PRC-A PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A STRUCTURILOR  PRODUSELOR MECANICE

 PRC-A.2 PROIECTAREA LEGĂTURILOR DINTRE ELEMENTE

PRC-A.2.1 PROIECTAREA LEGĂTURILOR DINTRE ŢEVI CONCENTRICE

PRC-A.2.1.3 PROIECTAREA LEGĂTURII DINTRE ŢEVI PĂTRATE - CAZUL 3

 

CUPRINS

PRC-A.2.1.3.1 DATE DE PROIECTARE

PRC-A.2.1.3.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI A TEHNOLOGIEI

PRC-A.2.1.3.3 ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE

PRC-A.2.1.3.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

PRC-A.2.1.3.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

PRC-A.2.1.3.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL MDESIGN

 

PRC-A.2.1.3.1 DATE DE PROIECTARE

 

 Tab. PRC-A.2.1.3.1.1  Definirea problemei de proiectare a legăturii ţevă-ţeavă cu profil pătrat

Subtema de proiectare

Să se proiecteze legătura (asamblarea) ţevilor pătrate concentrice, poziţiile 11 şi 12  şi 11 şi 12’ din fig. PRC-A.2.1.3.1.1 cu funcţia principală de  transmitere prin formă (contact) a sarcinilor:  FX, FY, MX11, MY11, MZ11.

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;   L4 = 220 mm;  = 175  mm; se calculează forţele şi momentele în centrul asamblării cu bolţ: FXs = FXd = FX/2 = 750 N; FZs = FZd = FZ/2 = 350 N; MX11 = FY (L1+L3)/2 = 34200 Nmm, MZ11 = FY (L2+ L4)/2 + FX /2  = 221250 Nmm,  MY11 = FX (L1 +L3)/2 + FZ (L2 + L4)/2 = 27600 Nmm;

b.        Tipul sarcinii: statică

c.         Date despre asamblare: ţeava pătrată interioară  are dimensiunea h12 = 40 mm şi grosimea t12 = 4 mm; ţeava pătrată exterioară are dimensiunea h11 = 50 mm şi grosimea t11 = 5 mm (subcap.  PRC-A.1.2.2);

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

a

b

Fig. PRC-A.2.1.3.1.1 Schema funcţional-constructivă a legăturilor ţeavă-ţeavă cu profil pătrat: a – integrare în ansamblu; b – schema de încărcare

 

 

PRC-A.2.1.3.2 ALEGEREA MATERIALULUI, TRATAMENTELOR TERMICE ŞI TEHNOLOGIEI  

 

Elementele 11 şi 12/12’ 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.2.1.3.3 ALEGEREA FORMEI CONSTRUCTIVE

 

 

Caracteristici şi restricţii funcţionale şi constructive

-         pentru asigurarea funcţionării se impune realizarea contactului conform (pe suprafaţe mari) dintre ţevile 11 şi 12/12’ care se realizează prin montajul cu joc al acestora

 

Adoptarea parametrilor geometrici funcţionali şi constructivi:

-         ţevile pătrate interioară şi exterioară, dimensionată în subcap.  PRC-A.1.2.2, au dimensiunile: h11 = 50 mm, t11 = 5 mm; h12 = 40 mm, t5 = 4 mm;

 

Obs.

-          dimensiunile asamblării cu bolţ se vor determina similar ca în subcap. ASB-A.2.1.

    

Fig. PRC-A.2.1.3.3.1 Parametri geometrici ai asamblării

 

PRC-A.2.1.3.4 SCHEMA DE CALCUL, DIMENSIONARE ŞI VERIFICARE

 

     

 

                                      a                                                           b

 

Fig. PRC-A.2.1.3.4.1 Similitudinile modelelor de calcul: a – legătura dintre  ţevile 5 şi 6;  b – – legătura dintre  ţevile 11 şi 12

Ipoteze şi relaţii de calcul:

Legătura (asamblarea) dintre ţevile pătrate 11 şi 12 (fig. PRC-A.2.1.3.4.1,a) este similară cu legătura dintre ţevile 5 şi 6 (fig. PRC-A.2.1.1.4.1,a)  tratată în subcap. PRC-A.2.1.2 cu următoarele deosebiri:

-         încărcările exterioare sunt: FXs  = 750 N; FZs = 350 N; MX11 =  34200 Nmm, MZ11  = 221250 Nmm,  MY11 = 27600 Nmm;

-         dimensiunile alezajului pătrat, H  = h7 = 40 mm, lungimea L = l11 cu valoare necunoscută; grosimea ţevii interioare, t12 = 4 mm,  şi respectiv exterioare t11 = 5 mm;

-         sistemul de coordonate adoptat are axa axială Y în loc de Z şi axa trnsversală Z în loc de Y

Aceste deosebiri nu implică modificări ale modelului de calcul (subcap. PRC-A.2.1.2.4) şi deci, se menţin aceleaşi ipoteze şi relaţii de dimensionare în care se modifică doar indicii asociaţi modificării sistemului de coordonate (Y → Z, Z → Y) şi elementului de bază (6 → 11): 

                        (PRC-A.2.1.3.4.1)

                        (PRC-A.2.1.3.4.2)

 

care după înlocuirea valorilor parametrilor cunoscuţi devin,

,

.

 

şi au soluţiile  pozitive maxime  = 33,85 mm şi, respectiv,  = 13,59 mm; se adoptă  L = l11 =  50 mm

Obs. S-a adoptat, σas = 60 MPa

 

PRC-A.2.1.3.5 PROIECTAREA FORMEI TEHNOLOGICE

 

Tab. PRC-A.2.1.3.5.1 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.2.1.3.6 VERIFICAREA MODELULUI CU PACHETUL MDESIGN

 

Verificarea modelului se face  combinat cu modelul coloanei superioare în aplicaţia PRC-A.1.1.2.