Selecția materialelor - arbore cotit

1.Analiza functionala constructiva

si tehnologica a produsului.

Stabilirea principiala a itinerariului

tehnologic de prelucrare.

Arborii cotiti sunt organe de masini avand o configuratie complicata si mai ales un rol functional complex (transforma miscare de translatie in miscare de rotatie), motiv pentru care, pentru asigurarea unor conditii tehnice indispensabile, au o tehnologie pretentioasa. In plus arborii cotiti fiind supusi unor solicitari dinamice variabile complexe, acestia trebuie bine echilibrati si confectionati din materiale capabile sa suporte aceste solicitari. Pentru indeplinirea celor aratate mai inainte, la intocmirea procesului tehnologic de prelucrare a unui arbore cotit se va tine cont de urmatoarele indicatii.

Un arbore cotit este format din fusuri, brate de manivela, manetoane si capete. Formele acestor componente, ca si a arborelui intreg, trebuie astfel proiectate, incat sa permita forjarea sau turnarea, fara rebuturi si producerea unor tensiuni interioare mari, iar prelucrarea mecanica sa fie cat mai redusa.

Pe capetele arborelui se aseaza diferite organe de transmisie, roata pentru cureaua ventilatorului, amortizorul de vibratii, etc.

Pozitia reciproca a pieselor in sistemul biela-manivela si regimul de functionare la turatii mari si variabile impune un grad de precizie ridicat la executarea arborelui cotit. Precizia dimensionala si rugozitatea suprafetelor sunt determinante numai pentru fusuri, paliere si manetoane.

Rolul lor este de a sustine diferite organe de masini aflate in miscare de rotatie, ca rotoare de generatoare electrice, volanti, cuple, roti dintate etc., si de a transmite altor organe de masini momente de torsiune. Arborii cotiti sustin de asemenea o parte din greutaatea bielelor care executa miscari plan-paralele. Acestia transmit lagarelor de sprijin fortele transversale si axiale pe care le primesc de la organele de masini pe care le sustin. In timpul exploatarii arborii cotiti se gasesc in miscare de rotatie.

Arborii cotiti au o larga utilizare in constructia motoarelor cu ardere interna, a masinilor cu aburi cu piston, pompelor si compresoarelor cu piston si a preselor cu manivela.

Clasificarea arborilor cotiti se face dupa diferite criterii, astfel vom avea:

-dupa numarul coturilor: cu un cot sau cu maai multe coturi

-dupa valorile diametrelor manetoanelor: cu acelasi diametru pentru toate manetoanele; cu diametre diferite de la un maneton la altul

-dupa pozitia arborelui cotit in timpul exploatarii: arbori orizontali; arbori verticali

-dupa numarul lagarelor de sustinere: arbori sprijiniti pe doua lagare (arbori static determinati); sprijiniti pe trei sau mai multe lagare (static nedeterminati)

-dupa felul solicitarii: arbori supusi la incovoiere si torsiune; arbori supusi la incovoiere, torsiune si intindere sau compresiune

-dupa puterea transmisa: arbori incarcati greu; arbori incarcati mijlociu; arbori incarcati usor

-dupa felul semifabricatului utilizat pentru executare arborelui: forjat, laminat, matritat, sudat si turnat

-dupa echilibrare: complet echilibrati, partial echilibrati si neechilibrati.

Proiectarea formei, tipuri constructive, conditii constructive, materiale

Forma si dimensiunile arborilor cotiti depind de o gama de factori ca: numarul si pozitia cilindrilor, cursa pistoanelor si marimea rezultantei presiunilor ce se exercita asupra fiecarui piston, turatia de regim a arborilor. De exemplu cu cat cursa pistoanelor este mai mare cu atat turatia arborelui cotit este mai mica. In cazul motoarelor greu incarcate, pentru a se asigura rigiditatea si rezistenta arborelui cotit ca si functionarea normala a retelei de ungere a lagarelor principale, este necesar ca numarul fusurilor paliere sa fie mai mare decat cel al manetoanelor. In cazul motoarelor mici mai putin incarcate numarul fusurilor palier poate fi micsorat devenind mai mic decat cel al manetoanelor, ceea ce simplifica constructia, reduce lungimea arborelui cotit si favorizeaza montajul.

In dimensionarea arborilor cotiti trebuie sa tina seama de urmatorii factori: factorul geometric, siguranta in functionare, reducerea greutatii, factorul tehnologic, pretul de cost.

Factorul geometric este determinat in primul rand de planul general al motorului (daca motorul sau agregatul in care se monteaza arborele cotit are cilindrii asezati in linie, in V, sau in stea)

Forma arborelui depinde si de numarul lagarelor. Daca fiecare manivela se afla intre doua lagare, se spune in acest caz ca numarul de lagare este complet. Numarul mare de cuzineti sau rulmenti, impus de aceasta dispozitie scumpeste fabricatia agregatelor ; din acest motiv exista tendinta de a reduce numarul organelor de sustinere ale arborelui cotit.

Geometria arborelui cotit depinde intr-o oarecare masura si de constructia bielei, respictiv a cuzinetului sau a rulmentului utilizat la biela, bielele putand fi alaturate, furcate sau articulate. Pentru biele avand cuzinetul din doua bucati se poate utiliza un arbore cotit dintr-o singura bucata sau al rulmentilor cu role, sau cu ace pe manetoane, este necesara confectionarea arborilor motori asamblati din bucati.

Diferitele tipuri constructive de arbori cotiti se arata in figura de mai jos:

Fusurile se executa la ecelasi diametru iar manetoanele pentru micsorarea maselor rotitoare se executa goale la interior. Un alt element constructiv de care se tine cont in proiectarea arborilor cotiti sunt contragreutatiile bratelor de manivela. Ele sunt necesare pentru a micsora solicitarile datorita fortelor de inertie care iau nastere in mecanismele motoare. Acestea descarca fusurile si micsoreaza frecarile din lagare, marind prin aceastea randamentul mecanic. Marimea contra greutatii trebuie sa fie cuprinsa in corpul de revolutie descris prin rotatia bratului de manivela iar grosimea egala cu a bratului.