Lucrare de Diploma - Dispozitiv Pentru Indoit Tevi

LUCRARE DE DIPLOMĂ

1. Introducere

1.1 Generalităţi

Îndoirea profesională a ţevilor de instalatii a cunoscut datorită apariţiei tehnologiilor noi de îmbinari, ce se pot realiza fără un efort intelectual şi fizic, dar costisitor, îndoirea ţevilor ocupă un segment destul de mic dar important în domeniul instalaţiilor şi confecţiilor metalice. Totuşi, într-o societate cu o conjunctura în scădere şi cu profituri cât mai mici, procesul de îndoire are tendinţa de creştere în domeniile amintite. Acolo unde este oportun şi se poate, ca să evităm costurile suplimentare, folosirea dispozitivelor de îndoit ţevi are un loc stabil şi în viitor. Dacă în practică vorbim despre îndoire trebuie să o facem între anumite limite deoarece datorită evoluţiei tehnologice a sculelor şi dispozitivelor din anii precedenţi, îndoirea ţevilor la cald se foloseşte tot mai putin, şi în multe cazuri nici nu se poate utiliza după normele germane DVGW.

Din aceste considerente în 98% din cazuri se foloseşte îndoirea la rece, pentru a nu deteriora calitatea materialului din care sunt realizate ţevile.

Pentru îndoirea la rece există reguli impuse de normele în vigoare, astfel raza de îndoire este reglementată funcţie de segmentul de îndoire pentru:

ţevile de cupru, prin norma DIN EN 1057/DVGW-GW392 ţevile de oţel prin norma DIN 2440/2441 ţevile de inox prin norma DIN 17455 si DVGW-W541

ţevile multistrat, tip PE-X/Al/PE-X, prin norma DVGW-W531/W542.Avantajele oferite de îndoirea la rece sunt:

economisirea în achiziţionarea de fitinguri şi astfel utilizarea unui număr mai mic de componente

scăderea nivelului de zgomot din instalaţii datorită îmbunătăţirii condiţiilor hidraulice

micşorarea posibilităţilor de defectare prin minimizarea numărului de îmbinări reducerea timpului de execuţie al lucrărilor.

La îndoirea ţevilor cu raze de curbură mai mici, este posibil să apară următoarele defecte de îndoire :

ruperea ţevii sub acţiunea procesului de îndoire formarea unor spărturi pe ţeavă, neobservabile cu ochiul liber încreţituri pe partea interioară a îndoiturii ţevii turtirea ţevilor pe partea exterioară a ţevilor.

Pentru evitarea acestor deformări pe ţeavă, trebuiesc luaţi în considerare următorii parametrii:

diametrul ţevii de îndoire, respectiv grosimea peretului materialul din care este realizată ţeava.

Astfel, pentru siguranţa procesului de îndoire, trebuie avut în vedere ca raza minimă de îndoire trebuie să fie de 4 ori diametrul ţevii.

4

DISPOZITIV PENTRU ÎNDOIT ŢEVI

Din punct de vedere tehnologic se cunosc două metode de îndoire:

îndoirea cu rază de curbură mică, căreia îi corespunde un grad mare de deformare

plastică a materialului

îndoirea cu rază de curbură mare, căreia îi corespunde un grad mic de deformare

plactică a materialului.

În practică ne întâlnim cu două procedee de îndoire a materialelor: îndoirea prin împingere (push bend) îndoirea prin tragere (pull bend).

Procesul tehnologic de îndoire se realizează pe seama deformaţiilor pemanente

care apar în material în timpul deformării.

1.2 Procesul de deformare plastică la rece

Se defineşte procesul de deformare plastică, în conformitate cu [5], fiind o metodă

de prelucrare prin care, în scopul obţinerii unor piese finite sau semifabricate, se

realizează deformarea permanentă a materialelor în stare solidă, la cald sau la rece, fără

fisurare micro sau macroscopică.

Deformarea se consideră plastică dacă eforturile unitare datorate forţelor de

prelucrare tehnologică sunt peste limita de curgere convenţională, adică un efort unitar

căruia îi corespunde o deformare remanentă de 0,2%.

Astfel, deformarea plastică se produce prin două mecanisme de bază:

alunecarea

maclarea.

Alunecarea constă în deplasarea de pachete de atomi de-a lungul unor plane

cristaline, numite plane de alunecare. Aceste plane reprezintă planele de maximă

densitate de atomi, iar aici există direcţii de alunecare, după care atomii sunt aşezaţi cel

mai des.

Maclarea reprezintă deplasarea unei porţiuni de cristal în lungul unui plan,

denumit plan de maclare, obţinându-se două părţi simetrice faţă de acest plan. Spre

deosebire de alunecare, la maclare participă toate planele atomice din regiunea maclată,

dar în multe cazuri însoţeşte alunecarea şi o favorizează.

O caracteristică importantă a deformării la rece o constituie faptul, că deformarea

odată începută nu continuă cu aceeaşi forţă de deformare şi pentru a continua deformarea

este necesară creşterea continuă a tensiunii, respectiv a presiunii de apăsare a poansonului

asupra materialului de deformat.

