Date post: | 19-Jan-2016 |
Category: |
Documents |
Upload: | gad-hellscream |
View: | 30 times |
Download: | 0 times |
Lecţia 1
MATERIALE, ORGANE DE MAŞINI ŞI
ÎNTREŢINERI TEHNICE
Cuvinte cheie: profile din oţeluri, aliaje feroase, aliaje neferoase,
lubrifianţi, organe de asamblare, nituri, mecanisme, transmisii, roţi
dinţate, osie, arbore, furi manetoane, fusuri paliere
1.1. MATERIALE UTILIZATE LA LUCRĂRI DE
ÎNTREŢINERE ŞI REPARARE A UTILAJELOR DIN
INDUSTRIA ALIMENTARA
Materialele utilizate pe scară largă la construcţia instalatiilor, si
utilajelor folosite în industria alimentara se pot clasifica în felul următor:
Materiale metalice în categoria cărora intră: fierul, oţelurile şi fontele; aluminiul şi aliajele sale; cuprul şi aliajele sale; nichelul şi aliajele sale; titanul şi aliajele sale; magneziul şi aliajele sale; zincul şi aliajele sale; borul şi aliajele sale; etc.;
Materiale nemetalice în categoria cărora intră: lemnul; sticla; materialele textile; pielea; materialele plastice; materialele ceramice – constituie materialele tehnologiilor de vârf din secolul XXI.; materialele metaloceramice; materiale nemetalice pe bază de răşini; vopsele; lacuri; materiale de lipire; materiale abrasive;
Materiale compozite ( materiale compuse ) care se obţin prin unirea a două sau mai multor materiale şi prezintă proprietăţi care nu pot fi obţinute de nici unul dintre materialele singulare.
1.1.1. Materialele metalice
Metale şi aliaje feroase. Materialele care se folosesc în
construcţia şi exploatarea utilajelor din industria alimentara sunt
materiale metalice şi nemetalice. Materialele metalice sunt feroase (au
la bază fierul) şi neferoase (au la bază alt metal ca: Al, Cu, Zn, Sn).
6
Metalele se gasesc sub formă de aliaje: aliaje feroase şi aliaje
neferoase.
Aliajele feroase sunt aliaje ale fierului Fe cu carbonul C, numite
aliaje fier-carbon. Aliajele feroase care contin între 0,05% şi 1,7%
carbon se numesc oţeluri, iar aliajele care conţin între 1,7% şi 6,67%
carbon se numesc fonte. Aliajele Fier-Carbon se combina cu alte
elemente ca: Si, Mn, S, P, Cr, Ni, Co, W, V, Cu, Al şi altele, formând
oţeluri aliate sau fonte aliate.
Oţelurile se obţin din fonte albe prin retopire în cuptoare
Siemens-Martin, în convertizoare şi cuptoare electrice, unde prin ardere,
are loc micşorarea procentului de carbon la procentul dorit. Oţelurile
sunt: oţeluri carbon şi oţeluri aliate. Oţelurile se toarnă în piese, sau se
laminează-forjează. Oţelurile laminate sunt oţeluri carbon pentru
construcţia de maşini, oţeluri pentru table, oţeluri pentru ţevi, oţeluri
pentru scule, oţeluri pentru rulmenţi, oţeluri pentru arcuri, oţeluri beton,
oţeluri rezistente la coroziune şi altele.
Fig. 1.1. Tipuri de profile din oţeluri laminate: 1. oţel rotund; 2. oţel semirotund; 3. oţel pătrat; 4. oţel hexagonal; 5. ţevi din oţel fără sudură laminate la cald; 6. oţel cornier cu aripi egale; 7. oţel cornier cu aripi inegale, în L; 8. oţel U; 9. oţel I (dublu T); 10. oţel T;
11. oţel lat; 12. tablă groasă; 13. oţel platbandă; 14. tablă ondulată.
Oţelurile laminate se livrează sub formă de profile (fig. 1.1), cum
sunt: bare rotunde, semirotunde, pătrate, hexagonale, în formă de I, U,
7
P, H, L, sau sub formă de tablă, benzi, ţevi, etc. Profilele au
caracteristici principale: dimensiunile secţiunilor transversale şi masa
specifică în kg/m.l, iar tablele: dimensiunile (lungimea, lăţimea şi
grosimea), suprafaţa şi masa specifică în kg/m2.
Metale şi aliaje neferoase. Metalele neferoase utilizate sunt: Cu,
Al, Sn, Pb, Ni, Mg, Zn.
Cuprul (Cu), sau arama, are culoare roşiatică. Este maleabil,
ductil, cu o foarte bună conductivitate termică şi electrică, cu rezistenţă
mare la coroziune, cu temperatura de topire de 1084C. Se utilizează
pentru confecţionare conductorilor electrici, pentru contactele aparatelor
electrice, pentru conducte şi armături la maşini, ciocane de lipit,
suflaiurile pentru sudură, etc. În aliaje cu Zn rezultă alama care are
proprietăţi mecanice superioare cuprului. Alama se utilizează la
confectionarea tablelor şi a diferitelor profile. Din alierea Cu cu Sn
rezultă bronzul, care are o structură poroasă, ceea ce favorizează
aderarea lubrifianţilor, deci e utilizat pentru execuţia lagarelor de
alunecare.
Aluminiul (Al) are culoarea alb-argintie, se topeşte la temperatura
de 658C. Are o conductibilitate electrică şi termică bună, de aceea e
utilizat pentru conductori electrici. Se foloseşte în aliaje cu: Mg, Mn, Cu,
Si, Zn, Ni.
Plumbul, staniul, nichelul, zincul au întrebuinţări minore.
1.1.2. Materialele nemetalice
Lemnul are masa specifică mică, poate fi uşor prelucrat şi
suportă bine şocurile. El este utilizat în piscicultură sub formă de grinzi,
scânduri, placaj, panel şi plăci agglomerate ( PAL ). După tăiere lemnul
se împarte în lemn de esenţă tare ( stejar, fag, ulm, carpen, gorun ),
lemn de esenţă mijlocie ( paltin, mesteacăn, frasin ) şi lemn de esenţa
moale ( brad, tei, plop ). Pentru a prevenii putrezirea, lemnul se
impregnează cu creozot sau se vopseşte la exterior, iar pentru a
prevenii aprinderea se vopseşte cu soluţii ignifuge. Din lemnul d ulm se
8
confecţionează unele lagăre care trebuie fierte în ulei, din frasin se
confecţionează biele de maşini agricole,iar din frasin şi fag arcuri
lamelare pentru casa sitelor de la vânturători şi tarare.
