Mecanismul surub-piulita - constructie si functionare

CONSTRUCTIA SI FUNCTIONAREA DISPOZITIVULUI

Generalitati privind mecanismele cu surub si piulita

La mecanismul surub-piulita se pot intalni urmatoarele combinatii de miscari:

piulita este fixa, surubul executa miscarea de rotatie si translatie (cricuri si prese cu surub).

Surubul este fix, piulita executa miscarea de rotatie si translatie (chei speciale cu strangere);

Surubul executa miscarea de translatie, piulita executa miscarea de rotatie (cricul cu piulita rotitoare);

Surubul executa miscarea de rotatie, piulita executa miscarea de translatie (menghine si mecanisme de avans de la M.U.)

In figurile 1.a), b), c), d), e) si f) sunt prezentate schemele cinematice de principiu ale celor mai reprezentative sisteme.

Constructia si functionarea dispozitivului

Dispozitivul de intindere - presare se utilizeaza pentru realizarea unor incercari mecanice.

Dispozitivul este compus din urmatoarele:

a)      subansamblul mobil:

tija filetata;

bucsa filetata;

bucsa de ghidare si pana de fixare;

mecanismul de manevra.

b)      cadrul mobil:

traversa superioara;

traversa inferioara;

placa inferioara;

montantii si elementele de fixare.

c)      cadrul fix:

placa de baza;

piulita de fixare;

traversa superioara fixa;

montantii.

Dispozitivul este compus din doua parti distincte cu functionari diferite. Functionarea dispozitivului se face prin intermediul rotii de manevra, la rotirea ei spre dreapta miscarea se transmite prin intermediul bucsei filetate ce determina coborarea cadrului mobil, astfel putandu-se realiza intinderea intre traversa superioara si cea inferioara sau comprimarea intre traversa inferioara si placa de baza.

La miscarea in sens opus a rotii de manevra se poate intrerupe intinderea sau compresiunea pieselor solicitate. O parte din energia mecanica furnizata invingerea frecarilor din cuplele cinematice. Pierderea de energie se ia in considerare prin calculul randamentului mecanic.

CALCULUL SUBANSAMBLULUI MOBIL

CALCULUL TIJEI FILETATE

Fortele si momentele exterioare

Conform descrierii functionarii dispozitivului asupra tijei filetate apar doua solicitari:

solicitarea de compresiune sub actiunea fortei F = 23 kN;

solicitarea de torsiune data de roata de manevra.

Ambele solicitari sunt in regim static si conduc la o incarcare centrica si fara socuri. Datorita lungimii mari a tijei filetate suplimentar apare si solicitarea de flambaj.

In fig. 2 se prezinta urmatoarele:

schema de incarcare;

diagramele de eforturi;

forma constructiva a tijei filetate.

Alegerea materialului si determinarea rezistentei admisibile

Pentru constructia tijei se alege ca material OLC 45 STAS 800 - 80 cu urmatoarele caracteristici mecanice:

R_m = σ_r = 700 N/mm²;

R_p,0.2 = σ_c = 480 N/mm²;

σ_-1 = 400 N/mm²;

duritate σ_-1 = 207 HB.

Rezistenta admisibila la solicitarea de compresiune se calculeaza cu urmatoarea relatie:

k₊₁ = coeficient de siguranta

Se considera valoarea coeficientului de siguranta k₊₁ = 3,5, si este dat de produsul coeficientilor partiali:

k₊₁ = c^'_f · c^''_f · c_r · c_c · c_d· c_T

c^'_f = coeficient ce tine de materialul semifabricatului, cu valori intre 1,1..1,3;

c^''_f = este coeficient ce tine seama de importanta piesei, cu valori intre 1,1.1,2;

c_r = coeficient de receptie a piesei, cu valori intre 1.1,2;

c_c = coeficient de exactitate de calcul, cu valori intre 1..1,6;

c_d = factor de dinamicitate, cu valori intre 1..1,1;

c_T = factor de temperatura, cu valori intre 1.1,2.

Calculul de dimensionare a tijei filetate

Tinand cont de faptul ca solicitarea este compusa se va dimensiona tija pentru o forta de calcul ce se determina cu relatia:

F_c = k_s · F

F_c = 1,3 · 23 = 29,9 kN = 29,9 · 10³ N

Unde: K_s = 1,25.1,3 - coeficient de suprasarcina , se adopta k_s = 1,3.

