CUPRINS

AFS-T.1 DEFINIRE

AFS-T.2 STRUCTURI CONSTRUCTIVE

AFS -T.3 DOMENII DE UTILIZARE, AVANTAJE ŞI DEZAVANTAJE

AFS -T.4 CLASIFICARE

AFS -T.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII  

AFS -T.6 FORME ŞI CAUZE DE SCOATERE DIN UZ SAU DE COMPORTARE NECORESPUNZĂTORE

AFS -T.7 PARMETRII FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

AFS -T.8 MODELE DE CALCUL

                AFS-T.8.1 Modele de calcul a forţelor şi momentelor din asamblările filetate

                                  AFS-T.8.1.1 Modele de calcul a forţelor şi momentelor din asamblările filetate nepretensionate

                                  AFS-T.8.1.2 Modele de calcul a forţelor din asamblările filetate pretensionate

                AFS-T.8.2 Model de calcul de rezistenţă a asamblării filetate

                AFS-T.8.3 Modele de calcul de rezistenţă a asamblărilor cu şuruburi

                                  AFS-T.8.3.1 Modele de calcul de rezistenţă al asamblărilor cu şuruburi solicitate axial

                                  AFS-T.8.3.2 Modele de calcul de rezistenţă al asamblărilor cu şuruburi solicitate transversal

               AFS -T.9 STRUCTURI CONSTRUCTIVE

AFS -T.9.1 Formele constructive ale şuruburilor, piuliţelor şi şaibelor plate

AFS -T.9.2 Soluţii pentru optimizarea constructivă a asamblărilor filetate şi cu şuruburi

AFS -T.9.3 Asigurarea  asamblărilor filetate împotriva autodesfacerii

a

b

c

d

Fig. AFS-T.2.1 Asamblări cu şurub: a – cu joc în găuri de trecere; b – fără joc în găuri de trecere; c – cu joc în gaură filetată înfundată; d –de tip prezon cu piuliţă şi contrapiuliţă

Avantaje^*

Dezavantaje^*

-         forţe de strângere (fixare) mari;

-         uşor de montat şi de demontat cu forţe reduse;

-         sigure în exploatare;

-         ieftine deoarece se execută în întreprinderi specializate, în producţie de masă;

-         sunt interschimbabile, la scară internaţională;

-         asigură condiţia de autofixare, cu precădere, în condiţii de încărcare statice

-   filetul, prin forma sa este un  puternic concentrator de tensiuni;

-   necesită asigurare suplimentară împotriva autodesfacerii, mai ales în cazul solicitărilor dinamice (vibraţii)

Criteriul

Tipul

Schema

Descriere

Destinaţia

De fixare

Se utilizează în construcţia asamblărilor filetate

De măsurare/reglare

Sunt utilizate în construcţia aparatelor de măsură (micrometre)/sunt utilizate pentru poziţionarea relativă a unor elemente din construcţia sistemelor mecanice

De mişcare

Se utilizează în construcţia cuplelor elicoidale (transmisii şurub-piuliţă)

Numărul începuturi

Cu un început

Fig. AFT-T.2.2,a

Cu două sau mai multe începuturi

Fig. AFT-T.2.2,c

Se utilizează pentru deplasări (curse) mari corespunzătoare unor unghiuri de rotire mici; apare pericolul nerespectării condiţiei de autofrânare

Sensul de înfăşurare al spirei filetului

Pe dreapta

Fig. AFT-T.2.2,c

Viteza unghiulară, ω are acelaşi sens cu viteza liniare, v.

Pe stânga

Viteza unghiulară, ω are sens opus vitezei liniare, v.

De sistemul de măsurare

Metrice

Au dimensiunile în mm şi sunt standardizate; unghiul profilului, α = 60^o

În ţoli

Au dimensiunile în ţoli şi sunt folosite rar; unghiul profilului, α = 55^o.

Suprafaţa pe care se genereză filetul

Cilindrice (exterioare, interioare)

Conice (exterioare, interioare)

Mărimea pasului filetului

Cu pas mare

Apare pericolul nerespectării condiţiei de autofrânare

Cu pas normal

Cu pas fin

Se folosesc pentru filetele de măsurare şi de reglare; îndeplinesc foarte bine condiţia de autofrânare

Forma profilului spirei

Triunghiular cu unghiul, α = 60^o

 Asamblări de fixare

Triunghiular cu unghiul, α = 55^o

 Asamblări de fixare şi de etanşare

a

b

c

d

Fig. AFS-T.4.1 Particularităţi de generare a filetului: a – vedere de ansamblu a procesului de generare ; b – variaţia unghiului de înclinare a spirei filetului cu diametrul; c – direcţia elicei (dreapta, stânga);  d – filete multielice (cu două începuturi) 

a

b

Fig. AFS-T.5.1 Marcarea grupei carateristicilor de material

Fig. AFS-T.5.2 Forma fibrei semifabricatului laminat în zona filetului: a – prelucrat prin aşchiere (strunjire);  b – deformare plastică la  rece

Forme

Consecinţe

Apariţie

Cauze

Manifestare

Evitare

Rupera tijei şurubului la suprasarcini

Scoaterea din uz

Ruperea apare în zona secţiunii cu aria minimă (fig. AFS-T.6.2,a,b)

Suprasarcnii accidentale şi/sau cu şoc

Întreruperea transmiterii sarcinii

Evitarea apariţiei suprasarcinilor şi/sau montarea cu prestrângere pentru ca în timpul funcţionării să nu apară jocuri şi, deci, şocuri

Rupera tijei şurubului la oboseală

Scoaterea din uz

Ruperea (fig. AFS-T.6.1,e; AFS-T.6.2,b) apare frecvent (aprox. 65%,) în zona primei spire a piuliţei în contact cu spira ca urmare a încărcării maxime (aprox 30%F, fig. AFS-T.6.1,a,b)

Solicitările variabile şi concentratorul de tensiune de la baza dintelui (fig. AFS-T.6.2,c; tensiunile în zona interioară a filetului sunt maxime)

Întreruperea transmiterii sarcinii

Limitarea prin calcul a tensiunilor de oboseală  la valori admisibile; măsuri constructive de diminuare a cauzelor

Deteriorarea filetului şurubului şi/sau piuliţei

Demontare anevoioasă şi imposibilitatea de remontare

În zona de contact a flancului filetului piuliţei şi şurubului

Depăşirea rezistenţei la strivire a materialului piuliţei şi/sau şurubului

Deformarea plastică a flancurilor filetului şi modificarea pasului acestuia în zona strânsă

Limitarea prin calcul a tensiunilor de strivire în zonele  spirelor în contact la valori admisibile

c

a

b

d

e

Fig. AFS-T.6.1    Solicitări şi cedări ale asamblărilor filetate: a – zone (secţiuni) critice; b – distribuţia sarcinii pe spirele piuliţei; c – variaţiile tensiunilor din tija şurubului; c – forma secţiunii în cazul ruperii la suprasarcini

a

b

c

Fig. AFS-T.6.2   Forme de cedare a asamblărilor filetate: a – ruperea  tijei la suprasarcini; b – ruperea tijei la oboseală; c – deformarea plastică a filetului