Materialele textile sunt de origine vegetală ( bumbac, cânepă,
iută etc. ), de origine animală ( păr, lână ) şi de origine minerală ( azbest
). Fibrele textile se utilizează la fabricarea curelelor, pânzelor
transportoare, la confecţionarea sforii, pentru elemenţii de filtru, garnituri
etc. Firul de azbest impregnat cu grafit se foloseşte la garnituri de
pompe, robinete. Tot din fibre de azbest cu adausuri de fibre de bumbac
se fabrică şnurul de azbest folosit ca element termoizolator. Din fibre de
azbest ţesute împreună cu fibre de Al, Cu sau Pb impregnate cu lianţi
din răşini se fabrică plăci de fricţiune ( ferodoul ) folosite la ambreiaje şi
frâne.
Cauciucul utilizat în construcţia organelor de maşini este cauciuc
vulcanizat. Vulcanizarea constă în încălzirea la 137 – 157oC a unui
amestec de cauciuc brut ( natural sau sintetic ) cu circa 10% sulf şi în
cantităţi foarte mici de alte substanţe ( parafină, negru de fum, caolin ).
Cauciucul este utilizat la anvelope, camere pneumatice, ca elemente de
amortizare la cuplajele de transmisie, la curelele de transmisie, la
benzile transportoare, la amortizoare, la garnituri. Unele piese de
cauciuc trebuie ferrite de contactul cu produsele petroliere şi de căldură,
deoarece ele modifică proprietăţile cauciucului.
Pentru utilajele zootehnice care vin în contact cu produsele
alimentare ( ex.: instalaţiile de muls ) se foloseşte cauciucul alimentar,
care nu este dăunător produselor cu care vine în contact şi nici omul.
Sticla folosită în construcţia organelor d industria alimentara este
de diverse tipuri. Sticla ordinară se utilizează la aparatura de bord a
tractoarelor şi a maşinilor pentru îmbunătăţiri funciare, la faruri, pahare
de filtru. Sticla de tip security se utilizează la geamurile combinelor,
tractoarelor şi maşinilor agricole. Sticla armată cu plasă de sârmă se
utilizează acolo unde se cere transparenţă şi rezistenţă mecanică.
Poliesterii armaţi cu fibre de sticlă ( PAS ) se folosesc în construcţia
9
rezervoarelor, a plăcilor ondulate pentru acoperişuri şi a altor piese
pentru maşini piscicole.
Materialele plastice au diverse domenii de utilizare şi anume: în
instalaţiile electrice ( tuburi de protecţie, de izolaţie la conductorii
electrici şi la cabluri, întrerupătoare, prize etc. ), în instalaţiile sanitare
( ţevi de tip G, M, U, fitinguri pentru asamblarea ţevilor, robinete ), la
instalaţiile de alimntare cu apă ( ţevi, fitinguri, rezervoare, etc. ), piese
pentru maşini agricole ( distribuitori, tuburile de conducere a seminţelor
de la semănători ).
Ceramicele constituie materialele tehnologiilor de vârf din secolul
XXI.
Există două categorii principale de asemenea materiale:
ceramice structurale ( nitruri, alumină, carburi, oxizi de magneziu, de
titan, de zirconiu ) şi ceramice electronice sau electrotehnice numite
funcţionale ( titanaţi şi zirconaţi de Pb, titanat de beriliu, de stronţiu
etc. ). Datorită legăturilor ionice şi covalente dintre atomi, ele prezintă o
fragilitate pronunţată. Conductibilitatea termică şi electrică este scăzută
şi în consecinţă sunt deseori folosite ca izolatori. Ceramicele au o
rezistenţă excelentă la temperaturi înalte şi în anumite medii corozive şi
au o serie de proprietăţi optice şi electrice neobişnuite la alte materiale
motiv pentru care sunt folosite în construcţia circuitelor integrate, a
sistemelor de fibre optice şi a unei multitudini de dispozitive cu senzori.
Combustibilii sunt utilizati pentru motoare cu ardere
internă care folosesc : benzină, motorină, gaz metan, etanol, methanol
etc. şi combustibili pentru încălzire prin ardere directă sub formă solidă:
cărbunii, deşeuri vegetale ( ciocălăi, vreji, tulpini de porumb ), sub formă
lichidă cum este combustibilul lichid pentru cazane şi sub formă
gazoasă – biogazul.
Benzina se utilizează la motoarele cu aprindere prin
scânteie ( MAS ).
Motorina se foloseşte la motoarele cu aprindere prin
comprimare ( MAC ).
10
Gazul metan se foloseşte pentru funcţionarea motoarelor cât şi
combustibil pentru ardere directă la încălzire.
Biogazul se produce în instalaţii, în general, din dejecţiile
animalelor prin fermentare anaerobă. Conţine metan, bioxid de carbon
şi hidrogen sulfurat, ultimul având acţiune corozivă. Biogazul este greu
de îmbuteliat sub presiune, ceea ce impune folosirea lui în momentul
producerii. Utilizarea se face prin ardere directă în cazane, unde are cel
mai mare randament de utilizare, cât şi prin folosirea lui la motoarele cu
ardere internă.
Combustibilul lichid pentru cazane este un amestec de păcură şi
motorină. Pentru pulverizare şi ardere corespunzătoare trebuie încălzit
înainte de utilizare.
Cărbunii se folosesc la uscătoarele de cereale, furaje, staţii de
deshidratare, precum şi la încălzire. Pentru ardere corespunzătoare
trebuie utilizaţi în stare uscată.
Deşeurile vegetale se pot utiliza în cuptoare speciale pentru
încălzire, la uscătoarele de cereale şi staţii de deshidratare.
Datorită lipsei de combustibili convenţionali, trebuie acordată
atenţie deosebită producerii şi utilizării biogazului şi a deşeurilor
vegetale.
