Mecanism cu Șurub și Piuliță

TEMA DE PROIECT

Fig. 1 Schema mecanismului

Date de intrare:

- Forţa din piesă: Fp = 2100 N;

- Forţa din arc: Fe=250 N

- Pentru semifabricat:

- Înălţimea semifabricatului: h=150 mm

- Diametrul semifabricatului: d=100 mm

- Coeficientul de frecare: µ = 0,2 N;

INTRODUCERE

Mecanismele cu şurub şi piuliţă se utilizează pentru trnsformarea mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie sau invers în condiţii de transmitere a unor sarcini sau având numai rol cinematic.

Utilizarea mecanismelor cu şuruburi de mişcare în construcţia de maşini se datoresc avantajelor pe care le prezintă şi anume:

- consrucţia simplă şi tehnologia de execuţie uşor realizabilă;

- posibilitatea de transmitere a unor sarcini axile mari utilizând forţe de acţionare mici;

- raport mare de transmitere care duce la viteze mici;

- compactitatea construcţiei şi gabarit redus;

- funcţionare lină şi fară zgomot;

- posibilitatea de a asigura în mod simplu autofrânarea;

- permite utilizarea materialelor ieftine;

- preţ de cost scăzut.

Între neajunsurile mecanismelor cu şuruburi de mişcare se menţionează:

- existenţa unei frecări mari între spirele filetului şurubului şi piuliţei care conduce la uzura pieselor şi la un randament scăzut;

- prezenţa unor puternici concentratori de tensiune în zona filetată afectează rezistenţa la oboseală a şurubului;

- lipsa autoconcentrării;

- necunoaşterea exactă a forţelor de strângere.

Tipuri de filete utilizate la şuruburile de mişcare.

Pentru şuruburile de mişcare se utilizează în exclusivitate filetul cilindric cu profil pătrat, trapezoidal, ferăstrău, şi rotund executate cu pas normal, fin sau mare.

Pasul fin şi normal asigură condiţia de autofrânare. Pasul fin micşorează deplasările axiale la o rotaţie completă, reduce adâncimea filetului mărind diametrul interior şi implicit rezistenţa şurubului. Deosebirea dintre filetul cu pas normal, mare şi fin la acelaşi diametru nominal constă în modificarea diametrului interior şi a unghiurilor de înclinare. Pasul filetului cu mai multe începuturi Ph se defineşte în funcţie de pasul filetului cu un singur început şi de numărul de începuturi (n), Ph=n•P (P fiind pasul filetului cu un singur început).

Filetele cu un pas fin au un randament mai scăzut. Randamentul şuruburilor de mişcare creşte la cele care se execută cu pas mare sau cu mai multe începuturi, creşterea fiind determinată şi de alegerea corectă a cuplului de materiale, de precizia de execuţie şi de calitatea suprafeţelor în contact.

1 CALCULUL ŞI PROIECTAREA ŞURUBULUI ŞI PIULIŢEI

1.1 Calculul şi proiectarea şurubului

1.1.1 Alegerea profilului filetului

Figura 1.1 Filetul trapezoidal

Se optează pentru filetul trapezoidal. Filetul trapezoidal are profilul de forma unui trapez rezultat din teşirea unui triunghi isoscel cu unghiul la vârf de 30° şi baza egală cu pasul. Flancul filetului are o înclinare de 15°. Filetul trapezoidal este standardizat (STAS 2114/1-75) şi se execută cu pas fin, normal şi mare. În conformitate cu această reglementare un filet trapezoidal cu diametrul nominal 20 [mm] si pasul de 4 [mm] se notează:

Tr 20×4

Filetul trapezoidal are o rezistenţă şi o rigiditate mai mare ca filetul pătrat. Folosirea piuliţei reglabile radial permite eliminarea jocului axial creat în urma uzării flancurilor, avantaj care impune filetul trapezoidal ca principală soluţie pentru mecansimele şurub-piuliţă. Filetul trapezoidal asigură o bună centrare între şurub şi piuliţă şi se poate executa prin procedeul de frezare.

În cazul mecanismelor cu şurub şi piuliţă care transmit sarcini mari, în ambele sensuri, direcţia forţei fiind variabilă (sau cu şoc) , se recomandă utilizarea filetelor trapezoidale.

1.1.2 Alegerea materialului şurubului şi piuliţei

Având in vedere că la presele manuale viteza relativă dintre flancul şurubului şi cel al piuliţei este redus, nu se impune durificarea superficială a flancurilor filetului şurubului. Se poate opta deci pentru oţeluri carbon OL50 sau OL60. Pentru piuliţă se pot alege materiale care să înlocuiască bronzurile, de exemplu fontă cu grafit nodular sau fonte antifricţiune.

Ţinând seama de cele menţionate mai sus, pentru şurub vom opta pentru oţel carbon OL50 (STAS 500/2-80), iar pentru piuliţă Fgn 400-12 (STAS 6071-75).

Principalele caracteristice ale oţelurilor carbon OL50 (STAS 500/2-80) sunt:

Solicitări cu concentratori de tensiune:

- rezistenţa la tracţiune :

- rezistenţa la încovoiere :

- rezistenţa la răsucire :

- rezistenţa la forfecare :

Solicitari fără concentratori de tensiune:

- tracţiune :

- încovoiere :

- răsucire :

- forfecare :

Caracteristicile mecanice: