Argument
Aspecte generale.Asamblarile demontabile se caracterizeaza prin aceea ca folosesc organe care permit montarea si demontarea, respective deplasarea relativa (in repaus sau in timpul functionarii) a pieselor asamblate.Sunt asamblari cu cea mai mare raspandire atat in constructia de masini,dispozitive si instalatii industriale (cazane,recipienti,conducte,etc) cat si in constructii metalice (grinzi,ferme). Aplicarea larga in toate domeniile tehnice a determinat elaborarea de standarde nationale (pentru unii standarde ISO) in toate tarile industrializate.
Asamblarile demontabile se pot realize,fie folosind piese de forma data (suruburi,pene ,arbori si butuci canelati,bolturi,stifturi),fie pe baza deformatiei elastice a pieselor ce se imbina (asamblari cu strangere).
Principiul de lucru al unor piese specifice acestui gen de asamblari sta la baza constructiei unor organe de masini cu mare importanta in tehnica (ex.Suruburile pentru transmisii).De asemenea,forma simpla (respective pretul scazut) permite folosirea ca organe ce distrug la suprasarcini organe de siguranta(pene,suruburi,stifturi).
In general organelle asamblarilor demontabile constituie si sursa unor defecte si accidente grave ,motiv pentru care se intreprind si in present cercetari experimentale de laborator si se fac observatii practice.Aparitia unor materiale noi(aliaje pe baza de titan) si a unor medii de lucru caracterizate prin temperaturi ridicate (actiunea electrochimica, radioactivitate,etc ), face ca problema asamblarilor demontabile sa constituie o sursa de preocupare atat pentru cercetatori cat si pentru proiectanti.
In cadrul acestui proiect se analizeaza tipurile de suruburi, piulite, seibi, prezoane, studiindu-se:
Pentru definirea filetului, se utilizeaza notiunea de elice.Elicea este curba de pe o suprafata de revolutie (cilindrica, conica) care se bucura de proprietatea ca tangenta īn orice punt al elicei face acelasi unghi cu o directie data..
Scheme pentru elicele cilindrice
a) o singura elice; b) doua elice echidistante.
- diametrul
cilindrului; 
- unghiul de ridicare al elicei pentru cilindrul de
diametru ; 
- pasul elicei; 
- pasul aparent; 
- tangenta geometrica īn punctul curent al elicei.
Generarea filetului se realizeaza astfel:
a)
se utilizeaza un contur generator rectangular,
triunghiular, trapezoidal, fierastrau, rotund; acest contur are o
linie de referinta conventionala si un punct
caracteristic 
pe aceasta linie;
b) se mentine planul acestui contur īn planul axial al corpului de baza (generator) al filetului (cilindru, īn acest caz), astfel īncāt linia de referinta sa fie identica cu generatoarea corpului de revolutie;
c)
prin deplasarea punctului īn lungul elicei se
obtine filetul.
Clasificarea si caracterizarea filetelor
Filetul cilindric - realizat pe o suprafata de rostogolire cilindrica - are cea mai larga utilizare.
Filetul conic - realizat pe o suprafata de rostogolire conica - este reprezentat īn este cea mai curenta, pentru ca - printre altele - permite chiar asamblarea cu filetul cilindric.
Filetul exterior are partea sa exterioara īn afara suprafetei de revolutie; Spre deosebire, filetul interior are partea sa exterioara īn interiorul suprafetei de rostogolire
Filetul triunghiular (sau metric conform standardului SR ISO 724:1996) este cel mai utilizat la asamblarile de fixare. Se remarca urmatoarele aspecte:
|
Clasificarea filetelor |
|
dupa tipul corpului de revolutie generator al filetului |
|
filet cilindric (pentru fixare si miscare relativa) |
|
|
|
|
|
filet conic (pentru fixare si etansare) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dupa pozitia īn raport cu suprafata de revolutie |
|
filet exterior |
|
|
|
|
|
|
filet interior |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dupa forma profilului (axial) |
|
filet triunghiular |
|
|
|
|
|
|
filet dreptunghiular |
|
|
||
|
|
|
filet trapezoidal |
|
|
||
|
|
|
filet ferastrau |
|
|
||
|
|
|
filet rotund |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dupa directia filetului |
|
filet dreapta |
|
|
|
|
|
|
filet stānga |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dupa numarul de īnceputuri |
|
filet simplu |
|
|
|
|
|
|
filet multiplu |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dupa rolul functional al asamblarii |
|
filet de fixare |
|
|
|
|
|
|
filet de etansare si, eventual, de fixare |
|
|
||
|
|
|
filet de miscare |
|
filet de forta |
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
filet cinematic |
Fig. 6.4.
Clasificarea filetelor
a) īntre doua filete exista un joc radial obtinut prin aplatizarea terminatiilor radiale ale filetului sau prin rotunjirea filetului interior ; este evident faptul ca rotunjirea determina un concentrator de forma mai redus īn aceasta zona si ofera - ca urmare - un comportament favorabil filetelor ce sunt supuse la solicitari variabile;
b) pasul este identic pe
oricare directie axiala, de unde rezulta ca fiecare
cilindru al elicei are acelasi pas al filetului, īnsa unghiuri
diferite de ridicare;
Filetul dreptunghiular nu este standardizat, de aceea nu se mai foloseste decāt pentru īnlocuiri ale filetelor existente.
Filetele trapezoidal si ferastrau care se comporta mai bine decāt filetul triunghiular la solicitarea periculoasa de contact (determinata de conditia de a se īmpiedica uzura), deoarece suprafata de contact a filetului este mai mare la acelasi diametru nominal cu cel al filetului triunghiular; de aceea, ele se utilizeaza la asamblarile de miscare folosite la transmisii surub-piulita de forta. Filetul ferastrau aduce avantajul unui unghi de frecare si al unei autofrānari mai reduse decāt īn cazul filetului trapezoidal ;el se utilizeaza la un singur sens de īncarcare pentru realizarea contactului pe acest unghi.
Filetul
rotund are avantajul unei forme cu concentratori mai redusi decāt la
celelalte filete; ca urmare, el se utilizeaza: a) pentru preluarea unor
sarcini dinamice mari (cuple de vagoane de cale ferata); b) pentru
efectuarea de strāngeri/desfaceri frecvente īn medii improprii (armaturi
de incendiu); c) pentru efectuarea unor manevre manuale usoare si
rapide (la fasunguri si dulii).
Directia filetului este data de sensul elicei corespondente. Acest sens este definit de sensul de rotatie filetului al unui punct care se deplaseaza īn lungul elicei si se departeaza fata de un observator care priveste īn lungul axei asamblarii/corpului daca rotatia este īn sensul orar, elicea sau filetul sunt dreapta; daca rotatia este īn sens trigonometric, elicea sau filetul sunt stānga. Filetul cel mai des utilizat este dreapta. Filetul stānga poate fi cerut de rolul functional
Pentru fixari curente se foloseste filetul metric, care asigura mai bine conditia de auto-frānare necesara īn acest caz. Fixarile speciale sunt realizate de filetul rotund, asa cum s-a mentionat mai sus. Filetul metric conic permite etanseitatea asamblarii, facānd inutil un material ermetic; filetele conice se folosesc de obicei la asamblarile tuburilor (mai ales la forajele puturilor petroliere) sau unde este necesara etanseitatea (cānd presiunile si sarcinile sunt importante). Pentru miscarile īn sarcina se utilizeaza īn general filetele dreptunghiulare, trapezoidale si ferastrau, ale caror avantaje au fost mentionate anterior. Miscarea cu rol cinematic se obtine folosind īn special filete triunghiulare cu pas mic si fara joc īntre flancuri (la micrometre).
Utilizarea curenta a asamblarilor filetate se explica prin numeroasele avantaje pe care le prezinta:
a) gabaritul redus, determinat de faptul ca filetul - care realizeaza suprafata portanta necesara la solicitari importante de contact ale filetului - este īnfasurat pe corpul de revolutie;
b) montari si demontari comode manuale, dar care se preteaza si la automatizare;
c) pretul de cost relativ scazut, definit prin facilitatile de executie (manuala, pe masini unelte universale) si prin normalizarea pieselor filetate (care sunt produse īn serie mare, deci mai ieftina);
d) marea varietate de piese filetate, care pot fi adaptate functiilor celor mai diverse.