Diametrul interior al filetului se calculeaza cu relatia:

Din STAS 2114-81 se alege filet trapezoidal stanga Tr 28 x 8 stg, cu urmatoarele dimensiuni prezentate in figura 3:

d = 28 mm;

p = 8 mm;

d₁ = 19 mm;

d₂ = D₂ = 24 mm;

D = 29 mm;

D₁ = 20 mm.

Verificarea tijei la solicitarea compusa

Solicitarea compusa a tijei este de compresiune si torsiune, ambele fiind statice.

Verificarea tijei se face cu relatia urmatoare:

unde: c_a = 1,7..2,4 c = 3,87

σ_ech este efortul echivalent si se calculeaza cu relatia:

σ_ech = 125,42

unde σ si τ se obtin cu formula:

mm³

W_p - modulul de rezistenta polar

unde: M_t1 este momentul de torsiune al fortelor ce apar intre filetul tijei si cel al bucsei filetate, si se calculeaza cu formula:

tg α = α = 6,0564°

φ^' = 7,081°

M_t1 = 64415,125Nmm

unde: F - forta initiala = 23000 N;

d₁ - diametrul de fund al filetului = 19 mm;

d₂ - diametrul mediu al filetului = 24 mm;

α - unghiul de inclinare mediu al spirei;

φ^' - unghiul de frecare raportat;

p - pasul filetului = 8 mm;

μ - coeficientul de frecare pentru materialul tijei cu valori intre 0,11..0,16, se adopta μ = 0,12;

β - unghiul facut de cele doua flancuri ale filetului = 30°

Fig. 3

Verificarea tijei la flambaj

Datorita formei constructive a tijei se impune verificarea ei la flambaj. Ipotezele pe baza carora se face calculul sunt:

lungimea totala a tijei l = (1,3.1,6) S, unde S este cursa, S = 200 mm. Se adopta l = 1,3 x 200 = 260 mm

tija se considera articulata la ambele capete, deci lungimea de flambaj este:

l_f = l = 260 mm

Un element necesar verificarii la flambaj este raza de inertie care se calculeaza cu formula:

F - este forta initiala, F = 23000 N;

D - este diametrul capului tijei; D = 29 mm;

C - este valoarea tesiturii capatului tijei, 1,5 mm

Din STAS 1004-81 se alege pana paralela cu urmatoarele dimensiuni:

b = 6;

h = 6 ;

t₁ = 3,5;

t₂ = 2,8;

a = 548,8;

b = 3,44;

c = 154,58;

d = 0,50;

L_f = 234.

- conditia de rezistenta la flambaj;

σ_ac = 240 N/mm

c_f - coeficientul de siguranta la flambaj.

c_f = 1,6 + 0,0066 x 33,42 = 1,820572

σ_cr = a - b · λ

σ_cr = 548,8 - 3,44 · 33,42 = 433,83 N/mm²

φ - coeficient de reducere la flambaj

σ_af = 37,616 <σ_ac - 240 N/mm²

Fig. 5

Dimensionarea si verificarea partii inferioare a tijei filetate

Partea inferioara a tijei filetate serveste la fixarea acesteia de traversa de apasare cu ajutorul unei placi.

Partea inferioara a tijei este prevazuta cu o portiune mai mare necesara fixarii axiale a tijei cu ajutorul unei placi de rigidizare.

Forma constructiva a tijei filetate este reprezentata in fig. cu urmatoarele dimensiuni:

D = (1,6.1,8) d = 1,8 d = 50 mm;

d0 = d1 - (1.4) = 19 - 0,5 = 18,5 mm;

d = 28 mm;

f = 12 mm;

c = 1.2 = 2 mm;

p = 8 mm;

H1 = (0,4.0,5) D = 0,5 · 50 = 25 mm

H2 = (0,5.1) d = 0,71· 28 = 20 mm

Capatul inferior al tijei este solicitat la presiune de contact, fiind o incarcare axiala centrica, face ca pe aceasta suprafata circulara sa se distribuie o presiune calculabila cu relatia:

unde: p_a = (80.. 100) N/mm²;

Calculul randamentului tijei:

Randamentul tija-bucsa se calculeaza cu relatia:

η = 0,46 %

unde: α - este unghiul de inchidere mediu al spiralei;

φ' - este unghiul de frecare raportat.