Lubrifianţii. Pelicula de lubrifiant, în condiţiile ungerii fluide,
asigură preluarea sarcinii, eliminând contactul direct între suprafeţele
metalice, reduce la minimum frecarea şi uzarea organelor de maşini,
asigură o etanşare şi o amortizare vâscoasă, contribuie la transportul
căldurii generate de frecare şi transportul particulelor rezultate din
uzură.
Principalii lubrifianţi folosiţi sunt: uleiurile minerale şi unsorile
consistente.
Uleiurile folosite pentru ungerea motoarelor, transmisiilor şi a
instalaţiilor hidraulice trebuie sa aibă proprietăţile: onctuozitate bună
(capacitatea de a forma un film continuu – peliculă), să adere la
suprafeţele metalice, fluiditate, viscozitate, rezistenţă la oxidare, tendinţă
redusă de spumare, capacitate detergentă, punct de congelare coborât,
11
conductivitate termică mare, punct de inflamare ridicat, ş.a. Pentru
motoarele cu ardere internă, principala caracteristică este viscozitatea.
Uleiurile de calitate inferioară au indicele de viscozitate Dean-Davis (I.
V. D. D) de 40, iar cele superioare 160.
Uleiurile după destinaţie se notează: M-uleriuri pentru motoare
MAS; D-uleriuri pentru motoare MAC (diesel); T-uleiuri pentru transmisii;
H-uleiuri pentru instalaţii hidraulice.
Uleiurile pentru motoare după indicele de viscozitate, conform
notaţiei SAE (Society of Automobile Engineers) sunt împărţite în
următoarele 7 clase: 5W, 10W, 20W, 20, 30, 40 şi 50. Uleiurile 5W, 10W
şi 20W sunt mai fluide, au viscozitatea redusă şi se folosesc iarna
(Winter), la temperaturi scăzute, până la -40C. Uleiurile din clasele 40 şi
50 sunt mai vâscoase şi se utilizează la ungerea motoarelor care
funcţionează timp îndelungat cu sarcini mari şi în medii cu temperatură
ridicată, de până la 40C.
După gradul de aditivare, uleiurile de motoare se clasifică în 6
categorii: Neaditivat, Premium, Extra, Super 1, Super 2 şi Super 3.
Uleiurile: Neaditivat, Premium, Extra, se utilizează la MAS, uleiurile
Super 2, Super 3 se utilizează la MAC iar uleriule Extra, Super 1 se
folosesc atât la MAS cât şi la MAC.
Uleiurile pentru transmisii se clasifică după viscozitate şi SAE, în
5 clase: 75, 80, 90, 140 şi 250. Pentru a evita spumarea, în aceste
uleiuri se introduc adivi de extremă presiune EP. Pentru ungerea
transmisiilor se folosesc uleiurile: T – 75EP1, T – 80EP2, T – 90EP2, T –
90 şi T – 140, conform cărţii tehnice a utilajului.
1.1.3. Materiale compozite
Materialele compozite ( materialele compuse ) se obţin prin
unirea a două sau mai multor materiale şi prezintă proprietăţi care nu
pot fi atinse de nici unul dintre materialele singulare. Ele prezintă un
interes deosebit pentru industria aerospaţială, energetica nucleară,
12
construcţia submersibilelor, caroseriilor atovehiculelor. Acestea prezintă
o largă aplicabilitate în industria alimentara, zootehnie si agricultură. Se
folosesc la construcţia pompelor de apă, pompelor de aer, caroseriile
tractoarelor, motoarelor de pe tractoare, instalaţiilor de muls, tancurilor
de răcire, încărcătoarelor frontale, etc.
Acestea se caracterizează printr-un raport ridicat între rezistenţa
mecanică şi masa specifică şi prin menţinerea valorilor mari ale
rezistenţei mecanice la temperaturi înalte. Exemple caracteristice:
composite cu fibre de sticlă şi fibre de carbon incorporate în răşini
sintetice, composite cu fibre de bor sau cu fibre de carbură de siliciu în
matrice de aluminium. Cele mai importante utilizări ale compozitelor
sunt de aşteptat de la fibrele ceramice incorporate într-o matrice
metalică. Ele vor permite atingerea unor temperaturi de exploatare de
1200oC ( spre exemplu în construcţia turbinelor de gaz ) sau chiar 3000
– 5000oC în construcţiile aerospaţiale.
Avantajele materialelor compozite, private comparativ cu majoritatea materialelor cu grad mare de utilizare în present, rezidă în:
greutatea specifică mică în raport cu metalele şi aliajele metalice;
rezistenţă la tracţiune ridicată; coeficient de dilatare mic; rezistenţă la şoc şi uzură; durabilitate mare în funcţionare; capacitate de amortizare a zgomotelor şi a vibraţiilor; siguranţă mare în timpul duratei de serviciu ( apariţia şi
propagarea unei fisuri nu are efecte catastrofale asupra compozitului;
rezistenţă la acţiunea agenţilor atmosferici; stabilitate chimică şi rezistenţă la temperaturi ridicate.
13
1.2. ORGANE DE MAŞINI FOLOSITE LA UTILAJELE ZOOTEHNICE
Maşinile şi instalaţiile sunt alcătuite din organe de maşini numite
piese. Organele de maşini sunt piese simple sau complexe, care intră în
alcătuirea unui dispozitiv, a unui mecanism, instrumet, aparat, ansamble
care alcătuiesc maşinile şi instalaţiile.
Principalele grupe de organe de maşini sunt:
- organe de maşini comune, care sunt utilizate la toate tipurile
de maşini, numite şi organe de maşini de uz general, organe
ce sunt tipizate sau standardizate;
- organe de maşini speciale, care sunt utilizate numai la
anumite maşini, organe ce nu se studiază în acest capitol.
După criteriul constructiv, organele de maşini comune sunt:
- simple – cele executate dintr-o singură bucată cum sunt:
niturile, penele, şuruburile, unele arcuri, arborii, bucşele, roţile
simple, etc;
- compuse – cele care prin specificul constructiv de montare,
întreţinere, transport, economie, sunt constituite din elemente
care asamblate între ele asigură o unitate funcţională cum
sunt: lagărele de alunecare, rulmenţii, cuplajele, robineţii, etc.
