Analiza Cinematica a Mecanismului Cu Cama Rezultat Din Datele de Intrare

Embed Size (px)

Citation preview

Analiza Cinematica a Mecanismului cu Cama Rezultat din Datele de Intrare

Structura si Cinematica Masinilor Textile II

luTEMA LUCRRII:

S se efectueze prin metoda inversrii miscrii analiza cinematic a mecanismului cu cam rezultat din datele de intrare. CAPITOLUL 1: Notiuni generale privind mecanismele cu came si date de intrare

1.1 Introducere

Mecanismul este un sistem tehnic, alctuit din mai multe piese mobile si fixe, care sunt angrenate ntre ele n asa fel nct unele elemente mobile, mbinate cu altele fixe, confer mobilitate ntregului sistem, transfernd miscarea de la elementul conductor la elementul condus. [3]

Elementele mecanismului sunt numite elemente cinematice, iar legturile dintre acestea sunt numite cuple cinematice.Pentru a corespunde scopului pentru care a fost construit o masin textil, trebuie s realizeze o serie de miscri dinainte stabilite, interdependente unele fat de altele, att ca traiectorii ct si ca valoare a vitezei de miscare. Aceste conditii se obtin cu ajutorul unor mecanisme ale cror principii de functionare depind de rolul pe care-l joac fiecare n ntreg asamblul.

Caracteristica definitorie a mecanismului este deci transmiterea si transformarea miscrii.

Masina transform o form a energiei n alta. Rezult atunci c mecanismul este o component principal a masinii.

Masinile sunt masini motoare si masini de lucru: masina motoare transform anumite forme de energie n energie mecanic, iar masina de lucru transform energia mecanic n lucru mecanic util.Totalitatea mecanismelor masinii textile, care asigur realizarea miscrilor pe diferite traiectorii cu diverse viteze, legate sau nu ntre ele reprezint cinematica masinii. Cinematica este compus din mecanisme distincte , fiecare fiind destinat unui anumit scop.

Lantul cinematic este definit ca un grup de mecanisme care contribuie la primirea si transmiterea unei miscri (semnal) de la o surs de miscare la un organ final, de lucru. Pentru o reprezentare simplificat, un lant cinematic se poate reprezenta printr-o schem cinematic, n constructia acesteia utilizndu-se simboluri standardizate pentru diferitele organe de masini, mecanisme sau miscri.

n functie de scop si avnd drept criteriu efectul actiunii lor, lanturile cinematice ale masinii de cusut pot fi principale sau auxiliare.1.2 Mecanisme cu camMecanismele formate dintr-un element conductor, profilat numit cam, care transmite miscarea unui element cu miscare de translatie sau oscilatie, numit tachet, se numesc mecanisme cu cam. Aceste mecanisme au n structura lor, cel putin, o cupl superioar de clasa patru. Ele sunt folosite n toate domeniile de activitate (constructii de masini, industria textil, mecanic fin, masini unelte, masini de calcul, industria alimentar ) unde sunt necesare anumite legi de miscare cerute de procesul tehnologic sau de sistemele de mecanizare si automatizare.Utilizarea lor este recomandat de o serie de avantaje: gabarit mic; proiectare usoar; durabilitate foarte bun pentru legi complicate. Schimbarea legii de miscare este simpl, realizndu-se prin nlocuirea camei.

n construcia mainilor textile, lanul cinematic cu cam ofer urmtoarele posibiliti:

asigur realizarea legilor de micare, cu posibilitatea corelrii cu alte mecanisme de acelai tip;

realizeaz cicluri complexe de micri, cuprinznd avansul rapid; avansul de lucru; meninerea pe poziie; retragerea lent i rapid; oprirea; poate fi un purttor de informaii cu privire la un fenomen ciclic. (porniri-opriri ale elementului motor, schimbri de turaie, etc).

