Curs mecanisme și organe de mașini

MECANISME ŞURUB-PIULIŢĂ

1.1. CONSIDERAŢII GENERALE

Filetul, ataşat piesei cuprinzătoare şi celei cuprinse, prin geometria sa caracteristică,

permite cuplei elicoidale două mişcări simultane - rotaţie şi translaţie - între care există o

strictă relaţie cinematică: la o rotaţie completă, deplasarea axială este egală cu mărimea

pasului filetului. Dacă la asamblările filetate această caracteristică este legată de montajul

asamblării, la transmisiile mecanice de tip şurub-piuliţă ea defineşte o lege de mişcare.

Datorită simplităţii constructive, mecanismele şurub-piuliţă au fost adesea folosite în

condiţiile în care în lanţul cinematic se impunea transformarea mişcării de rotaţie într-o

mişcare de translaţie, cu caracteristici cinematice legate strict de cele ale elementului

conducător. Transmiterea sarcinilor mari, în condiţiile realizării tehnologice relativ simple a

elementelor componente, cu respectarea condiţiei de autofrânare, sunt alte atuuri pentru

utilizarea acestor mecanisme. Randamentul mic al cuplei elicoidale impune folosirea cu

precădere a acestei cuple la mecanisme acţionate manual, întâlnindu-se însă şi în sistemul de

acţionare a maşinilor unelte, preselor cu şurub etc. Pentru mărirea randamentului, frecarea de

alunecare a fost înlocuită cu frecarea de rostogolire, obţinându-se astfel mecanismele cu

şuruburi cu bile, cu o tehnologie de execuţie mult mai pretenţioasă şi deci mai scumpă,

acestea necesitând şi un dispozitiv de frânare, deoarece condiţia de autofrânare nu mai este

îndeplinită.

Mecanismele de ridicat (cricurile) au în componenţa lor cuple elicoidale de tip şurubpiuliţă.

Formele constructive ale cricurilor depind atât de modul de ridicare a sarcinii cât şi de

modul de acţionare a acestora.

Posibilităţile cinematice ale cuplei elicoidale sunt prezentate în continuare (fig. 1.1).

a b c

Fig. 1.1

• Piuliţa 2 este fixă şi se roteşte, şurubul 1 ( 0, v 0 1 1 ω ≠ ≠ ), care realizează şi mişcarea de

translaţie (fig. 1.1, a). în această situaţie, pentru ridicarea sarcinii Q este necesar să se prevadă

posibilitatea pivotării capului şurubului 1 în cupa 3, care nu se roteşte ci realizează doar mişcarea

de translaţie, identică cu a şurubului. Pivotarea se poate realiza utilizând un lagăr cu alunecare

axial sau un lagăr cu rostogolire axial-rulment axial. Sub această formă, cupla elicoidală se

întâlneşte la cricul simplu şi la presele cu şurub.

• Piuliţa 2 se roteşte ( 0, v 0 2 2 ω ≠ ≠ ), şurubul 1 realizând doar mişcarea de translaţie

( 0, v 0 1 1 ω ≠ ≠ ) (fig. 1.1, b), fapt pentru care cupa este solidar legată de capul şurubului. Sub

această formă cupla elicoidală se întâlneşte la cricul cu piuliţă rotitoare.

• Şurubul 1 realizează mişcarea de rotaţie ( 0, v 0 1 1 ω ≠ ≠ ), piuliţa 2 realizând mişcarea de

translaţie ( 0, v 0 2 2 ω ≠ ≠ ) (fig. 1.1, c). Sub această formă cupla elicoidală se întâlneşte la cricurile

cu pârghii şi ca mecanism de acţionare a saniei port-cuţite la strunguri.

Din cele prezentate, rezultă că elementul motor, cel la care este ataşat mecanismul de

acţionare, realizează o mişcare de rotaţie, iar elementul condus una de translaţie (v. fig. 1.1, b şi c).

Când elementul motor este şi element condus, acesta realizează atât o mişcare de rotaţie cât şi

una de translaţie (v. fig. 1.1, a).

Când înălţimea de ridicare impusă are valori mari, se apelează la cricuri cu două

şuruburi, la care există două cuple elicoidale şurub-piuliţă. La cricul telescopic (v. fig. 1.7),

înălţimea de ridicare se realizează doar în cupla elicoidală şurub secnndar - piuliţă fixă,

funcţionarea fiind identică cu cea prezentată în fig. 1.1, a, cupla elicoidală şurub principal - piuliţa

din şurubul secundar fiind folosită doar pentru apropierea şurubului principal de sarcină. La

cricul cu dublă acţiune (v. fig. 1.8), prin cele două cuple elicoidale se realizează înălţimea de

ridicare. Astfel, cupla şurub secundar - piuliţă fixă are regimul de funcţionare prezentat în fig.

1.1, a, iar cea dintre şurubul principal şi piuliţa din şurubul secundar are regimul de funcţionare

prezentat în fig. 1.1, b.

Pe principiile de funcţionare prezentate, sunt realizate diverse soluţii constructive de

cricuri, unele cu forme strict specializate pentru ridicarea numai anumitor sarcini şi în

anumite condiţii - cricul cu pârghii cu o piuliţă de tip Dacia, cricuri pentru platforme [18] etc., iar

altele cu forme ce permit folosirea în cele mai diverse situaţii.

1.2. FILETE DE MIŞCARE

Filetul plasat la exteriorul piesei cuprinse (şurubul) şi la interiorul piesei cuprinzătoare

(piuliţa) defineşte, prin cele două elemente, cupla elicoidală şurub-piuliţă. Este mult utilizat în

construcţia de maşini, la realizarea asamblărilor (filete de fixare), la transformarea mişcării de rotaţie

în mişcare de translaţie (filete de mişcare), pentru măsurarea elementelor liniare, echipând

instrumente de măsură (filete de măsurare), pentru reglarea poziţiei relative a două piese (filete de

reglare). La alegerea tipului de filet pentru utilizarea în unul din scopurile mai sus menţionate,

trebuie să se ţină seama de rezistenţa filetului, de condiţiile tehnice de execuţie

(tehnologicitate) şi de rnărimea frecării între spire (la filetele de fixare se cere frecare mare,

pentru a se preîntâmpina autodesfacerea, iar la filetele de mişcare se impune o frecare mai redusă,

pentru a se obţine randamente cât mai mari).

Filetele de mişcare, care reprezintă subiectul acestui capitol, se generează exclusiv pe

suprafeţe cilindrice, sistemul de măsurare fiind sistemul metric. Pentru clasificarea acestor filete,

se au în vedere diverse criterii: forma profilului generator, mărimea pasului, numărul de începuturi,

sensul de înfaşurare al spirei.