ASB. ASAMBLĂRI PRIN ŞTIFTURI ŞI BOLLŢURI

ASB-T. CONSTRUCŢIA ŞI MODELAREA ASAMBLĂRILOR PRIN ŞTIFTURI ŞI BOLŢURI

CUPRINS

ASB-T.1 DEFINIŢII

ASB-T.2 STRUCTURI CONSTRUCTIVE

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

ASB-T.4 CLASIFICARE

ASB-T.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII

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

ASB-T.7 PARMETRII FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

ASB -T.8 MODELE DE CALCUL

ASB-T.8.1 Modele de calcul a ştifturilor de fixare solicitate transversal asimetric

ASB-T.8.2 Modele de calcul a ştifturilor de fixare solicitate transversal simetric

ASB-T.8.3 Modele de calcul a asamblărilor cu bolţuri

ASB-T.9 SOLUŢII CONSTRUCTIVE

ASB-T.1 DEFINIRE

Ştifturile sunt elemente de asamblare demontabile, cu forma cilindrică sau conică care poziţionează relativ două sau mai multe elemente precum şi transmit sarcini reduse prin formă

Bolţurile sunt ştifturi cilindrice de dimensiuni mai mari folosite ca elemente de legătură în articulaţii (cuple de rotaţie cu viteze reduse).

ASB-T.2 STRUCTURI CONSTRUCTIVE


a	b	c	d	e	f

g	h	i	j	k	l
*Fig. ASB-T.2.1* Tipuri de ştifturi: a – cilindric plin neted; b –cilindric tubular; c – cilindric crestat pe întreaga lungime; d,e – cilindrice crestate pe porţiuni; f – cilindric striat; g – conic neted; h – conic cu cep filetat pentru demontare; i – conic cu un capat spintecat; j – conic crestat pe întreaga lungime; k – combinat şi crestat pe porţiunea conică; l – combinate şi crestate pe porţiunile conice de la capete


a	b	c	d	e	f	g	h	i	j	k
*Fig. ASB-T.2.2* Tipuri de bolţuri: a – fără cap şi fără gaură pentru şplint; b – cu canale pentru inele elastice; c – fără cap şi găuri pentru şplint; d – cu cap mic şi gaură pentru şplint; e – cu cap mic şi canal pentru inel elastic; f – cu cap mare şi gaură pentru şplint; g – cu cap şi cep filetat; h – cu cap cu nas şi gaură pentru şplint; i – cu cap îndoit; j – dublu cu cep filetat; k – cu mâner

ASB-T.3 DOMENII DE UTILIZARE, AVANTJE ŞI DEZAVANTAJE

Domenii principale de utilizare: construcţii de maşini, utilaje tehnologice şi industriale etc.

Tab. ASB-T.3.1 Avantajele şi dezavantajele

Avantaje^*

Dezavantaje^*

- simplitatea realizarii;

- precizia imbinarii;

- cost scăzut;

- rapiditatea montarii demontarii;

- gabarit redus

- intoduc concentratori de tensiuni în zona canalelor

- transmit sarcini reduse

ASB-T.4 CLASIFICARE

Tab. ASB-T.4.1 Clasificarea ştifturilor

Criteriul	Tipul	Schema	*Obs.*
Destinaţia	De poziţionare (de centrare)	Fig. ASB-T.9.1,a,f,g,i	Asigurarea poziţiei relative a două piese
	De fixare (de asamblare)	Fig. ASB-T.9.1,b,c,f,g,i	Transmiterea de sarcini relativ mici
	De siguranţă	Fig. ASB-T.9.1,j	Protecţia elementelor componente ale transmisiilor mecanice la acţiunea suprasarcinilor
După formă tijei	Cilindrice cu secţiune plină	Fig. ASB-T.2.1,a,c…l	*a b* *Fig. ASB-T.4.1* Distribuţia presiunilor în plan circumferenţial: a – uniform pentru ştiftul neted; a – neuniform cu vârfuri p_max care asigură împotriva desasamblării
	Cilindrice cu secţiune tubulară	Fig. AFT-T.2.2,c
	Conice	Fig. ASB-T.2.1,g,h,i,j
	Secţiuni combinate	Fig. ASB-T.2.1,k,l
După forma suprafeţei exterioare	Cu suprafaţă netedă	Fig. ASB-T.2.1,a,b
	Cu suprafaţă crestată (pe lungime, local)	Fig. ASB-T.2.1,c,d,e,j,k,l
	Cu suprafaţa striată	Fig. ASB-T.2.1,f
După forma capului	Cu cap filetat	Fig. ASB-T.2.1,h
După forma capului	Cu cap crestat	Fig. ASB-T.2.1,i

Tab. ASB-T.4.1 Clasificarea bolţurilor

Criteriul	Tipul	Schema
Foma porţiunilor finale	Fără cap	Fig. ASB-T.2.2,a,b,c,j
	Cu cap	Fig. ASB-T.2.2,d…i
	Cu canal pentru inel elastic	Fig. ASB-T.2.2,b,e
	Cu gaură pentu şplint	Fig. ASB-T.2.2,c,d,f,h,i,j,k
	Cu cep filetat	Fig. ASB-T.2.2,g,j
	Cu nas împotriva rotirii	Fig. ASB-T.2.2,h

ASB-T.5 MATERIALE ŞI TEHNOLOGII

Oţelurile E285, C45, OSC 8 pentru bolţuri şi ştifturi se folosesc în funcţie de scopul asamblării.

