MECANISME DE TRANSMISIE - PUTEREA DE TRANSMISIE, RAPORTUL DE TRANSMISIE

1. Definitie. Parametrii. Clasificare

       transmit si adapteaza miscarea la necesitatile blocului de lucru

       trebuie sa asigure transmiterea energiei mecanice cu randament cat mai mare si cu adaptarea vitezei sistemului de antrenare la viteza masinii de lucru

Parametrii principali:

Puterea de transmisie

Raportul de transmisie : i - raportul dintre turatia de intrare si turatia de iesire

Turatia maxima: Ωmax

Randamentul: ηT - raportul dintr puterea de iesire si puterea de intrare in sensul transmiterii miscarii

Mecanisme folosite la alcatuirea lanturilor cinematice:

simple

de reglaj a turatiei

pentru transmiterea intermitenta a miscarii

de inversare a sensului de rotatie

pentru transformarea miscarii.

1. Mecanisme de transformare a miscarii de rotatie in miscare de translatie

Datorita faptului ca majoritatea motoarelor furnizeaza miscari de rotatie, transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie apare foarte frecvent in constructia sistemelor de mecanizare si automatizare a proceselor tehnologice.

Datorita caracterului ciclic al procesului tehnologic deplasarile liniare trebuie sa se faca in ambele sensuri.

Clasificarea mecanismelor de transformare a miscarii de rotatie in miscare de translatie se face dupa modul cum se efectueaza schimbarea de sens:

mecanism fara inversare - mecanisme care transforma miscarea din rotatie intr-un singur sens, de obicei cu raport de transmitere constant. Pentru schimbarea sensului de translatie este necesara schimbarea sensului de rotatie.

mecanisme cu autoinversare - mecanisme care transforma intr-o miscare de translatie alternativa ciclica (o rotatie intr-o cursa dubla). Raportul de transmitere este evident variabil.

In cadrul mecanismelor din prima categorie intra mecanismele surub-piulita, pinion - cremaliera si mecanismele cu element flexibil (cablu).

2. Mecanisme cu raport de transmitere constant

2.1. Mecanismul surub - piulita

Este un mecanism rigid, cu modificarea tipului miscarii.

Este cel mai raspandit dintre aceste mecanisme. El este caracterizat prin raportul de transmitere i=p, unde p pasul filetului. Se folosesc filete trapezoidale, patrate, fierastrau si in ultimul timp, filete cu elemente de rostogolire (bile sau role). Din punctul de vedere al repartizarii celor doua miscari conducatoare (de rotatie) si condusa (translatie) intre cele doua componente, mecanismul surub - piulita poate fi montat in diferite moduri.

Fig.2.6.

Toate cele patru situatii posibile se pot realiza din punct de vedere constructiv (fig.2.6.a). In anumite conditii (cand unghiul b al spirei filetului este mai mare decat unghiul de frecare j) mecanismul poate deveni reversibil, adica poate transforma miscarea de translatie in miscare de rotatie.

In multe situatii, (la constructia dispozitivelor de fixare) mecanismul se foloseste ca mecanism ireversibil, in acest caz mecanismul asigura si autoblocarea pe pozitie cand miscarea conducatoare inceteaza.

Fig.2.19 Mecanism surub-piulita cu rostogolire 1 - surub; 2 - piulita; 3 - bile

Pentru a asigura recircularea bilelor in timpul functionarii transmisiei, cupla este prevazuta cu un canal exterior de recirculare a bilelor.

Adoptand solutia unei cuple surub-piulita cu rostogolire frecarea de alunecare dintre spirele unei cuple surub-piulita 'clasice' este inlocuita cu frecare de rostogolire, rezultand pierderi prin frecare mult mai mici (se ajunge la randamente de ordinul a 0,9.0,95).

Totodata, spre deosebire de cupla surub-piulita cu alunecare, cupla surub-piulita cu rostogolire are avantajul ca este o transmisie mecanica reversibila, prin utilizarea ei se poate transforma atat miscarea de rotatie in miscare de translatie (ca in cazul cuplei surub-piulita cu alunecare) cat si miscarea de translatie in miscare de rotatie. Dezavantajul principal al acestei cuple consta in aceea ca in cazul ei nu este satisfacuta conditia de autofranare, in unele cazuri fiind necesare dispozitive speciale de blocare a rotirii relative dintre surub si piulita. Totodata pretul de cost al transmisiilor cu suruburi cu bile este relativ ridicat.