Principalele dezavantaje ale asamblarilor filetate sunt:
a) existenta concentratorilor de forma determinati de filet, de aceea asamblarile filetate sunt foarte sensibile la solicitarile variabile; se impune, ca urmare, aplicarea de masuri pentru cresterea fiabilitatii lor;
b) la asamblarile de fixare:
asa cum se va arata mai tārziu, sarcina din asamblare care apare, de exemplu, la montajul asamblarii de fixare, nu poate fi stabilita cu precizie: ea poate fi fie prea scazuta (deci insuficienta functionarii), fie prea mare (provocānd, astfel, suprasarcini);
este necesara aplicarea de masuri suplimentare de crestere a portantei asamblarilor importante, ceea ce duce la o scumpire a produselor;
c) la asamblarile de miscare:
randament scazut, care este important īn cazul actionarilor energetice;
existenta uzurii, care afecteaza precizia de miscare;
inexistenta centrarii filetelor conjugate prin forma acestora; aspectul poate impune aplicarea de masuri constructive speciale la asamblarile de precizie.
Se utilizeaza o mare varietate de materiale. Se constata - ca principiu general - ca materialele se aleg īn functie de:
a) marimea solicitarii;
b) conditiile functionale si tehnologice.
Se fac si urmatoarele consideratii. Pentru otelurile nealiate sau slab aliate se recomanda īn STAS 2700-84 utilizarea asa-ziselor grupe de caracteristici mecanice. Aceste grupe indicate prin simboluri (diferite pentru surub si piulita), stabilesc principalele caracteristici mecanice ale otelurilor, fara impunerea unor maniere restrictive marcilor de oteluri; acele marci vor fi alese de executant īn masura posibilitatilor.
O alta remarca: pe lānga avantajului productiei īn serie, rularea filetului permite avantajul functional al unei mai bune comportari a surubului la solicitarile variabile. Aspectul se explica prin:
a) existenta fibrei continue, modelata īn fig prin linii de miscare ale fluidului, care determina o concentrare mai redusa a tensiunilor ca urmare a formei structurii;
b) aparitia tensiunilor de compresiune ca urmare a rularii, care diminueaza tensiunile totale īn sectiunea surubului atunci cānd exista si tensiuni de tractiune.
Se utilizeaza mai multe tehnologii, a caror alegere depinde de seria de fabricatie. Metodele tehnologice sunt sintetizate īn schema.
Pentru ameliorarea comportarii la solicitari variabile, filetele foarte importante (material: otelul) sunt rectificate (creste astfel calitatea suprafetei) sau sunt deformate plastic prin rulare (se obtine o stare favorabila de tensiuni la compresiune, care diminueaza tensiunea totala la tractiune īn sectiune).
|
Metode tehnologice de executie a filetului |
|
aschiere |
|
manuala |
|
cu filiera (pentru surub) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
cu tarodul (pentru piulita) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
strunjire |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
frezare |
|
metoda economica pentru filetele adānci (cu pas mare) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
precizie redusa (deoarece piesa se īncalzeste pe durata executiei) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
rectificare |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
rulare |
|
la rece (surubul) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
la cald (piulita) |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Īn cazul tendintei de coborāre a
corpului-piulita, conditia ca acesta sa nu se deplaseze
este ca marimea algebrica a fortei de echilibru 
- definita pe axa reala sa fie negativa.
In tabel sunt prezentate valorile numerice ale
unghiurilor si 
pentru doua
filete avānd fiecare un singur īnceput. Din analiza acestor valori se desprind
urmatoarele: a)
conditia de auto-frānare este satisfacuta la filetele cu un
singur īnceput, pentru suprafete metalice usor unse (μ=0,1);
b) conditia de auto-frānare este satisfacuta mai bine la filetele metrice īn raport cu toate celelalte filete. Este motivul pentru care filetele metrice se folosesc la asamblarile de fixare;
c) auto-frānarea se pierde la filetele multiple (cu mai multe īnceputuri). Este cazul util pentru transmisiile mecanice, pentru ca aceste filete determina un randament marit; dar este evident ca īn acest caz sistemul trebuie sa aiba un subsistem de frānare.
Datorita rotunjirii conice a suprafetelor frontale ale
piulitei aceasta are o suprafata de contact inelara cu
piesa de reazem, cu diametrele 
(al cercului rezultat
din rotunjire) si 
(al gaurii prin
care trece surubul).
Fie ipoteza
de calcul ca sarcina axiala 
care
actioneaza īn surub determina o distributie de
presiuni uniforma pe suprafata de contact a piulitei de diametre
si 
. La miscarea relativa dintre piulita
si piesa de reazem, aceasta distributie de presiuni
determina forte de frecare.