După funcţia pe care o îndeplinesc se deosebesc:
- organe de asamblare: nedemontabile, demontabile, elastice;
- organe pentru transmiterea momentului de rotaţie: arbori,
cuplaje, transmisii;
- organe pentru păstrarea şi conducerea fluidelor: cilindrii,
rezervoare, conducte, organe de etanşare şi reglare.
14
1.2.1. Organe de asamblare (îmbinare) nedemontabilă
Asamblarea nedemontabilă realizează îmbinarea a două sau mai
multe piese între ele cu ajutorul niturilor, prin lipire, prin sudură, prin
încleiere sau combinat.
Asamblarea prin nituri se face la unele piese metalice, fiind
folosită în construcţiile metalice (poduri, cazane de presiune, etc.) Nitul
este confecţionat din oţel moale laminat (OL-34 şi OL-37) sau din:
aluminiu, cupru, alamă. Nitul este caracterizat prin tija nitului, de formă
cilindrică şi capul nitului, care poate avea formă semirotundă,
tronconică, plată, combinat tronconică (dublu tronconică), semiîngropată
cu semirotundă (fig. 1.2.)
Asamblarea prin lipire se face la două piese dispuse suprapus,
sau cap la cap, fără a topi materialul pieselor, folosind aliaje metalice de
lipit, ca material de adaos, a căror temperatură de topire este mai
coborâtă decât temperatura de topire a pieselor, însă cu proprietăţi de
aderenţă şi difuziune ridicate. Lipiturile sunt moi, cu aliaje ale staniului şi
tari cu alamă.
Asamblarea prin sudură se face între două piese din acelaşi
material, a căror zonă de îmbinare (de contact) a fost adusă cu ajutorul
căldurii, în stare lichidă sau plastică.
Cele mai frecvente procedee de sudură sunt:
- sudarea prin topire cu flacără oxiacetilenică sau cu arc electric
(electrică), cu adaos de material;
- sudarea prin presiune, realizată prin puncte sau cusătură
continuă, fără adaos de material, folosită la sudarea tablelor şi
a plăcilor cu grosimi mici;
- sudarea cu plasmă, pentru piese mari şi sudarea cu laser
pentru piese mici.
15
Fig. 1.2. Tipuri de nituri şi efectuarea nituirii:a – tipuri de nituri: 1. cu cap semirotund; 2. cu cap tronconic; 3. cu cap plat; 4. cu cap
tronconic – semirotund semiînecat; 5. cu cap bitronconic semiînecat; 6. cu cap tronconic înecat. b – procesul de nituire: 7. tablele (piesele de nituit); 8. contracăpuitor; 9. capul de închidere al nitului; 10. buterola în care se bate pentru tragerea nitului; 11. căpuitor cu care se formează al doilea cap al nitului. c – organe de maşini asamblate cu nituri: 12. două table suprapuse asamblate cu nit; 13. două table aşezate cap la cap, cu eclisă, asamblate cu nituri; 14. asamblare prin nituri a unei tije cu o placă.
1.2.2. Organe de asamblare demontabilă
Asamblarea demontabilă permite îmbinarea şi desfacerea a două
sau mai multe organe de maşini, fără distrugerea organului de
asamblare. Principalele tipuri de îmbinări demontabile sunt: îmbinarea
prin şuruburi, îmbinarea prin pene, îmbinarea prin ştifturi, îmbinarea prin
caneluri, etc.
Asamblarea prin şuruburi efectuează îmbinarea a două sau
mai multe organe de maşini. Şurubul este organul de maşină alcătuit
(fig. 1.3.) din capul şurubului de formă hexagonală, pătrată, cilindrică,
etc. şi tija şurubului care este prevăzută pe toată lungimea sau numai pe
o parte cu filet.
Filetul şuruburilor cel mai folosit este cu secţiunea de formă
triunghiulară, cu unghiul la vârf de 60 (denumit metric, simbol M). Filetul
16
care are unghiul la vârf de 55 se numeşte Withworth, notat cu W, la
care elementele şurubului se măsoară în ţoli (”): 1” = 25,4 mm.
Fig. 1.3. Tipuri de şuruburi şi de filete: a – asamblarea a două piese cu şurub şi piuliţă: 1 – capul şurubului; 2 – tija; 3 – partea filetată a tijei; 4 – piuluiţa; D – diametrul
hexagonului capului şi piuliţei; b – şurub cu piuliţă; n, m – înălţimea capului şi a piuliţei; c – şurub fără piuliţă; d – diametrul părţii filetate; l – lungimea tijei; e – asamblarea a
două piese cu şurub prezon; f – tipuri de filete: 5 – filet metric; 6 – filet rotund; 7 – filet trapezoidal; 8 – filet pătrat; 9 – filet fierăstrău.
La şuruburile cu filet metric se indică diametrul exterior şi
lungimea tijei (ex. M12 x 50; M14 x 70). Şuruburile cu filet pătrat,
dreptunghiular, trapezoidal, rotund, dinte de fierăstrău, se notează cu
simbolul formei urmat de diametrul exterior x pas (ex. Pt52 x 8; Dr40 x
7; Tr52 x 8; Rd50 x 7; S70 x 10).
Asigurarea şuruburilor şi a piuliţelor se face (fig. 1.4.) cu: inel
elastic (şaibă Grower), contrapiuliţă, cui spintecat pentru piuliţele
crenelate sau necrenelate, plăcuţă de tablă montată pe două şuruburi şi
îndoită margina după una sau două feţe ale hexagonului capului
şurubului sau ale piuliţei, cu sârmă trecută prin capul şurubului şi legată
în cruce între două şuruburi, sau între şurub şi piesa fixă, asigurarea
prin cheie de imobilizare.
17
Fig. 1.4. Moduri de asigurare a piuliţelor şi a şuruburilor împotriva autodeşurubării: a. cu inel elastic (şaibă Grower); b. cu contrapiuliţă; c. cu ştift; d. cu cui spintecat; e. cu rondelă metalică; f. siguranţă de tablă; g. asigurarea cu sârmă legată în cruce; 1 –
contrapiuliţe; 2 – şaibă; 3 – cui spintecat; 4 – rondelă metalică; 5 – siguranţă de tablă.
