PRC-A PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A STRUCTURILOR PRODUSELOR MECANICE
PCR-A.2 PROIECTAREA LEGĂTURILOR DINTTRE ELEMENTE
PCR-A.2.1 PROIECTAREA LEGĂTURILOR DINTRE ŢEVI CONCENTRICE
PCR-A.2.1.1 PROIECTAREA LEGĂTURII DINTRE ŢEVI PĂTRATE- CAZUL 1
|
CUPRINS |
|
PRC-A.2.1.1.1 DATE DE PROIECTARE PRC-A.2.1.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI A TEHNOLOGIEI PRC-A.2.1.1.3 ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE PRC-A.2.1.1.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE PRC-A.2.1.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE PRC-A.2.1.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL MDESIGN |
PRC-A.2.1.1.1 DATE DE PROIECTARE
Tab. PRC-A.2.1.1.1.1 Definirea problemei de proiectare a asamblării ţevilor pătrate concentrice
|
|
Subtema de proiectare Să se proiecteze legătura (asamblarea) a două ţevi pătrate concentrice, poziţiile 5 şi 6 din fig. PRC-A.2.1.1.1.1 cu funcţia principală de transmitere prin formă a sarcinilor: FX, FY, FZ, MX6, MY6, MZ6. Specificaţii impuse a. Forţele exterioare: FX = 1500 N, FY = 300, FZ = 700 N acţioneză la distanţele L1 = 48 mm; L2 = 80 mm; L3 = 180 mm; se calculează momentele în centrul asamblării cu bolţ: MX6 = FY (L1 + L3) = 68400 Nmm, MY6 = FX (L1 + L3) + FZ L2 = 398000 Nmm, MZ6 = FY L2 = 24000 Nmm b. Tipul sarcinii: statică c. Date despre asamblare: ţeava pătrată interioară are dimensiunea h5 = 40 mm şi grosimea t = 4 mm (subcap. PRC-A.1.1.1); d. Tipul legăturii (asamblării), cu contact conform e. Condiţii de funcţionare: temperatura, T = - 30oC…40 oC; mediu de lucru exterior cu umezelă avansată f. Condiţii constructive: interschimbabilitatea şi modularizarea g. Condiţii ecologice: utilizarea de materiale şi tehnologii eco, reciclarea materialelor, protecţia vieţii |
|
Fig. PRC-A.2.1.1.1.1 Schema funcţional-constructivă a asamblării (legăturii) ţeavă-teavă pătrată: a – integrare în ansamblu; b – schema de încărcare |
PRC-A.2.1.1.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI A TEHNOLOGIEI
Elementele 5 şi 6 sunt incluse în subansamble sudate şi deci pentru acestea s-a ales material sudabil, oţel S235, conform SR EN 10025-2 (STAS 500/2).
Tab. PRC-A.2.1.1.2.1 Date despre material
|
Materialul |
Tratamentul termic |
Duritatea [HB] |
Tensiunea limită de curgere |
Rezistenţa la rupere, σr |
|
S235 (OL37), SR EN 10025-2 (STAS 500/2) |
- |
- |
s02 = 235 MPa |
sr = 360 MPa |
PRC-A.2.1.1.3 ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE
|
|
Caracteristici şi restricţii funcţionale şi constructive - pentru asigurarea funcţionării se impune realizarea contactului conform (pe suprafaţe mari) dintre ţevile 5 şi 6 care se realizează prin montajul cu joc al acestora.
Adoptarea parametrilor geometrici funcţionali şi constructivi: - ţeava pătrată interioară, dimensionată în subcap. PRC-A.1.1.2, are dimensiunile h5 = 40 mm, t5 = 4 mm; - pentru asigurarea contactului conform dintre ţevile pătrate interioară şi exterioară se adoptă dimensiunile ţevii exterioare (fer. PRC-M.2), h6 = 50 mm şi grosimea t6 = 5 mm.