Parametri geometrici principali:

-         diametrul nominal al filetului, d este diametrul exterior al filetului şurubului;

-         diametrul exterior al filetului piuliţei, D;

-         diametrul mediu al filetului şurubului şi piuliţei, d₂ = D₂ (diametrul cilindrului pe a cărei generatoare grosimile plinului şi golului sunt egale);

-         diametrul interior al filetului şurubului, respectiv piuliţei, d₁, D₂;

-         pasul filetului, p (distanţa dintre punctele omologe a două spire consecutive);

-         înălţimea profilului generator al filetului, H;

-         înălţimea efectivă a profilului filetului, H₁;

-         înălţimea utilă a profilului filetului, H₂ (înălţimea profilului în contact dintre spirele filetului şurubului şi piuliţei;

-         unghiul profilului filetului, α  (α = 60^o,  pentru filete metrice; α = 55^o,  pentru filete Whitworth, în ţoli);

-         unghiul de înclinare a spirei filetului, β; este variabil, dependent de cilindrul pe care se consideră (fig. AFS-T.4.1,a,b); în calcule se foloseşte unghiul de înclinare corespunzător diametrului mediu, d₂

                   (AFS-T.7.1)

Filetele conice se utilizează, în special, pentru asamblarea pieselor care necesită, în plus, şi o bună etanşare; acestea pot avea bisectoarea unghiului de vârf a profilului perpendiculară pe axa asamblării (fig. AFS-T.1,c) - acestea se pot asambla şi cu filete cilindrice - sau pe generatoarea suprafeţei conice (AFS-T.1,d) care se recomandă la presiuni şi temperaturi ridicate; elementele geometrice ale filetelor conice depind de planul de măsurare

a

b

c

d

Fig. AFS-T.7.1  Parametrii geometrici ai filetelor de fixare şi etanşare: a – cilindric; b – conic; c – conic perpendicular pe axa şurubului; d – conic perpendicular pe generatoare

Ipoteze de calcul:

-      deplasarea piuliţei se asimilează cu deplasarea unui sector unghiular pe un plan înclinat tangent la cercul mediu;

-      distribuţia presiunilor pe suprafeţele în contact este uniformă şi forţa rezultantă se consideră concentrată într-un punct la nivelul unui cerc mediu.

Forţe şi momente în filet (α > 0):

-      forţa axială exterioară, F;

-      forţa de reacţiune normală, N, rezultantă a presiunilor de contact dintre spirele piuliţei şi şurubului;

-        forţa normală în plan tangent, F_n, este componenta forţei N,

   ;                                      (AFS-T.8.1.1.1)

-      forţa de frecare (sens opus vitezei relative între filetele şurubului şi piuliţei), F_f = µ N care ţinând cont de (AFS-T.8.1.1.1) devine,

   (AFS- T.8.1.1.2)

unde, µ este coeficientul de frecare; - coeficientul de frecare aparent (redus);  - unghiul de  frecare aparent (redus);

-      forţa de reacţiune radială, F_r, este componenta forţei N în planul radial perpendicular pe cel axial, x-x/y-y;

-      forţa de împingere a corpului piuliţei pe planul înclinat la înşurubare, H şi deşurubare, H’ se determină din relaţiile de echilibru a forţelor după acele x-x şi y-y:

    care după luarea în considerare a relaţiei forţei de frecare, F_f    devin

şi în urma prelucrării rezultă,

    .                                (AFS-T.8.1.1.3)

Similar, pentru deşurubare se obţine,

                                    (AFS-T.8.1.1.4)

momentul de înşurubare, respectiv de deşurubare,

     (AFS-T.8.1.1.5)

a

b

c

d

Fig. AFS-T.1.1.1    Scheme de calcul a forţelor şi momentelor în asamblarea filetată: a – schema generală; b – detaliu asamblare filetată; c – înşurubare (urcare pe planul înclinat); d – deşurubare (coborâre pe planul înclinat);

Obs. a.  În fig. AFS-T se prezintă modelul de calcul a forţelor şi momentelor pentru cazul filetului pătrat (α = 0),  nefolosit pentru filetele de fixare dar se întâlnesc la filetele cuplelor elicoidale; relaţiile de calcul sunt cazuri particulare ale cazului general α > 0 de mai sus cu  α = 0.

Forţe şi momente în filetul pătrat (cazul  particular, α = 0):

-      forţa axială exterioară, F;

-      forţa de reacţiune normală, N;

-      forţa de acţiune/reacţiune, R  

-      forţa de frecare, ,    φ= arctg µ;

-       forţa de împingere a corpului piuliţei pe planul înclinat la înşurubare, şi deşurubare, ;

-       momentul de înşurubare, respectiv, de deşurubare

a

b

c

Fig. AFS-T.1.1.2    Scheme de calcul a forţe şi momentelor în asamblarea filetată cu profil pătrat (α = 0): a – schema generală;  b – înşurubare (urcare pe planul înclinat); d – deşurubare (coborâre pe planul înclinat);

Obs. 

Condiţia de autofixare (autofrânare): piuliţa nu trebuie să se desfacă de la sine sub acţiunea forţei F în sensul deşurubării ei; din punct de vedere matematic această condiţie este echivalentă cu una din inegalităţile, M_d > 0 sau H’ > 0, din care rezultă,  şi, deci,

,               (AFS-T.8.1.1.6)

pentru filetul cu α > 0 sau  şi , pentru filetul pătrat α = 0.

a

 b

Fig. AFS-T.1.1.2 Schema de calcul a momentului de pivotare de frecare: a - cu forţă conecentrată (cazul I) ,  b - cu prsiunea uniform distribuită (cazul II)

Ipoteze de calcul:

-         coeficientul de frecare dintre piuliţă şi piesa pe care aceasta se aşează, µ₁, este constant;

-         presiunea se consideră distribuită uniform, pe suprafaţa de contact (fig. AFS-T.1.1.2, b),

          ,                                                      (AFS-T.8.1.1.1.6)

unde d₀ reprezintă diametrul găurii de trecere şi S – deschiderea (dimensiunea) cheii de strângere a piuliţei.

Momentul de pivotare - model simplificat   (cazul I, fig. AFS-T.1.1.2, a)

Momentul de frecare de pivotare, considerând forţa normală pe suprafaţa de contact acţionând la nivelul cercului cu diametrul mediu d_m, se determină cu relaţia,            

          M_p = µ₁ F     = µ₁ F   .                    (AFS-T.8.1.1.1.7)

Momentul de pivotare - model mai precis  (cazul II, fig. AFS-T.1.1.2, b)

Momentul de frecare de pivotare se determină, ţinând cont de distribuţia uniformă a presiunii (p = ct.) pe suprafaţa de contact (conform ipotezei de mai sus),  cu relaţia,    

        (AFS-T.8.1.1.1.8)

care, ţinând cont de relaţia (AFS-T.8.1.1.1.6) devine,

                                                                                  (AFS-T.8.1.1.1.9)

Momentul şi forţa de acţiune asupra cheii (manivelei):

Din ecuaţia de echilibru a piuliţei  (fig. AFS-T.1.1.1,a)  , unde

,                              (AFS-T.8.1.1.1.10)

sau,  considerând relaţia simplificată (AFS-T.8.1.1.1.7) a momentului de pivotare,

M_m = F ,             (AFS-T.8.1.1.1.11)

rezultă relaţia de calcul a forţei de acţiune a cheii (fig. AFS-T.1.1.1,a),

.                                                   (AFS-T.8.1.1.1.12)

sau, respectiv,

F_m =  .                                (AFS-T.8.1.1.1.13)

Obs. Pentru valori medii statistice ale parametrilor din relaţiile (AFS-T.8.1.1.1.12, (AFS-T.8.1.1.1.13)) şi în cazul utilizării  cheilor standardizate , rezultă că , şi la acţiunea cheii  cu forţa F_m = 150…350 N (forţa medie de acţiune manual) a şuruburilor cu diametre mici există pericolul ruperii şurubului şi se recomandă folosirea cheilor dinamometrice sau a celor limitative astfel realizându-se un control asupra momentului de strângere şi implicit asupra forţei F care solicită asamblarea.

a

                  b                                c                                 d 

                                e                                              f

g                                            h

Fig. AFS-T.1.2.1 Scheme de calcul: a – structură şi încărcare;

b – starea iniţial; c – starea cu prestrângere; d – starea de exploatare (cu acţiune externă); e – caracteristicile elastice ale şurubului şi piuliţei; f – caracteristica elastică a asamblării filetate  pretensionată; g – caracteristica elastică a asamblării  filetate  pretensionată încărcată exterior cu sarcină statică; g – caracteristica elastică a asamblării  filetate  pretensionată încărcată exterior cu sarcină variabilă

Ipoteze de calcul:

-       şuruburile de fixare a capacului recipientului sunt identice ca dimensiuni şi încărcări;

-       forţa exterrioară de exploatare se consideră statică, dar poate fi şi pulsatorie;

-       strângerea iniţială a asamblării trebuie să asigure menţinerea etanşeităţii şi în timpul funcţionării cu presiune în interiorul recipientului;

-       considerând, deformaţiile elementelor asamblării în domeniul elastic, rigidităţile şurubului şi a pieselor strânse  se determină cu relaţiile:

    , ,               (AFS-T.8.1.2.1)

    în care, ψ_s şi  ψ_p sunt unghiurile caracteristicilor elastice asociate şurubului şi, respectiv, pieselor strânse;  aceste mărimi se determină prin calcul sau experimental.

Montaj şi funcţionare

-    faza de premontaj (fig. AFS-T.1.2.1,b), se asamblează şuruburile şi piuliţele cu forţe mici până la eliminarea jocurilor şi neapariţia deformaţiilor în  asamblare;

-    faza de montaj propriu-zis (fig. AFS-T.1.2.1,c,e,f), se strâng piuliţele cu cheia şi, ca urmare în elementele asamblării apare forţa de prestrângere, F₀, ce solicită şuruburile la tracţiune şi le alungeşte cu săgeta δ_s, şi comprimă piesele asamblate cu săgeata  δ_p, diferită de δ_s deoarece rigidităţile sunt diferite;

_-     faza de exploatare (fig. AFS-T.1.2.1,d,g) se produce acţiunea externă cu forţa, F_e, consecinţă a introducerii unui fluid cu presiunea p în recipient, şi ca urmare şuruburile se alungesc suplimentar cu săgeata  şi piesele se decomprimă cu valoarea .

Relaţii de calcul a forţelor:

Forţa suplimentară care încarcă şurubul, F_sl, respectiv, forţa de strângere în exploatare (remanentă) a pieselor, , consecinţă a acţiunii forţei exterioare (de exploatare, generată de fluidul sub presiune) se determină având la bază relaţiile:  

 ,   ,     (AFS-T.8.1.2.2)

şi

,   ,                                     (AFS-T.8.1.2.3)

din care luând în considerare relaţiile (AFS-T.8.1.2.2), rezultă,

,                                                               (AFS-T.8.1.2.4)

unde, s-a notat cu χ = k_s/(k_s + k_p), rigiditatea asamblării.

Din fig.  AFS-T.1.2.1,g  forţa axială care încarcă şurubul  şi forţa axială care comprimă piesele după aplicarea forţei de exploatare F_e, se obţin, forţa axială totală din şurub,

,                                                   (AFS-T.8.1.2.5)

şi forţa axială de strângere (remanentă) în exploatare,

  .                                       (AFS-T.8.1.2.6)         

 Condiţia de asigurare a etanşeităţii

Pentru asigurarea etanşeităţii în zona pieselor asamblate este necesar ca,  şi deci, ţinând cont de relaţia (AFS-T.8.1.2.6) inegalitatea ia forma,

 ,                                                    (AFS-T.8.1.2.7)

În cazul în care forţa de exploatare este variabilă,  frecvent se întâlneşte, variaţia pulsatorie cu forţa maximă F_{e max} (fig.  AFS-T.1.2.1,h),  forţa axială  totală din şurub maximă şi forţa de strângere (remanentă) minimă în exploatare sunt:

F_{aş max}  = F₀ + χ F_{e max,}                                                       (AFS-T.8.1.2.8)

.                               (AFS-T.8.1.2.9)

În acest caz, condiţia de asigurare a etanşeităţii (AFS-T.8.1.2.7) devine, 

F₀  ≥  (1 - χ)F_{e max}                                                        (AFS-T.8.1.2.10)

Calculul rigidităţilor:

Pentru şuruburile cu secţiune constantă, din expresia alungirii la tracţiune,

,                                     (AFS-T.8.1.2.8)

se obţine relaţia rigidităţii şurubului,

,                            (AFS-T.8.1.2.9)

în care, A_s reprezintă aria secţiunii şurubului, E_s – modulul de elasticitate al materialului şurubului, iar l_s – lungimea activă a şurubului măsurată de la jumătatea înălţimii capului şurubului până la jumătatea înălţimii piuliţei.

În cazul şuruburilor cu n secţiuni diferite rigiditatea se determină considerând şurubul cu n tronsoane cu secţiune constantă înseriate cu relaţia,

,                                 (AFS-T.8.1.2.10)

unde, k_si = A_si E_s/ l_si – sunt rigidităţile tronsoanelor 1, 2…n cu A_si şi l_si - ariile secţiunilor şi respectiv, lungimile tronsoanelor şurubului.

Rigiditatea pieselor asamblate se determină considerând că volumul de material care participă la transmiterea sarcinii este delimitat la exterior de două suprafeţe tronconice cu generatoarea înclinată cu unghiul γ (frecvent, 45^o), iar la interior de suprafaţa locaşului de trecere a şurubului cu diametrul d₀.

Similar, considerând şi piesele asamblate ca tronsoane cilindrice  (echivalente cu tronsoanele tronconice) înseriate, rigiditatea pieselor strânse se determină cu relaţia

 ,                              (AFS-T.8.1.2.11)

în care , k_p1 = A_p1 E_p1/ l_p1 este rigiditatea tronsonului comprimat asociat capacului, , aria secţiunii tronsonului cilindric de diametru D_e echivalent asociat capacului,  E_p1 – modulul de elasticitate al materialului capacului, l_p1 – grosimea flanşei capacului;  k_g = A_g E_g/ l_g este rigiditatea tronsonului asociat garniturii cu , E_p1 – modulul de elasticitate al materialului garniturii, l_g – grosimea garniturii.

a

b

c

Fig. AFS-T.1.2.2 Scheme de calcul a rigidităţilor pieselor asamblate: a – şurub cu piuliţă; b – prezon cu piuliţă; b – prezon cu piuliţă şi garnitură de etanşare

Fig. AFS-T.2.1.1 Scheme de calcul a filetelor şi asamblării filetate

Ipoteze de calcul:

-         sarcina axială F se repartizează uniform asupra celor z spire ale piuliţei aflate  în contact cu spirele piuliţei;

-         sarcina F/z ce revine unei spire se consideră uniform distribuită pe suprafaţa de contact cu presiunea p_m cu direcţia paralelă cu axa filetului.

Condiţia de rezistenţă la strivire a asamblării filetate:

 ,      (AFS-T.8.2.1)

în care, σ_as = min(, , unde  şi sunt tensiunile admisibile la strivire ale materialelor şurubului şi, respectiv, piuliţei; pentru cuplele elicoidale σ_as= p_a, presiunea admisibilă a peliculei de lubrifiant

Condiţiile de rezistenţă la forfecare a filetului şurubului şi piuliţei:

,      (AFS-T.8.2.2)

 ,        (AFS-T.8.2.3)

în care,   şi   sunt tensiunile admisibile la forfecare ale materialelor şurubului şi, respectiv, piuliţei; h - grosimea spirei filetului la bază.

Condiţiile de rezistenţă la încovoiere a filetului şurubului şi piuliţei:

,      (AFS-T.8.2.1.5)

,         (AFS-T.8.2.1.6)

în care,   şi   sunt tensiunile admisibile la încovoiere ale materialelor şurubului şi, respectiv, piuliţei.

Obs. Verificarea asamblării filetate şi a spirelor filetelor şurubului şi piuliţei se face numai în cazul folosirii filetelor nestandardizate; pentru filetele standardizate nu sunt necesare calculele de mai sus deoarece înălţimea piuliţei a fost determinată impunându-se condiţia de egală rezistenţă a tijei şurubului şi a spirelor filetate rezultând pentru piuliţă o cu înălţiimea m=0,8d.

Ipoteze de calcul:

     -         tija şurubului, în cazul cel mai defavorabil (strângerea sub sarcină), este solicitată la tracţiune de forţa F_aş şi la torsiune de momentul de înşurubare,   (v. rel. (AFS-T.8.1.1.5);

 -   secţiunea critică, circulară cu diametrul egal cu diametrul interior al filetului d₁, corespunde zonei primei spire a piuliţei.

Condiţia de rezistenţă la solicitări compuse (tracţiune şi torsiune) a tijei şurubului:

,               (AFS-T.8.3.1.1.1)

unde, σ_at = σ₀₂/c este tensiunea admisibilă la tracţiune cu σ₀₂ este tensiunea de curgere a materialului şi c – coeficientul de siguranţă (frecvent, c = 2,5); pentru tijele şuruburilor standard σ₀₂ se determină din grupa de caracteristici mecanice (v. subcap. AFS-T.5).

Obs. 

Pentru proiectare, se aproximează aportul tensiunii de torsiune în tensiunea echivalentă prin factorul β = 1…1,3 [Jula, 1986] şi relaţia AFS-T.8.3.1.1.1 devine,

,                                                                (AFS-T.8.3.1.1.2)

relaţie simplificată de verificare din care se poate determina diametrului d₁, pentru dimensionare

Fig. AFS-T.8.3.1 Schema de calcul a asamblării cu şurub solicitat axial centric

Ipoteze de calcul:

-         forţa exterioară axială (statică sau variabilă) acţionează în centrul axelor şuruburi care se consideră că au axele paralele;

-         cele z şuruburi sunt montate cu şoc sunt strânse identic;

-         forţa exterioară se împarte egal pe şuruburile asamblării (care pot fi şi pretensionate) şi forţa axială dintr-un şurub, F_aş = F_a/z;

-   calculul de rezistenţă al asamblării cu şuruburi solicitată axial centric se reduce la calculul asamblării cu şurub.

Relaţiile calcul a asamblării cu z şuruburi solicitată axial centric sunt cele din Tab. AFS-T.8.3.1.1 în care se consideră, F_aş = F_a/z, meţinând ca valabile ipotezele adoptate

       a

b

Fig. AFS-T.8.3.2.1 Schema de calcul de rezistenţă a asamblării cu şuruburi solicitată axial centric: a – schema de încărcare  exterioară; b  – schema încărcării unui şurub

Fig. AFS-T.8.3.1.2.2 Schema de calcul de rezistenţă a tijei şurubului solicitat axial excentric

Ipoteze de calcul:

-         tija şurubului, în cazul cel mai defavorabil (strângerea sub sarcină) este solicitată la tracţiune de forţa F_aş, la încovoiere de momentul M_i = F_aşe şi la torsiune de momentul înşurubare,    (AFS-T.8.1);

-         secţiunea critică, circulară cu diametrul egal cu diametrul interior al filetului d₁, corespunde zonei primei spire a piuliţei.

Condiţia de rezistenţă la solicitări compuse (tracţiune, încovoiere şi torsiune) a tijei şurubului:

,      (AFS-T.8.3.1.3.1)

unde: σ_at = σ₀₂/c reprezintă tensiunea admisibilă la tracţiune cu σ₀₂ este tensiunea de curgere a  materialului şi c – coeficientul de siguranţă

Obs.

a.    Dacă se neglijează solicitarea de torsiune relaţia tensiunii echivalente (AFS-T.8.3.1.3.1) devine,

    ,   (AFS-T.8.3.1.3.2)

   din care, se poate deduce că pentru e = d₁, σ_tot = 9 σ_t  şi, deci, tensiunea de încovoiere are o pondere foarte mare şi se impune evitarea, pe cât posibil a  acestor tipuri de asamblări;

b.  în cazul în care suprafeţele de rezemare a piuliţei şi/sau şurubului nu sunt perpendiculare pe axa găurii  (fig. AFS-T.8.3.1.3.3) efectul încovoierii tijei este semnificativ şi pentru diminuarea acestuia se iau măsuri de prelucrare a suprafeţelor de reazem (AFS-T.8.3.1.2.3,b) sau în cazul profilelor laminate U sau I utilizarea de şaibe speciale (AFS-T.8.3.1.2.3,c)

a

b

c

Fig. AFS-T.8.3.1.2.3 Evitarea solicitării la  încovoiere a tijei şurubului: a – efectul neperpendicularităţii suprafeţelor de reazem; b – prelucrarea suprafeţei de reazem; c – folosirea de şaibe speciale pentru profile U

a

b

Fig. AFS-T.8.3.1.2.4 Scheme de  încărcare a şuruburilor unei asamblări solicitată excentric: a – generală; b – cu componentele (forţa şi momentul) torsorului de reducere