Calculul asamblarii cu pana a tijei filetate

Corespunzator diametrului d = 28 mm pentru ghidaje intre tija si bucsa se alege din STAS 1004-81 o pana paralela cu urmatoarele dimensiuni:

d₁= 19 mm;

b = 6 mm;

h = 6 mm;

t₁ = 3,5

t₂ = 2,8

p_a = 80..120 = 100 N/mm²

Fig. 7

lungimea penei se calculeaza cu relatia:

M_t = M_t1 + M_t2 = 64415,125 + 143836,48 = 208251,605 N mm

Dimensionarea capacului

Forma constructiva a capacului de fixare a tijei filetate de placa de apasare e reprezentat in figura 6

Dimensiunile capacului sunt:

d^' = d+2(1 . 2) mm = 30 mm;

d_gh = D + (2 . 3) mm.= 52 mm;

D_s = 24 mm;

h_gb = 32 mm

d_g = (8 . 10) mm = 8 mm;

D_e = 36 mm

Fig. 8

CALCULUL PIULITEI TIJEI FILETATE

Fortele si momentele ce actioneaza asupra bucsei, diagramele de eforturi, forma constructiva

Bucsa filetata face parte din sistemul de manevra si imprima cadrului mobil o miscare ascendenta sau descendenta datorata cuplei elicoidale.

Fortele si momentele ce actioneaza asupra bucsei, diagramele de eforturi si forma constructiva sunt prezentate in figura 9.

Dimensiuni:

D_p = 50;

h_p = 20;

h_b = 50;

h_e = 70;

h_g = 16;

D_g = 90;

D_e = 65;

D_i = 35;

D_b = 55;

F = 23000.

Fig. 9

Asupra piulitei actioneaza urmatoarele sarcini:

forta de intindere F = 23000 N;

momentul de frecare din cupla elicoidala tija - piulita     M_t1 = 64415,125 N mm

momentul de frecare dintre gulerul piulitei si traversa superioara     M_t2 = 143836,48 Nmm.

momentul de actionare a rotii de manevra M_ta = M_t1 + M_t2; M_ta = 208251,605 N mm

Alegerea materialului bucsei; Determinarea rezistentelor admisibile

Pentru constructia bucsei se alege ca material CuAl9T STAS 198/2 - 80 cu urmatoarele caracteristici:

σ_r = R_m = 340 N/mm²

σ_c = R_p0,2 = 180 N/mm²

HB = 90 HB

Presiunea admisibila de contact: p_a = 7.13 N/mm² = 17 pentru contactul intre otel si bronz

Rezistenta admisibila la intindere se calculeaza cu relatia :

(σ_a)₊₁ = N/mm²

Fig. 10

Dimensionarea filetului interior al bucsei filetate

a)      Dimensionarea filetului interior:

Filetul interior al bucsei este solicitat la presiune de contact, forfecare si incovoiere.

Numarul de spire al filetului interior se determina din conditia de rezistenta la presiune de contact cu urmatoarea formula:

z =

Se adopta z = 7 spire

Unde :

F este forta initiala F = 23000 N

p_n este presiunea admisibila de contact pe suprafata spirelor filetului

p_a = (10 . 17). Se adopta p_a = 13

k_m este un factor ce tine seama de neuniformitatea incarcarilor spirelor filetului:

k_m = (0.65 . 1). Se adopta k_m = 1

Inaltimea partii filetate a bucsei este h = z p = 7 · 8 = 56

h = 56 mm

b) Verificarea filetului interior la forfecare si presiune de contact

Acesta consta in verificarea urmatoarelor elemente conform desenului din figura 11

Fig. 11

Inaltimea dintelui filetului (pe care se produce forfecarea spirei) este conform formulei:

h_f = k_f ∙ p_a = 0,65 · 8 = 5.2 mm

Unde :

k_f = pentru filet trapezoidal

P = pasul filetului

Efortul unitar de forfecare se calculeaza cu relatia:

N/mm²

h_f = 5,2 mm

k_m = 0,6 mm

Se verifica prin coeficientul de siguranta:

c = =

c = 6,12 > c_a

Unde σ_c ∙ (0.6 . 0.65) = τ_c = 0,6 · 180 = 108 N/mm²

Verificarea la presiune de contact se face cu relatia:

p_ef =

p_a Є (80 . 120) N / mm²

p_ef = N/mm²

p_ef = 9,486 ≤ p_a

c)    Dimensionarea corpului piulitei:

Dimensiunile se stabilesc pe criterii constructive si functionale cu relatiile :

D_i = D + (5 . 15) mm. Se adopta D_i = 35 mm;

D_p = (1.4 . 1.8) D. Se adopta D_p = 50 mm;

D_b = D_p + 2(1.5 . 3) mm. Se adopta D_b = 55 mm;

D_e = D_b + (5 . 15) mm. Se adopta D_e = 65 mm

D_g = D_e + (15 . 35) mm. Se adopta D_g = 90 mm

m = inaltimea piulitei

h_b = (0.6 . 1.2) D_b. Se adopta h_b = 50 mm;

h_e = (0.8 . 1.5) D_e. Se adopta h_e = 70 mm;

h_g = (15 . 20) mm. Se adopta h_g = 16 mm;

h_p = m + f_p h_p = 20 mm

H = h_p + h_b + h_e + h_g H = 20 + 50 + 70 + 16 = 156 mm

d) Verificarea bucsei in sectiune A - A:

In sectiunea A - A bucsa e supusa la incovoiere si torsiune. Astfel apare M_ta, momentul total de actionare al rotii de manevra ce se calculeaza cu relatia:

M_ta = M_t1 + M_t2 = 208251,605 Nmm;

M_t1 = 64415,125 Nmm

Unde :

M_t2 este momentul fortei de frecare pe suprafata de rezemare si se calculeaza cu relatia:

M_t2 =μ ∙ F ∙ R_ech = 0,16 · 23000 · 39,086 = 143836,48

R_ech = =39,086 mm

Unde :

μ este coeficientul de frecare cu valori μ = (0.1 . 0.2) se adopta μ = 0,16

R_ech este bratul de actionare si se realizeaza cu relatia de mai sus unde:

D_g si D_e sunt diametrele calculate anterior, respectiv:

D_g = 90 mm;

D_e = 65 mm;

Eforturile unitare componente si echivalente σ s τ se calculeaza cu relatiile:

σ = = = 13,41 N/mm²

τ = N/mm²

Unde :

W_{p(A - A)} este modulul de rezistenta polar ce se calculeaza cu relatia:

W_{p(A - A)} = = = 27310,436

σ_ech = = = 20,3 N/mm²

Se calculeaza coeficientul:

c = = (1,5.. 2,5) c =

e) Verificarea bucsei in sectiunea B - B

Aceasta sectiune este solicitata la incovoiere si torsiune. Eforturile unitare componente si echivalente sunt :

σ = = = 9,76 N/mm²

τ = = = 2,9123N/mm²

Unde :

W_{p(B - B)} = = = 49389,4614 mm³

Se calculeaza efortul echivalent cu relatia :

σ_{ech =} = = 11,366 N/mm²

Coeficientul este : c = = c_a

f) Verificarea bucsei in sectiunea C-C

Sectiunea este supusa solicitarii compuse de incovoiere, forfecare, torsiune si presiune de contact.

Verificarea la presiunea de contact se face cu relatia:

unde . Se adopta .

Teniunea de forfecare se calculeaza cu relatia:

N/mm²

N/mm²

Tensiunea tangentiala produsa de momentul de torsiune este data de relatia:

unde:

mm²

Pentru calculul tensiunilor normale produse de momentul incovoietor se desfasoara gulerul piulitei obtinand o grinda incastrata de lungime (figura .).

N/mm²

Unde:

Nmm

si mm³

Tensiunea echivalenta se calculeaza cu :

N/mm²

unde este tensiunea tangentiala rezultanta si se calculeaza cu relatia :

Coeficientul de siguranta este dat de relatia:

cu

Fig. 12

3.3.4. Calculul de alegere a rotii de manevra

Din STAS 2723 - 81 se alege forma si dimensiunile prezentate in figura 13.

D=500;

h=40;

h₃=20;

b₁=42;

b₂=30;

h₁=50;

h₂=75;

d₁=75;

d₂=90;

S=27.