Obs. - dimensiunile asamblării cu bolţ se vor determina în subcap. ASB-A.1.
|
|
Fig. PRC-A.2.1.1.3.1 Parametrii geometrici ai asamblării |
PRC-A.2.1.1.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE
|
a
b
c
d Fig. PRC-A.2.1.1.4.1 Schema şi modelul de calcul a asamblării: a – schema încărcării; b – distribuţiile presiunilor generate de sarcinile FX şi MY6 ; c – distribuţiile presiunilor generate de sarcinile FY şi MX6 ;d – distribuţiile presiunilor generate de momentul de răsucire MZ6 |
Ipoteze de calcul şi solicitări (fig. PRC-A.2.1.1.4.1): - transmiterea forţelor FX, FY şi a momentelor MX6 şi MY6 de la ţeava 5 la ţeava 6 se face prin contactul direct dintre cele două ţevi montate cu joc (distribuţie liniară a presiunilor de contact) după suprafeţele dreptunghiulare I, II, III şi IV; - transmiterea forţei FZ de la ţeava 5 la ţeava 6 se face printr-un bolţ montat cu joc în ţeava 5 şi cu strângere mică în ţeava 6 ; - Forţele FX şi FY generează pe suprafeţele de contact I şi, respectiv, II presiuni de strivire (pFX, pFX) distribuite uniform; - momentele MX6 şi MY6 generează pe suprafeţele de contact I, III şi, respectiv, II, IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximele pmaxMX şi, respectiv, pmaxMY; - momentul MZ6 generează pe suprafeţele de contact I, II, III şi IV presiuni de strivire distribuite liniar cu maximul pmaxMZ; - pentru calculul asamblării nu se consideră găurile pentru bolţ. Date cunoscute: - despre încărcare: FX = 1500 N, FY = 300 N – forţe normale, FZ = 700 N – forţă axială; MX6 = 68400 Nmm, MY6 = 398000 Nmm – momente transversale (de încovoiere), MZ6 = 24000 Nmm – momentul axial (de torsiune) - despre forme şi dimensiuni: dimensiunile alezajului pătrat, H = h6 = 40 mm, lungimea L = l6 cu valoare necunoscută; grosimea ţevii interioare, t5 = 4 mm, şi respectiv exterioare t6 = 5 mm; -
despre materiale: Relaţii de calcul: Presiuni de contact - presiunile de contact pe suprafaţele I şi II generate de forţele FX şi respectiv FY (fig. PRC-A.2.1.1.4.1,b,c) sunt:
- presiunile maxime de contact pe suprafeţele I, III şi II, IV generate de momentele MY6 şi respectiv MX6 (fig. PRC-A.2.1.1.4.1,b,c) sunt:
şi, respectiv,
- presiunea maximă de contact pe suprafeţele I, II, III, IV generată de momentul MZ6 (fig. PRC-A.2.1.1.4.1,d)
Condiţia de rezistenţă la strivire a asamblării ţevilor Presiunile de contact maxime, obţinute prin însumarea presiunilor determinate de sarcinile exterioare, se limitează la valoarea tensiunii admisibile de strivire a materialelor în contact,
=
Dimensionare asamblare (legătură) ţeavă-ţeavă Din relaţia, PRC-A.2.1.1.4.7, considerând H cunoscut, se obţin ecuaţiile,
care după înlocuirea valorilor parametrilor cunoscuţi devin,
şi au soluţiile pozitive maxime
|
PRC-A.2.1.1.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE
Tab. PRC-A.2.1.1.5.1 Parametrii tehnologici şi de reprezentare
|
Fig. PRC-A.2.1.1.5.1 Parametri tehnologicie şi constructivi |
Recomandări pentru adoptarea parametrilor tehnologici şi de reprezentare:
- diametrul alezajului , D5 = 10 mm se determină ca urmare a calculului asamblării cu bolţ din subcap. ASB-A.2.1 - gaura de bolţ se aplică la partea inferioară la distanţa 1,5D5; - ajustajul gaură-bolţ H12/h10; - rugozitatea suprafeţelor frontale Ra = 6,3 µm; rugozitatea alezajului Ra = 3,2 µm |
PRC-A.2.1.1.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL MDESIGN
Verificarea modelului se face combinat cu modelul coloanei superioare în aplicaţia PRC-A.1.1.2.