5

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Materialele metalice în stare solidă au numeroase abateri şi imperfecţiuni de

aranjare şi distribuţie a atomilor în reţeaua cristalină, întâlnindu-se defecte în reţea, goluri

în nodurile reţelei, atomii ocupând poziţii între nodurile reţelei, constituind defecte în

interiorul unei reţele, sau defecte de suprafaţă. Imperfecţiunile unei reţele reprezintă doar

o mică parte din masa materialului, dar cu influenţă asupra proprietăţilor fizico-mecanice

ale acestuia.

Defectele liniare şi deplasările atomilor, la prelucrarea prin deformare plastică la

rece deţin un rol important, deoarece datorită lor se produce fenomenul de alunecare sau

maclare.Cu cât procesul deformării plastice a cuprins un număr mau mare de grăunţi

cristalini, cu atât materialul se deformează mai mult şi deci rezistenţa pe care o opune la

deformare este mai ridicată. Astfel, deformarea plastică duce la creşterea rezistenţei la o

următoare deformare plastică, mărind limita de elasticitate, limita de curgere, rezistenţa la

rupere şi duritatea acestuia, dar scade plasticitatea materialului, rezistenţa la coroziune,

conductibilitatea termică.

Fig. 1.1 Variaţia proprietăţilor

În figura 1.1 este prezentată variaţia unor proprietăţi mecanice în funcţie de gradul

de deformare unde notaţiile semnifică :

1- rezistenţa la rupere; 2- limita de curgere; 3- gâtuirea la curgere; 4- alunecarea la

rupere.

În timpul prelucrării metalelor prin presiune, deplasarea particulelor de material se

supun legii celei mai mici rezistenţe. Conform acestei legi, particulele de material ce se

deformează plastic se deplasează numai în direcţia celei mai mici rezistenţe. Altfel spus,

tendinţa de deplasare a particulelor de material în diferite direcţii este invers

proporţională cu rezistenţa de deplasare.

6


1.3 Procedee şi utilaje de îndoire a ţevilor prin tehnică mecanică

1.3.1 Îndoirea ţevilor prin înfăşurare I

Procedeul de îndoire a ţevilor este bazat pe înfăşurarea pe un sector profilat, cu folosirea dornului pentru evitarea turtirii.

Fig. 1.2 Îndoirea ţevilor prin înfăşurare I

ţeava T, ghidată de şablonul S, se înfăşoară în jurul sectorului profilat P sectorul P este antrenat în mişcare de rotaţie de un motor electric, prin intermediul

unui reductor dornul D este menţinut în permanenţă în dreptul secţiunii în care se realizează

îndoirea, pentru a evita pericolul turtirii după fiecare îndoire, şablonul de ghidare S şi sectorul profilat P revin la poziţia

iniţială, iar ţeava se refixează de sectorul P cu ajutorul dispozitivului F Lăţimea cavităţii S > De cu 0,6...1 mm Joc D-ţeavă: 0,8...2,5 mm Dm = 50...200 mm – acţionare electrică Dm = 200...500 mm – acţionare hidraulică.

7

LUCRARE DE DIPLOMĂ

1.3.2 Îndoirea ţevilor prin înfăşurare II

Procedeul de îndoire pe porţiuni a ţevilor este bazat pe înfăşurarea ţevii pe un sector profilat, cu ajutorul şabloanelor profilate acţionate de cricuri hidraulice

Aplicabilitatea acestui procedeu este pentru ţevi subţiri (k ≤ 0,02) şi cu diametre mari (Dm = 500...1000 mm).

Fig. 1.3 Îndoirea ţevilor prin înfăşurare II

Succesiunea fazelor de lucru pentru acest procedeu de îndoire, sunt: introducerea ţevii T pe suportul S, cricurile C1, C2 şi C3 fiind reglate la aceeaşi

înălţime cu ţeava T pentru a sta în poziţie orizontală, figura 1.3 – a

8


îndoirea primei porţiuni a ţevii prin coborârea şablonului profilat P şi ridicarea la o înălţime corespunzătoare a cricurilor C2 şi C3 , figura 1.3 - b

avansul ţevii, simultan cu ridicarea cricului C1 şi coborârea cricurilor C2 şi C3 în poziţia iniţială , figura 1.3 – c.

îndoirea celei de-a doua porţiuni a ţevii prin coborârea şablonului şi ridicarea a cricurilor C2 şi C3

repetarea fazelor până la terminarea îndoirii.

1.3.3 Îndoirea ţevilor prin presare

Procedeul de îndoire prin presare se realizează prin împingerea, presarea materialului, pe un sector profilat pe care se înfăşoară, fiind exemplificat în figura alăturată:

Fig. 1.4 Îndoirea ţevilor prin presare

îndoirea are loc cu ajutorul unui dispozitiv de curbat pravăzut cu un poanson profilat P, după diametrul exterior al ţevii, De, şi raza de îndoire, R

poansonul, împins cu forţa F de berbecul B, îndoaie ţeava T, sprijinită pe două role profilate S, montate pe batiul presei A.