Fig. 13

Calculul asamblarii cu pana a rotii de manevra

Pentru fixarea rotii de manevra se alege o pana paralela conform STAS 1004 - 81 si corespunzator diametrului .

mm; h=10mm; b=16mm; t₁ = 5,5 mm (ptr arbore) ; t₂ = 3,8 mm (butuc);

lungimea penei - l = 40 mm

4. CALCULUL ELEMENTELOR SUBANSAMBLULUI FIX

Calculul bucsei de ghidare

1. Calculul fortelor ce actioneaza asupra bucsei de ghidare

Asupra bucsei de ghidare actioneaza momentul M_t1 = 64415,125N mm

Fortele ce apar in acest caz sunt:

Forta de tractiune care se calculeaza cu relatia:

N;

Unde: d=28 mm si este diametrul tijei.

Forta de frecare axiala tija - pana ce se calculeaza cu relatia :

F_f=F_t==736,173 N;

Unde: este coeficientul de frecare ce ia valori =(0,1.0,2).

Se adopta =0,16.

4.1.1. Scheme de incarcare, diagramele de eforturi si forma constructiva a bucsei de ghidare

Fig. 14

Schema de incarcare, diagramele de eforturi si forma constructiva a bucsei de ghidare sunt prezentate in figura 14.

Alegerea materialului si determinarea rezistentelor admisibile

Pentru constructia bucsei de ghidare se alege ca material OL 32 din STAS 500 - 80 cu urmatoarele caracteristici:

Se calculeaza:

Unde:

k₊₁ este un coeficient global de siguranta pentru solicitarile statice de tractiune si are valori intre (2,5.4). Se adopta k₊₁=3,5

Dimensionare bucsei de ghidare

Dimensionarea bucsei de ghidare se face pe baza dimensionarii elementelor subansamblului mobil, pe baza unor criterii de proportionalitate si a unor criterii functionale.

Conform acestor criterii se adopta dimensiunile:

d'=(1,4 . 1,8)d mm; Se adopta d'=46 mm.

D=D_g+(2 . 3 ) mm; Se adopta D =94 mm.

D_s=(4.5)d mm; Se adopta D_s=120 mm.

t₁=(1,2.20) mm; Se adopta t₁=12 mm.

b=(2.5) mm; Se adopta b =3 mm.

h=(1,1.1,6)d' mm; Se adopta h =60 mm.

Se adopta: l₁=15 mm;

l₂=35 mm.

Unde: d=28 mm si este diametrul tijei si D_g=88 mm.

Verificarea bucsei de ghidare

Verificarea bucsei de ghidare se face la solicitarea compusa de tractiune cu torsiunile cu relatiile:

Se calculeaza efortul unitar echivalent:

verificarea bucsei se face prin calculul coeficientului:

Unde: Se adopta c = 2,4.

4.2. Calculul si verificarea suruburilor de fixare a bucsei

1. CALCULUL FORTELOR EXTERIOARE

Fortele ce se dezvolta la strangerea bucsei in suruburi sunt determinate de momentul de frecare produs pe fata frontala a gulerului bucsei de ghidare, moment ce se calculeaza cu relatia:

Unde: D_s=120 mm si este diametrul de prindere al surubului;

si este coeficientul de frecare. Se adopta μ = 0,4.

k - coeficient de suprasarcina la patinare (1.1,5) k = 1,3

Forta utila F_u se calculeaza cu relatia:

Unde: k=(1,1...1,5) si este coeficientul de suprasarcina la patinare. Se adopta k=1,3.

M_f = 83739,6

Valoarea critica pe un singur surub a fortei utile este:

Unde: n=4 reprezinta numarul de suruburi.

2. ALEGEREA MATERIALULUI SURUBURILOR SI DETERMINAREA REZISTENTELOR ADMISIBILE

Surubul se executa din OL 32 conform STAS 500-80 cu urmatoarele caracteristici mecanice:

Rezistenta admisibila la tractiune se calculeaza cu relatia :

Unde: k₊₁= (2,5 . 4,5) este coeficientul global pentru solicitari statice.

Se adopta k₊₁=4.

