Proiectarea Mecanismului de Acționare a unei Prese

1. Functiile cuplajelor si franelor utilizate la masini-unelte de prelucrat prin deformare

Cuplajele si franele sunt subansambluri obligatorii ale structurii marii majoritati a masinilor-unelte de prelucrat prin deformare.Foarte putine tipuri de prese mecanice – cum ar fi , de exemplu, unele prese mecanice cu surub - nu dispun de astfel de subansambluri.

Importanta deosebita a cuplajelor si franelor utilizate la masini-unelte de prelucrat prin dcformare (MUPD) - rezultata din importanta functiilor pe care acestea trebuie sa le indeplineasca - impune o proiectare si constructie riguroasa a lor, bazata pe un model matematic bine fundamentat.

Cuplajele sunt constructii "normal deschise", deci sunt active doar ca urmare a unei comenzi si a unei actiuni din exterior. Cuplajele si franele nu trebuie sa fie simultan active , intrarea lor in actiune fiind succesiva. Din punct de vedere constructiv, se identifica :

Cuplajele sunt :

- Rigide - cu gheare

- cu dinti

- cu pana rotativa

- Cu frictiune - cu suprafete plane de frecare

- cu suprafete conice de frecare

- cu suprafete cilindrice de frecare

- Speciale - cu doua rapoarte de transmitere

- cu inductie

Cuplajele rigide, desi fiabile in exploatare, compacte, usor de proiectat si de realizat, nu permit intreruperea functionarii masinii in orice moment al realizarii unui ciclu cinematic si nu sunt capabile, prin insasi constructia lor, sa asigure masinii protectia la suprasarcina dupa moment. Din aceste motive ele sunt din ce in ce mai putin utilizate , existand chiar tari care interzic utilizarea de prese si automate de presare mecanice echipate cu cuplaje rigide.

Cuplajele rigide nu fac obiectul prezentei lucrari.

Cuplajele cu frictiune - cele mai frecvente fiind cele cu discuri, cu suprafete plane de frecare — sunt cele mai raspandite si de o larga varietate constructive. Au complexitate constructiva medie si gabarit mediu sau mare. Sunt actionate pneumatic, iar comanda pentru cuplare sau decuplare poate fi executata practic in orice moment al unui ciclu cinematic al masinilor pe care le echipeaza. Sistemele de comanda cel mai frecvent intalnite sunt de natura electrica sau electro-mecanica.

Orice cuplaj cu frictiune este caracterizat de un moment de torsiune maxim capabil ,a fi transmis, performanta care ii permite sa indeplineasca - daca este corect dimensionat sau ales — functia de protectie a masinii la suprasarcina dupa moment.

Cuplajele speciale se utilizeaza de regula la unele prese mecanice cu dubla actiune, in scopul cresterii frecventei medii de lucru. La astfel de masini cuplajul de turatie joasa (si moment de torsiune de valoare mare) este activ pentru transmiterea miscarii in timpul executarii ciclului tehnologic asociat unui ciclu cinematic, deci in timpul executarii operatiei tehnologice, iar cuplajul de turatie ridicata este activ in restul ciclului cinematic (in timpul coborarii in gol si in timpul ridicarii culisorului). Cele doua cuplaje componente ale ansamblului nu au particularitati proprii de calcul si constructie fata de cuplajele de frictiune normale.

1.1. Functiile cuplajelor utilizate la MUPD

Cuplajele reprezinta un subansamblu obligatoriu al masinilor-unelte de preiucrat prin deformare. Cele mai importante functii pe care le au cuplajele in structura unei masini-unelte de prelucrat prin deformare sunt :

- transmit miscarea de rotatie catre arborele principal al masinii, continuu sau cu intermitenta. Se asigura astfel fie posibilitatea reglarii frecventei de lucru a masinii la cerintele procesului tehnologic, fie adaptarea frecventei de lucru efective, variabila, a masinii la posibilitatile operatorului uman care o deserveste.