2.2. Mecanismul pinion - cremaliera

Mecanism pinion - cremaliera - rigid, cu modificarea tipului miscarii

In opozitie cu mecanismul surub - piulita, mecanismul pinion-cremaliera este intotdeauna reversibil. Raportul sau de transmitere este i = Dd = m×z unde: Dd este diametrul de divizare al pinionului, m - modulul sau iar z - numarul de dinti, foarte mare in comparatie cu cel al mecanismului surub - piulita.

Constructiv, intotdeauna pinionul executa miscarea de rotatie, miscarea de translatie putand fi executata fie de cremaliera fie tot de pinion (fig.2.6.b.). Fata de mecanismul surub - piulita, mecanismul pinion - cremaliera prezinta avantajul unei rigiditati mai mari, surubul nu poate fi sprijinit decat la capete in timp ce cremaliera poate fi sprijinita pe toata lungimea.

Ca o consecinta lungimea cremalierei este practic nelimitata, in timp ce lungimea surubului depinde de diametrul sau si de solicitarile la care este supus (intindere - compresiune, flambaj).

2.3. Mecanism roata melcata surub cu bile

Este un mechanism rigid, cu modificarea tipului miscarii.

Ω=v/L

ω - viteza de rotatie

v - viteza liniara

L - pasul surubului

miscari de translatie de precizie ridicata, masurabile cu exactitate,

raport de transfer cu valori in limite largi,

lipsa zgomotului in functionare

o rigiditate si un randament foarte bune, ceea ce permite adaptarea lor la motoare electrice de curent continuu, motoare pas cu pas si la motoare hidraulice rotative.

2. Cupla 'sanie-ghidaj in V'

Acest tip de cupla de frecare este un model fizic pentru ghidajele masinilor unelte, pentru transmisia cu curele trapezoidale si pentru transmisia cu roti de frictiune cu periferia canelata. Constructiv, (fig.2.1), aceasta cupla de frecare este compusa dintr-un 'ghidaj' 2 si o 'sanie' 1, contactul dintre cele doua elemente realizandu-se pe doua suprafete plane, inclinate fata de directia sarcinii preluate cu unghiul á/2.

Considerand sarcinile ca fiind forte concentrate, cupla este incarcata de forta exterioara F (fig.2.1). Sub actiunea acestei forte, pe suprafetele de contact dintre 'sanie' si 'ghidaj' apar reactiunile normale Fn/2 si fortele de frecare ìFn/2 care se opun tendintei de miscare relativa dintre 'sanie' si 'ghidaj'.

Fig.2.1 Cupla 'sanie-ghidaj in V': 1 - 'sanie'; 2 - 'ghidaj'

In cazul cuplelor 'sanie-ghidaj in V' la care se urmareste obtinerea unui coeficient de frecare de calcul cat mai mare (ca de exemplu la transmisia cu curele trapezoidale sau la transmisia cu roti de frictiune cu periferia canelata) unghiul de contact trebuie ales cat mai mic.

2.5. Mecanism cu culisa oscilanta

Este un mecanism rigid, cu modificarea tipului miscarii si autoinversare a sensului miscarii.

3. Mecanisme cu raport de transmitere variabil

Se realizeaza intr-o foarte mare varietate. O prima categorie o reprezinta mecanismele cu bare articulate, dintre care cel mai uzual este mecanismul biela-manivela sau biela excentric (fig.2.8). Acestea asigura la o rotatie a elementului conducator o cursa dubla.

3.1. Mecanism biela - manivela

Este un mechanism rigid, cu modificarea tipului miscarii.

Fig.2.8

Arborele cotit

Sistem de actionare a unei supape (biela - manivela la sistemele clasice)

Transformarea miscarii se face dupa o lege de variatie specifica fiecarui mecanism in parte. Raportul de transmitere este variabil in functie de elementul de comanda.

Cea de a doua categorie este constituita de mecanismele cu cama disc sau cilindrice.

Daca cama este bilaterala inversarea se realizeaza automat (fig.2.9.a, b). La camele unilaterale pentru asigurarea inversarii este necesara existenta unui arc care sa mentina tachetul pe cama la cursa de revenire (fig.2.9.c). Legea de transformare si in consecinta profilul camei pot fi stabilite cu o mare flexibilitate.