Forta de calcul rezulta din relatia :

Diametrul de calcul al surubului rezulta din formula urmatoare:

In functie de acesta se alege din STAS 5144 - 80 surub cu cap cilindric si locas hexagonal M10x1,25 cu urmatoarele dimensiuni prezentate in figura 15

Fig. 15

D =16mm;

d₁ = 9,647 mm;

d₂ = 9,188 mm;

S = 8 mm;

k = 10 mm;

t = 5,5 mm;

r₁ = 1 mm;

b = 30 mm.

Pentru fixare se foloseste piulita hexagonala M10x1,25 conform STAS 1004-81 cu dimensiunile: D=d=10 mm; D₂=d₂=9,188 mm; D₁= 16,15; d₁=9,647 mm; m = 8; S = 17; p = 1,25

3. VERIFICAREA SURUBURILOR

Verificarea suruburilor se face la solicitarea compusa de intindere si torsiune.

Tensiunea normala se calculeaza cu relatia:

Tensiunea tangentiala se calculeaza cu relatia:

, unde:

Unde: α este unghiul de inclinare al spirei filetului.

Unde: este unghiul de frecare raportat.

Unde este coeficientul de frecare.

Modulul de rezistenta se calculeaza cu relatia:

Se calculeaza efortul echivalent:

Coeficientul se calculeaza cu formula:

Unde: este coeficientul admisibil.

4.3. Calculul suruburilor de blocare a bucsei de ghidare si a penei de ghidare

Impiedicarea rotirii tijei se realizeaza cu pana de ghidare fixata in bucsa de ghidare prin suruburi cu cap cilindric crestat M4 conform STAS 7514-73.

Forma si dimensiunile surubului sunt date in figura 17.

Pentru diametrul d = 32 mm se alege conform STAS 1004-81 pana paralela cu dimensiunile:

Fig. 16

b = 16 mm;

h = 10 mm;

t₁ = 5,5 mm ( in arbore) ; t₂ = 3,8 mm (in butuc)

D = 7 mm;

h = 1 mm;

k = 2,8 mm;

n = 1 mm;

l = 18 mm;

r = 0,3 mm;

t = 1,2 mm;

c = 0,7 mm;

d₁ = 4 mm.

Verificarea penei se face la presiune de contact si la forfecare.

Pentru verificarea la presiune de contact se calculeaza mai intai lungimea penei cu relatia:

mm

Unde: si este presiunea admisibila.

Se admite: si se adopta l = 50 mm.

Verificarea se face cu relatia urmatoare:

p_a = (80120) N/mm²

Verificarea la forfecare:

4.4. Calculul montantilor

4.4.1. Calculul fortelor si momentelor exterioare

Principalele dimensiuni ale cadrului sunt:

L₁ = 500 mm - distanta dintre montanti;

L₂ = 1,3 S = 1,3 x 200 = 260 mm - inaltimea cadrului.

Din simetria structurii si a incarcaturii fata de axa 1 - 1, X₃ = 0 sistemul este de doua ori static nedeterminat.

Din simetria structurii si a incarcaturii fata de axa 2 - 2, X₂ = 0,5F sistemul este o data static nedeterminat.

Se incarca forma de baza cu X₁ = 1 si se determina diagrama m₁.

Se incarca forma de baza numai cu fortele exterioare si se determina diagrama .

4.4.2. Calculul elementelor filetate ale montantului

a)      Schema de calcul este prezentata in figura 17 si diagrama forta - deformatie:

Fig. 17

b)      Conform diagramei forta - deformatie, fortele ce apar asupra ansamblului sunt urmatoarele:

La montaj: p₀ - forta de strangere;

In exploatare: p - forta exterioara;

- forta de strangere momentana;

p_t - forta totala;

p_s - forta suplimentara.

Forta exterioara, p, se calculeaza cu relatia: .

Forta de strangere momentana: .

Forta totala: .

Forta de calcul: .

Fig. 18

c)      Alegerea materialului pentru executarea montantilor si calculul rezistentelor admisibile

Montantii se executa din OLC 45 conform STAS 800 - 80 cu urmatoarele caracteristici:

.

d)     Dimensionarea partilor componente ale montantilor

Din conditia de rezistenta la tractiune diametrul de calcul d_c se determina cu relatia:

Din STAS 510 - 74 se alege d₁ = 20,375 mm care corespunde unui filet metric M22x1,5 cu urmatoarele dimensiuni:

d = 22 mm;

D = d = 22 mm;

D₁= d₁= 20,375 mm;

D₂= d₂= 21,026 mm;

S = 32 mm;

D_min = 35,72 mm;

m = 33;

a = 6 mm;

D_a = 40 mm.

