ARBORI SI OSII
DEFINIRE. CLASIFICARE. CARACTERIZAR CARACTERIZARE E
Arborii sunt organe de masini cu miscare de rotatie destinate sa sustina alte organe de
masini (roti dintate, roti de lant, roti de curea, semicuplaje etc.) în miscare de rotatie si sa transmita momente de torsiune în lungul axei lor.
Osiile sunt organe de masini cu miscare de rotatie sau fixe destinate numai sustinerii
unor organe de masini în miscare de rotatie. Osiile nu transmit momente de torsiune. Arbor Ar boriiii si osi osiililee au si ro rolu lull de a pre prelua lua fortel for telee de la or organ ganele ele de mas masin inii mon monta tate te pe ace acest stea ea si de a le transmite reazemelor (lagare cu rostogolire sau cu alunecare). Partile componente ale unui arbore sunt (fig. 5.1): corpul arborelui (a); portiunile de calare (b); portiunile de reazem (c) numite si fusurile arborelui. Portiunile de calare sunt
zonele pe care se monteaza organele de masini sustinute de arbore. Acestea se pot Fig. 5.1 Partile componente ale unui arbore executa cu suprafete cilindrice sau conice. Cele mai utilizate sunt portiunile de calare cu suprafata cilindrica, mai usor de prelucrat. Suprafetele conice se utilizeaza pentru portiunile de calare pe care au loc montari si demontari frecvente ale organele de masini sustinute de arbore (roti de schimb etc.) si când se impune o centrare foarte precisa a acestora. Portiunilee de reazem ( fusurile) sunt zonele de sprijin ale arborelui în lagarele cu Portiunil rostogolire sau cu alunecare. De regula, acestea sunt dispuse în apropierea capetelor arborilor si pot fi executate cu suprafete cilindrice, conice sau sferice. Pentru lagarele cu rostogolire, fusurile se executa cilindrice relativ scurte – în cazul montarii unui singur rulment cu corpurile de rostogolire dispuse pe un rând, sau mai lungi – în cazul montarii a doi rulmenti sau a unui rulment având corpurile de rostogolire dispuse pe doua sau mai multe rânduri. Diametrele acestor fusuri se aleg dupa diametrul interior al rulmentului. Uneori, fusurile arborelui se executa conice având conicitatea egala cu cea a alezajului rulmentilor oscilanti cu bile sau cu role butoi, rumentilor cu role r ole cilindrice de marime mare etc. Pentru lagarele cu alunecare, fusurile se executa cilindrice, conice sau sferice, cele mai utilizate fiind fusurile cilindrice care au diametrul mai mic decât al treptei alaturate, pentru
simplificarea montajului si pentru obtinerea de umeri de sprijin pentru fixarea axiala a lagarelor. Fusurile conice se folosesc pentru a avea posibilitatea reglarii jocului din lagar – prin deplasarea axiala a arborelui – iar cele sferice doar în cazul unor arbori elastici, cu deformatii de încovoiere foarte mari. Clasificarea arborilor si osiilor, pe baza principalelor criterii de clasificare, este prezentata în tabelul 5.1 [23]. Tabelul 5.1 Criteriul de clasificare
Forma axei geometrice
Arbori drepti
Destinatia
Arbori de tra
Sectiunea arborelui pe lungime Forma sectiunii transversale
Arbori cu se constan Arbori cu secti
Forma suprafetei exterioare
Arbori ne
Rigiditatea
Arbori ri
Numarul reazemelor Pozitia axei geometrice
Arbori static de (cu doua rea Arbori orizontal
Criteriul de clasificare
Natura miscarii
Osii fix
Forma axei geometrice Forma sectiunii transversale Numarul reazemelor
Osii dre Osii cu sectiun Osii static dete
Pozitia axei geometrice
(cu doua rea Osii orizo
Observatie : Cu caractere aldine s-au notat arb Arborii drepti sunt frecvent
utilizati în transmisiile mecanice, sectiunea transversala a acestora, pe lungime, putând fi constanta (fig.5.2, a) sau variabila (fig. 5.2, b…e), depinzând de repartitia