1.3.4 Îndoirea ţevilor la cald

Procedeul de îndoire la cald, unde încălzirea se produce cu ajutorul curenţilor de înaltă frecvenţă, are o bună aplicabilitate pentru ţevi cu pereţi groşi (s ≤ 75 mm) având diametru mare (Dm ≤ 1600 mm) şi ţevi din oţel aliat şi nealiat, cu raze de curbură minime (R = 1,5 Dm).

Prin această metodă utilizând rolă de îndoire se pot obţine raze de îndoire diferite, în plane diferite, fără dispozitive suplimentare.

9

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Utilizând un dispozitiv de curbare uniformă se pot obţine grade de deformare maxime de 40%, pentru ţevi cu s ≤ 30 mm.

Fig. 1.5 Geometrii de table profilate

ţeava 1 este ghidată în mişcarea ei de avans axial uniform de perechile de role R încălzirea se face la 800...1200oC şi se produce prin trecerea ţevii printr-un

inductor (CIF) notat cu 2, cu o lăţime inelară de 10...12 mm rola deformatoare, figura 1.5 – a, sau dispozitivul de curbare uniformă 4 din figura

1.5 - b, acţionând asupra porţiunii încălzite a ţevii, o curbează la raza dorită uzual, în zona de îndoire se utilizează o atmosferă de gaze protectoare cum ar fi

argon, azot sau CO2.

1.3.5 Fabricarea serpentinelor

Serpentinele sunt părţi componente ale schimbătoarelor de căldură, având o largă utilizare în diverse instalaţii pentru încălzirea sau răcirea unor fluide, confecţinarea acestora făcându-se din materiale metalice sau nemetalice.

După forma constructivă se pot distinge următoarele tipuri de serpentine, exemplificate în figura 1.6:

plane elicoidale spirale.

10

R

R


Fig. 1.6 Geometrii de serpentine

Fabricarea serpentinelor plane se poate realiza utilizând dispozitivul prezentat schematic în figura 1.7.

Fig. 1.7 Dispozitiv pentru fabricarea serpentinelor plane

Succesiunea fazelor de lucru pentru acest procedeu de îndoire, sunt: lungimea unei ţevi nefiind suficientă pentru a obţine lungimea desfăşuratei

serpentinei, iniţial are loc sudarea cap la cap la o maşină de sudat prin presiune 2 debavurarea interioară se realizează cu un dorn cu muchii tăietoare 3, fixat în tija 4 debavurarea exterioară are loc la avansul ţevilor sudate, obţinut prin împingere cu

ajutorul dispozitivului de antrenare-ghidare 5-8, sub acţiunea polizorului 7, ce pendulează în jurul ţevii

după obţinerea lungimii dorite a tronsonului sudat, se execută îndoirea pe o linie paralelă, folosind dispozitivul cu bacuri de îndoit sectoare profilate 10

după fiecare îndoire, serpentina 11 se roteşte succesiv în două sensuri, cu ajutorul ghidajelor 12.

11

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Serpentinele elicoidale pot fi realizate cu ajutorul unui dispozitiv de tipul celui prezentat în figura 1.8.

Fig. 1.8 Dispozitiv pentru fabricarea serpentinelor elicoidale

Fazele de lucru pentru acest procedeu de îndoire, sunt următoarele: dispozitivul e format dintr-un tambur profilat 2, pe care se înfăşoară ţeava 10,

ghidată de rola 7 rola 7 se deplasează liberă pe arborele 6 serpentina se poate scoate de pe tamburul 2 în urma rotirii pârghiei-distanţier 5, ce

susţine bucşa 4 antrenarea în mişcare de rotaţie a tamburului profilat 2 este asigurată de arborele

principal al unui strung, prin intremediul manivelei 1 fixarea pe batiul strungului se realizează cu ajutorul plăcii 8, prin intremediul

suportului 9 dimensiunile tamburului se stabilesc ţinând cont de deformaţiile elastice ale

serpentinei, la scoaterea de pe tambur.

Serpentinele spirale se pot realiza prin înfăşurare pe dispozitiv cu platou rotitor profilat, ce poate fi antrenat de arborele principal al unui strung.

12


1.4 Caracteristicile materialelor pentru semifabricate

În procesul de deformare la rece se folosesc atât materialele metalice cât şi

nemetalice. Majoritatea materialelor utilizate sânt de natură metalică, feroasă fabricată

într-o varietate de forme şi demensiuni, aliate sau nealiate. Alegerea acestor materiale se

face în general după caracteristicile acestor materiale şi operaţiile care se execută .

