Elemente Mecanice Constructive

SUB. O1: ÎMBINAREA PIESELOR ÎN ANSAMBLE

1. Problematica ridicată de construcţia dispozitivelor mecanice

Studiul diverselor tipuri de maşini mecanice a condus la concluzia existenţei în cadrul acestora a unor părţi comune în ceea ce priveşte forma constructivă, rolul în ansamblul mecanic din care face parte etc. Ca urmare, în vederea simplificării procesului de proiectare şi construcţie a unor astfel de maşini, s-a procedat la identificarea şi descrierea univocă a acestor părţi; ele au fost denumite elemente mecanice constructive sau organe de maşini.

Ca şi în cazul mult mai mediatizat al procesoarelor electronice, acest pas a constituit un pas deosebit de important în domeniul construcţiei de maşini. Datorită studiilor teoretice de acest tip s-a putut trece la incorporarea pe scară largă a elementelor mecanice constructive în dispozitive mecanice tot mai complexe. De aceea, aceste elemente au generat soluţiile cele mai importante ale proiectanţilor în vederea îndeplinirii unor anumite funcţii mecanice.

În timp ce piesele proiectate sunt dezvoltate special cu ajutorul fundamentelor ştiinţelor inginereşti şi sunt concepute şi structurate cu metodele de proiectare cunoscute, există deja la dispoziţie pentru elementele constructive cel puţin principii şi structuri active care, în mai multe cazuri sunt chiar aplicabile nemijlocit drept componente comerciale uzuale sau standardizate.

Datorită unei lungi şi minuţioase evoluţii există astăzi la dispoziţie o multitudine de principii şi forme constructive diferite, care permit proiectantului alegerea unei soluţii adecvate pentru cazul său de utilizare. Acest domeniu de soluţii şi procedeele necesare de expunere şi selectare sunt disponibile într-o bibliografie cuprinzătoare, în cataloage de proiectare şi în baze de date. De aceea, în limitele cursului de faţă, vor fi prezentate foarte succint numai interdependenţele eficace esenţiale şi indicatorii structurali ale celor mai importante elemente constructive, astfel încât să se indice principiile active comune şi indicatorii structurali importanţi, drept criterii pentru interpretarea şi estimarea proprietţşilor lor.

2. Funcţii şi acţiuni generale

În figura următoare este prezentată schema-bloc a transmiterii forţelor, momentelor şi mişcărilor între două piese componente ale unui ansamblu mecanic pentru o dispunere fixă şi univocă a poziţiilor acestora. Solicitările şi sarcinile preluate în zona asamblării au următoarea semnificaţie:

- - forţa axială;

- - forţa transversală;

- - moment de încovoiere;

- - moment de torsiune.

În cazul de faţă, suplimentar asamblării i se poate impune:

- preluarea mişcărilor relative în afara direcţiei solicitării;

- etanşarea faţă de fluide;

- izolarea ori conductibilitatea termică sau electrică.

Suprafeţele de acţiune şi cele de reacţiune din locurile de asamblare sunt definite printr-o solicitare condiţionată de două aspecte:

- montaj (ce implică o pretensionare şi/sau tensiuni interne);

- funcţionarea angrenajului astfel construit.

SUB. O2: ASAMBLĂRI PRIN FORMĂ

• Principiul de lucru

Transmiterea forţelor şi îndeplinirea funcţiilor suplimentare de către perechile de suprafeţe active ale elementelor cu asamblare prin formă (etanşare, izolare, conductibilitate) se realizează prin preluarea presiunilor de contact p şi a solicitărilor, conform legii lui Hooke:

Obţinem pentru presiunea de contact:

Exemplificarea schematică pe o situaţie simplă este realizată în următoarea figură:

• Indicatori structurali

Indicatorii structurali ce definesc o asamblare prin formă sunt:

- forma;

- poziţia;

- numărul perechilor de suprafeţe active;

- mărimea perechilor de suprafeţe active;

- modul de transmitere a sarcinii în zona asamblării;

- repartizarea sarcinii (presiunii) pe elementele cu asamblare prin formă;

- perechea de materiale;

- rigidităţile pieselor şi elementelor asamblate;

- solicitarea mediului suprafeţelor active;

- posibilităţile de pretensionare şi egalizarea toleranţelor;

- posibilităţile de montare şi demontare (capabilitatea de demontare);

- posibilitatea de slăbire, desfacere şi asigurare contra desfacerii.

• Forme constructive

Formele constructive cele mai întânite sunt:

- asamblări prin pene;

- asamblări prin bolţuri;

- asamblări prin ştifturi;

- asamblări prin nituri.

- asamblări combinate;

- asamblări prin îmbinare arbore - butuc;

- asamblări prin îmbinări elastice;

- asamblări cu elemente de presare;

- asamblări cu butuc profilat.

În figura următoare sunt prezentate schematic câteva dintre aceste tipuri de forme constructive.