DETERMINAREA EXPERIMENTAL A FORELOR I MOMENTELOR DINTR-O ASAMBLARE FILETAT

Tabelul 1. Rezultate experimentale

Nr.

crt.

STRNGERE FR RULMENT STRNGERE CU RULMENT

Comparator 6

x

Momentul

Mtot Comparator 4

h

Fora axial

F Comparator 6

x Momentul

Mtot Comparator 4

h Fora axial

F

[div] [Nm] [div] [kN] [div] [Nm] [div] [kN]

0 0 0 0 0 0 0 0 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Coeficientul de frecare dintre spire = .......... Coeficientul de frecare pe suprafata de asezare c= ..........

CONCLUZII

OM I LABORATOR I-2

Student: .................................................... Grupa: .................

OM I - Laborator 2013

1

DETERMINAREA EXPERIMENTAL A FORELOR I MOMENTELOR DINTR-O ASAMBLARE FILETAT

1. SCOPUL LUCRARII:

a) Determinarea experimental a relaiei dintre momentul total (la cheie) i fora de strngere (axial) din urub - F=f (Mtot) n cazul unei asamblri cu urub i piuli;

b) Stabilirea experimental a componentelor momentului total:

Mt1 momentul din filet

Mt2 momentul de frecare (pe suprafaa de aezare a piuliei) c) Determinarea experimental a coeficienilor de frecare la o asamblare filetat. d) Punerea n eviden a coeficientului de frecare static.

2. DESCRIEREA STANDULUI GUNT TM-320

urubul 1 i piulia 2 asigur strngerea a dou piese (tip platband) 3 i 3 care sunt asamblate

astfel nct formeaz un bloc metalic despicat (v. Fig. 1a). Acestea, n procesul strngerii cu cheia, sunt

solicitate la ncovoiere (Fig. 1). Prezenta despicturii (fantei), are rolul de a mri elasticitatea pieselor

strnse. n partea inferioara a blocului, capul urubului este fixat mpotriva rotirii n partea inferioar a

blocului. Piulia 2 este strns cu o cheie dinamometric 5, acionat cu ajutorul unui mecanism cu urub 7,

care are rolul de a facilita manevrarea cheii. Deformaia flexional (de ncovoiere) a celor doua platbande,

produs prin strngere, este msurat la captul liber cu un ceas comparator 4, plasat la distana a (Fig. 2 i

3) de axa asamblrii filetate. Un al doilea ceas comparator 6, msoar deformaia de ncovoiere (flexionala)

ale cheii dinamometrice, realizndu-se astfel indirect, msurarea momentului de torsiune la cheie, Mtot (Fig.

1b).

3

1

7

2

3

4

5 6

(a) Vedere lateral

(b) Vedere de sus

4

2

3'

5

8'

(c) Vedere de detaliu a asamblrii cheii pe piuli. Sgeata definete cele doua poziii ale clichetului: sensul antiorar = strngere

sensul orar = desfacere

Fig. 1: Standul experimental GUNT TM320

5 7

4

6

3

2

OM I - Laborator 2013

2

Fig. 2: Schema de principiu a funcionrii standului

8'

1

3

3

2

h0

4

Fig. 3: Detaliu al pieselor strnse i al modului de msurare a deformaiei flexionale a acestora.

Fig. 4. Schema de principiu a asamblrii filetate

jumtatea din stnga : strngere cu rulment

jumtatea din dreapta: strngere fr rulment

Mtot [Nm]

F0 [kN]

Mt2

20 40 60

Fr rulment Mtot= Mt1 + Mt2

60

Cu rulment

Mtot= Mt1 + Mt2

Fig. 5: Fora axial funcie de momentul total

3. MODUL DE LUCRU:

Se tie c momentul total de strngere cu cheia (momentul la cheie), notat Mtot, are dou componente:

momentul de strngere a filetului (momentul de nurubare), notat Mt1, respectiv momentul de frecare

dintre piuli i piesa strns (momentul de frecare pe guler), notat. Pentru a determina fiecare dintre aceste

componente se folosete un dispozitiv care permite strngerea urubului, n doua variante. Pentru fiecare

variant de montaj fiind necesara cte o serie de experimente:

i) o prima serie de experimente se efectueaza prin strngerea piuliei montat direct pe piesele strnse

(Fig. 4, seciunea din dreapta), prin intermediul distanierului 8 i a suportul acestuia 8', situaie n care

rulmentul axial nu are nici un rol.

ii) a doua serie de experimente se efectueaza prin strngerea piuliei aezat pe un rulment axial (Fig. 4,

seciunea din stnga). n aceast variant, distanierul 8 i suportul acestuia 8', trebuie inversate ca

Rulment

axial

Piulia, 2

Distanier, 8

Piesele

strnse,

3

urub,

1

h0

Dc

d

D0

F Suport

distanier, 8'

L

a

h0 h

F

F

OM I - Laborator 2013

3

poziie, astfel nct piulia s ajung n contact cu rulmentul. Prezena piuliei face ca frecarea dintre

aceasta si piesele strnse s fie extrem de redus i momentul de frecare corespunztor, Mt2, neglijabil.