Ipoteze de calcul:

-                     şuruburile fiind identice ca geometrie şi ca material au aceeaşi rigiditate, k_ş;

-                     acţiunea forţei exterioare (fig. AFS-T.8.3.1.2.4,a) se reduce la o încărcare cu forţa F în centrul axelor şuruburilor care produce în fiecare din cele 6 şuruburi o forţă axială F_ş = F/6 (fig. AFS-T.8.3.1.2.4,b) şi, în plus, la o încărcare cu momentul M_e care produce forţe axiale suplimentare F_şi (i = 1,2,3);

-                având în vedere deformaţiile elastice ale şuruburilor  flanşa  (considerată cu  rigiditate infinită) se roteşte  cu unghiul, θ, în jurul liniei de reazem ce trece prin punctul O (fig. AFS-T.8.3.1.2.4,c); în acest caz alungirile tijelor şuruburilor din fiecare rând, δ₁, δ₂ şi δ₃ sunt, pe de-o parte, proporţionale cu distanţele, L₁, L₂ şi, respectiv,  L₃, conform relaţiilor: δ₁/L₁= δ₂/L₂= δ₃/L₃= tgθ, şi, pe de altă parte, proporţionale cu forţele din şuruburi F_ş1, F _ş2 şi, respectiv,  F_ş3, conform relaţiilor: F_ş1/δ₁ = F_ş2/δ₂ = F_ş3/δ₃ = k_ş, din care rezultă,

-                      se neglijează solicitările de încovoiere din tijelele şuruburilor.

Relaţii de calcul a forţelor suplimentare din şuruburi:

Din ecuaţia de echilibru a momentelor în punctul de reazem O, considerând două şuruburi pe un rând,

                 (AFS-T.8.3.1.3.4)

şi ţinând cont de relaţia (AFS-T.8.3.1.2.3) se obţin,

 ,    (AFS-T.8.3.1.3.5)

 ,    (AFS-T.8.3.1.3.5)

,   (AFS-T.8.3.1.3.7)

unde F_ş1, F_ş2 şi F_ş3 sunt forţele suplimentare generate de momentul M_e în şuruburile de pe rândurile 1, 2, respectiv, 3.

Forţele axială rezultantă din şuruburile i = 1,2,3  sunt

F_aşi = F_şi + F_ş = F_şi + F/6.                                    (AFS-T.8.3.1.3.8)

În cazul general, al asamblării cu n rânduri de şuruburi şi m şuruburi pe un rând (p = m.n) forţele axiale rezultante din şuruburile celor i = 1,2,3... n rânduri se determină din relaţia,

.           (AFS-T.8.3.1.3.8)

Calculul de rezistenţă al asamblării cu şuruburi solicitată axial excentric se reduce la calculul şurubului cel mai solicitat încărcat cu forţa axială, F_aş = max (F_aş1, F_aş2… F_aşm), conform modelului din tab. AFS-T.8.3.1.1

c

a

b

d

Fig. AFS-T.8.3.2.1  Scheme de calcul a asamblării cu şurub montat fără joc: a – solicitată transversal necentrat; b – solicitată transversal centrat; c – distribuţia uniformă a presiunii; d – distribuţia cosinusoidală a presiunii

Ipoteze de calcul:

-       direcţia forţei de încărcare exterioară, F_tş, este perpendiculară pe axa şurubului;

-       şurubul este montat fără joc (păsuit) formând un alezaj intermediar (distribuţia cosinusoidală a presiunii, fig. AFS-T.8.3.2,c) sau cu strângere redusă (distribuţia  uniformă a presiunii, fig. AFS-T.8.3.2.1,d);

-  sarcina exterioară F_tş se transmite de la tabla 1 la tabla 2 (fig. AFS-T.8.3.2.1,a) sau de la tablele 1 şi 1’ la tabla 2 (fig. AFS-T.8.3.2.1,b)  prin contacte directe (semicilindrice), conform fluxurilor: 1 -> tijă şurub -> 2, respectiv, 1 şi 1’ -> tijă şurub -> 2.

Condiţiile de rezistenţă a asamblării:

-          condiţia de rezistenţă la strivire (contact) şurub-piese asamblate:

   sau  ,               (AFS-T.8.3.2.1.1)

 pentru distribuţia presiunii uniformă (fig. AFS-T.8.3.2.1,c), sau respectiv, cosinusoidală (fig. AFS-T.8.3.2.1,d),  unde: l_min = min(l₁, l₂), pentru cazul din fig. AFS-T.8.3.2.1,a  sau , , pentru cazul din fig. AFS-T.8.3.2.1,b; D₀ – diametrul nominal al tijei şurubului;  – minimul tensiunilor de strivire ale materialelor tablelor 1 (respectiv, 1 şi 1’), 2 şi şurubului  (σ_as = (0,2…0,4)σ₀₂)

-          condiţia de rezistenţă la forfecare a tijei şurubului:

     ,                  (AFS-T.8.3.2.1.2)

unde,  τ_af este tensiunea admisibilă la forfecare a materialului şurubului  τ_af = (0,6…0,8)σ_at, valorile maxime sunt pentru sarcini variabile); i =1 sau 2, numărul zonelor de forfecare pentru cazul din fig. AFS-T.8.3.2.1,a sau respectiv fig. AFS-T.8.3.2.1,b.

 Obs.

Comparativ cu asamblările cu şuruburi montate cu joc (subcap. AFS-T.8.3.2.2) în cazul acestor asamblări se obţin şuruburi de dimensiuni mai mici, dar tehnologia este mai pretenţioasă (tija şurubului se rectifică, iar găurile se alezează) şi precizia necesară este mult mai ridicată şi, deci, costuri mult mărite.

a

b

c

Fig. AFS-T.8.3.2.2  Scheme de calcul a asamblării cu şurub montat cu joc: a – solicitată transversal necentrat; b – solicitată transversal centrat;

c – echilibrul forţelor  pentru cazul a

Ipoteze de calcul:

-       direcţia forţei de încărcare exterioară, F_tş, este perpendiculară pe axa şurubului;

-      şurubul este montat cu joc mare (nu există contacte între table şi tija şurubului);

-  forţa transversală, F_tş, se transmite de la tabla 1 la tabla 2 (fig. AFS-T.8.3.2.2,a) sau de la tablele 1 şi 1’ la tabla 2 (fig. AFS-T.8.3.2.2,b) prin frecare, consecinţă a strângerii tablelor cu forţa axială din şurub F_aş, fără să apară mişcare relativă şi contact cu tija şurubului.

Condiţia de transmitere a forţei prin frecare:

  F_f  = µ F_aş i  ≥  β_a F_tş                                                      (AFS-T.8.3.2.2.1)

unde, i este numărul suprafeţelor de frecare, i = 1, pentru cazul din fig. AFS-T.8.3.2.2,a şi  i = 2, pentru cazul din fig. AFS-T.8.3.2.2,b; µ - coeficientul de frecare; β_a – factor de siguranţă la alunecare a tablelor.

Calculul de rezistenţă a şurubului

În cazul, îndeplinirii condiţiei de transmitere a forţei prin frecare, şuruburile sunt solicitate la tracţiune iar în timpul montajului şi la torsiune de momentul de înşurubare; forţa axială dintr-un şurub se determină din relaţia (AFS-T.8.3.2.2.1),

,                                                             (AFS-T.8.3.2.2.2)

Calculul asamblării cu şuruburi montate cu joc solicitată transversal se reduce la calculul asamblării cu şurub solicitată axial centric conform modelului din tab. AFS-T.8.3.1.1 considerând încărcarea din relaţia (AFS-T.8.3.2.2.2).  

Obs.

Deoarece forţa de strângere este mai mare decât forţa de transmis rezultă şuruburi de diametre mari ceea ce reprezintă un dezavantaj; avantajul acestor asamblări constă în faptul că necesită o precizie de prelucrare scăzută a şuruburilor şi alezajelor în care se montează.

Fig. AFS-T.8.3.2.2.1 Schema de calcul a asamblărilor cu şuruburi solicitate transversal centric

Ipoteze de calcul:

-       şuruburile au axele paralele cu o axa care conţine centrul acestora, CA, în care   şi   cu x_i şi y_i sunt coordonatele punctelor asociate şuruburilor asamblării;

-       şuruburile, consecinţă a încărcării cu forţa exterioară F cu direcţia ce trece prin punctul CA, sunt încărcate cu forţe transversale egale,

             (AFS-T.8.3.2.3.1)

sau, pentru cazul general cu z şuruburi,

              (AFS-T.8.3.2.3.2)

- calculul asamblărilor cu şuruburi montate cu joc solicitate transversal centric, în final, se reduce la calculul asamblării cu şurub (montat fără joc sau cu joc) conform modelelor  din  tab.  AFS-T.8.3.2.1 sau, respectiv, tab. AFS-T.8.3.2.2 încărcată cu forţa transversală, F_tş.

a

b

c

Fig. AFS-T.8.3.2.4.1 Schema de calcul a asmblării cu şuruburi solicitate transversal excentric: a – schema generală; b  – schema încărcării cu forţa redusă;

b  – schema încărcării cu momentul redus

 a

 b

Fig. AFS-T.8.3.2.4.2 Scheme de încărcare axial a  şuruburilor montate cu joc din asamblarea solicitată transversal excentric:  a – structura necentrată; b – structura centrată

Ipoteze de calcul:

-       şuruburile au axele paralele cu o axa care conţine centrul acestora, CA, în care   şi  cu x_i şi y_i sunt coordonatele punctelor asociate axelor şuruburilor asamblării;

-       forţa exterioară transversală, F, care acţionează excentric asupra asamblării se reduce la nivelul axei care trece prin punctul CA la o forţă egală F şi la momentul,

    M_e = F e;                                                    (AFS-T.8.3.2.4.1)

-       forţa F se transmite în cote egale cu F/4 de fiecare şurub  (fig. AFS-T.8.3.2.3.1,b) şi momentul M_e prin forţele  F_m1, F_m2, F_m3 şi F_m4  ale căror momente respectă relaţia,

    ,         (AFS-T.8.3.2.4.2) 

    în care,   (i = 1, 2, 3, 4) sunt  distanţele punctelor de aplicaţie până la centrul CA  (fig. AFS-T.8.3.2.3.1,c);

-       forţele F_m1, F_m2, F_m3 şi F_m4  sunt proporţionale cu distanţele (braţele),  r₁, r₂, r₃  şi, respectiv, r₄, conform relaţiei, 

    ,          (AFS-T.8.3.2.4.3)

     în care K este o constantă oarecare;                      

-       şuruburile, consecinţă a încărcării din punctul CA, cu forţa F şi momentul M_e,  sunt încărcate cu forţele transversale F_t1, F_t2, F_t3 şi F_t4 care se obţin prin însumarea vectorială a forţelor asociate cotei F/4 cu forţele F_m1, F_m2, F_m3 şi, respectiv,  F_m4 (fig. AFS-T.8.3.2.4.1,a).

Relaţii de calcul a forţelor transversale de încărcare a  şuruburilor:

Din relaţiile (AFS-T.8.3.2.4.1), (AFS-T.8.3.2.4.2) şi (AFS-T.8.3.2.4.3) rezultă, forţele care generează componentele momentului M_e,

,                                            (AFS-T.8.3.2.4.4)

unde, i = 1, 2, 3, 4.

Prin însumare, conform  “regulii paralelogramului”, forţele rezultante de încărcare a  şuruburilor se determină cu relaţia (fig. AFS-T.8.3.2.4.1),

 .    (AFS-T.8.3.2.4.5)

unde, i = 1, 2, 3, 4 şi forţele F_mi sunt  conform relaţiei  (AFS-T.8.3.2.4.4); θ_i - unghiurile direcţiilor forţelor F_mi (fig. AFS-T.8.3.2.4.1,a)

Relaţia de calcul a forţelor de încărcare axial a  şuruburilor, i = 1,2,3,4, montate cu joc (fig. AFS-T.8.3.2.4.2):

,                                                                                       (AFS-T.8.3.2.4.6)

unde, j = 1 (fig. AFS-T.8.3.2.4.2,a) sau j = 2 (fig. AFS-T.8.3.2.4.2,b) reprezintă numărul suprafeţelor de frecare, z – numărul de şuruburi; µ - coeficientul de frecare; β_a – factor de siguranţă la alunecare a tablelor, F_ti - forţa transversală de încărcare a şurubului i.

Calculul de rezistenţă a asamblărilor cu şuruburi montate cu joc solicitate transversal excentric, în final, se reduce la calculul asamblării cu şurub (montat fără joc sau cu joc) conform modelelor  din  tab.  AFS-T.8.3.2.1 sau, respectiv, tab. AFS-T.8.3.2.2 încărcată cu forţa transversală, F_tş = max (F_t1, F_t2,  F_t3,  F_t4), pentru asamblarea cu şurub montat fără joc, sau respectiv, forţa axială maximă, F_aş = max (F_aş1, F_aş2,  F_aş3,  F_aş4), pentru asamblarea cu şurub montat cu joc

Fig. AFS-T.8.3.2.4.3 Schema de calcul a centrului axelor paralele asociate şuruburilor şi de generalizare privind direcţia forţei exterioare

Obs.