În funcţie de calitatea materialelor folosite avem materiale metalice şi materiale nemetalice. Materialele metalice se împart în :

ţevi şi profile din oţel de uz general pentru construcţii de maşini ţevi şi profile din oţel carbon de calitate ţevi şi profile din oţel aliat ţevi şi profile din cupru

Clasificarea oţelurilor în funcţie de caracteristicile de ambutisare : clasa A1 pentru ambutisare obişnuită clasa A2 pentru ambutisarea adîncă clasa A3 pentru ambutisarea foarte adîncă clasele A4 şi A5 pentru caroserii de autovehicule.

Clasificarea oţelurilor în funcţie de aspectul suprafeţei: grupa 02 suprafaţa curată cu urme locale de oxizi grupa 03 suprafaţa curată fară oxizi grupa 04 suprafaţa curată fără zgârieturi şi pori.

2. Obiectivul proiectului

13

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Îndoirea ţevilor şi profilelor ocupă un loc destul de important în domeniul

instalaţiilor şi confecţiilor metalice, astfel că necesitatea utilizării unor dispozitive

specializate pentru a realiza acest lucru este stringentă.

Pornind de la realităţile tehnologice existente, cerinţele tot mai mari a pieţii

serviciilor, existenţa echipamentelor capabile să realizeze îndoirea materialelor cu efort

minim, calitate superioară şi un timp de execuţie rezonabil, se consolidează şi ocupă un

segment important pe această piaţă.

2.1. Prezentarea temei de proiect

Proiectarea dispozitivului mecanic pentru îndoit ţevi şi profile se face pentru următoarele carcteristici: actionat manual pentru indoirea tevilor si profilelor.

diametrul maxim exterior al ţevii de = 57mm

grosimea maximă a peretelui ţeviig = 8mm

raza de îndoireR = 250mm

lungimea maximă a segmentului rectiliniu al ţeviilmin = 57mm

unghiul de îndoire α = 80˚

calitatea materialului semifabricatului OLT 35

caracteristicile materialului semifabricatului sunt: R0,2(σc) =230 MPa; R(σr) = 350 MPa; Aa(%) =26 %

acţionarea manuală.

2.2. Obiectivele specifice proiectului

Proiectul urmăreşte identificarea unei soluţii optime, ieftine şi economice pentru proiectarea şi construcţia unui dispozitiv pentru deformare plastică prin îndoire a ţevilor şi profilelor metalice. În acest scop se prezintă şi analizează într-o parte teoretică metodele şi procesul de deformare prin îndoire, pentru identificarea unei soluţii constructive optime. Partea aplicativă a proiectului constă în proiectarea efectivă a dispozitivului, având următoarele obiective specifice :

identificarea soluţiei constructive optime şi a modelului cinematic concepţia şi proiectarea efectivă a dispozitivului efectuarea de calcule organologice de dimensionare şi verificare. realizarea desenelor tehnice pentru ansamblul dispozitivului de îndoit ţevi.

3. Analiza procesului de îndoire

14


Lucrarea [4], care tratează ,,Tenologia presării la rece’’, operaţia de

îndoire ocupă un capitol distinct ce prezintă pe larg fenomenele ce intervin în

timpul acestei deformări, precum şi calculele aferente acesteia.

Îndoirea este operaţia de modificare a formei unui semifabricat prin

încovoiere plană în jurul unei muchii de regulă rectilinii. Deformaţiile care se

produc în procesul de îndoire sunt rezultatul unei anumite stări de eforturi unitare

creată în material ca urmare a acţiunii forţelor de deformare imprimate prin

intermediul elementelor active ale matriţei.

La această deformare, straturile de metal din interiorul porţiunii îndoite se

comprimă în direcţie longitudinală şi se întind în direcţie transversală, în timp ce

straturile de la exteriorul zonei îndoite se întind în direcţie longitudinală şi se

comprimă în direcţie transversală, figura .3.1. Acest mod de deformare a

materialului în timpul îndoirii conduce la o stare neuniformă de tensiuni şi

deformaţii, destul de complexă.

Fig. 3.1 Tensiunile şi deformaţiile în cazul îndoirii

Între straturile exterioare şi cele interioare ale zonei îndoite se află unul a

cărui lungime nu se modifică, tensiunea de întindere din el fiind nulă, şi care

poartă numele de strat neutru. Poziţia lui în raport cu suprafaţa interioară a zonei

îndoite este determinată prin coeficientul x0 (sau raza sa de curbură ).

Distorsionarea secţiunii transversale este mai puternică atunci când

dimensiunile secţiunii transversale ale semifabricatului sunt comparabile, dar

pentru grosimi g mici şi lăţimi b comparativ mult mai mari (cazul tablelor subţiri)

aceasta nu mai este sesizabilă, având de-a facede fapt cu o altă schemă a stării de

tensiuni şi deformaţii.

Sub aspect tehnologic se deosebesc două situaţii de îndoire:

- îndoirea cu rază de îndoire, când r > 0,1g;

15

LUCRARE DE DIPLOMĂ

- îndoirea cu rază de îndoire mică (sau fără rază), când r = (0...0,1)g, caz în

care apare o deformare plastică foarte importantă şi diferită de cea de la îndoirea

obişnuită .

Pentru a analiza starea de tensiuni din zona îndoită, se consideră un sistem

de referinţă polar având axa q orientată după direcţia tangenţială la zona îndoită

şi axa r după direcţia normală la aceiaşi zonă, figura .3.2.

Fig. 3.2 Zona îndoirii semifabricatului

Considerând că avem de-a face cu o problemă plană de tensiuni şi

deformaţii în care tensiunile şi sunt tensiuni normale principale, ecuaţia de

echilibru a tensiunilor ce acţionează asupra unui volum infinit mic de material are

forma:

(3.1)

Pentru această situaţie, condiţia de plasticitate Tresca are forma:

(3.2)

urmând ca starea de tensiuni să fie analizată separat pentru zona întinsă, în care

, şi pentru cea comprimată, în care , unde este raza medie; r-

raza curentă; Rc este limita de curgere a materialului, iar celelalte notaţii au

semnificaţia din figura 3.1 şi 3.2.

Semnul plus se consideră pentru zona comprimată iar minus pentru cea întinsă.

Pentru determinarea momentului încovoietor necesar îndoirii unui

semifabricat de lăţime unitară (b = 1), se consideră că acesta este solicitat de

tensiunile interne ce au o anumită distribuţie pe grosimea sa, figura .3.3.

16


Fig. 3.3 Tensiunile interne în semifabricat

Deformarea unui material ideal plastic, distribuţia tensiunilor este cea din

figura 3.3,a, momentul încovoietor va rezulta din însumarea momentelor date de

acţiunea tensiunilor de compresiune şi a celor de întindere din relaţia (3.3):

(3.3)

Pentru deformarea materialului elasto-plastic, se consideră că deformarea

plastică se produce pe adâncimea h, iar cea elastică pe adâncimea (g - h), iar

momentul încovoietor se obţine din însumarea momentelor încovoietoare

respective, figura 3.3,b:

(3.4)

Pentru h = g relaţia (3.4) capătă forma (3.3), iar pentru h = 0, forma

cunoscută pentru încovoierea elastică.

Mai apropiată de realitate este situaţia din figura 3.3,c, în care se consideră

distribuţia tensiunilor pe grosimea materialului de tipul elasto-plastic cu ecruisare

(liniară).În scopul simplificării şi al realizării unui calcul acoperitor, se consideră

că deformarea se face total plastic utilizându-se relaţia (3.3).

La îndoirea cu rază de îndoire, fazele successive de deformare ale

semifabricatului solicitat la încovoiere sunt cele din figura 3.4.

Fig. 3.4 Fazele îndoirii

Se remarcă că pe măsură ce procesul de îndoire avansează, raza de curbură

şi lungimea de rezemare l se micşorează treptat, astfel încât, momentul de

încovoiere dat de reacţiunile din punctele de rezemare ale semifabricatului pe

placa de îndoire va fi maxim la sfârşitul deformării. Tot atunci se va realiza şi un

contact mai complet dintre semifabricat şi placa de îndoire.

4. Soluţia constructivă

17

a).

b).

c).

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Îndoirea la rece a devenit o tehnologie consacrată în aplicaţii diverse de instalaţii, construcţii şi confecţii metalice, care dă posibilitatea utilizatorilor la o economisire de materiale şi reducere a timpului de execuţie.

Varianta constructivă aleasă are în vedere ca şi criterii de proiectare, simplitatea în execuţie, exploatarea uşoară şi mobilitatea dispozitivului dispozitivului de îndoit ţevi.

În principal componenţa acestuia este alcătuită dintr-un segment pentru îndoire 6 şi două role presoare 10, ca elemente active ale dispozitivului. Rolele presoare sunt montate cu ajutorul bolţurilor 11 şi blocate cu ştifturi de siguranţă pe braţul pârghiilor 1 a mecanismului de acţionare.

Fig. 4.1 Dispozitiv pentru îndoit ţevi

Aceste elemente sunt profilate pentru diametrul ţevii de îndoit, în scopul urmăririi acestui profil pe parcursul procesului de îndoire.

Pentru acţionarea dispozitivului este utilizat un mecanism tip paralelogram cu pârghii articulate între ele şi care sunt puse în mişcare de către un şurub de mişcare 2 a cărui capăt este fixat de batiul dispozitivului 8, nefiindu-i anulată mişcarea de rotaţie.

Semirola 6 este fixată de batiu cu ajutorul bolţului de blocare 7. La partea inferioară semirola are prevăzut un canal ce îmbracă profilul batiului nepermiţând rotirea semirolei în jurul bolţului.

18

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10 11 12


Fig. 4.2 Îndoirea ţevilor

În figura de mai sus este prezentat procesul de îndoire prin poziţia iniţială şi poziţia finală a dispozitivului de îndoit ţevi şi a semifabricatului.La efectuarea îndoirii trebuiesc urmaţi următorii paşi:

verificarea şi montarea segmentului de ţeavă pentru îndoire

verificarea montării şi fixării rolelor

introducerea ţevii în dispozitiv

îndoirea ţevii la curbura necesară prin acţionarea manivelei

aducerea mecanismului de îndoire în poziţia initială

scoaterea ţeavii îndoite.