Pe parcursul fiecrui set de experimente se vor efectua urmtorii pai:

1) se strnge piulia cu mna pn la apariia unui mic moment rezistent;

2) se monteaz cheia dinamometric cu braul n extremitatea stng a sistemului de acionare i se regleaz

clichetul pentru strngere (butonul n pozitia din dreapta privind cheia dinamometrica dinspre mner

figura 1c);

3) se aduc ceasurile comparatoare la zero;

4) se rotete manivela sistemului de acionare a cheii dinamometrice n sensul de strngere al acesteia pn

se ajunge la 4 diviziuni pe cadranul ceasului comparator al cheii dinamometrice x= 0.04 mm;

5) se noteaz indicaia comparatorului (6);

6) se repeta paii 4) i 5) din 4 n 4 diviziuni pana la maxim 40 diviziuni; dac cheia a ajuns la captul de

curs (din dreapta) se rotete manivela sistemului de acionare a cheii dinamometrice n sensul desfacerii

acesteia, apoi se continua strngerea.

ATENTIE Strngerea va fi limitat la urmtoarele valori:

Fora axial maxim: 4 kN.

Momentul total la cheie maxim: 4 Nm.

Se va completa Tabelul 1 cu rezultatele experimentale.

4. RELAII DE BAZ

(i) Strngere fr rulment (piulia este n contact direct cu piesa strns).

tot t1 t2 cheieM M M k x (1)

unde:

momentul de nurubare *2tan22

22t1d

Fd

TM (2)

momentul de frecare pe suprafaa de strngere 2

0

2

3

0

3

23 DD

DDFM

c

cct

(3)

kcheie = 10 Nm/mm constanta cheii dinamometrice;

2

2 arctgd

p

unghiul de nclinare al spirei, pe diametrul mediu al filetului

coeficientul de frecare dintre spirele n contact

c coeficientul de frecare dintre piuli i suprafaa de aezare

)2/cos(arctg*

unghiul de frecare corectat

(ii) Strngerea cu rulment (piulia este aezat pe un rulment axial). n acest caz momentul de frecare

dintre piuli i piesele strnse poate fi neglijat: Mt2 0. n consecin, momentul total la cheie este egal cu

momentul de nurubare: MtotMt1.

n ambele cazuri de strngere, momentul total la cheie se evalueaz prin indicaiile ceasului comparator 6.

n paralel, fora axial din urub (fora de strngere) F, se estimeaz pe baza deformaiei elastice a pieselor

strnse, indicat de ceasul comparator 4:

F = k0 h (4)

unde rigiditatea pieselor strnse este: k0 = 20 kN/mm.

OM I - Laborator 2013

4

Rezultatele experimentale vor fi reprezentate grafic intr-o diagram F = f(Mtot) (vezi Fig. 5) att prin

punctele msurate ct i prin drepte de aproximare determinate prin metoda celor mai mici ptrate.

Determinarea celor dou componente ale momentului total la cheie se realizeaz grafic, pe baza dreptelor de

aproximare, prin scderea momentului de nurubare Mt1, din momentul total la cheie Mtot, pentru aceeai valoare

a forei din urub F. n final, pe baza ecuaiilor (2) i (3) se pot estima valorile celor doi coeficieni de frecare:

* Coeficientul de frecare dintre spire, :

2cos

tg)2/(

tg)2/(

212

221

t

t

MdF

dFM (5)

* Coeficientul de frecare de pe suprafaa de strngere, c:

)(

33

0

3

2

0

2

2

DDF

DDM

c

ctc

(6)

5. DATE TEHNICE:

Diviziunea ceasului comparator (precizia) = 0.01 mm;

Dc = 12.73 mm diametrul exterior al distanierului 8 pe care apas piulia (Fig. 4);

D0 = 8.3 mm diametrul gurii de trecere a urubului prin distantierul 8 (Fig. 4);

M8100 dimensiunile nominale ale urubului;

d2 = 7.188 mm diametrul mediu al filetului ;

p = 1.25 mm pasul filetului;

= 60o unghiul de nclinare al profilului flancului spirei;

Deschiderea cheii: 13 mm.

6. CONCLUZII

Identificai erorile i analizai sursele de erori.

Cum verificai prin calcul dac valoarea constantei elastice a pieselor strnse k0 = 20 kN/mm, este corecta?

De ce se folosete un mecanism cu urub pentru acionarea cheii dinamometrice ?

Propunei o soluie alternativ de msurare a deformaiei elastice a urubului.