1.  Coordonatele centrului axelor şuruburilor, CA,  se pot defini ca centrul axelor paralele asociate şuruburilor asamblării:

a.     pentru cazul figurilor simple (triungi, pătrat, romb, paralelogram) se folosesc proprietăţile geometriei elementare;

b.    pentru cazul general (fig. AFS-T.8.3.2.4.2 ) când se cunosc coordonatele punctelor asociate axelor şuruburilor (X_i, Y_i) în raport cu sistemul de coordonate XOY se determină coordonatele centrului axelor,

          ,  ;                              (AFS-T.8.3.2.4.6)

şi coordonatele centrelor axelor în raport cu sistemul de coordonate xCAy rotit cu unghiul α faţă de sistemul de coordonate XOY,

,           (AFS-T.8.3.2.4.7)

,         (AFS-T.8.3.2.4.8)

2.  Pentru cazul general al încărcării asamblării cu forţele ortogonale F_X şi F_Y raportate la sistemul de coordonate XOY se determină forţa rezultantă,  şi unghiul

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

k

l

m

n

o

p

r

s

t

u

Fig. AFS-T.9.1.1 Forme constructive ale capului şurubului: a – hexagonal; b – hexagonal cu prag intermediar; c – hexagonal cu guler; d – pătrat;  e  – cilindric cu locaş hexagonal interior; f – cap cilindric cu crestătură; g – semirotund cu crestătură; h – semiînecat cu crestătură; i – înecat cu locaş în cruce; j – bombat şi pătrat antirotire ; k – bombat şi nas antirotire; l – înecat cu crestătură; m – fără cap cu crestătură; n – fără cap locaş hexagonal interior; o– inel (ochi); p –  cilindric striat; r –  ciocan (în T); s – cârlig pentru fundaţie; t – spintecat pentru fundaţie;  u – inelar

Obs.

-         capul hexagonal (fig. AFS-T.9.1,a,b,c) asigură cel mai redus spaţiu de manevrare la montare/demontare cu cheia fixă;

-         capul pătrat (fig. AFS-T.9.1,d)  asigură suprafaţa de contact cu cheia de montare/demontare mai mare şi are durabilitate ridicată la montări/demontări repetate;

-         capul hexagonal cu prag intermediar (fig. AFS-T.9.1,b)  asigură un concentrator de tensiune redus;  

-         capul hexagonal cu guler (fig. AFS-T.9.1,c)  se foloseşte pentru asamblarea pieselor din materiale moi (lemn, aluminiu etc.) pentru reducerea presiunii de contact pe suprafaţa de aşezare;

-         capul cu locaş hexagonal interior (fig. AFS-T.9.1,e)  este utilizat pentru forţe de strângere mari iar capul cu locaş în cruce sau cu crestătură (fig. AFS-T.9.1,f,g,h,i,l,m,n)  pentru şurubelniţă sunt utilizate pentru forţe de strângere reduse;

-         capul cu pătrat sau nas antirotire deformează materialul (de obicei, lemn) pieselor şi împiedică rotirea odată cu strângerea piuliţei;

-         formele din fig. AFS-T.9.1,o,p,r  se folosesc în construcţia dispozitivelor tehnologice;

-         formele din fig. AFS-T.9.1,s,t  se folosesc pentru fixarea la fundaţie prin îngropare în beton;

-         capul cilindric striat (fig. AFS-T.9.1,p) este utilizat pentru strângere cu forţe reduse cu mâna;

a

b

c

d

e

f

g

Fig. AFS-T.9.1.2 Forme constructive ale tijei  şurubului: a – filetată pe toată lungimea; b,c  – filetată numai pe o porţiune; d – cu porţiune de păsuire; e, f  – subţiată cu porţiuni de ghidare;  g  – subţiată  cu alezaj

Obs.

-         diametrul porţiunii filetate poate fi mai mic (fig. AFS-T.9.2,d)  când solicitarea în această zonă este mai redusă şi astfel se diminuează concentratorul de tensiuni;

-         diametrul porţiunii nefiletate poate fi mai mare (fig. AFS-T.9.2,d)   decât al celei filetate pentru a se putea asigura zone de păsuire cu contact direct cu piesele asamblate;

-         pentru mărirea elasticităţii tijelor şuruburilor supuse la solicitări variabile se micşorează diametrul tijei nefiletate mai puţin în zonele de ghidare în alezajul din piesele asamblate (fig. AFS-T.9.2,e,f) sau se aplică o gaură axială (fig. AFS-T.9.2,g);

-         porţiunile de racordare de la tija filetată la cea nefiletată cu raze mărite (fig. AFS-T.9.2,e,f)  sau cu racordare (fig. AFS-T.9.2,g) asigură o mărire a rezistenţei la oboseală;

a

b

c

d

e

Fig. AFS-T.9.1.3 Şuruburi speciale: a  – pentru asamblarea tablelor; b  –  autofiletante; c  –  autoburgiere; d  –  holşurub; e  –  cu garnituri elicoidale (Heli Coil)

Obs.

-         pentru asamblarea tablelor subţiri cu grosimi comparabile cu pasul filetului se va practica o gaură de trecere în tabla de sub capul şurubului şi o gaură cu diametrul egal cu diametrul interior al filetului în cea de-a doua tablă cu grosimea mai mică decât pasul şurubului  (fig. AFS-T.9.1.3,a);

-         pentru micşorarea costurilor asamblărilor în cazul elementelor din materiale moi (inclusiv din oţel) spira şurubului este configurată şi durificată prin tratament termic ca să poată, la înşurubare, să execute filetul, şi deci, şi strângerea (fig. AFS-T.9.1.3,b) sau, în plus, şurubul poate avea vârf de burghiere pentru prelucrarea alezajului (fig. AFS-T.9.1.3,c);

-         pentru a mări eficienţa asamblărilor filetate din piese masive din materiale moi se introduce între şurub şi piuliţă o garnitură elicoidală cu secţiune rombică (fig. AFS-T.9.1.3,d) care are rolul de a uniformiza repartiţia sarcinii pe spirele în contact.

a

b

c

d

Fig. AFS-T.9.1.4 Forme constructive de prezoane: a – tija nefiletată are acelaşi diametru cu tija filetată şi fără racordări; b – tija nefiletată are acelaşi diametru cu tija filetată şi o racordare de trecere ; c – tija nefiletată are acelaşi diametru cu tija filetată şi două racordări; d – tija nefiletată are diametrul mai mic

Obs.

-         prezoanele sunt tije cilindrice filetate la ambele capete care se utilizează în cazul când materialul unei piese nu asigură durabilitatea suficientă a filetului, la montări şi demontări frecvente, sau când din considerente constructive nu se pot folosi piuliţe;

-         lungimea porţiunii filetate în piesa de bază se determină în funcţie de caracteristicile materialelor acesteia (aluminiu, fontă, oţel etc.) 

a

b

c

d

e

f

g

h

i

j

k

l

m

n

o

Fig. AFS-T.9.1.5 Forme constructive de piuliţe: a – hexagonală obişnuită (forma A); b – hexagonală obişnuită (forma B); c – hexagonală cu guler; d,e – crenelată; f – pătrată; g – rotundă cu caneluri; h – rotundă cu găuri radiale;  i – rotundă cu găuri radiale  j – pentru canale T;  k – hexagonală cu suprafaţă de aşezare sferică; l, m – înfundată;  n – striată;  o – fluture

Obs.

-         piuliţa hexagonală cu suprafaţa sferică de aşezare (fig. AFS-T.9.5,k) permite centrarea piuliţei la axa şurubului şi este utilizată la montarea roţilor vehiculelor;

-         piuliţa rotundă cu caneluri (fig. AFS-T.9.5,g) se utilizează pentru fixarea axială a inelelor interioare ale rulmenţilor

a

b

c

d

e

f

Fig. AFS-T.9.1.6 Forme constructive ale tijei  filetate în zona cap : a – plată; b  – bombată; c – cu vârf conic; d  – cu cep cilindric plat; e  – cu cep cilindric conic; f  – cu cilindric şi  con  g  – cu con interior

Obs. Se folosesc ca ştifturi filetate pentru împiedicarea deplasării relative a unor piese prin intermediul contactelor dintre suprafeţele de cap şi locaşurile asociate (aplatisare, gaură conică, gaură cilindrică)

a

b

c

d

Fig. AFS-T.9.1.7 Forme constructive de şaibe: a – plată circulară; b  – de compensare pătrată pentru profil I; c – de compensare pătrată pentru profil U;

d  – de compensare sferice

Obs. Şaibele (rondelele) se folosesc pentru micşorarea presiunii pe suprafaţa de sprijin a piuliţei (fig. AFS-T.9.7,a)  sau pentru aşezarea corectă a piuliţei când suprafaţa de reazem este neprelucrată sau înclinată (fig. AFS-T.8.3.1.2.2; fig. AFS-T.9.7,b – pentru asamblarea profilor laminate I, AFS-T.9.7,c – pentru profile U)  

a

b

c

d

Fig. AFS-T.9.2.1 Soluţii constructive de siguranţă şi centrare a asamblărilor cu joc solicitate transversal: a – stare funcţională necorespunzătoare; b – inele de centrare; c – cu tronson de centrare; d  – cu prag de centrare

a

b

a

b

Fig. AFS-T.9.2.2 Soluţii constructive de uniformizare a repartizării forţei exterioare pe spirele în contact: a – piuliţă elastică comprimată; b  – piuliţă elastică întinsă

Fig. AFS-T.9.2.3 Efectele  micşorării rigidităţii şuruburilor asupra comportării asamblărilor şu şuruburi solicitate axial pretensionate: a – caracteristica şi variaţia pulsatorie a  forţei exterioare; b  – caracteristica asamblării

Obs.

a.     în cazul variantelor constructive de elasticizare a corpului piuliţei pentru uniformizarea repartizării forţei exterioare pe spirele în contact se obţin încărcări ale primei spire de până la 20% (fig. AFS-T.9.2.2) spre deosebire de cazul repartizării pentru piuliţa rigidă unde valoarea încărcării primei spire este 30…40% (fig. AFS-T.6.1);

b.    în cazul asamblărilor solicitate axial pretensionate, utilizarea de şuruburi cu elasticitate mărită (AFS-T.9.1.2, e,f,g) conduce la micşorarea forţei suplimentare,  F_sl (inclusiv amplitudinii acesteia) şi a forţei totale F_s (fig. AFS-T.9.2.3,b) care încarcă şurubul comparativ cu utilizarea unor şuruburi cu secţiune constantă (AFS-T.9.1.2,b) încărcate de aceeaşi forţă exterioară F şi cu acelaşi mod de variaţie (pulsator).

a

b

c

d

Fig. AFS-T.9.2.4  Soluţii constructive de racordare  cap-tijă: a  –cu una sau două raze; b  –  cu rază şi tronson conic; c, d  –  cu degajare, tronson de păsuire  şi rază; 

Obs.  Prin adoptarea uneia din soluţiile de mai sus se micşorează mult pericolul ruperii tijei în zona capului şurubului.

Descriere:

Fig. AFS-T.9.3.1,a:  prin strângerea contrapiuliţei se crează presiuni suplimentare între spirele piuliţei şi şurubului care se menţin şi în cazul anulării forţei exterioare datorită încărcării variabile, vibraţiilor şi/sau variaţiilor de temperatură.

Fig. AFS-T.9.3.1,b: contrapiuliţa  elastică asigură după strângere cu cheia datorită diferenţei de pas a porţiunii exterioare o încărcare cu o forţă axială  locală care generează o forţa de frecare independentă de încărcarea exterioară.

 Fig. AFS-T.9.3.1,c,d: prin strângerea cu cheia partea superioară filetată se deformează în raport cu partea inferioară şi se produce o forţă elastică care solicită local şurubul şi generează forţă de frecare  independentă de încărcarea exterioară.

Fig. AFS-T.9.3.1,e: contrapiulița conică spintecată creează prin strângere în filetul piuliţei inferioare forţe suplimentare axiale şi o puternică presiune radială.

Fig. AFS-T.9.3.1,f: piuliţa sau şurubul conţin inserţii, de obicei din nylon, care ca urmare a deformării la strângere asigură forţe de frecare mărite.

 Fig. AFS-T.9.3.1,g: piuliţa din tablă cu autostrângere, folosită la asamblarea elementelor caroseriilor autovehiculelor, are doi dinţi ce îndeplinesc rolul de filet şi la strângere se comprimă şi apasă pe filetul şurubului generând frecări care se opun desasamblării.

Fig. AFS-T.9.3.1,h: prin strângerea şurubului tangenţial se generează în filetul piuliţei secţionată radial forţe de apăsare în filet mărite.

Fig. AFS-T.9.3.2: muchiile dinţilor şaibelor şi capetele răsfrânte ale șaibelor  Grower contribuie la împiedicarea rotirii piuliţei şi prin deformarea locală a suprafeţelor cu care vin în contact.

a

b

c

d

e

f

g

h

Fig. AFS-T.9.3.1 Soluţii constructive de asigurare împotriva autodesfacerii prin mărirea forţelor de frecare : a – cu contrapiuliţă; b  –  cu piuliţă elastică masivă; c – cu contrapiuliţă elastică lamelară; d  – cu contrapiuliţă elastică ambutisată; e  – cu contrapiuliţă conică elastică; f  – cu inserţii elastice; d  – piuliţă elastică din tablă; g  – piuliţă secţionată

a

b

c

d

Fig. AFS-T.9.3.2  Soluţii constructive de asigurare împotriva autodesfacerii prin mărirea forţelor de frecare cu şaibe elastice : a  – plană dinţată la exterior; b  –  plană dinţată la interior; c – conică cu dinţi exteriori; d – Grower

a

b

c

d

e

f

Fig. AFS-T.9.3.3  Soluţii constructive de asigurare împotriva autodesfacerii prin elemente suplimentare: a  – prin cui spintecat (şplint); b  –  ştift deformat în piuliţă crenelată; c  – placă profilată pe întreg conturul; d  – placă profilată pe semicontur; e  – şaibă cu două aripioare; f  – şaibă de siguranţă pentru piuliţele cu caneluri ale rulmenţilor

a

b

c

Fig. AFS-T.9.3.4  Soluţii constructive de asigurare împotriva autodesfacerii prin deformare plastică sau sudură: a  – deformare plastica; b  –  sudură şurub de piuliţă;

c  –  sudură piuliţă în raport cu piesa strânsă