Arborele cu came

Fig.2.9

3.2. Mecanisme cu came

Definitie si clasificare

Mecanismele cu came fac parte din categoria mecanismelor cu cuple superioare si sunt formate, in esenta, dintr-un element profilat (in general conducator) care poarta numele de cama, care transmite prin contact direct elementului condus, numit tachet, o miscare a carei lege este determinata de profilul camei.

Mecanismele cu came sunt intalnite in aproape toate domeniile industriei, avand un rol important in constructia sistemelor automate. Cel mai simplu mecanism cu cama este format din trei elemente: elementul profilat conducator 1 (cama), elementul condus 2 (tachet) si elementul fix 3 (ghidaj, batiu) (fig.1).

Fig.1  Fig.2

In cazul mecanismului cu cama din fig.2, la rotatia camei in sensul vitezei unghiulare ω1, varful tachetului fiind intr-unul din punctele cele mai apropiate de centrul camei, prin care trece cercul de raza r0, numit cerc de baza, are loc o departare a tachetului de cercul de baza pana la distanta h, numita cursa tachetului. Conventional, considerand mecanismul situat intr-un plan vertical, aceasta faza se numeste ridicare (R), iar unghiul j1 unghi de ridicare.

Pe portiunea profilul camei este un cerc de raza j2= ro+h, tachetul stationand pe varful camei. Aceasta faza se numeste pauza (P), iar unghiul j2 unghi de pauza.

Prin rotirea cu unghiul j3 are loc faza de coborare (C), j3 se numeste unghi de coborare.

Apoi urmeaza o faza de stationare (P), pe cercul de baza, j4 numindu-se tot unghi de pauza.

Pentru clasificarea mecanismelor cu came trebuie considerate caracteristicile constructive ale tachetilor, ale camelor si ale mecanismelor obtinute prin combinarea celor doua elemente.

D.p.d.v. al felului miscarii:

. came de rotatie, caracterizate printr-o miscare de rotatie continua cu (fig.10.a); ω1= const.

. came de translatie a caror miscare este in general rectilinie alternativa (fig.10.b);

. came oscilante care se caracterizeaza printr-o miscare circulara alternativa (fig.10.c);

. came fixe, tachetul fiind condus astfel incat varful sau se sprijina pe profilul camei (fig.10.d).

Fig.10

Clasificarea mecanismelor obtinute prin combinarea celor doua elemente.

D.p.d.v. al miscarii camei si tachetului se obtin diferite mecanisme cu came:

. mecanisme cu cama de rotatie cu tachet de translatie (cu varf, rola, disc plan sau curb);

. mecanisme cu cama de rotatie cu tachet oscilant;

. mecanisme cu cama de rotatie cu tachet in miscare plan paralela;

. mecanisme cu cama de translatie cu tachet de translatie;

. mecanisme cu cama de translatie cu tachet oscilant;

. mecanisme cu cama de translatie cu tachet in miscare plan paralela;

. mecanisme cu cama fixa cu tachet in miscare plan paralela.

Toate aceste tipuri de mecanisme pot fi plane sau spatiale.

D.p.d.v. al directiei de deplasare a tachetului fata de centrul camei:

. mecanisme cu came cu tachet axial sau central, la care directia deplasarii tachetului trece prin centrul camei (fig.11.a si b);

. mecanisme cu came cu tachet dezaxat sau excentric, la care directia de deplasare a tachetului trece cu o distanta e, de centrul camei, numita excentricitate (fig.11.c si d).

Fig.11

In timpul functionarii mecanismului cu cama, asupra tachetului actioneaza o forta de inertie variabila ca marime si sens, astfel ca in unele pozitii tachetul este apasat asupra camei, iar in unele pozitii exista tendinta de desprindere a tachetului din contactul cu cama.

D.p.d.v. al modului de inchidere a cuplei cinematice cama-tachet, mecanismele cu cama pot fi:

mecanisme cu cama la care mentinerea cuplei cinematice se face prin greutatea proprie a tachetului, printr-o forta generata de un arc (fig.12.a) sau de un sistem hidraulic sau pneumatic;

. mecanisme cu cama la care mentinerea cuplei cinematice se realizeaza prin forma geometrica a elementelor (fig.12.b).

                                 

a b

Fig.12

In cazul mecanismului cu cama excentric, unghiul de faza se masoara pe cercul de baza, in timp ce deplasarile tachetului se masoara pe tangentele duse la cercul de raza egala cu excentricitatea (cercul fundamental).