sarcinilor (momente de torsiune, momente de încovoiere, forte axiale etc.) în lungul axei lor si de tehnologia de executie si de montaj aleasa. Arborii cu sectiune constanta se utilizeaza când sunt solicitati numai la torsiune, momentul de torsiune fiind constant pe întreaga lungime a arborelui. Când arborii sunt solicitati la torsiune si încovoiere, se utilizeaza sectiunea variabila în trepte, aceasta asigurând urmatoarele avantaje: apropierea arborelui de o grinda de egala rezistenta la încovoiere, prezenta unor umeri de sprijin pentru fixarea axiala a organelor de masini sustinute, montajul usor al acestor organe de masini fara deteriorarea altor suprafete ale arborelui. În cazul arborilor de dimensiuni mari, unele trepte de trecere se executa conice, arborele apropiindu-se si mai mult de o grinda de egala rezistenta la încovoiere, Arborii netezi (fig. 5.2, b) se folosesc în constructia reductoarelor, iar arborii canelati (fig. 5.2, c) se folosesc în constructia cutiilor de viteze, a cutiilor de distributie, a diferentialelor autovehiculelor etc. Arborii tubulari (fig. 5.2, d) se folosesc când se impun conditii severe de greutate (când diametrul interior al arborelui tubular este jumatate din cel exterior, greutatea acestuia se micsoreaza cu 25%, iar rezistenta la încovoiere cu numai 6,25% [16]) sau atunci când este necesara trecerea prin arbore a unui alt arbore (exemple: arborii coaxiali ai unor cutii de viteze planetare; arborii cutiilor de viteze cu axe fixe ale unor tractoare prin interiorul carora trece arborele prizei de putere). Principalele domenii de folosire a arborilor drepti sunt: reductoarele de turatii cu axe a fixe, transmisiile automobilelor, tractoarelor, masinilor agricole, utilaje tehnologice, masinilor unelte, b toate transmisiile cu angrenaje etc. Fig. 5.3 Osii Osiile fixe pot fi cu axa geometrica dreapta (fig. 5.3, a) sau curbata si se întâlnesc la masini de ridicat, la sustinerea rotilor intermediare, respectiv la puntile nemotoare ale autovehiculelor. Osiile rotitoare (fig. 5.3, b) au, de regula, axa geometrica dreapta si sectiunea aproape constanta pe toata lungimea si se rotesc împreuna cu organele de masini sustinute. Se întâlnesc, cu precadere, la vagoanele de cale ferata. MATERIALE sI TEHNOLOGIE
din care se executa arborii drepti si osiile se aleg functie de conditiile de rezistenta si rigiditate impuse, de natura organelor de masini sustinute si de tipul lagarelor (cu alunecare sau cu rostogolire). Arborii drepti si osiile se executa, de regula, din oteluri carbon sau aliate, iar în cazul unor dimensiuni foarte mari din fonta. Otelurile aliate se recomanda în cazul când pinionul este executat din astfel de oteluri si este corp comun cu arborele, la turatii de functionare foarte ridicate, în cazul arborilor puternic solicitati si cu restrictii de gabarit, la osiile autovehiculelor etc. Materialele
Pentru arborii drepti si osii, se recomanda: • oteluri de uz general pentru constructii (OL 42, OL 50, OL 60 STAS 500/2), pentru arborii care nu necesita tratament termic; • oteluri carbon de caliate de îmbunatatire (OLC 45, OLC 60 STAS 880) sau oteluri aliate de îmbunatatire (40 Cr 10, 41 CrNi 12 etc. STAS 791), pentru arbori puternic solicitati si/sau durata mare de functionare impusa lagarelor sau canelurilor; • oteluri carbon de calitate de cementare (OLC 10, OLC 15 STAS 880) sau oteluri aliate de cementare (13 CrNi 30, 28 TiMnCr 12 etc. STAS 791), pentru arbori puternic solicitati si pentru arbori care functioneaza la turatii ridicate. pentru arbori si osii pot fi: bare laminate, pentru diametre sub 140 mm; bare laminate cu forjare ulterioara; bare laminate cu matritare ulterioara, în cazul productiei de de serie mare; semifabricate turnate, în cazul arborilor si osiilor de dimensiuni foarte mari. Executia arborilor din bare laminate cu forjare sau matritare ulterioara conduce la obtinerea unui semifabricat apropiat de forma finala a arborelui – cu importante economii de material, manopera si energie – si la realizarea unui fibraj continuu care urmareste forma arborelui, cu efect direct asupra maririi rezistentei acestuia. Semifabricatele
de fabricatie a arborilor si osiilor consta în: strunjirea suprafetelor cilindrice sau conice si a filetelor, frezarea canalelor de pana sau a canelurilor – operatii executate înainte de tratamentul termic – rectificarea fusurilor, a portiunilor de calare, a suprafetelor canelurilor – operatii executate dupa tratamentul termic. Tehnologia
termice sau termochimice aplicate depind de materialul din care se executa arborii, putând fi: îmbunatatire sau îmbunatatire si calire superficiala a fusurilor, canelurilor, portiunilor de calare etc.; cementare urmata de calire a fusurilor, portiunilor de calare si a canelurilor; nitrurare etc. Tratamentele
