Om 6-Arbori

Date post:18-Dec-2015
Category:
View:40 times
Download:3 times
Share this document with a friend
Transcript:
  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    90

    III. ORGANE ALE MICRII DE ROTAIE 6. Osii i arbori

    6.1. Caracterizare. Rol funcional

    Osiile sunt organe de maini care susin alte organe n rotaie, n oscilaie sau n repaos ale mainilor, agregatelor sau vehiculelor, fr a transmite momente de rsucire, fiind solicitate n principal la ncovoiere. Tensiunile la rsucire provocate de frecrile n reazeme sunt neglijabile. Arborii sunt organe de maini rotative n jurul axelor geometrice care transmit momente de torsiune. Arborii sunt solicitai n principal la torsiune.

    Prile osiilor i arborilor pe care are loc rezemarea se numesc fusuri (fig.6.1). Rezemarea se face prin intermediul lagrelor cu alunecare sau cu rostogolire.

    Clasificare: Osie: -fix Arbori: -drepi -rotativ -cotii -plini

    -tubulari

    F

    , Mt

    a b Fig.6.1

    fusuri fusuri

  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    91

    Gurirea arborilor i osiilor duce la reducerea greutii lor; n ipoteza c

    diametrul interior este jumtate din diametrul exterior c greutatea se micoreaz cu 25%, pe cnd rezistena la ncovoiere se reduce cu numai 6,25%.

    6.2. Materiale i tehnologie

    - OL42, 50, 60 STAS 500 - OLC25, OLC35 i ndeosebi OLC45 STAS 880 - Oeluri aliate cu Ni, Cr-Hi, Cr-Mn, Ti STAS 291 - Oeluri turnate sau fonte de nalt rezisten.

    n funcie de scop, importan i dimensiuni, arborii i osiile n stare de semifabricat se obin :

    - din laminate trase precis pentru d 140 mm

    - din laminate cu forjare ulterioar - prin forjare din lingouri - prin matriare

    - prin turnare.

    Proiectarea osiilor i arborilor implic : a) predimensionarea, printr-un calcul simplificat

    b) proiectarea formei, cu considerarea rezultatelor valorice obinute i a condiiilor funcionale c) efectuarea verificrilor - oboseal - deformaii sgei, nclinare n reazeme - fusurilor

    - vibraii.

  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    92

    6.3. Calculul i construcia osiilor

    a) Predimensionarea solicitarea de ncovoiere 1) stabilirea schemei de ncrcare a osiei cu forele exterioare; 2) determinarea analitic sau grafic a reaciunilor; 3) determinarea momentului de ncovoiere i trasarea diagramei de momente

    ncovoietoare;

    4) alegerea materialului; 5) calculul seciunii principale :

    - determinarea diametrului pentru seciunile circulare sau dimensiunilor pentru seciuni dreptunghiulare;

    - pentru osiile tubulare 8,0...3,0dd1

    == (d1 = diametrul interior, d = diametrul exterior) Osia de egal rezisten (fig.6.2)

    Se consider o singur for F aplicat la jumtatea distanei dintre reazeme, astfel c reaciunile RA i RB vor fi egale.

    ntr-un punct situat la distana x momentul de ncovoiere va fi Mix = (F/2)x iar tensiunea de ncovoiere din punctul considerat va fi

    aixi

    ixix d

    xFWM

    pi

    ==32/)2/(

    3 i

    33 )2/(32 xkxFdai

    x == pi

    - ecuaia unui paraboloid. Un astfel de paraboloid este dificil de a fi realizat.

    x

    Mi x

    l

    Mi max

    RA RB

    a b F

    Fig.6.2

  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    93

    b) Proiectarea formei innd seama de dimensiunile fusurilor de reazem (fig.6.3). Cerinele tehnologice accesibilitatea pietrei de rectificat Cerinele de diminuare a concentrrilor de tensiuni i de rezemare a pieselor n direcia axial impun racordri i anuri de descrcare la salturile de diametre.

    Raza de racordare s fie ct mai mare posibil R 0,1 d (d = diametrul cel mai mic al celor 2 tronsoane vecine)

    canale pentru accesibilitatea pietrei de rectificat

    d b a

    < 50 2,53 0,250,5

    > 50 45 0,51

    R n STAS 406 Pentru osii greu solicitate racordarea se face mult alungit, cu raza variabil.

    Forme pentru diminuarea concentratorilor de eforturi

    Rezemarea pieselor pe direc]ie axial\

    Fig.6.3

    D

    R

    canal pentru accesibilitatea pietrei de rectificat

    d

    R

    racord\ri pentru salturi de diametre

    D

    R2

    racord\ri alungite pentru osii greu solicitate

    R1

    d D

  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    94

    Rezemarea pieselor n direcia axial se realizeaz prin contactul lor pe umerii osiilor sau numai prin asamblarea presat (fig.6.3). Fixarea osiei n direcie axial se face ntr-un singur loc pentru a nu mpiedica dilatarea liber. Verificri

    1) Deformaii- flexionale (ncovoiere) Osia fiind solicitat numai la ncovoiere, deformaiile sunt de tip flexional:

    se determin sgeile (f) n diferite puncte de pe osie, sub aciunea sarcinii (din

    ecuaia fibrei medie deformate : EIM

    x

    f=

    2

    2

    ) sau unghiul de nclinare n reazeme

    (max): - se aplic principiul suprapunerilor efectelor i

    l000.103

    000.102ff admmax

    = pentru funcionarea rulmentului, n cazul

    osiei rotitoare rezemate pe rulmeni ( l distana dintre reazeme )

    sau 001,0ld

    admmax =

    max nclinare n reazeme

    d = jocul diametral n lagrul cu alunecare 2) Oboseal pentru osii rotitoare

    Cunoscnd forele i dispunerea lor, se determin tensiunile din punctul considerat al osiei i apoi coeficientul de siguran.

