Asamblari filetate - Elementele asamblarii filetate

Asamblari filetate

ASAMBLARI FILETATE

Aceste asamblari sunt demontabile, realizate cu ajutorul unor piese filetate conjugate-fig.3.1

-piesa 1 - filetata la exterior - surub;

-piesa 2 - filetata la interior - piulita;

In ambele cazuri elementul principal este filetul. Ansamblarile filetate sunt asemanatoare penelor , miscarea relativa a surubului si a piulitei obtinindu-se prin efectul planului inclinat determinat de spira filetului. Datorita formei elicoidale a filetului, odata cu rotirea    unuia dintre elemente principale, surub sau piulita, aceasta va primi si o miscare axiala.

Din punct de vedere geometric, filetul este obtinut prin deplasarea unei figuri geometrice generatoare dealungul unei elice directoare care este infasurata pe o suprafata cilindrica sau conica - fig 3.2.

Desfasurarea elicei directoare cilindrice fiind un plan inclinat - fig 3.3 - se stabileste o analogie functionala intre planul inclinat    si elementele unui filet.

Pe langa deplasarea axiala asociata rotirii, foarte important este si efectul de pana, deci respactarea sau nu a conditiei de autofranare.

Dupa modul in care aceste asamblari sunt utilizate se poate face o clasificare:

de fixare - pot fi cu sau fara prestrangere initiala - grupa cea mai utilizata - fig.3.4 .a;

de reglare - se folosesc pentru fixarea pozitiei relative a doua piese .Se folosesc pentru reglarea pozitiei in cuzineti - fig.3.4.b;

de miscare fig.3.4.c;

de masurare

Transforma miscarea de rotatie care o are de cele mai lulte ori    surubul, in miscarea de translatie pentru surub sau piulita.

Asamblarile filetate sunt foarte utilizate in constructiile mecanice de orice gen. Aceasta raspandire este explicata prin multiplele avantaje printre care :

realizarea unor forte de strangere cu valori mari si stabile in timp;

gabaritul constructiilor filetate este redus.

Ansamblarile filetate sunt foarte utilizate in constructiile mecanice de orice    gen. Aceasta raspandire este explicata prin multiplele avantaje printre care:

realizarea unor forte de stringere cu valori mari si stabile in timp;

- gabaritul constructiilor filetate este redus;

- tehnologi simple de realizare atat    pentru surub cat si pentru piulita;

- permit constuctii de forme foarte variate, compacte,

- operatii simple de montare/demontare.

Limitele utilizarii asamblarilor filetate sunt determinate de dezavantaje, si anume;

- prezenta in zona filetata a concentratorilor mari de tensiuni;

- este necesara asigurarea impotriva desfacerii;

- randamentul scazut;

- uzura flancurilor introduce jocuri;

- fortele de strangere nu pot fi riguros cunoscute.

3.1. Elementele asamblarii filetate

In fig.3.5. se prezinta elementele geometrice ale filetelor, care sunt prezentate in tabelul 3.1.

Fig. 3.5.

Tabelul 3.1.

In tabelul 3.2. se prezinta o clasificare a filetelor.

Tabelul 3.2.

Se prezinta in cele ce urmeaza, date caracteristice tipurilor de filete.

Cea mai larga utilizare o are filetul cilindrig. Pentru conditii speciale se utilizeaza filetul conic, profilul filetului putand fi perpendicular pe axa piesei - fig. 3.6.a - sau perpendicular pe generatoarea trunchiului de con - fig.3.6.b.

Comparativ cu filetul cilindric, filetul conic asigura o etansare mai buna, precum si prelucrarea jocurilor pe flanc.

La aceeasi valoare a diametrului mediu, filetul se poate executa cu pas mare,normal si fin. Filetul cu pas fin, micsoreaza deplasarea axiala la o rotatie, reducere adancimea filetului, marind astfel rezistenta surubului.

Micsorarea pasului, imbunatateste conditiile de autofranare.