Mai jos se stabileste momentul de actionare aplicat la cheia cu care se actioneaza capul surubului sau piulita asamblarii filetate. Cheia īnvinge o suma de momente definite īn lungul elementului actionat prin cheie.
Cresterea randamentului pāna la 0,8 se poate realiza gratie utilizarii asamblarilor filetate de rostogolire. Ele difera constructiv īn mod esential fata de asamblarile filetate de alunecare studiate īn cadrul cursului. Se fac mai jos cāteva consideratii de baza asupra acestui tip de asamblare.
Filetul este solicitat daca asamblarea este īncarcata cu o forta axiala: este cazul asamblarilor de fixare sau de miscare. Asa cum se va demonstra, solicitarile filetului īn aceste situatii sunt:
de contact;
de īncovoiere;
de forfecare.
Principala solicitare a filetului este cea de contact. Īntr-adevar, presiunea admisibila de contact īntre spire este limitata la valori sensibil mai mici decāt cele admise uzual īntre piesele fara miscare relativa; motivul: evitarea uzurii premature.
Repartitia sarcinii pe numarul de spire īn contact
Pentru a īntelege mai bine ipotezele de calcul si aspectele legate de forma piulitei, este necesar sa se analizeze problema repartitiei sarcinii pe numarul de spire īn contact. Fie pentru aceasta modelele reprezentate īn fig. privind īncarcarea īn functie de rigiditatea componentelor (surub, filet, piulita), valabile pentru suruburile īntinse si piulitele comprimate.
Īn fig. este reprezentat cazul unui
surub de macara: asamblarea filetata din care face parte este
realizata fara strāngere: prin simpla īnsurubare a
piulitei speciale cu suprafata de asezare sferica.
Aceasta piulita are rolul de a se evita aparitia unor
solicitari suplimentare de īncovoiere la balansarea sarcinii ridicate.
Sarcina de ridicat determina forta axiala 
īn tija
surubului.
Asamblarea filetata cu strāngere redusa, surub de pasuire īncarcat cu o forta transversala
Un exemplu foarte edificator al unei astfel de asamblari este cel de fixare relativa a doua table, surubul fiind de pasuire sau ajustat īn gaurile sale. Termenul "ajustat" se refera la ideea ca ajustajele surubului īn gaurile din table - folosind aceeasi dimensiune nominala - sunt cu joc redus. Se mai spune ca surubul este montat fara joc īn gauri - expresie foarte utilizata īn limbajul tehnic uzual -, dar formularea este improprie. Ca urmare a preciziei dimensionale marite impuse de existenta ajustajelor cu joc redus, varianta de asamblare cu suruburi de pasuire este mai scumpa decāt cea īn care surubul este montat cu joc īn gauri, care va fi analizata mai tārziu; de asemenea se va demonstra ca aceasta diametrul surubului este cu mult mai mic decāt al celui montat cu joc īn gauri.
Forta de īncarcare a
surubului este cea transversala 
, care produce urmatoarele solicitari:
a) de contact īntre tija si table;
b) de forfecare a tijei.
Solicitarea
de contact. Se presupune ca forta transversala este integrala
distributiilor de presiune 
si 
pe suprafetele de
contact ale surubului din cele table. Se presupune aceste distributii
de presiune sunt uniform repartizate pe o suprafata
semicilindrica cu diametrul nominal al surubului 
, si cu lungimile 
si, respectiv, 
.
Asamblarile filetate de fixare cu prestrāngere pot fi definite utilizānd exemplele de asamblare:
a unii capac pe cilindrul sau (la motorul cu ardere interna);
a doua carcase (turbina);
a flanselor conductelor pentru conducerea fluidelor sub presiune;
a capacului pe corpul bielei etc.
Schematizarea din fig. este specifica asamblarii capacului pe cilindrul sau īn care exista un mediu fluid sub presiune.
suruburile - īn numar de 
- sunt strānse
initial; ca urmare, īn fiecare asamblare filetata apare o
forta axiala de prestrāngere 
, care determina deformatia de tractiune a
surubului 
si
deformatia de compresiune a pieselor strānse (chiulasa, cilindru) 
.
"unghi de frecare" si "autofrānare" vor fi.
|