    Ca puncte critice la oboseal se apreciaz cele cu concentratori de tensiuni: salt de diametru, canale longitudinale, guri, filete etc. Coeficientul de siguran la oboseal pentru solicitarea de ncovoiere:

    vk

    1c

    =

  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    95

    n care: k este coeficient al concentratorilor de tensiuni i depinde de forma i geometria concentratorului (salt de diametru, canal de pan, gaur transversal etc);

    coeficient dimensional i ine seama c epruveta, pentru care s-a determinat rezistena pentru ciclul de solicitare alternant simetric

    -1, difer ca dimensiuni de osia verificat; coeficient de calitate a suprafeei osiei n comparaie cu epruveta pe care s-a determinat caracteristicile de oboseal

    -1;

    v amplitudinea ciclului de solicitare la ncovoiere n seciunea respectiv

    v = (max - min )/ 2 = max ( pentru fore constante n timp, tensiunile de ncovoiere pentru osia rotitoare variaz dup un ciclu alternant simetric ciclul al III lea) 3) Verificarea fusurilor ( a se vedea paragraful 6.5)

    6.4. Calculul i construcia arborilor drepi

    a) Predimensionarea arborilor i proiectarea prealabil a formei. 1) Predimensionarea arborilor numai la torsiune

    Se consider cunoscute puterea de transmis P (W) i turaia n (rot/min) sau viteza unghiular (rad/s) Mt = P/( n/30) = P/ . Predimensionarea la torsiune se poate face din condiia de rezisten admisibil (at) sau din condiia de deformaie unghiular admisibil (a)

    = patp

    tt WW

    M diametrul arborelui

  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    96

    a

    p

    t

    GIlM

    sau =

    a= 7,513 o = (7,5....13)x pi/180 rad - pentru arborii diferenialelor a= 1520 = (15...20) )x pi/(180x60) - rad pentru arborii podurilor rulante Din condiia de deormaie maxim rezult momentul de inerie geometric polar Ip i apoi diametrul arborelui.

    2) Predimensionarea arborilor solicitai la rsucire i ncovoiere - Diagrama de momente ncovoietoare n 2 plane perpendiculare

    se determin reaciunile n plan vertical ( ) = BAiVBA VMVV 0, se determin reaciunile n plan orizontal HA, HB

    - Momentul de ncovoiere total 2iH

    2ivi MMM +=

    - Momentul de ncovoiere echivalent: deoarece n timp tensiunile tangeniale de torsiune i cele normale de ncovoiere au variaii diferite. este necesar echivalarea dup un anumit ciclu de solicitare. Deoarece tensiunile de ncovoiere variaz dup un ciclu alternant simetric, chiar dac momentul ncovoietor este constant n seciunea respectiv, se recomand echivalarea dup ciclul alternant simetric (ciclul III)

    Mi echivalent = ( )2t2i MM + , n care este un coeficient de echivalare a ciclurilor de solicitare la torsiune i la ncovoiere. Astfel, dac tensiunile de torsiune variaz dup ciclul pulsator (ciclul II), coeficientul de echivalare este

  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    97

    Dac tensiunile de torsiune sunt constante n timp (ciclul I), In acest mod, se consider efectul cumulat al torsiunii i al ncovoierii printr-un moment de ncovoiere echivalent. Astfel, relaia de dimensionare la ncovoiere echivalent este

    aiIIIi

    iechivieciv W

    M =

    Din aceast expresie se determin modulul de rezisten la ncovoiere Wi: Miech = aiIIIWi Wi d pentru seciunea circular sau- di i de pentru

    seciuneainelar.

    Rezistena admisibil la ncovoiere pentru ciclul alternant simetric n condiiile materialelor obinuite recomandate arborilor este

    A B F1

    F2 Fa F4 F3

    VA VB

    F1 Fa

    F3

    HA HB

    F2 F4

    Mt

    Miv

    MiH + -

    + -

    oaiII

    aiIII

    1==

    1

    1

    aiI

    aiIII

    =

    =

    t

    II

    t

    III

    t

    I

  • Note de curs. Capitolul 6.Organe ale micrii de rotaie

    98

    b

    a

    d

    aiIII = 4065 MPa pentru oel carbol laminat (OL) 7590 MPa OLC 3040 MPa OT

    a) Proiectarea formei Froma constructiv a arborelui rezult din analiza urmtoarelor aspecte

    (fig.6.3): - seciunile de baz determinate prin predimensionare (metoda de mai sus); - modificrile care se aduc innd seama de piesele care se aplic pe

Click here to load reader

Reader Image
Embed Size (px)
Recommended