare se adoptă filet metric

- diametrul găurii de trecere, D₁, se adoptă din standarde

Fig. AFS-A.2.1.3.1 Parametrii geometrici ai asamblării

AFS-A.2.1.4 DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

Fig. AFS-A.2.1.4.1 Modelul de calcul a asamblării

Ipoteze de calcul:

- modelul de calcul a şurubului este o bară dreaptă încastrată în corpul cârligului de remorcare, cu secţiune circulară constantă de diametru d₁ (diametrul interior al filetului), solicitată la tracţiune de forţa axială, F_aş.

- se neglijează momentul de torsiune care apare la strângerea asamblării şi, deci, şi tensiunile de forfecare generate de eforturile tăietoare asociate;

- forţa exterioară, F_Z, care în timpul funcţionării poate acţiona în ambele sensuri se consideră, pentru acest calcul, că acţionează în sensul pozitiv al axei Z situaţie ce conduce la solicitarea suplimentară a asamblării cu şurub.

Date cunoscute:

- despre încărcare (tab. AFS-A.2.1.1.1): F_t = 1530 N – forţa transversală şi F_Z = 700 N – forţa axială, aplicate static

- despre asamblare (tab. AFS-A.2.1.1.1 ): i = 1, n = 1, µ = 0,25

- despre material (subcap. AFS-A.2.1.2): ₀₂= 360 MPa– tensiunea limită de curgere; c = 3…4 - coieficientul de siguranţă; σ_at = σ₀₂/c = 360/3…4 = 80…120 MPa – tensiunea admisibilă la tracţiune (se consideră, σ_at = 100 MPa);

- tensiunea admisibilă a materialelor elementelor 1 şi 4 în contact σ_as = 60…90 MPa. (se consideră, σ_as = 60 MPa).

Relaţii de calcul:

- forţa axială din şurub din condiţia de transmitere a forţei F_t prin frecare (F_t F_f, forţa de frecare, subcap. AFS-T.1),

= 7956 N; (AFS-A.2.1.4.1)

- forţa axială totală din şurub (pentru cazul în care F_Z acţionează înspre în sus),

= 8656 N; (AFS-A.2.1.4.2)

- din condiţia de rezistenţă la tracţiune a tijei filetate,

se determină diametrul interior al filetului, (subcap. AFS-T.1),

= 10,49 mm, (AFS-A.2.1.4.3)

din fer. AFS-P.1, se adoptă ( ) parametrii filetului: d₁ = 13,835 mm, d₂ = 14,701 mm, d = 16 mm (M16), p = 2 mm; se adoptă din fer. AFS-P.2 corelat cu dimensiunea filetului (M14) diametrul găurii de trecere, D₁ = 18 mm (execuţie mijlocie);

- din condiţia de rezistenţă la strivire a materialelor în zonele de contact dintre elementele 4 şi 1, respectiv 4 şi şaiba plată, apare presiunea,

, (AFS-A.2.1.4.4)

se determină diametrul gulerului elementului 1, respectiv, diametrul exterior minim al şaibei plate,

= 22,53 mm; (AFS-A.2.1.4.4)

se adoptă, din fer. AFS-P.4, d₂ = 28 mm

APP-A.2.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

Tab. AFS-A.2.1.5.1 Parametrii tehnologici şi de reprezentare pe desen

- cotele privind lungimile s-au determinat ţinând cont de grosimea piuliţei m = 14 mm (PRC-P.2), şaiba plată, şaiba Grower şi elementului 4 care rezultă în urma calculului acestuia din subcap. PRC-A.1.2.1;

- pentru a se facilita obţinerea perpendicularităţii suprafeţei frontale pe axa piesei se adoptă raza de racordare R0,5;

- prelucrarea filetului se poate face aşchiere;

- calitatea suprafeţei R_z = 6,3 µm

Fig. AFS-A.2.1.5.1 Parametrii de reprezentare pe desen

AFS-A.2.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL PERFORMANT MDESIGN

În acest caz, având în vedere că modelul de calcul este simplu atât ca încărcare precum ca şi formă a secţiunii nu se impune verificarea cu pachetul de calcul MDESIGN.