Montantii se asambleaza pe traversa superioara cu piulita hexagonala cu guler care se alege din STAS 4412 - 10. Forma si dimensiunile piulitei sunt prezentate in figura 19.

Fig. 19

Din considerente constructive celelalte dimensiuni se aleg astfel:

d₀ = d - 5 = 16 mm;

d' = d + 2 (25) = 26 mm;

;

D = (1,62) d^' =43 · 1,2 = 55 mm;

h₁ = (35) mm = 3 mm;

h₂ = (510) mm = 7,5 mm.

Dimensiunile si lungimea traversei se calculeaza pe baza criteriilor constructive cu relatia:

l_p = (1,6..2) d^'₁ = 1,6 · 43 = 69 mm.

D = (1,6..2) d^' = 55 mm

Calculul caracteristicilor functionale ale asamblarii

Rigiditatea surubului si a flansei pot fi calculate cunoscand elementele:

l = l_p = (5070) mm = 69 mm;

l_s1 = (0,30,4)l = 0,3 · 60 =25 mm;

l_s2 = l - l_s1 = 69 - 20,7 = 30 mm.

Unde: l - lungimea partilor filetate si nefiletate;

l_s1 - lungimea partii filetate;

l_s2 - lungimea partii nefiletate.

Ariile sectiunilor sunt:

;

;

.

Modulele de elasticitate longitudinala:

E_s = E_p =2,1 · 10⁵

Rigiditatea surubului si a flansei se calculeaza cu relatiile:

Verificarea montantului

;

;

;

;

;

Verificarea partii nefiletate a montantului:

;

;

;

;

;

4.5.Calculul traversei superioare

4.5.1.Fortele si momentele exterioare ce actioneaza asupra traversei

Sarcina exterioara ce actioneaza asupra traversei este de F = 23000 N.

Momentele de frecare sunt: M_t1 = 64415,125 Nmm; M_t2 = 143836,48 Nmm

4.5.2. Alegerea materialului si determinarea rezistentei admisibile

Se alege T40VM17 STAS 600 - 80 cu urmatoarele caracteristici:

.

4.5.3.Forma constructiva este prezentata in figura 20

Fig. 20

4.5.4. Dimensionarea partilor componente ale traversei

Dimensionarea se face pe baza criteriilor constructive pentru a face posibila asamblarea la traversa superioara a celorlalte elemente. Principalele dimensiuni recomandate sunt:

d₁ = 45 mm; d_g = 10 mm; l = 58 mm; d₂ = 16 mm; h₅ = 10 mm; h_c= 74 mm;     h = 84 mm; d = 25 mm; b^'' = 164,43 mm; h₆ = 18 mm; D = 54 mm; h₁ = 12 mm; d₄ = 34 mm; b = 12 mm; b₁ = 127,04.

4.5.5. Verificarea traversei in principalele sectiuni

a)      A - A:

;

Fig. 21

;

;

b)     B - B:

;

;

;

;

;

Fig. 22

c)      C - C:

;

;

;

;

;

Fig. 23

4.6. Calculul placii de baza

a.       Fortele si momentele exterioare:

Forta de strangere este: F = 23000 N.

Momentul placii este: M_i = 2985510 Nmm.

b.      Alegerea materialului:

Placa de baza se construieste din FC 300 STAS 568 - 82 cu urmatoarele caracteristici mecanice:

.

c.       Dimensionarea placii de baza:

Fig. 24

d' = 24 mm; s₁ = 2 mm; s = 25 mm; A = 500 mm; l₁ = 60 mm.

d₁ = (1,82)d' = 48 mm;

d₂ = d' + (515) mm = 39 mm;

h = l₁ + s₁ + s = 87 mm;

B = (0,40,6)A = 200 mm;

d₃ = 1,2d' = 28,8 mm;

d₄ = (1,82)d₃ = 57,6 mm.

d.      Verificarea placii de baza:

Placa de baza este solicitata la incovoiere: s = 25 mm.

;

;

;

;

.