PRC-A PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A STRUCTURILOR PRODUSELOR MECANICE

PRC-A.1 PROIECTAREA ELEMENTELOR

PRC-A.1.1 PROIECTAREA ELEMENTELOR DE TIP COLOANĂ

PRC-A.1.1.1 CÂRLIG DE REMORCARE CU SFERĂ DREPT - CAZUL 1

CUPRINS

PRC-A.1.1.1.1 DATE DE PROIECTARE

PRC-A.1.1.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI A TEHNOLOGIEI

PRC-A.1.1.1.3 ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE

PRC-A.1.1.1.4 DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

PRC-A.1.1.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

PRC-A.1.1.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL MDESIGN

PRC-A.1.1.1.1 DATE DE PROIECTARE

Tab. PRC.A.1.1.1.1.1 Definirea problemei de proiectare a elementelor de tip cârlig de remorcare cu sferă drept

Subema de proiectare

Să se proiecteze cârligul de remorcare, poziţia 1 din fig. PRC-A.1.1.1.1.1 cu funcţia principală de transmitere a sarcinilor F_X, F_Y şi F_Z de la o cuplă de remorcare, poziţia 2, la elementul 4 din componenţa dispozitivului de remorcare.

Lista de cerinţe

a. Forţele exterioare: F_X = 1500 N, F_Y= 300, F_Z= 700 N; se calculează forţa transversală, = 1530 N

b. Tipul sarcinii: statică

c. Condiţii de funcţionare: temperatura, T = - 30^oC…40^oC; mediu de lucru exterior cu umezelă avansată

d. Condiţii constructive: interschimbabilitate cu sistemele de cuplare existente (fig. PRC-A.1.1.1.1.1,a)

e. Condiţii de ecologie: utilizarea de materiale şi tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecţia vieţii

Obs. Cârligul de remorcare cu sferă drept, 1 (fig. PRC-A.1.1.1.1.1) se conecteză la cupla de remorcare 2 prin intermediul mecanismului de blocare 3 care asigură contactul permanent al celor două componente pe suprafaţa sferică.

Fig. PRC-A.1.1.1.1.1 Schema funcţional-constructivă a elementelor de tip cârlig de remorcare cu sferă drept: a – ansamblu cârlig-cuplă; b – schema constructivă

PRC-A.1.1.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI TEHNOLOGIEI

Deoarece cârligul de remorcare cu sferă drept este o piesă importantă în componenţa dispozitivului se adoptă, oţel de calitate, C45, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).

Tab. PRC-A.1.1.1.2.1 Date despre material

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

PRC-A.1.1.1.3 ADOPTAREA FORMELOR CONSTRUCTIVE

Caracteristici şi restricţii funcţionale şi constructive

- pentru asigurarea celor trei mişcări relative de rotaţie la unghiuri de rotire de 30⁰ se impune ca unghiul determinat de intersecţia sferei cu tija cârligului să fie aprox. 15^o….25^o;

- în vederea asigurării interschimbabilităţii cuplelor sferice de remorcare precum şi modularizării constructive s-au dezvoltat dispozitive de cuplare cu diametrul sferei D_s {1, 2, 2} ţoli sau D_s {47,625; 50,8; 58,7375} mm.

Adoptarea parametrilor geometrici funcţionali şi constructivi:

- diametrul sferei, R_s, pentru a respecta punctul b de mai sus, se adoptă în funcţie de sarcina de tractare F_X astfel: D_s= 47,625 mm, pentru F_X < 1kN; D_s= 50,8 mm, pentru 1kN <F_X < 2kN; D_s= 58,7375 mm, pentru F_X > 2kN; pentru cazul considerat, D_s= 50,8 mm;

- diametrul tijei, D, pentru a respecta punctul c de mai sus, se determină cu relaţia, D = sin10⁰D_s; pentru cazul considerat, D = sin20⁰ 50,8 = 17,37 mm; se adoptă D = 18 mm;

- l₃ 0,5 D.

Obs.

a. dimensiunile d, d₁, d₂ rezultă în urma proiectării asamblării cu şurub dintre elementul 1 şi 4. (AFS-A.2.1);

b. dimensiunea h, precum şi l₁ şi l₂ dependente de aceasta, rezultă în urma proiectării elementului 4 (PRC-A.1.2.1)

Fig. PRC-A.1.1.1.3.1 Parametrii geometrici funcţionali şi constructivi

PRC-A.1.1.1.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

Fig. PRC-A.1.1.1.4.1 Modelul de calcul

Ipoteze de calcul:

- Modelul de calcul este o bară dreaptă încastrată, cu secţine circulară constantă de diametru D, solicitată la tracţiune de forţa F_Z,la încovoiere de forţa F_t şi la forfecare de forţa F_t.

- Se neglijează tensiunile de forfecare generate de eforturile tăietoare.

Date cunoscute:

- despre încărcare: F_t = 1530 N – forţa transversală şi F_Z = 700 N – forţa axială aplicate static

- despre forme şi dimensiuni: bară circulară cu diametrul, D = 18 mm;

- despre material: 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.

Relaţii de calcul:

- eforturi în secţiunea critică: N = F_Z = 700 N (efort axial); M_î = F_t l (efort de încovoiere)

- condiţia de rezistenţă la tracţiune şi încovoiere în secţiunea critică A-B (în punctul B cele două tensiuni au acelaşi sens),

; (PRC-A.1.1.1.1.4.1)

- dimensionare, din relaţia (PRC-A.1.1.1.1.4.1) se determină lungimea,

= 36,4 mm; se adoptă l = 38 mm.

PRC-A.1.1.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

Tab. PRC-A.1.1.1.5.1 Parametrii tehnologici şi de reprezentare

Fig. PRC-A.1.1.1.5.1 Parametri geometrici şi de reprezentare

Adoptarea parametrilor tehnologici şi de reprezentare:

- ca urmare a calculelor tirantului 4 (PRC-A.1.2.1) se obţine grosimea acestuia, h = 15 mm şi ţinând cont de înălţimea piuliţei (fer. AFS-P.3), m = 16 mm, şi grosimea şaibei plate (fer. AFS-P.4), h = 3 mm şi a şaibei Grower (fer. AFS-P.5) g = 3,5 mm, se adoptă l₂ = 40 mm şi l₁ = 30 mm.

- prelucrarea cârligului de remorcare cu sferă drept se poate face prin strunjire;

- calitatea suprafeţelor R_a = 6,3 µm; calitatea suprafeţei sferice, deoarece această formează împreună cu cupla de agăţare o articulaţie sferică, se adoptă R_a = 3,2 µm;

- pentru facilitarea prelucrării se practică găuri de centrare A2,5 (fer. PRC-P.1);

- deoarece elementul funcţionează în mediu corosiv (cu umezeală) şi pentru a se asigura calitatea suprafeţei sferice pe toată perioada de funcţionare se va realiza protecţia prin cromare

PRC-A.1.1.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL PERFORMANT MDESIGN

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