Ştifturile tubulare elastice se execută din oţel de arc cu limita de rupere ridicată.

Bolţurile necesită, uneori şi tratamente termice de durficare a suprafeţei.

Tehnologia de execuţie a ştifturilor şi bolţurilor se face în funcţie de seria de fabricaţie: în cazul unicatelor şi seriilor mici se recomandă strunjirea urmată de rectificare; în cazul seriilor de fabricaţie mari se pot face prin rulare (deformare plastică).

ASB-T.6 FORME ŞI CAUZE DE SCOATERE DIN UZ SAU DE COMPORTARE NECORESPUNZĂTOARE

Tab. ASB-T.6.1 Forme şi cauze de comportare necorespunzătoare sau de scoatere din uz

Forme	Consecinţe	Apariţie	Cauze	Manifestare	Evitare
Rupera tijei la suprasarcini	Scoaterea din uz	Ruperea apare în zona secţiunii de forfecare	Suprasarcnii accidentale şi/sau cu şoc	Întreruperea transmiterii sarcinii	Evitarea apariţiei suprasarcinilor
Deteriorarea suprafeţelor active	Demontare anevoioasă şi imposibilitatea de remontare	În zonele de contact cu suprafeţele pieselor	Depăşirea rezistenţei la strivire a materialului	Deformarea plastică a suprafeţelor în contact	Limitarea prin calcul a tensiunilor de strivire în zonele de contact la valori admisibile

ASB-T.7 PARMETRI FUNCŢIONALI ŞI CONSTRUCTIVI

$poze\FIG9-10.TIF$
$poze\FIG9-13.TIF$

ASB-T.8 MODELE DE CALCUL

ASB-T.8.1 Model de calcul a asamblărilor cu ştift solicitat transversal asimetric

Fig. ASB-T.8.1.1 Scheme de calcul: a – la încovoiere; b – la strivire

Ipoteze de calcul şi solicitări:

- modelul de calcul se consideră ca o bară încastrată solicitată la încovoiere

- ştiftul este presat în corpul elementului de bază şi transmiterea forţei F se face prin suprafaţa cilindrică de contact pe care apare presiuni de strivire distribuite uniform pe circumferinţă;

- forţa exterioară F se reduce în punctul de centrul zonei de contact la forţa F şi momentul redus, M_e = F (l+a/2);

- forţa F din centrul zonei de contact generează pe suprafaţa semicilindrică opusă presiuni, p_F, distribuite uniform după generatoare;

- momentul redus M_e generează pe două suprafeţe semicilindrice presiuni distribuite liniar după generatoare cu maximul, p_M;

- se neglijează soliciatrea de forfecare.

Relaţii de calcul:

Condiţia de rezistenţă a asamblării la strivire,

(ASB-T.8.1.1)

unde σ_as = min ( cu este tensiunea admisibilă la strivire a materialului ştiftului şi – tensiunea admisibilă la strivire a materialului piesei în care se montează ştiftul.

Condiţia de rezistenţă la încovoiere,

, (ASB-T.8.1.2)

unde, σ_aîeste tensiunea admisibilă la încovoiere a materialului ştiftului.

ASB-T.8.2 Model de calcul a asamblărilor arbore-butuc cu ştift solicitat transversal simetric

a b

Fig. ASB-T.8.2.1 Scheme de calcul: a – la forfecare; b – la strivire

Ipoteze de calcul şi solicitări:

- ştiftul este montat cu strângere în butuc şi se consideră distribuţia presiunilor în zonele de contact a ştiftului cu butucul este uniformă;

- ştiftul este montat cu joc în arbore şi distribuţia presiunilor în zonele de contact a ştiftului cu arborele este liniară după generatoare şi uniformă după circumferinţă;

- transmiterea forţelor prin asamblare se face prin formă;

- solicitări: strivire între ştift arbore, strivire între ştift şi butuc, forfecare ştift

Relaţii de calcul:

Condiţia de rezistenţă la strivire în zonele de contact ştift-butuc,

, (ASB-T.8.2.1)

unde, σ_as = min ( cu este tensiunea admisibilă la strivire a materialului ştiftului şi – tensiunea admisibilă la strivire a materialului butucului.

Condiţia de rezistenţă la strivire în zonele de contact ştift-arbore,

(ASB-T.8.2.2)

unde, σ_as = min () cu este tensiunea admisibilă la strivire a materialului ştiftului şi – tensiunea admisibilă la strivire a materialului arborelui.