Rolul principal al camelor este acela de purttor de program n funcionarea mainilor textile. Mecanismul cu cam se compune dintr-un element conductor profilat (cama propriu-zis) care transmite elementului condus (tachetul) o micare de lege definit att prin profilul camei, ct i prin poziia, forma i tipul legturii cinematice a tachetului cu cama i cu celelalte elemente ale lanului cinematic.De obicei cama are o micare uniform de rotaie (mai rar rectilinie sau oscilatorie), care asigur la nivelul tachetului diferite tipuri de micri, cu posibilitatea controlului vitezei i acceleraiei acestuia.Marea majoritate a mecanismelor cu cam realizeaz un ciclu cinematic complet al tachetului, n urma unui ciclu cinematic complet al camei.1.3 Clasificare mecanismelor cu cam

Clasificarea mecanismelor cu cam, plane se poate face n functie de mai multe criterii, astfel:

1.3.1. Criteriul tipului curbei descrise de punctul (teoretic) de contact dintre cam si tachet distinge: mecanisme plane si spatiale. Sistemul de axe n care se analizeaz curba-loc geometric al punctului de contact, se consider pe rnd solidar att cu cama ct si cu tachetul. Dac n ambele situatii locurile geometrice sunt continute n acelasi plan, mecanismul este plan; n orice alt situatie, mecanismul este spatial.1.3.2. n functie de tipul camei. n construcia mecanismelor cu cam pot intra came disc, came tip pan i came cilindrice. A. Din grupul de mecanisme cu cam disc fac parte urmtoarele tipuri: mecanisme cu cam disc rotativ deschis (fig.1.1), la care micarea tachetului poate fi rectilinie-alternativ (fig.1.1a), oscilatorie n planul de rotaie a camei (fig.1.1b) sau oscilatorie ntr-un plan diferit de cel al camei (fig.1.1c);

a

b

cFig. 1.1. Mecanisme cu cam disc rotativ deschis, cu micarea tachetului rectilinie-alternativ (a), oscilatorie n planul de rotaie a camei (b) sau oscilatorie ntr-un plan diferit de cel al camei (c) mecanisme cu cam disc rotativ nchis (fig.1.2), la care tachetul poate efectua o micare rectilinie-alternativ (fig.1.2a) sau o micare oscilatorie (fig.1.2b), n planul camei;

a

bFig.1.2. Mecanisme cu cam disc rotativ nchis, cu micarea tachetului rectilinie-alternativ (a)

i oscilatorie (b), efectuate n planul camei mecanisme cu cam disc oscilatorie nchis, cu micarea tachetului rectilinie-alternativ sau oscilatorie.

B. Mecanismele cu cam tip pan conin o cam n deplasare rectilinie alternativ (fig.1.3), iar micarea tachetului poate fi rectiline-alternativ (fig.1.3a), oscilatorie n planul camei (fig.1.3b), ori oscilatorie ntr-un plan diferit de cel al camei (fig.1.3c).

a

b

c

Fig. 1.3. Mecanisme cu cam tip pan cu micarea tachetului rectiliniealternativ (a),

oscilatorie n planul camei (b) i oscilatorie ntr-un plan diferit de cel al camei (c)

C. Mecanismele cu came cilindrice pot fi subclasificate n:

mecanisme cu cam cilindric rotativ deschis (fig.1.4), cu tachetul n micare rectilinie-alternativ (fig.1.4a) sau oscilatorie (fig.1.4b);

a

bFig.1.4. Mecamisme cu cam cilindric rotativ deschis, cu tachetul

n micare rectilinie-alternativ (a) i oscilatorie (b).

mecanisme cu cam cilindric rotativ nchis, la care tachetul poate executa micarea rectilinie-alternativ sau oscilatorie;

mecanisme cu cam cilindric oscilatorie nchis (fig.1.5), cu tachetul n micare rectilinie-alternativ (fig.1.5a) sau oscilatorie (fig.1.5b).

a

b

Fig.1.5. Mecamisme cu cam cilindric oscilatorie nchis, cu tachetul n

micare rectilinie-alternativ (a) i oscilatorie (b).

1.3.3. n functie de felul miscrii camei se disting mecanisme cu came cu miscare rectilinie altemativ (translatie) (Fig. 1.3), cu miscare oscilant (Fig. 1.5.), cu miscare de rotatie continu (Fig. 1.2). 1.3.4. n functie de felul miscrii tachetului aceste mecanisme pot fi cu tachet cu miscare rectilinie alternativ (Fig. 1.3 a), sau cu miscare oscilant (Fig.1.3 b). 1.3.5. n functie de pozitia directei de deplasare a taehetului fat de centrul de rotatie al camei se disting mecanisme cu came cu tachet centric (Fig,1.2 a), sau cu tachet excentric.1.3.6. n functie de forma tachetului n zona de contact cu cama, poate fi cu tachet ascutit, rotunjit sau drept.1.3.7. n functie de numrul de schimbri a sensului deplasrii tachetului n timpul unui ciclu al camei, se disting mecanisme cu came simple sau multiple.1.4 Prezentarea mecanismului care urmeaz a fi analizatAnaliza mecanismului cam-tachetconst n studiul mecanismului, cnd se cunosc parametrii geometrici ai mecanismului (profilul camei si tachetului, alte dimensiuni) si de miscare ai camei ca element conductor. Se cer determinate legile de miscare ale tachetului.

Exista doua metode:

Metoda direct care const n desenarea n pozitii succesive a profilului camei, determinndu-se legea de miscare a spatiului tachetului.

Metoda invers care const n aplicarea virtual asupra ntregului mecanism a unei miscri egale ca modul dar invers ca sens cu cea a camei. n acest caz, unui observator exterior cama i va apare virtual imobil, tachetul urmrind, mpreun cu ghidajul su, profilul camei. i n acest caz se poate ridica legea de miscare (transmitere) a spatiului tachetului.

n continuare, la ambele metode, se trece la derivri succesive (grafice sau analitice) a legii de spatiu determinndu-se legea de transmitere a vitezelor, acceleratiilor tachetului, s.a.m.d. Prin tem au fost stabilite urmtoarele date de intrare: Unghiurile de faz astfel:

faza 1 = 105 - unghiul de rotire al tachetului n sens orar - n cazul acestei faze vitezele tachetului se consider pozitive; faza 2 = 120 - unghiul de stationare, zon pe care cama are aceeasi raz; faza 3 = 70 - unghiul de rotatie al tachetului n sens antiorar; faza 4 = 65 unghiul de stationare. Lungimea dintre centrul de rotatie al camei O1 si centrul de oscilatie al tachetului O2;

O1O2 = 105 mm;

Unghiul dintre dreapta O1O2 si orizontala care trece prin centrul de rotatie al camei = 20; Raza minim a camei n raport cu centrul ei de rotire Rmin = 40 mm; Raza maxim a camei Rmax = 85 mm;

Lungimea tachetului L = 85 mm; Raza rolei tachetului r = 7 mm; Turatia camei n = 90 rot / minDin punct de vedere dinamic, faza geometric n timpul creia trebuiesc nvinse fortele utile (tehnologice), se numeste faz activ. Faza activ poate fi rotirea n sens orar (de obicei), sau poate fi si rotirea n sens antiorar sau chiar ambele.

Din analiza datelor de intrare, se poate concluziona c mecanismul este de tip cam plan cu tachet de oscilatie. Rola tachetului va fi n permanent tangent la cam.

CAPITOLUL 2: Etapele constructiei graficeAnaliza mecanismelor cu cam are ca scop studierea unor mecanisme existente, pentru care nu sunt cunoscute datele de proiectare, n vederea creterii performanelor, dar se aplic i mecanismelor noi, chiar n faz de proiectare, pentru a vedea dac datele impuse prin tem sunt realizate.

Evident, unele date rezultate din analiz servesc la proiectarea noilor mecanisme, mai ales n calculele de rezisten, aa cum sunt reaciunile obinute din analiza cinetostatic. Pentru a realiza constructia grafic (desenul de la fila 9) am parcurs urmtoarele etape:1. Am desenat profilul camei astfel:

am trasat centrul de rotire al camei, materializnd cu aceast ocazie si cupla de rotatie, obtinnd punctul O1; am trasat cercul cu raza minim a camei de 40 mm, cu centrul n O1; am trasat cercul cu raza maxim a camei de 85 mm, cu centrul n O2;

plecnd dintr-o pozitie oarecare, am trasat unghiurile de faz geometrice ale ciclului cinematic al tachetului, cu vrful n O1 astfel:

1 = 105 - unghiul de rotire al tachetului n sens orar;

2 = 120 - unghiul de stationare,;

3 = 70 - unghiul de rotatie al tachetului n sens antiorar; 4 = 65 unghiul de stationare.