In mod obisnuit, filetele sunt infasurate pe dreapta si numai atunci cand conditiile specifice o cer, se executa infasurarea pe stanga

Filetul metric are profilul de forma unui triunghi echilateral. Pentru reducerea numarului de dimensiuni ale organelor de asmblare, STAS 6564-73 reglementeaza diametrele si pasi filetelor metrice folosite la fabricarea organelor de asamblare filetate de uz general. Se prezinta in anexa (A. 3.1), tabelar, filete metrice ISO de uz general

Filetul in toli (Whitwrth) are profilul de forma unui triunghi isoscel, cu unghiul la varf de 55^o la aceste filete pasul se exprima prin spire/tol.

Valorile standardizate sunt prezentate in anexa (A.3.2).

Filetul pentru tevi este filet in toli, cu pas fin folosite pentru fixare-etansare, cu varful rotunjit si fara joc la fund.

Filetul patrat are adancimea si latimea filetului egale cu jumatate din pas. Cu toate ca realizeaza randamente superioare, are utilizare limitata de aparitia jocului axial datorita uzurii fancurilor. Pentru a elimina jocurile, este necesar shimbarea piulitei.

Filetul trapezoidal are profilul de forma unui trapez rezultat de tesirea unui triunghi isoscel cu unghiul la varf de 30 ^o si baza egala cu pasul. Folosirea unei piulite reglabile radial permite eliminarea jocurilor rezultate in urma uzurii flancurilor.

Din acest motiv, filetul trapezoidal costitue principala solutie pentru transmisiile surub-piulita.

In anexa, (A.3.3) se prezinta tabelar valori standardizate pentru filetele trapezoidale.

Filetul fierastrau are profilul asimetric, trapezoidal, putand prelua sarcini doar intr-un singur sens. Pentru motive tehnologice, flancul activ se executa inclinat la 3^o . Este folosit la suruburi de forta la constrctia pieselor, macarale, laminoare.

Filetul rotund are profilul realizat din arce de cerc, racordate cu drepte, dirctiile flancurilor formand un unghi de 30^o. Prezinta joc si la varf si la fund. Se folosesc la realizarea pieselor ce se strang/desfac repetat, in conditiile grele, armaturile hidraulice.

Filetul EDISON este un filet rotund caracterizat de o inaltime mica tin lipsa portiunii rectilinii.

Alegerea clasei de precizie se face pe baza rolului indeplinit de asamblarea filetata.

Pentru cazurile obisnuite, la care nu se cere o precizie deosebita, se recomanda clasa de precizie grosolana.

Forma si elementele filetate prezentate se gasesc in anexa (A.3.4)

Suruburi

Dupa rolul indeplinit, suruburile se impart in:

- suruburi de fixare

- suruburi de miscare

Suruburile de miscare, sunt, de obicei, filetate pe toata lungime lor.

Suruburile de fixare, sunt realizate intr-o, mare diversitate de variante constructive, determinate de forma capului si a tijei, de forma varfului.

Forma capului surubului, este dependenta de o multime de factori.

- locul de montaj;

- marimea si frecventa strangerii;

- posibilitate de blocare.

Forma tijei surubului este determinata, in principal, de indeplinirea rolului functional, avand o mare importanta in timpul exploatarii, mai ales la solicitari dinamice.

In fig 3.7-3.18 se prezinta cele mai frecvente tipuri de suruburi, prezoane si stifturi filetate.

- suruburi cu cap hexagonal - fig.3.7.

Fig 3.7

In functie de tipul constructiv si de conditiile de exploatare, lungimea totala, precum si dimensiunile A si B, au o gama mare de dimensiuni.

- suruburi cu cap patrat - fig.3.8

Fig.3.8 Fig.3.9 Fig.3.10

-Suruburi cu cap cican-fig.3.9

-Suruburi cu cap triunghilar - fig.3.10

-Suruburi cu cap cilindric si locas hexagonal - fig.3.11

-Suruburi cu cap crestat - fig.3.12 (a,b,c)

-Suruburi cu cap striat - fig.3.13.