În cazul scoaterii ţevilor lungi se procedează la scoaterea bolţului 7 şi îndepărtarea semirolei 6 urmată de scoaterea ţevii.

Având greutate mică, dispozitivul de îndoit ţevi este uşor de manevrat şi datorită gabaritului său redus se poate lucra şi în spaţii foarte restrânse.

5. Calcule organologice şi de rezistenţă

19

LUCRARE DE DIPLOMĂ

5.1 Schema cinematică Schema cinematică a dispozitivului este redată în figura alăturată, pentru a fi

utilizată în efectuarea calculelor ce urmează.

Fig. 5.1 Schema cinematică

Notaţiile ce s-au făcut în figură semnifică :1 - discul pe periferia căruia se îndoaie ţeava sau profilul2 - batiul dispozitivului cu prindere în menghină3,3’ - bară articulată cu rolă4 - ţeavă sau profil laminat5,5’ - role de presare 6,6’ - bare articulate 7 - manivela de acţionare8 - piuliţă9 - şurub

5.2. Stabilirea forţelor care încarcă mecanismul

În conformitate cu [4], alungirea efectivă a materialului se calculează cu relaţia:

cu îndeplinirea condiţiei:

unde notaţiile semnifică: Aef - alungirea efectivă Aa - alungirea specifică a materialului

Condiţia este îndeplinită:

Pentru calculul forţei de îndoire trebuie să se ia în considerare momentul de

îndoire necesar învingerii eforturilor unitare, care apar în secţiunea semifabricatului.

20

α

de

g

FE

D

B

C

1

2

3

3'

4

55'

6

6'

7

8


În cazul unui semifabricat supus îndoirii după un şablonde rază r avand lungimea braţului

de acţionare a forţei lx momentul de îndoire exterior este:

unde :

Fi [N] - este forţa de îndoire

Fig. 5.2 Îndoirea după şablon

Egalizand momentul de îndoire exterior dat de relaţia de mai sus cu cel interior, considerand îndoirea unui semifabricat cu secţiune dreptunghiulară rezultă:

Forţa de îndoire este maximă la sfarşitul operaţiei, deci cand lx are valoare minimă:

diametrul interior:

distanţa până la fibra medie:

Modulul de rezistenţă axial al secţiunii transversale se calculează cu relaţia:

- momentul de inerţie al semifabricatului şi se calculează cu relaţia:

21

de

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Calculul forţei necesare la acţionare se face cu relaţia:

Calculul forţei efective se face luând în considerare un coeficient de siguranţă :

Momentul încovoietor se calculează cu următoarea relaţie:

5.3. Calculul lungimii pârghiilor

5.4. Cinetostatica mecanismuluiPentru reprezentare se stabileste un factor de scară:

k - scara de reprezentare

22


5.5. Calculul reacţiunilor

Fig. 5.3 Poziţia iniţială

Se scrie ecuaţia de momente pentru elementul 3:

Pentru diadă se poate scrie ecuaţia de momente după cum urmează:

23

F

h

C

D

R54n

R23

n

t

B

R23

R23

n

t

F/2

R54

R23

R23R

LUCRARE DE DIPLOMĂ

În conformitate cu desenul rezultă următoarele mărimi:

Fig.5.4 Poziţia finală

Calculul forţelor ce acţionează asupra şurubului în poziţiile extremePentru poziţia iniţială se consideră :

Fig. 5.5 Forţele din poziţia iniţială

Pentru poziţia finală se consideră :

24

ß f

P

R45

5

R45

f

P

5

ßi

R45

iR 45

F/2

D

C

E

R23

n

t

B R23

R23

R54

F/2

nR2

3 R23

tR


Fig. 5.6 Forţele din poziţia finală

5.6. Calculul şurubului

25

dd 3

α

r

f1

f 2d 4

d 5

t x 45

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Fig. 5.7 ŞurubulDimensionarea şurubului :

Valoarea obţinută se standardizează conform SR ISO 2904 şi se alege:

Se verifică condiţia de autofrânare:

26


Se adoptă conform STAS:

Se adoptă conform STAS:

Calculul momentelor de frecare se face cu relaţia:

Verificarea la solicitari compuse:Tracţiune

Torsiune

27

LUCRARE DE DIPLOMĂ

5.7. Calculul asamblării sudate a piuliţei

Pentru a realiza ansamblul piuliţei şi aripioare articulaţiei se adoptă pentru piuliţă o formă paralelipipedica.

Fig. 5.8 Piuliţa

Grosimea cordonului de sudură notat cu as este egală cu înalţimea triunghiului isoscel înscris în secţiunea transversalăă a cordonului de sudură.

Stabilirea dimensiunilor constructive

28

ßf

R'

R''

R45f

a

h1

b1

b1

as

b

h

H1

ls=l1=l


Constructiv se alege :

Calculul sudurii

Grosimea cordonului de sudură se adoptă în funcţie de grosimea celei mai subţiri platbande din pachetul de sudat.