am desenat cu culoare albastr, sectoarele de pe cercul cu raza maxim si minim a camei;

am unit punctele determinate de cercul cu raz minim al camei si unghiul 2, cu punctele determinate de cercul cu raz maxim al camei si unghiul 4, racordndu-le cu arce de cerc tangent la linia care ne d profilul camei.2. n cazul cnd tachetul este prevzut cu rol, centrul rolei va descrie o echidistant denumit profil teoretic a profilului real pe care se rostogoleste rola. Am desenat profilul teoretic al camei astfel:

am trasat echidistanta fat de profilul real, pstrnd o distant egal cu raza rolei tachetului r = 7 mm linia punctat (maro) care descrie locul geometric pe care se poate considera c se deplaseaz centrul rolei tachetului;

3. Am pozitionat tachetul cu rol astfel:

n raport cu orizontala care trece prin O1 am construit unghiul = 20; la intersectia dintre latura unghiului si cercul cu raz egal cu distanta O1O2 = 105 mm am obtinut punctul O2 din punctul O2, am trasat un arc de cerc cu raza egal cu lungimea tachetului L = 85 mm; tangent la profilul camei si cu centrul la intersectia dintre arcul de cerc trasat si profilul teoretic al camei am materializat rola tachetului care are raza r 7 mm; n punctul O1 am desenat cupla cinematic a tachetului;4. Am determinat pozitia punctelor 1,2,324, astfel: cercul cu raza egal cu distanta O1O2 = 105 mm, l-am mprtit n 24 de sectoare de cerc egale, unghiul la centru fiind de 15, obtinnd punctele 1,2,3,24; am considerat cama fix si lund ca raz lungimea tachetului L = 85 mm, am trasat arce de cerc din punctele 1,2,3,24, obtinnd la intersectia ditre aceste arce si profilul teoretic al camei punctele 1,2,3245. Am construit punctele 1,2,324, astfel:

am determinat valorile distantelor ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; din punctul O1 am trasat arce de cerc concentric de raz rezultnd pn la 24.6. Am msurat unghiul cu vrful n O2 care este format de dreapta O2 si punctele 10,..18 suprapuse. si pe rnd cu celelalte puncte, iar rezultatele le-am centralizat n tabelul 2.1., astfel:Tabelul 2.1.Punctul 1 -345678910 -18192021222324

[]15-45607590105120135150-270285300315330345360

[]311813863201410253131

unghiul max, format ntre si este de 31Desen camaCAPITOLUL 3: Adoptarea scrilor de valoriDin constructia grafic efectuat n capitolul precedent, se poate observa c tachetul oscileaz cu unghiuri diferite n functie de profilul camei. Acest mecanism cu cam realizeaz un ciclu cinematic complet al tachetului, n urma unui ciclu cinematic complet al camei.Pentru a reprezenta grafic spatiul parcurs de tachet n functie de unghiul de rotatie al camei, trebuie s stabilim scri de reprezentare, cu ajutorul crora s transformm unghiurile de oscilatie n spatiu msurabil n valori de lungime.1. Scara pentru unghiul de rotatie al camei la o lungime a graficului de 180 mm pe abscis va fi:

Deci ecartul de 15 dintre cele 24 de prti n care am mprtit o rotatie a camei va fi:

2. Scara pentru unghiul de rotatie al tachetului la o lungime a graficului de 80 mm pe ordonat, pentru un unghi cu valori de pn la 40 va fi:

CAPITOLUL 4: Constructia grafic a diagramei spatiuluiPentru a realiza constructia grafic a diagramei spatiului am procedat astfel: am trasat axele ortogonale, abscisa pentru unghiul de rotatie al camei iar ordonata pentru unghiul de rotatie al tachetului;

conform scrilor stabilite la capitolul precedent am trasat unittile de diviziune;

din tabelul 4.1. am trasat punctele corespunztoare pe grafic la intersectia valorilor corespunztoare unghiurilor si .Tabelul 4.1.