Condiţia de rezistenţă la forfecare a ştiftului,

τ_f= == ≤ τ_af, (ASB-T.8.2.3)

unde, τ_af este tensiunea admisibilă la forfecare a materialului ştiftului

Obs. la ştifturile crestate tensiunea admisibilă la strivire se adoptă cu 30% mai redusă decât la ştifturile netede

ASB-T.8.3 Model de calcul a asamblărilor arbore-butuc cu ştifturi cilindrice longitudinale

b c

Fig. ASB-T.8.4.1 Scheme de calcul: a – secţiuni axială şi transversală; b – solicitarea la strivire; b – solicitarea la forfecare

Ipoteze de calcul şi solicitări:

- ştiftul este presat într-un alezaj cilindric, jumătate în arbore şi jumătate în butuc, executat în starea arborelui asamblat în butucul;

- forţa interioară care solicită asamblarea se consideră ca acţionând în zona cilindrică şi se determină cu relaţia, F = 2M_t/d;

- forţa interioară F generează pe suprafaţa sfertcilindrică de contact a ştiftului cu arborele/butucul, tensiuni de strivire distribuite uniform σ_s;

- ca urmare a acţiunii forţei interioare F ştiftul este solicitat şi la forfecare în planul diametral cu tensiunea de forfecare τ_f.

Relaţii de calcul:

Condiţia de rezistenţă a asamblării la strivire,

σ_s = = = ≤ σ_as , (ASB-T.8.3.1)

unde: σ_as reprezintă tensiunea admisibilă la strivire a materialului mai moale, z – numărul de ştifturi, d_ş – diametrul ştiftului, d – diametrul arborelui, M_t – momentul de torsiune transmis.

Condiţia de rezistenţă a asamblării la forfecare,

τ_f = = = ≤ τ_af , (ASB-T.8.3.2)

unde, τ_afreprezintă tensiunea admisibilă la forfecare a materialului ştiftului

ASB-T.8.4 Model de calcul a asamblărilor cu bolţuri

Fig. ASB-T.8.3.1 Scheme de calcul: a – la forfecare; b – la strivire şi încovoiere

Ipoteze de calcul şi solicitări:

- bolţul este montat presat în corpul furcii şi cu joc în tirant;

- presiunile se consideră distribuite uniform pe suprafeţele de contact;

- solicitări: strivire între bolţ şi furcă, strivire între bolţ şi tirant, forfecare bolţ, încovoiere bolţ.

Relaţii de calcul:

Condiţia de rezistenţă la strivire în zonele de contact bolţ-furcă,

, (ASB-T.8.4.1)

unde, σ_as = min ( cu este tensiunea admisibilă la strivire a materialului bolţului şi – tensiunea admisibilă la strivire a materialului furcii.

Condiţia de rezistenţă la strivire în zona de contact bolţ-tirant,

sau , (ASB-T.8.4.2)

pentru asamblarea fără ungere, sau respectv pentru cea cu ungere, unde: σ_as = min ( cu , tensiunea admisibilă la strivire a materialului bolţului şi , tensiunea admisibilă la strivire a materialului tirantului; p_a- presiunea admisibilă (de neexpulzare) a lubrifiantului.

Condiţia de rezistenţă la forfecare a bolţului,

, (ASB-T.8.4.3)

unde, τ_af reprezintă tensiunea admisibilă la forfecare a materialului bolţului.

Condiţia de rezistenţă la încovoiere a bolţului

, (ASB-T.8.4.4)

unde, σ_aî este tensiunea admisibilă la încovoiere a materialului bolţului

Obs. Uneori, în cazul existenţei unei mişcării relative dintre furcă şi tirant se impune ungerea cu unsoare consistentă a asamblării în zona ajustajului cu joc tirant-bolţ şi în relaţia ASB-T.8.4.2 în loc de σ_as se introduce p_a presiunea de contact care asigură neexpulzarea peliculei de lubrifiant.

ASB-T.9 SOLUŢII CONSTRUCTIVE

Tab. ASB-T.9.1 Soluţii constructive de asamblări cu ştifturi


a	b	c	d	e

f	g	h	i	j
*Fig. ASB-T.9.1* Asamblări cu ştift: a – de poziţionare a corpului unui lagăr; b – pentru agăţarea arcurilor de tracţiune; c – de asamblare a manivelelor; d – conic de poziţionarea a flanşelor; e – conic de poziţionare şi cu cep filetat pentru desasamblare; f – conic cu crestătură pentru asamblare arbore-butuc transversală; g – cilindric cu crestătură pentru asamblare arbore-butuc longitudinală; h – filetat cu cep pentru fixarea butucului pe arbore; i – cilindric cu pentru asamblare arbore-butuc înclinată; j – cilindric de siguranţă în componenţa unui cuplaj

Tab. ASB-T.9. Soluţii constructive de asamblări cu bolţuri


a	b	c
*Fig. ASB-T.9.2* Asamblări cu bolţuri: a – furcă-tirant; b – cuplaj elastic; c – bielă-piston