-Suruburi de pasuire -fig.3.14

-Suruburi cu cap inel - fig.3.15.

fig.3.11 fig.3.12

fig. 3.13 fig 3.14 fig. 3.15

- Suruburi pentru fundatii - fig.3.16

- Prezon - fig 3.17.

- Stifturi filetate - fig.3.18 (a-d)

fig.3.16 fig.3.17 fig.3.18

Varful surubului are forma determinata de modul de prelucrare si rolul functional. Virfurile suruburilor sunt stabilite prin STAS 4924 - 79

Pentru a falicita "iesirea sculei" sculei de filetat, cat si pentru a reduce la minimum posibil concentratorii de tensiune , este necesar ca trecerea de la partea filetata la cea nefiletata sa se faca fie pierdut - fig.3.19 - sau cu ajutorul degajarilor - fig.3.20.

fig.3.19 fig.3.20

Piulite

Piulitele se intalnesc in forme foarte variate . Se deosebesc :

-piulite grosolane (presate)

-piulite finisate (prelucrate)

Cele mai intalnite sunt cele hexagolane. Deschidere chei S este conditionata de diametrul circumscris varfurilor piulitei, notata cu D.

S=0,866.D

Se prezinta in anexa (A.3.5) forme de piulite.

Saibe

Saibele sunt piese sub forma de inele metalice, ce se monteaza intre piulita si piesa, in urmatoarele cazuri :

- Suprafata de asezare a piulitei sau a capului surubului este neprelucrata;

- surubul se monteaza cu jocul mare in gaura;

- se strang piese din materiale moi;

-suprafata de asezare a piulitei/capului surubului este inclinata.

Saibele sunt standardizate, cu forma de baza rotunda, rar poate fi si patrata.

O clasificare completa a saibelor, se afla in anexa (A.3.6).

Scule pentru montarea asamblarilor filetate

Strangerea si desfacerea suruburilor se executa cu ajutorul cheilor, cu exceptia suruburilor cu cap crestat, la care se folosesc surubelnite, cu varful de forma corespunzatoare.

La prinderea asamblarilor filetate trebuie avute in vedere posibilitatile de montare a surubului si de manevrare a cheii.

In STAS 776-74 se prezinta distanta minima necesara intre axele suruburilor cu piulite hexagonale.

Pentru suruburile cu cap hexagonal sau patrat se folosesc chei fixe sau reglabile cand intervalul de strangere/desfacere este mare. Asamblarile supuse la strangere/desfacere repetare, impun utilizarea cheilor inelare si tubulare, ce realizeaza fixarea pe toate fetele.

Suruburile cu locas hexagonal se strang cu chei realizate din bare hexagonale, din otel aliat, cu o rezistenta la rupere, s _r daN/mm².

In productia de masa, montarea si demontarea piulitei se face folosind capetele de (forta) strangere cu actionare mecanica, pneumatica sau electrica.

Elementele asamblarii cu strangere initiala ce sunt supuse la solicitari variabile, trebuie stranse cu un moment de torsiune determinat precis, scop in care se utilizeaza cheile dinamometrice.

3.5 Calculul filetului

3.5.1 Repartizarea sarcinii pe spirele filetului. Ecuatia de baza.

Ipoteza simplificatoare principala, este aceea ca forta axiala se distribuie uniform pe spirele filetului, ipoteza valabila doar pentru suruburi si piulite perfect rigide. Daca suma deformatiilor surubului si piulitei se preia de deformatia spirelor, si exprimand deformatiile in functie de sarcina conform legii lui Hooke, se ajunge la:

unde:

functia ce caracterizeaza distributia sarcinii pe spirele filetului.

cu coeficient ce depinde de dimensiunile surubului,

p    - pasul filetului.

Dupa integrare, forma generala a functiei de distributie a presiunii pe spire este:

3.5.2 Repartitia sarcinii intre spirele filetului

S-a stabilit ca in cazul piulitelor comprimate, figura 3.40, neuniformitatea repartizarii sarcinii intre spire este accentuata de interactiunea reciproca a spirelor de pe partea cea mai intinsa a surubului, si a spirelor de pe partea cea mai comprimata a piulitei.