Asamblarea prin pene efectuează îmbinarea dintre arbori şi
roţile de toate tipurile, uneori bucşe, manivele. Penele după poziţia de
montare faţă de axa arborelui se deosebesc:
- pene longitudinale, montate în lungul arborelui
- pene transversale, montate perpendicular pe axa arborelui,
acestea fiind reprezentate la asamblarea diferitelor organe ale
maşinilor prin ştifturi sau bolţuri.
Se mai întilnesc asamblări prin caneluri, prin strângere elastică,
prin presare la rece şi prin fretare.
1.2.3. Organe de asamblare elastică
Asamblarea prin arcuri asigură o legătură elastică între părţile
componente ale maşinilor, mecanismelor, aparatelor. Arcurile când
solicitarea nu depăşeşte limita de elasticitate, după încetarea forţei sau
momentului care a produs deformarea, revin în starea iniţială. Energia
18
acumulată în timpul deformării se transformă aproape integral în lucru
mecanic.
Arcurile după forma constructivă (fig. 1.5.) sunt: lamelare (cu foi),
elicoidale (cilindrice sau conice), disc, inelare, spirale, plane, bare de
torsiune şi speciale.
Fig. 1.5. Diferite tipuri de arcuri:a – lamelare cu foi multiple; b – elicoidale; 1. cilindric şi conic solicitate la tracţiune; 2 –
cilindric, conic, telescopic şi disc, solicitate la compresiune; 3 – elicoidal şi spiral solicitate la torsiune; c – bară de torsiune; F – forţa care acţionează asupra arcului, Mt
– momentul de torsiune; d – diametrul barei de torsiune; e – braţul pârghiei asupra căreia acţionează forţa; l – lungimea barei de torsiune.
1.2.4. Organele mişcării de rotaţie
Organele mişcării de rotaţie cuprind: arborii, osiile şi lagărele prin
intermediul cărora se efectuează mişcarea de rotaţie a unuia sau a mai
multor organe de maşini.
Osiile sunt organe de maşini care efectuează mişcare de rotaţie
sau nu au mişcare de rotaţie însă servesc pentru susţinerea altor
organe în rotaţie. Osiile nu transmit momente de torsiune (răsucire),
principala lor solicitare fiind numai încovoierea. Osiile fixe (fig. 1.6 a şi b)
se întilnesc la remorci şi la diferite maşini agricole.
Arborii sunt organe de maşini care în lucru au mişcare de rotaţie,
transmit un moment motor (cuplu), fiind supuşi la efortul de torsiune
(răsucire), precum şi la efortul de încovoiere.
19
Arborii sunt:
- după execuţie: drepţi, cotiţi, flexibili;
- după poziţia de montare: arbori orizontali, arbori verticali
- după poziţia de transmitere a puterii mecanice: arbori motori
şi arbori conduşi;
- după aspectul funcţional: arbori principali, arbori intermediari
şi arbori secundari.
Fig. 1.6. Osii fixe şi rotitoare. a – osie fixă la remorci; b – osie fixă de la o macara; c – osie rotitoare de la
unele maşini agricole: 1. corpul osiei; 2. fusurile osiei; 3. lagăre; 4.
organul de sprijin (roţi, cadru).
Forma, alcătuirea
arborilor (fig. 1.7) şi
dimensiunile acestora, sunt în
funcţie de rolul lor funcţional,
repartizarea sarcinilor pe
lungime, tehnologia de
fabricaţie şi condiţiile de montaj impuse.
Arborii se rotesc prin intermediul a minim două lagăre de
alunecare sau de rostogolire.
Pe arbori se montează roţi dinţate, roţi pentru curele, sau discuri
prevăzute cu bolţuri, care transformă mişcarea de rotaţie în mişcare
liniar alternativă şi invers. Acelaşi lucru îl îndeplinesc şi manivelele
arborilor cotiţi. Fusurile arborilor cotiţi, care fac legătura cu bielele se
numesc fusuri manetoane, iar fusurile de pe axa arborelui pe care se
sprijină şi prin intermediul cărora se rotesc arborii cotiţi se numesc fusuri
paliere.
20
Fig. 1.7. Arbori – forme şi alcătuire: a – arbori drepţi; b – arbore cotit; c –
arbore flexibil: 1. corpul arborelui; 2. fusuri de sprijin; 3. lagăr de alunecare; 4. lagăr de rostogolire; 5. părţi de fixare (calare) a butucilor roţilor, manivelelor; 6. roată dinţată; 7. bolţ cu fus maneton;
8. parte filetată pentru fixare; 9. fus palier; 10. lagăr palier; 11. fus
maneton; 12. lagăr maneton; 13. raza arborelui cotit (manivela,
excentricitatea = r = AB); 14. flanşa arborelui cotit; 15. funia arborelui
flexibil; 16. înfăşurarea în spirală a sârmei pe funie.
Lagărele susţin arborii sau osiile în mişcare de rotaţie şi în
repaus. După direcţia de prelucrare a forţelor lagărele sunt: radiale,
axiale şi radial – axiale. După contactul realizat între lagăr şi fusul
arborelui, a forţelor de frecare care iau naştere în lagăre, acestea sunt:
lagăre de alunecare (bucşe, cuzineţi – fig. 1.8.) şi lagăre de rostogolire
(rulmenţi).
Fig. 1.8. Cuzineţi.
Ungerea lagărelor şi dispozitive de ungere. Pentru micşorarea
frecării între fusuri şi lagărele de alunecare sau între elementele de
rulare şi inelele rulmenţilor, trebuie asigurată o peliculă de lubrifiant (ulei,
unsoare consistentă). Ungerea se realizează pentru fiecare lagăr
separat cu vaselină, prin trimiterea uleiului prin canalizaţii la suprafeţele
în frecare şi prin stropire, în funcţie de tipul şi întrebuinţarea lagărelor.
21
Ungerea este cea mai importantă operatiune de întreţinere a
lagărelor. Prin ungere, datorită frecării reduse, se asigură micşorarea
consumului de energie, se reduce uzura suprafeţei corpurilor în contact,
se reduce producerea de căldură datorită frecării şi protejează suprafaţa
corpurilor contra coroziunii.
