Asamblarile filetate

tehnica mecanica

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 în 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 în punctul curent al elicei.

Generarea filetului

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 în planul axial al corpului de baza (generator) al filetului (cilindru, în acest caz), astfel încât linia de referinta sa fie identica cu generatoarea corpului de revolutie;

c)     prin deplasarea punctului în 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 în este cea mai curenta, pentru ca - printre altele - permite chiar asamblarea cu filetul cilindric.

Filetul exterior are partea sa exterioara în afara suprafetei de revolutie; Spre deosebire, filetul interior are partea sa exterioara în 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:

a)     între 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 în 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, însa unghiuri diferite de ridicare;

Filetul dreptunghiular nu este standardizat, de aceea nu se mai foloseste decât pentru înlocuiri ale filetelor existente.

Filetele trapezoidal si ferastrau care se comporta mai bine decât filetul triunghiular la solicitarea periculoasa de contact (determinata de conditia de a se împiedica 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 autofrânari mai reduse decât în cazul filetului trapezoidal ;el se utilizeaza la un singur sens de încarcare pentru realizarea contactului pe acest unghi.

Filetul rotund are avantajul unei forme cu concentratori mai redusi decât 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 strângeri/desfaceri frecvente în 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 în lungul elicei si se departeaza fata de un observator care priveste în lungul axei asamblarii/corpului daca rotatia este în sensul orar, elicea sau filetul sunt dreapta; daca rotatia este în sens trigonometric, elicea sau filetul sunt stânga. Filetul cel mai des utilizat este dreapta. Filetul stânga poate fi cerut de rolul functional

Pentru fixari curente se foloseste filetul metric, care asigura mai bine conditia de auto-frânare necesara în acest caz. Fixarile speciale sunt realizate de filetul rotund, asa cum s-a mentionat mai sus. Filetul metric conic permite etanseitatea asamblarii, facând inutil un material ermetic; filetele conice se folosesc de obicei la asamblarile tuburilor (mai ales la forajele puturilor petroliere) sau unde este necesara etanseitatea (când presiunile si sarcinile sunt importante). Pentru miscarile în sarcina se utilizeaza în general filetele dreptunghiulare, trapezoidale si ferastrau, ale caror avantaje au fost mentionate anterior. Miscarea cu rol cinematic se obtine folosind în special filete triunghiulare cu pas mic si fara joc între flancuri (la micrometre).

Avantajele si dezavantajele asamblarilor filetate în raport cu alte asamblari

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 înfasurat 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 în 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 târziu, 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 (provocând, 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 în 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.

Materiale

Se utilizeaza o mare varietate de materiale. Se constata - ca principiu general - ca materialele se aleg în functie de:

a)     marimea solicitarii;

b)    conditiile functionale si tehnologice.

Se fac si urmatoarele consideratii. Pentru otelurile nealiate sau slab aliate se recomanda în 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 în masura posibilitatilor.

O alta remarca: pe lânga avantajului productiei în 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 în 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 în sectiunea surubului atunci când exista si tensiuni de tractiune.

Elemente tehnologice

Se utilizeaza mai multe tehnologii, a caror alegere depinde de seria de fabricatie. Metodele tehnologice sunt sintetizate în 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 în sectiune).

Metode tehnologice de executie a filetului		aschiere		manuala		cu filiera (pentru surub)
						cu tarodul (pentru piulita)
				strunjire
				frezare		metoda economica pentru filetele adânci (cu pas mare)
						precizie redusa (deoarece piesa se încalzeste pe durata executiei)
				rectificare
		rulare		la rece (surubul)
				la cald (piulita)