Fig. 3.40 Fig. 3.41

O repartizare mai uniforma o ofera piulitele solicitate la tractiune - figura 3.41.

Prezenta momentului de frecare intre spirele filetului, influenteaza nedeterminat distributia sarcinii axiale intre spire.

In anexa ( A.3.7) se prezinta, pentru imbinarile filetate cele mai frecvente, distributia sarcinii pe spire.

In cele ce urmeaza, pentru simplificarea calculelor, se fac urmatoarele ipoteze:

-sarcina exterioara F actioneaza in centrul surubului:

-sarcina se repartizeaza uniformpe spirele surubului si piulitei;

- sarcina ce revine unei spire, se repartizeaza uniform pe suprafata ei.

Solicitarile principale ce intervin sunt:

tija surubului este solicitata la tractiune sau compresiune;

suprafata de contact a spirelor este solicitata la presiunea de contact;

spira filetului este solicitata la incovoiere si forfecare.

3.5.3. Calculul tijei filetului

Sub actiunea fortei axiale F, tija surubului suporta urmatoarele solicitari:

-tractiune

-torsiune - datorata frecarii dintre surub-piulita.

Sectiunea cea mai periculoasa este cea corespunzatoare diametrului d₁.

Relatiile de calcul sunt:

- tractiune

unde:

M_t = F_f

W_p , deci :

In aceste conditii, se poate calcula efortul echivalent, cu relatia:

Se poate observa, ca la strangerea suruburilor, trebuie avuta in vedere la calculul lui d₁ influenta frecarii dintre flancurile filetului. Acest lucru se face prin introducerea coeficientului

Se obtine:

F_c =

F_c =

d₁ =

3.5.4. Solicitarea filetului la presiunea de contact

Pentru determinarea tensiunii de strivire dintre spire, se considera drept suprafata de contact proiectia de forma inelara a spirei intr-un plan perpendicular pe axa surubului, avand diametrul exterior cel interior d₁ respectiv D₁.

In aceste conditii, relatia de calcul este:

3.5.5. Solicitarea filetului la incovoiere forfecare

Spira filetului surubului este considerata ca o grinda curba incastrata pe un cilindru de diametru d₁. In vederea calculelor, spira se desfasoara, fiind considerata o grinda dreapta incastrata si solicitata pe mijlocul suprafetei de contact de o sarcina uniform distribuita.

Relatia de calcul pentru incovoiere este:

sau

a = 0,054p - filet metric

a = 0 - filet patrat

g = 0,85p - filet metric

g = 0,5p - filet patrat

Pentru forfecare, relatia de calcul este:

3.5.6. Determinarea inaltimii piulitei

In figura 3.44 se observa distributia presiunii pentru o piulita normala si una foarte inalta. Se remarca faptul ca peste o anumita valoare, m₁, inaltimea piulitei, nu mai ajuta la preluarea presiunii. Problema este deci determinarea pragului m_1.

De fapt, determinarea inaltimii m, se reduce la determinarea numarului de spire active z.

Calculul se face pe baza conditiei de egala rezistenta a tijei surubului si a filetului.

Astfel, considerand filetul solicitat la strivire, se poate scrie:

F =

Deci relatia se poate scrie:

z =

Facand inlocuirile, d₁ = 0,8d, D₁ = 0,8d, iar pentru OL37 si , se obtine:

m

Pentru solicitarea la tractiune a tijei si de incovoiere a filetului, se obtine:

F = sau

z =

Dupa inlocuirile corespunzatoare, rezulta:

m

Prin STAS 922-76 s-a stabilit pentru inaltimea piulitei valoarea:

m = 0,8d

In situatia in care surubul si piulita nu sunt realizate din acelasi material, in relatiile de calcul se introduc tensiunile admisibile pentru materialul mai slab.

In anexa (A.3.8) sunt date valorile raportului pentru un filet profil ( triunghiular ) metric, pentru cazurile surub otel - piulita aluminiu, si surub aluminiu - piulita aluminiu.