In primul caz — lucru in regim automat - masina functioneaza cu frecventa constanta, dar se pot intalni doua situatii:

1 - frecventa de lucru este cea maxima capabila a masinii (situatie in care cuplajul

este continuu activ);

2 - frecventa de lucru este una mai redusa decat cea maxima capabila a masinii, fiind impusa de performantele (de regula de natura dinamica ale) unuia dintre lanturile cinematice auxiliare sau echipamentele ce doteaza suplimentar masina si care ii confera posibilitatea de lucru in regim automat. Lantul cinematic auxiliar sau echipamentul cu functionarea cea mai lenta determina frecventa de lucru a masinii si comanda functionarea alternativa a cuplajului si a franei masinii. Masina functioneaza automat, dar in regim de curse comandate de un subsistem al masinii.

Intre fiecare doua cicluri cinematice succesive, fiecare de durata tcc, exista un timp de oprire t0 a masinii. Daca masina este echipata cu cuplaj cu frictiune, timpul t0 poate avea orice valoare. Daca masina este echipata cu cuplaj rigid, timpul t0 poate avea doar anumite valori , multiplu al unui increment determinat de solutia constructiva a cuplajului respectiv

In cel de al doilea caz masina functioneaza cu frecventa variabila comanda inceperii fiecarui nou ciclu cinematic al masinii fiind data de operatorul uman care o deserveste.

Frecventa actiunilor operatorului uman nu poate fi constanta si acest fapt determina frecventa variabila a functionarii masinii, ea lucrand, evident, in regim de curse singulare, comandate. Timpii de oprire t0 dintre fiecare doua cicluri cinematice ale masinii au valori diferite. Aceste valori pot fi oarecare, daca masina este echipata cu cuplaj cu frictiune. sau. daca cuplajul este unul rigid, sunt diferiti multipli ai unui increment determinat de caracteristicile cuplajului. La limita, unii dintre timpii t0 ai regimului de lucru lovitura cu lovitura pot fi nuli.

In toate cazurile timpul tct de realizare a ciclului tehnologic este mic in raport cu timpul tcc al ciclului cinematic caruia ii este asociat Timpul de oprire t0 poate fi mic,comparabil cu timpul ciclului cinematic tcc sau mai mare decat acesta.

Pozitionarea ciclului tehnologic la sfarsitul ciclului cinematic, are strict rolul de a putea stabili un reper comun pentru timpii tcc, tct si t0.

- transmit catre elementele executoare ale masinii energia necesara desfasurarii proceselor de lucru. Aceasta energie are o valoare maxima constanta, proportionala cu momentul de torsiune maxim capabil a fi transmis de cuplaj, Mtc. Valoarea acestuia se stabileste in etapa de proiectare si trebuie respectata strict.

- asigura protectia masinii la suprasarcina dupa moment, prin patinarea cuplajului.

Forta disponibila FD a unei prese este o marime variabila, dar direct proportionala cu ,,momentul de torsiune maxim admis la arborele principal" al masinii, MtAP, la randul ei valoare limita, constanta, direct proportionala cu momentul de torsiune maxim capabil a fi transmis de cuplaj.

Forta tehnologica instantanee Ft dezvoltata in timpul executarii unei operatii este puternic variabila si, daca masina pe care se face prelucrarea a fost aleasa corect, mai mica decat forta disponibila. Eventualele situatii accidentale Ft >FD nu se pot executa, deoarece masina nu poate dezvolta forte tehnologice mai mari decat forta disponibila, direct dependenta de momentul de torsiune maxim dezvoltat de cuplaj. In astfel de cazuri rezistenta opusa miscarii transmisa de cuplaj este mai mare decat momentul maxim pe care acesta il poate dezvolta si, in consecinta, cuplajul patineaza.

Conex functiilor enumerate, este necesar a preciza si alte cerinte impuse cuplajelor masinilor-unelte de prelucrat prin deformare:

- indeplinirea cu fermitate si operativitate a functiilor lor;

- fiabilitate si durabilitate cat mai mare;

- mentenabilitate;

- compactitate si simplitate constructiva;

- consum energetic propriu redus;

- interschimbabilitate si, daca este posibil, constructie modularizata

Cuplajele de frictiune utilizate la prese mecanice sunt capabile a transmite momente de torsiune de valori mari si foarte mari, putand ajunge la 70.000 N×m.