Arbori și Osii

5.1. DEFINIRE. CLASIFICARE. CARACTERIZARE

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.

Arborii si osiile au si rolul de a prelua fortele de la organele de masini montate pe acestea 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.

Fig. 5.1 Partile componente ale unui arbore

Portiunile de calare sunt zonele pe care se monteaza organele de masini sustinute de arbore. Acestea se pot 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.

Portiunile de reazem (fusurile) sunt zonele de sprijin ale arborelui în lagarele cu 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 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 Tipul arborilor

Forma axei geometrice Arbori drepti Arbori cotiti Arbori flexibili

Destinatia Arbori de transmisie Arbori principali ai masinilor unelte

Sectiunea arborelui pe lungime Arbori cu sectiune constanta Arbori cu sectiune variabila în trepte

Forma sectiunii transversale Arbori cu sectiune plina Arbori cu sectiune tubulara

Forma suprafetei exterioare Arbori netezi Arbori canelati

Rigiditatea Arbori rigizi Arbori elastici

Numarul reazemelor Arbori static determinati

(cu doua reazeme) Arbori static nedeterminati

(cu mai mult de doua reazeme)

Pozitia axei geometrice Arbori orizontali Arbori înclinati Arbori verticali

Criteriul de clasificare Tipul osiilor

Natura miscarii Osii fixe Osii rotitoare

Forma axei geometrice Osii drepte Osii curbate

Forma sectiunii transversale Osii cu sectiunea plina Osii cu sectiunea tubulara

Numarul reazemelor Osii static determinate

(cu doua reazeme) Osii static nedeterminate

(cu mai mult de doua reazeme)

Pozitia axei geometrice Osii orizontale Osii înclinate sau verticale

Observatie: Cu caractere aldine s-au notat arborii si osiile care vor fi tratate în acest curs

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,