Ungerea lagărelor cu ulei se face cu dispozitive de ungere ca:
ungătoare cu fitil, ungătoare cu ac, ungătoare cu periuţă, ungătoare cu
inele, ungătoare cu camă. La motoare uleiul este trimis de o pompă cu
roţi dinţate prin canalizaţii la lagărele ce trebuie unse. Tot la motoare şi
carcase închise ungerea organelor se realizează prin aruncare (stropire,
împroşcare, barbotare).
Ungerea lagărelor cu unsori consistente se face în general cu
dispozitive de ungere individuale (fig. 1.9) cum sunt: ungătorul cu pâlnie
şi capac filetat, ungătorul cu presiune prin arc, ungătorul cu bilă (gresor).
La ungătorul cu bilă, introducerea unsorii consistente prin orificiul
ungătorului se face cu ajutorul unei pompe cu piston (tecalemit).
Fig. 1.9. Diferite forme de ungătoare (gresoare): a – ungătoare cu pâlnie; b – ungător cu bilă; c – ungător cu fitil; d – pompă de gresaj cu vazelină; e – cană de ungere cu
ulei: 1. corpul gresorului; 2. capac; 3. bilă cu rol de supapă; 4. arc de acţionare asupra bilei sau asupra pistonului; 6. canal de trecere al lubrifiantului pe suprafaţa de uns; 7.
rezervor pentru ulei; 8. fitil pentru ungere.
22
1.2.5. Organe pentru transmiterea mişcării de rotaţie între
arbori
Transmiterea mişcării de rotaţie între arborii aşezaţi cap la cap se
face prin cuplaje, iar transmiterea mişcării de rotaţie între arbori paraleli
sau arbori încrucişaţi se face prin transmisii.
Cuplajele transmit direct momentul motor între doi arbori aşezaţi
cap la cap, în prelungire sau sub un anumit unghi (fig. 1.10).
Fig. 1.10. Tipuri de cuplaje:a – cuplaj rigid cu manşon şi ştifturi; b – cuplaj rigid cu flanşă (discuri); c – cuplaj cu
gheare cu elemente elastice; d – cuplaj cu discuri cu bolţuri şi elemente elastice (bucşe de cauciuc); e – cuplaj elastic cu discuri prevăzute cu bolţuri şi disc de cauciuc; f – cuplaj intermitent rigid cu dinţi; g – cuplaj de siguranţă cu discuri prevăzut cu dinţi
radiali şi arc; h – cuplaj unidirecţional cu role: 1. arbore conducător; 2. arbore condus; 3. manşon; 4. ştifturi; 5. semicuplaj conducător; 6. semicuplaj condus; 7. şuruburi de
asamblare; 8. rozetă intermediară din cauciuc (elementul elastic); 9. bolţ cu parte tronconică şi cilindrică; 10. elemente elastice (bucşe elastice); 11. cui spintecat pentru asigurarea piuliţei; 12. disc de cauciuc; 13. canal de pană; 14. manşon mobil cu zimţi montat pe arbore pe pană paralelă; 15. semicuplaj conducător cu dinţi radiali montat
pe arbore prin pană; 16. semicuplaj condus cu dinţi radiali montat pe bucşa semicuplajului conducător; 17. osie; 18. butuc sau disc ca parte conducătoare; 19.
arcuri; 20. role; 21. manşon ca parte condusă.
23
Rolul cuplajelor este de a uşura montarea arborilor pe două
lagare şi de a permite transmiterea eforturilor între cei doi arbori, care la
montare oricât ne-am strădui, axele lor nu corespund. Cuplajele se
folosesc şi ca elemente de protecţie contra suprasolicitărilor organelor
antrenate. Cuplajele, funcţional se pot clasifica:
Cuplaje
permanentefixe
cu manşon rigid
cu flanşă
mobilerigide (cuplaje cu gheare, cardanice)elastice (diferite tipuri)
intermitente
comandatecu gheare
cu fricţiune (ambreiajul)
automate (de siguranţă)
cu manşon şi ştift
cu dinţi radiali şi arc
Pentru o exploatare corespunzătoare, pentru a mări perioada de
anduranţă în funcţionare a cuplajelor şi a lagărelor arborilor este
necesar ca la montare să se asigure pe cât posibil corespondenţa
axelor celor doi arbori, discurile (flanşele) cuplajului să fie paralele fără a
forma un unghi între ele. Respectarea acestor condiţii permite o
funcţionare liniştită, fără a se produce uzura rapidă.
Transmisiile efectuează transmiterea de mişcare şi energie
mecanică între doi arbori paraleli sau încrucişaţi. Transmiterea se
efectuează prin roţi de fricţiune, prin roţi dinţate, prin curele şi prin
lanţuri.
Transmisia prin roţi dinţate (angrenaje) efectuează
transmiterea de putere mare şi a mişcării de la arborele conducător la
arborele condus fără patinare. Pentru arborii paraleli roţile dinţate sunt
cilindrice, iar când arborii sunt încrucişaţi, roţile dinţate sunt conice.
Roţile dinţate cilindrice sunt cu dantură exterioare, însă unele roţi au
dantură interioară, numindu-se coroane.
24
Dinţii unei roţi dinţate pot sa fie drepţi, înclinaţi, curbaţi şi uneori
în formă de V, Z sau W.
La o roată dinţată (fig. 1.11) care intră într-un angrenaj se disting:
diametrul exterior De (în mm), diametrul interior Di (în mm), diametrul
primitiv (de divizare, de calcul) Dp (în mm), înălţimea dinţilor h (în mm),
lungimea dinţilor, numărul de dinţi Z, pasul danturii p (în mm) şi modulul
sau pasul diametral m (în mm).
Pentru ca dinţii a două roţi să se poată angrena, trebuie ca roţile
să aibă dinţii cu aceleaşi elemente constructive, adică profilul dinţilor la
cele două roţi să fie identic, implicit pasul şi modulul trebuie să fie
aceleaşi.
Pasul danturii p al unei roţi dinţate, este distanţa măsurată pe
cercul de divizare, cuprinzând un dinte şi un gol. Lungimea
circumferinţei primitive a roţii este şi cuprinde Z dinţi, care au pasul
p, deci:
şi (1.1)
Modulul unei roţi dinţate m este raportul dintre diametrul cercului
de divizare Dp şi numărul de dinţi Z al roţii, adică:
(1.2)
Modulul este un număr raţional, se exprimă în mm, este
standardizat şi are valorile: 0,05; 0,06; 0,08; 0,10; 0,12; 0,15; 0,20; 0,25;
0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,80; 1; 1,25; 1,50; 2; 2,50; 3; 4; 6; 8; 10; 12; 16;
20; 25; 32; 40; 50; 60; 80; 100. Într-un angrenaj de roţi dinţate există
relaţiile:
(1.3)
25
Fig. 1.11. Angrenaj cu două roţi dinţate cilindrice:1. roată conducătoare; 2. roată condusă; Vt- viteza tangenţială (periferică); n1,
n2 – turaţia roţii 1, respectiv a roţii 2; ω1, ω2 - viteza unghiulară a roţii 1, respectiv a roţii 2; Dp1, Dp2 – diametrele primitive de divizare; Z1, Z2 – numărul de dinţi ai roţii 1
respectiv ai roţii 2; A – distanţa dintre axele roţilor.
Transmisia prin curele efectuează transmiterea indirectă de
mişcare şi energie mecanică de la un arbore la altul, aşezaţi la o
distanţă relativ mare unul de altul. Distanţele dintre cei doi arbori pot fi
până la 12 m pentru curele late, până la 6 m pentru curele trapezoidale
şi de până la 3 m pentru curele late dinţate. Curelele se montează pe
roţile de curea şi acestea pe arbori. Arborii au în general poziţie
paralelă, dar pot ocupa şi poziţii diferite. Curelele de transmitere a
mişcării sunt confecţionate din materiale clasice ca: piele, pânză
cauciucată, materiale textile, etc. , care permit transmiterea mişcării lin,
fără zgomote şi vibraţii, constituind şi un element de siguranţă, deoarece
curelele pot să patineze la suprasarcină şi supraîncălzire.
În cazul transmisiilor prin curele, trebuie asigurată întinderea
curelelor. Întinderea se realizează prin deplasarea unui arbore, sau mai
frecvent prin utilizarea rolelor de întindere (fig. 1.12).
26
Fig. 1.12. Schema transmiterii mişcării între doi arbori prin curea prevăzută cu rolă de întindere: a – rolă acţionată manual (după necesitate); b – rolă acţionată de arc elicoidal: 1 – roată conducătoare; 2 – roată condusă; 3 – curea de transmisie; 4 – rolă
de întindere; 5 – dispozitiv de acţionare a rolei; 6 – arc; 7 – pârghie.
În exploatare, pentru toate tipurile de curele, pentru o bună
funcţionare este necesar ca arborii să aibă poziţie paralelă, roţile de
curea să se găsească cu planul lor median într-un plan median pe cei
doi arbori (axa curelei montată pe cele două roţi să se găsească în
acelaşi plan perpendicular). În exploatare se va urmări de asemenea
întinderea corespunzătoare a curelei, precum şi stabilirea la curelele
orizontale şi înclinate, ca ramura inferioară să fie activă.
Transmisia prin lanţ efectuează transmiterea indirectă de
mişcare şi energie mecanică de la un arbore la altul fără alunecare.
Lanţurile sunt cu zale articulate, lanţuri cu eclise articulate, cele simple
numindu-se lanţ Galle şi lanţuri speciale denumite agricole sau Ewarth.
Transmisiile prin lanţuri trebuie unse.
1.2.6. Mecanismele folosite la utilajele zootehnice
Mecanismul (fig. 1.13) este un ansamblu de organe mobile, dintre
care unul este fix, legate între ele prin articulaţii pentru a forma un lanţ
cinematic închis, organe care au mişcări determinate. Mecanismele
servesc la transmiterea sau la transformarea unor mişcări, respectiv la
transmiterea forţelor şi a momentelor de la organul conducător la
organul condus. Mişcările realizate de elementele mecanismului sunt
periodice sau ciclice. Mecanismele pot fi plane dacă toate organele lor
27
se mişcă în acelaşi plan, ori în plane paralele şi spaţiale, când organele
lor se mişcă în plane diferite (mişcări spaţiale).
Mecanismele cele mai utilizate la maşini sunt cele arătate în fig.
1.13 a şi b.
Fig. 1.13.a Mecanisme utilizate frecvent: a – mecanism bielă – manivelă clasic; b – mecanism bielă – manivelă dezaxial; c – mecanism bielă – manivelă cu excentric; 1. piesă fixă; 2. manivelă; 3. biela; 4. organul acţionat (balansierul, caii
scuturători de la combine, glisiere, pistoane, cuţitele de la maşinile de recoltat, organe de uniformizare, organe de distribuire a furajelor etc.)
Fig. 1.13.b Mecanisme utilizate frecvent a – mecanism cu camă; b – mcanism cu cremalieră; c – mecanism cu clichet; d – mecanism cu şaibă oscilantă; e –
mecanismul de suspendare a maşinilor agricole pe tractor; 1. camă; 2. arbore cu camă; 3. rola tachetului; 4. tija tachetului; 5. roată pentru tachet; 6. clichet; 7. disc pentru fixarea bolţului clichetului; 8. bare (tiranţi) longitudinale; 9. tirant central; 10.
triranţi verticali; 11. braţe (pârghii) de ridicare; 12. motor hidraulic (cilindru de forţă); 13. triunghiul de prindere a maşinii purtate.
28
1.3. ÎNTREŢINERI TEHNICE ŞI REPARAŢII
1.3.1. Uzura utilajelor zootehnice
În procesul de lucru al maşinilor, organele de maşini care au
mişcări relative unele faţă de altele, organele de lucru care vin în contact
cu obiectul muncii de lucrat (pământul) sau de prelucrat (recoltarea
furajelor, prelucrarea lor), datorită frecărilor se uzează, apar defecţiuni în
funcţionare, ca mărirea jocurilor, modificarea formei organelor active,
care duc la scoaterea din funcţiune a maşinilor. Remedierea uzurilor se
face prin reparaţii. Uzura constă în înrăutăţirea caracteristicilor tehnice
(uzura fizică) sau economice (uzura morală) a utilajelor. Uzura fizică
constă în degradarea utilajelor prin schimbarea parametrilor constructivi
ai unor organe de maşini. Chiar în cazul întreţinerii şi utilizării normale a
maşinilor piesele acestora se uzează.