Se adoptă constructiv:

Tensiunile din cordonul de sudură:Încovoiere

ForfecareLa forfecare se consideră că tensiunea este uniform repartizată

Compresiune

29

LUCRARE DE DIPLOMĂ

- este un coeficient care ţine seama dacă sudura este executată manual sau automat - este un coeficient care ţine seama de tipul solicitării, în regim static sau dinamic

; ;

5.8. Pârghiile articulate Pârghiile articulate cu piuliţă sunt supuse la compresiune şi este posibil să apară

fenomenul de pierdere a stabilităţii sau flambajul.Din această cauză se adoptă ca material OL37 STAS 500/2-80 cu caracteristicile:

Se consideră acţiunea în domeniul elastic:

- depinde de modul de sprijinire al bareiPentru barele articulate la ambele capete, lungimea de flambaj este egală cu

lungimea barei.

Verificarea la flambaj

30


Fig. 5.9 Pârghie articulată

Pârghiile cu role se confecţionează din OL37.

5.9. Calculul bolţurilor

Pentru asmblare se utilizează bolţuri cu cap mic conform STAS 5755-58, din OL50. Varianta constructivă aleasă este cu gaură pentru splint.

Splintul se alege conform STAS 1991-60. Materialul pentru splint este sarmă semirotundă de oţel trasă la rece conform STAS 3934-59. 5.9.1. Calculul bolţului din articulaţia aripioarelor piuliţei cu pârghiile

31

b1

b b

b 1

R45

R45/2R45/2

b

l

1

2

3

4

5

lDE

HR45

f

14

LUCRARE DE DIPLOMĂ

1 – bară pârghie 4 - gaura splint2 - aripioarele piuliţei 5 - bolţ3 - şaiba pentru bolţuri conform STAS 5974-58

Fig. 5.10 Asamblarea cu bolţ

Constructiv se alege:

Constructiv se alege:

Dimensionarea bolţului articulţiei piuliţei

Dimensionarea bolţului se face din condiţia de rezistenţă la solicitarea de încovoiere cu relaţia:

32

d

c

45°

D


Se alege diametrul şurubului conform STAS 5755-58:

; ; ; ; ; ;

Fig. 5.11 Bolţul

Dimensiunile şaibei sunt: ; ; ;

Fig. 5.12 Şaiba

Verificarea bolţului articulţiei piuliţeiVerificarea la strivire a contactul bolţ – aripioare – bară pârghie se face în ipoteza

că pe suprafaţa semicilindrică de contact presiunea este uniform repartizată.Contactul bolţului cu bara pârghie:

Contactul dintre bolţ şi aripioare:

33

d d1

30°

cel

c1

h

r

45°

ad

c

h l

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Verificarea bolţului la solicitări compuse

Solicitarea la încovoiere:

Solicitarea la forfecare:

Alegerea splintului

Fig. 5.13 Splint

Dimensiunile geometrice : ; ; ; ;

34


5.9.2. Calculul bolţurilor din ansmblul bare şi role

1 – profil pârghie 3 - bolţ2 – rolă 4 - şaibă

Fig. 5.14 Asamblare rolă

Dimensionarea boltului

Se alege conform STAS 5755-58:

căruia îi corespund următoarele dimensiuni:; ; ; ; ; ;

Şaiba are următoarele dimensiuni:; ; ; ;

Verificarea la strivire pentru contactul bolţ - rolă - pârghieContactul boltului cu rola:

35

1

2

3

4

Ff

de

br

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Contactul dintre bolţ şi pârghie

Verificarea bolţului la solicitări compuseSolicitarea la încovoiere:


Alegerea splintuluiDimensiunile geometrice :

; ; ; ;

5.9.3. Calculul bolţurilor din ansmblul pârghii şi batiu

36

l'

15

R23

FR

l1

2

3

4

5

6


1 – batiu 4 - rolă2 - şaibă 5 - distanţier3 – bolţ 6 – bolţ

Fig. 5.15 Ansamblu role

Calculul bolţurilor mici

Dimensionarea bolţului

Se alege diametrul conform STAS 5755-58:

; ; ; ; ; ;

Şaiba are următoarele dimensiuni:; ; ;

Verificarea la strivire pentru contactul bolţ – batiu - pârghie

Contactul bolţului cu batiul:

37

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Contactul dintre bolţ şi profilul




; ; ; ;

Calculul bolţului mare

Dimensionarea bolţului

38


Se alege diametrul conform STAS 5755-58:

; ; ; ; ; ; Şaiba are următoarele dimensiuni:

; ; ;

Verificarea la strivire pentru contactul bolţ – batiu - rolăContactul bolţului cu batiul:

Contactul dintre bolţ şi profilul pârghiei



39

a P

D4

d

d3

D1

D2=d2

p/2

LUCRARE DE DIPLOMĂ


; ; ; ;

5.9.4. Calculul piuliţei

Numărul de spire ale piuliţei se determină din condiţia de rezistenţă a spirelor la presiunea specifică :

Fig. 5.16 Piuliţa

Pentru contactul oţel pe oţel cu gresare presiunea admisibilă este:

z - numărul de spire

Se alege :

40


Verificarea filetului piuliţeiVerificare spirei filetului la solicitarea de încovoiere:

Verificarea spirei filetului la solicitarea de forfecare:

Verificarea corpului piuliţeiCalculul solicitării la tracţiune:

Calculul solicitării la torsiune:

41

LUCRARE DE DIPLOMĂ

6. Normele specifice de protecţie a muncii

Personalul operator foloseşte echipament individual de protecţia muncii specific

lucrărilor de lăcătuşerie în conformitate cu normativul cadru de acordare şi utilizare a

echipamentelor de protecţia muncii.

Protejarea mâinilor cu mănuşi de protecţie este obligatorie pentru protejarea

mâinilor împotriva accidentelor provocate de debavurarea necorespunzătoare a

semifabricatelor.

Se interzice utilizarea semifabricatelor necorespunzătoare din punct de vedere

dimensional şi calitativ.

Operaţiunile de mentenanţă efectuate în mod regulat reduc pierderile cauzate de

defecţiuni precum şi accidentele de muncă. Principalele operaţiuni de mentenanţă în

cazul utilajelor mecanice sunt înlocuirea pieselor uzate, lubrifierea lagărelor, reglarea

componentelor şi îndepărtarea factorilor de uzură (apă, praf, acizi etc.).

Intervalele de timp la care se efectuează operaţiile de întreţinere sunt de regulă la sfâşitul

programului de lucru.

Căile de acces nu trebuie să fie blocate în timpul procesului de îndoire a ţevilor şi

nici în timpul staţionării acestuia. Depozitarea semifabricatelor şi produselor finite se face

în spaţii special amenajate fiind interzisă sprijinirea acestora de pereţi sau dispozitiv.

Este interzisă utilizarea echipamentelor individuale de protecţie care nu sunt realizate şi

certificate în conformitate cu standardele şi normativele în vigoare.

Lucrările care urmează să se efectueze în spaţii în care se află utilaje, echipamente

şi instalaţii în funcţiune (gaze, abur, apă supraîncălzită etc.) se vor executa numai pe bază

de fişă tehnologică de execuţie a lucrării care va cuprinde obligatoriu măsurile de

securitate a muncii ce urmează a fi adoptate.

Locurile de muncă de pe căile publice vor fi astfel amenajate încât să asigure

circulaţia pietonilor şi vehiculelor în deplină siguranţă, în conformitate cu Normele

specifice de securitate a muncii pentru lucrări de drumuri, poduri şi construcţii căi ferate.

42


Locurile de muncă vor fi iluminate corespunzător în conformitate cu Normele

generale de protecţie a muncii şi după caz vor fi ventilate, în vederea eliminării riscului

de accidentare sau îmbolnăvire profesională datorat gazelor nocive sau explozive ce se

pot produce în timpul lucrului sau din alte cauze. În toate situaţiile în care există riscul de

producere a incendiilor sau exploziilor se vor lua măsurile de prevenire adecvate în

conformitate cu normele PSI în vigoare.

7. Concluzii

Prezentul proiect reprezintă un dispozitiv, destinat deformării plastice prin îndoire

a ţevilor şi profilelor metalice, utilizate în realizarea instalaţiilor şi confecţiilor metalice

Studiul soluţiilor constructive existente pe piaţă, a literaturii de specialitate în

acest domeniu, a fost baza de pornire pentru conceperea soluţiei constructive

pentru dispozitivul prezentat în acest proiect.

Contribuţia personală principală pentru realizarea proiectului este concepţia

constructivă a dispozitivului, într-o variantă extrem de simplă din punct de vedere

al elementelor componente, calculele de dimensionare necesare pentru proiectarea

elementelor principale.

Proiectarea efectivă şi modelarea tridimensională precum şi desenele

tehnice aferente dispozitivului fost făcută cu ajutorul softurilor Solidworks şi

Autocad.

43

LUCRARE DE DIPLOMĂ

Bibliografie

1.Chişu, A., ş.a., Organe de maşini, Editura Didactică şi Pedagogică,

Bucureşti,1981.

2. Grecu, H., Tehnologia îndoirii ţevilor şi profilelor, Editura Tehnica, Bucuresti, 1977 3. Şomotecan, M., Hărdău, M., Bodea, S., Rezistenţa materialelor, Editura

U.T.PRES, Cluj-Napoca, 2005.

4. Teodorescu, M., Zgură, Gh., Tehnologia presării la rece, Editura Didactică şi

Pdagogică, Bucureşti, 1980.

5. Voinea, R., Voiculescu, D., Ceauşu, V., Mecanica, Editura Didactică şi

Pedagogică, Bucureşti, 1983.

6. [*] STAS-uri Organe de Maşini.

44

Documents

Lucrare de Diploma - Dispozitiv Pentru Indoit Tevi