Punctul 1 -345678910 -18192021222324

[]15-45607590105120135150-270285300315330345360

Punctul 1 345678910 -18192021222324

[]311813863201410253131

Grafic prin unirea punctelor am obtinut graficul de la fila 11;

Pe graficul astfel obtinut se poate observa zona corespunztoare punctelor 0 (24) 3 si 23, 24, unde tachetul rmne la unghiul maxim de stationare, urmeaz o faz activ, corespunztoare punctelor 4 9. Urmeaz apoi din nou o faz de stationare la unghiul = 0, ntre punctele 10 -18, urmat din nou de o faz activ, corespunztor punctelor 19 22.CAPITOLUL 5: Concluziin urma analizei acestui mecanism cu cam, putem desprinde urmtoarele concluzii:1. Mecanismele formate dintr-un element conductor, profilat numit cam, care transmite micarea unui element cu micare de translaie sau oscilaie, numit tachet, se numesc mecanisme cu cam. Aceste mecanisme au n structura lor, cel puin, o cupl superioar de clas patru. Ele sunt folosite n toate domeniile de activitate unde sunt necesare anumite legi de micare cerute de procesul tehnologic sau de sistemele de mecanizare i automatizare.Utilizarea lor este recomandat de o serie de avantaje: gabarit mic; proiectare uoar; durabilitate foarte bun pentru legi complicate; schimbarea legii de micare este simpl, numai prin nlocuirea camei; construcie simpl.

2. Datorit unei diversificri foarte mari a mecanismelor cu cam, s-a mpus stabilirea unor criterii de clasificare care pot fi: forma i micarea tacheilor; forma i micarea camelor; dup modul cum se dispune vrful tachetului fa de axa de rotaie a camei i de felul cum se realizeaz contactul cam-tachet.3. Din analiza datelor de intrare, se poate concluziona c mecanismul este de tip cam plan cu tachet de oscilatie cu rol. Aceasta va fi n permanent tangent la cam.

4. Pe conturul camei sunt vizibile mai multe zone, numite faze de lucru:

n care tachetul se ndeprteaz de axa de rotaie a camei, 1 = 105 cunoscut ca faz de urcare, faza staionar superioar, 2 = 120 ; faza de apropiere a tachetului de axa de rotaie a camei, numit coborre 3 = 70; faza staionar inferioar 4 = 65.5. La tachetul cu rol, se ntlnesc dou profile: profilul teoretic, descris de centrul rolei s profilul real, descris de punctul de contact cam-rol. n acest caz i rola devine un parametru geometric important, influennd gabaritul camei.6. Constructia grafic pentru analiza cinematic am realizat-o respectnd etapele descrise n capitolul 2 si am obtinut desenul de la fila 9.7. Tachetul oscileaz cu unghiuri diferite n functie de profilul camei. Acest mecanism cu cam realizeaz un ciclu cinematic complet al tachetului, n urma unui ciclu cinematic complet al camei.

8. Pentru a reprezenta grafic spatiul parcurs de tachet n functie de unghiul de rotatie al camei, am stabilit scri de reprezentare, n capitolul 3, cu ajutorul crora am transformat unghiurile de oscilatie, n spatiu msurabil n valori de lungime.

9. Diagrama spatiului, am realizat-o prin unirea punctele corespunztoare obtinute pe grafic la intersectia valorilor corespunztoare unghiurilor si .

10. Diagrama, contine cele patru faze de lucru descrise mai sus.

CUPRINS

Tema lucrrii

2CAPITOLUL 1: Notiuni generale privind mecanismele

cu came si date de intrare

31.1 Introducere

31.2 Mecanisme cu cam

31.3 Clasificare mecanismelor cu cam

41.4 Prezentarea mecanismului care urmeaz a fi analizat

6CAPITOLUL 2: Etapele constructiei grafice

7CAPITOLUL 3: Adoptarea scrilor de valori

10CAPITOLUL 4: Constructia grafic a diagramei spatiului

10CAPITOLUL 5: Concluzii

12Cuprins

14Bibliografie

15BIBLIOGRAFIE

(1( - Ioan STEFANUTA Procese si masini pentru industria confectilor textileEditura Universittii Lucian Blaga Sibiu 2001

[2] tefan Barbu: MECANISME Editura universitii Lucian Blaga din Sibiu - 2006[3] Zetu, D., Burlacu, C., Pleu, Gh. Maini-unelte automate. Iai, Casa de Editur Venus, 2002 [4] www.Regie _live.ro -Mecanisme cu Legturi Superioare

UNIVERSITATEA LUCIAN BLAGA SIBIU

FACULTATEA DE INGINERIE HERMAN OBERTH

Specializarea : Ingineria Confeciilor, Tricotajelor i nlocuitorilor din Piele

DISCIPLINA: Structura si Cinematica Masinilor Textile II

Lucrare de laborator 1.

14