Principalii factori care influenţează uzura suprafeţelor pieselor în
contact sunt: natura materialului, starea suprafeţelor rezultate în
procesul de fabricaţie, tratamentele termice aplicate, mediul de lucru,
condiţiile de utilizare şi măsurile de întreţinere a utilajului, în special cele
de ungere şi de reglare.
Dupa perioada şi modul de producere a uzurii, în exploatare
normală, uzurile sunt: de rodaj, lentă (normală) şi rapidă.
Uzura de rodaj se produce când un utilaj nou începe să
funcţioneze. Prin funcţionarea utilajului nou se îndepărtează asperităţile
de pe suprafeţele în contact, acestea lustruindu-se. Pentru îndepărtarea
asperităţilor şi o şlefuire cât mai bună se va asigura ungerea
corespunzătoare, maşina va funcţiona în gol, apoi în sarcină progresivă,
respectându-se indicaţiile din cartea tehnică a utilajului.
Uzura lentă se produce în timpul utilizării maşinii în condiţii de
exploatare optimă (uzură de gradul I), însă maşinile se uzează şi în
perioada stocării necorespunzătoare (uzură de gradul II). Uzura de
29
gradul II uneori este aşa de mare că anumite subansamble trebuiesc
înlocuite la maşină (exemplu: combinele lăsate necurăţate sub acţiunea
intemperiilor). Uzura lentă de gradul I nu poate fi evitată, dar poate fi
micşorată mult cu măsurile corespunzătoare de întreţinere a utilajelor.
Uzura rapidă constă în degradarea rapidă a pieselor
mecanismelor şi constă în creşterea rapidă a jocurilor dintre organele în
mişcare, atunci când s-a depăşit limita admisibilă. La un moment dat
uzura rapidă se poate transforma în uzură de avarie, care se soldează
cu scoaterea din funcţiune a utilajului datorită ruperilor, forfecărilor,
îndoirilor, sau fisurării unor piese. Pentru a preveni uzura de avarie, pe
lângă întreţinerea corectă a utilajului, este necesară verificarea cât mai
frecventă a jocurilor dintre organele supuse uzurii, pentru a cunoaşte
momentul când unele piese au ajuns la uzura maximă admisibilă,
moment în care este necesară efectuarea reparaţiilor.
1.3.2 Intervenţiile tehnice care se aplică utilajelor
zootehnice
Pentru diminuarea ritmului uzurilor, pentru prevenirea şi
remedierea defecţiunilor, sau pentru înlocuirea unor organe uzate ale
utilajului, în vederea restabilirii caracteristicilor funcţionale iniţiale, sunt
necesare diferite intervenţii tehnice efectuate de personalului care
utilizează maşinile, sau de personalul atelierului mecanic.
Intervenţiile tehnice se fac prin întreţineri tehnice, revizii tehnice şi
reparaţii. Intervenţiile tehnice, după perioada de timp utilizat şi volumul
de lucrări ce trebuie efectuate sunt:
a) Intervenţii tehnice de întreţinere (prevenire) cum sunt
întreţinerile tehnice zilnice Iz şi întreţinerile tehnice periodice
Ip1 şi Ip2
b) Intervenţiile tehnice de verificare (control), care se realizează
prin reglarea mecanismelor şi revizia tehnică RT
30
c) Intervenţii tehnice de reparaţii care se realizează prin
reparaţii curente Rc de tipul Rc1 şi Rc2 şi reparaţii capitale Rk
Întreţinerile tehnice constau dintr-un ansamblu de operaţiuni
aplicate maşinilor, în scopul reducerii uzurilor şi a prevenirii defecţiunilor.
Întreţinerea tehnică zilnică constă dintr-un ansamblu de operaţii
obligatorii de curăţire exterioară, verificare, ungere, strângerea
îmbinărilor, care asigură buna funcţionare a maşinilor pe toată durata
unui schimb de lucru.
Întreţinerile tehnice periodice Ip1 şi Ip2 cuprind în plus curăţirea şi
schimbarea filtrelor, completarea uleiului în carter, verificarea generală a
instalaţiei electrice şi schimbarea uleiului, înlocuirea filtrului de ulei şi a
elementului filtrant de la sistemul de alimentare.
Reviziile tehnice sunt întreţineri periodice complexe, care au rolul
de a asigra menţinerea stării tehnice corespunzătoare şi de prevenire a
unor defecţiuni accidentale. Reviziile tehnice se fac în intervalul dintre
două reparaţii şi constau din: verificarea stării tehnice a utilajului,
controlarea şi determinarea gradului de uzură a unor organe şi chiar
înlocuirea unor organe interschimbabile cu valoare mică însă cu grad de
uzură avansat. (garnituri, şaibe, simeringuri, etc.), efectuarea reglajelor
corespunzătoare la mecanisme la valorile indicate de normele de
reparaţie, schimbarea uleiului şi a elementelor filtrante.
Reglajele utilajelor sunt de două feluri: reglaje funcţionale şi
reglaje tehnologice.
Reglajele funcţionale sau cinematice se fac cu scopul asigurării
bunei funcţionări a utilajului şi constau din întinderea curelelor, asigurea
poziţiei perfect verticale şi orizontale la maşinile fixe, tensionarea
arcurilor, strângerea şuruburilor, reglarea distanţei dintre cuţit şi
contracuţit.
Reglajele tehnologice asigură produsului anumite caracteristici
ca: înălţimea de tăiere, lungimea tocăturii, numărul de pulsaţii pe minut,
debitul, obţinerea unor temperaturi, presiuni, iar utilajului anumiţi
parametrii de lucru.
31
Întrebări recapitulative la lecţia 1
1. Care sunt materiale metalice şi nemetalice utilizate la maşinile şi
instalaţiile zootehnice?
2. Ce lubrefianţi utilizaţi pentru maşinile zootehnice?
3. Ce reprezinta materiale compozite pentru maşinile şi instalaţiile
zootehnice de ultimă generaţie? Care sunt avantajele acestora în
comparaţie cu cele clasice?
4. Care sunt organele de asamblare demontabile, nedemontabile şi
elastice?
5. Care sunt organele ale mişcării de rotaţie?
6. Ce sunt mecanismele? Daţi exemple.
7. Care sunt organele pentru transmiterea mişcării de rotaţie între
arbori?
32