Proiectarea Dispozitivelor

STRUCTURA MECANISMULUI DE FIXARE

MF sunt formate în general din urmatoarele componente structurale de bază (fig. 1):

- subsistemul motor ( Mo) care poate fi format din unul sau mai multe elemente de acţionare;

- mecanismul de acţionare a portelementelor de fixare (MA);

- portelementul de fixare (PEF);

- elementul de fixare (de contact cu semifabricatul, bacul, “falca”) (EF).

Exemplu: în figura 2 este reprezentat un MF care exercită o singură forţă de fixare asupra semifabricatului. Mo este pneumatic, cu dublă acţiune, oscilant, MA este format din sistemul de pârghii articulate 1, 2, 3, 4, 5. Reglarea MA se face prin asamblarea filetată existentă între tija motorului 2 şi elementul 3. Portelementul de fixare este bara articulată 6 iar EF 7 este oscilant faţă de PEF 6.

SISTEMATIZAREA MF

Un criteriu de sistematizare este natura acţionării: manuală, mecanizată, automatizată.

MF mecanizate sunt uzual acţionate de către motoare pneumatice, hidrostatice şi mai rar electrice. MF automatizate pot fi comandate de organe ale MU, de forţe centrifugale sau pot fi cu comandă după program.

Un alt criteriu este complexitatea structurală a MA. În general, MA are o structură paralel-serie. Cele mai simple MA sunt formate dintr-un lanţ cinematic elementar (lanţ cinematic în care fiecare element participă la formarea a cel mult două cuple cinematice) închis (monocontur) sau deschis. Aceste mecanisme elementare de fixare (MEF) pot fi amplificatoare de forţă (mecanisme cu pană, cu excentric, cu cuplă elicoidală) sau nu.

Mecanismele compuse (complexe) de fixare (MCF) au la baza lanţuri cinematice rezultate din agregarea altor lanţuri cinematice. Daca se compun lanţuri cinematice monocontur rezultă MCF închise (policontur, fig. 2), dacă acestea se agregă din lanţuri cinematice elementare închise şi deschise rezultă MCF deschise.

Din necesităţi de rigiditate se utilizează în general MCF închise agregate din relativ puţine lanţuri monocontur, rareori mai mult de două.

PARTICULARITĂŢI FUNCŢIONALE ALE MF

Funcţiunea principală a MF este transmiterea şi transformarea forţelor, mai puţin a mişcărilor, deci interesează starea statică a MF.

MF trebuie să relizeze o cursă rapidă (”în gol”- fără aplicarea forţei de strângere), care să permită introducerea / scoaterea uşoară a semifabricatului în /din dispozitiv într-un timp cât mai scurt, urmată de o cursă lentă de aplicare a forţei.

Alte două proprietăţi importante în analiza şi sinteza MF sunt autofrânarea şi autoblocarea.

Pentru studiul lor se consideră raportul de transmitere a forţelor, care depinde de elementele geometrice ale sistemului, notate cu g1,....gk şi de coeficienţii rezistentelor pasive notate cu (unghiuri de frecare):

Se notează cu :

- iF pentru echilibrul la limită, mişcarea directă (s de la strângere);

- iF pentru echilibrul la limită, mişcarea inversă (d de la desfacere);

- iF pentru cazul legăturilor fară frecare,

Autofrânarea se produce pentru iar autoblocarea pentru

AUTOFRÂNAREA, AUTOBLOCAREA

Se consideră echilibrul unui sistem de corpuri având un singur grad de libertate, supus acţiunii a două forţe active : forţa motoare Fi şi forţa de rezistentă Fe. Se va numi mişcare directă tendinţa de mişcare corespunzatoare sensului de deplasare produs de Fi şi mişcare inversă cea corespunzatoare sensului de deplasare produs de Fe.

Un sistem de corpuri prezintă autofrânare dacă atunci când încetează acţiunea elementului mecanic motor (Fi=0) elementul mecanic rezistent continuă să acţioneze şi echilibrul se menţine.

Dacă într-o anumită poziţie sistemul prezintă autoblocare pentru a realiza tendinţa de mişcare provocată de elementul mecanic motor acesta trebuie acţionat cu valori teoretic infinite ale forţei.

Evident autofrânarea şi autoblocarea apar în sisteme supuse la legături cu frecare.

Randamentul mecanic

se notează simplificat în continuare cu

raportul de transmitere a deplasărilor, considerându-se MF nedeformabil, ce fiind

deplasarea Fe iar ci deplasarea Fi,

Lm,Pm - lucrul mecanic instantaneu - motor, puterea instantanee motoare;

Lru,Pru - lucrul mecanic instantaneu al forţelor de rezistenţă utilă, puterea mecanică instantanee a forţelor de rezistenţă utilă;

În cazul MF puterea instantanee a forţelor de inerţie este nulă, iar puterea instantanee a greutăţilor elementelor cinematice se neglijează, în consecinţă randamentul mecanic instantaneu se calculează cu:

Dacă MF este nedeformabil şi legăturile sunt ideale , rezultă că , deci se poate calcula cu relaţia:

Deci, dacă se determină iF prin anularea coeficienţilor de frecare se deduce şi cu relaţia de mai sus se calculează randamentul fără a mai fi necesară determinarea pe cale geometrică a ic.

Pentru apropierea de condiţiile reale (elementele cinematice ale MF sunt deformabile ...),

în proiectarea MF se utilizează rezerva de autofrânare, definită ca raport al forţelor care au

tendinţa de a menţine MF în strângere cu cele care au tendinţa opusă, proiectate pe direcţia de pierdere a echilibrului.

Din cercetarile experimentale a rezultat că un coeficient este raţional într-un

mediu fără vibraţii sau sarcini dinamice mari, în caz contrar .

Este evident că MF nu trebuie să se blocheze în nici una din stările de funcţionare: strângere, apropiere / îndepărtare.

Autofrânarea este obligatorie dacă MF este acţionat manual.

Dacă acţionarea este mecanizată MF poate avea autofrânare sau nu. Prima varintă se utilizează dacă întreruperea accidentală a acţionării ar produce accidente grave sau dacă sursa de energie este scumpă şi în consecinţă este folosită intermitent doar pentru aplicarea forţei şi pentru scoaterea MF din starea de autofrânare.

În cazul în care MA este format din mai multe MEF se pune problema câte din acestea trebuie să aibă autofrânare şi ce poziţie trebuie sa ocupe cele care au autofrânare.

Pentru un MF agregat din MEF legate în serie este raţional ca să existe un singur MEF cu autofrânare şi acesta să fie plasat cât mai aproape de elementul terminal al lanţului cinematic.

Dacă MEF sunt conectate în cascadă, forţa de ieşire dintr-un MEF este forţa de intrare în urmatorul şi în consecinţă raportul de transmitere al forţei întregului MF şi randamentul se calculează cu relaţiile: