SISTEME MECATRONICE

Definitii. Notiuni generale

Sistemele mecatronice sunt caracterizate de faptul ca stocheaza, proceseaza, analizeaza semnalele obtinute si executa sarcini adecvate.

Scopul este de a extinde si de a completa sistemele mecanice cu senzori si microprocesoare pentru a crea produse fiabile si inteligente.

Metodele de a integra aceste component reies din teoria sistemelor de control si tehnologia informatiilor.

Principalele tipuri de sisteme mecatronice sunt urmatoarele:

Mecanisme mecatronice

Masini mecatronice

Vehicule mecatronice

Mecanisme de precizie mecatronice

Micro sisteme mecatronice.

Aceasta clasificare a sistemelor mecatronice demonstreaza integrarea electronicii in foarte multe grupe de sisteme tehnice. In multe cazuri partea mecanica a unui proces este cuplata cu o parte electrica, termica, chimica sau informatica.

Sistemele sunt creatii tehnice complexe care lucreaza cu o precizie ridicata, constituite din repere ce se conjuga intre ele in mod bine determinat, in vederea indeplinirii unui scop tehnologic final. ( ex: masini, agregate si mecanisme).

Componente mecanice (incluzand componente mecanice de baza - lagare, ghidaje, cuplaje, angrenaje, etc. si componente pentru generarea fortelor si miscarilor - lanturi cinematice, lanturi de actionare, component hidraulice/pneumatice, componente electromecanice etc.);

Masini (incluzand masini generatoare de energie - electromotoare, motoare cu combustie interna, turbine etc.) si masini consumatoare de energie - masiniunelte, utilaje tehnologice, masini agricole).

Masinile sunt sisteme tehnice formate din unul sau mai multe elemente ce realizeaza intre ele miscari relative bine determinate si care sunt utilizate fie pentru transformarea energiei dintr-o forma in alta, dintre care una este energie mecanica, fie pentru executarea unui lucru mecanic util. In primul caz poarta numele de masini de forta, iar in cel de-al doilea se numesc masini de lucru.

Masinile de forta:

motoare - transforma energia dintr-o forma anumita in energie mecanica; exemplu: motoare hidraulice, eoliene, termice, electrice, etc.

generatoare - transforma energia mecanica in alte forme de energie; exemplu: generatoare hidraulice, eoliene, termice, etc.

Masinile de lucru:

de prelucrare - ele modifica forma, dimensiunile si aspectul unor corpuri; exemplu: masini - unelte, masini - agricole, etc.

de transport - sunt folosite pentru deplasarea unor corpuri; exemplu: macarale, pompe, transportoare, etc.

Vehicule (automobile, trenuri, vapoare, avioane, navete spatiale);

Produse ale mecanicii fine (incluzand componente mecanice de precizie - lagare, ghidaje, lanturi cinematice si de actionare, comutatoare, relee, senzori, actuatori si dispozitive de mecanica fina - inregistratoare, imprimante, dispozitive de comunicatie, aparatura electrocasnica, aparatura optica, aparatura medicala);

Produse ale micro-mecanicii (incluzand componente micro-mecanice - lagare, ghidaje, lanturi cinematice si de actionare si sisteme micro-mecanice - senzori, actuatori, motoare, pompe).

Desi sistemele mecatronice cuprind in general procese mecanice si nemecanice, partea mecanica este in majoritatea cazurilor cea mai importanta.

Agregatele sunt sisteme tehnice alcatuite din unitati functionale distincte sau grupuri de masini cuplate intre ele, dintre care cel putin una este o masina de forta, celelalte putand fi masini de lucru ( ex: grupul motor-compresor, turbogenerator, strungul, etc.)

Mecanismele sunt sisteme tehnice ale caror elemente au miscari determinate si periodice daca se imprima miscare de catre un element numit "conducator" fata de un element fix (piesa de baza a masinii). Ele au ca scop transmiterea sau transformarea miscarii.

Dupa felul transmiterii miscarii intre elementele conducatoare si cele conduse se deosebesc trei cartegorii de mecanisme:

transmiterea se realizeaza prin contact direct  (exemplu: roti dintate, roti cu frictiune, etc.)

transmiterea are loc prin elemente flexibile ( exemplu: transmisia prin curele, lanturi, etc.)

pentru transmitere se folosesc legaturi rigide ( exemplu: ansamblul biela manivela, etc.)

Elementele cinematice sunt corpuri sau piese legate intre ele prin cuple (legaturi) cinematice in scopul transmiterii miscarii si fortei. In teoria mecanismelor notiunile de "element cinematic" si "organ de masina" sun sinonime.

Dispozitivele sunt ansambluri de piese legate intre ele, astfel incat sa indeplineasca un anumit rol functional din cadrul unui sistem tehnic. Dupa functiile pe care le indeplinesc, dispozitivele pot fi:

de fixare (ex: bride, cleme)

de presare (ex: bucse de presare)

de ghidare (ex: bucse de ghidare)

Organele de masini sunt parti componente ale unei masini, agregat, mecanism sau dispozitiv, formate dintr-un singur corp solid (surubul) sau mai multe corpuri asamblate care indeplinesc o functiune anumita (piston, lagar) ce pot fi calculate si proiectate separat de un ansanblu din care vor face parte.

1.2. Structura sistemului mecatronic

Schema de principiu a unui sistem tehnic 

Mecanismul de cuplare reprezinta interfata dintre actuator si sistemul fizic.

Cele mai tipice mecanisme de cuplare sunt: angrenaje cremaliera - roata dintata (fig.2), angrenaje pinion - roata dintata (fig.3), transmisii cu curele (fig.4), surub conducator - piulita (fig.5), mecanisme cu parghii (fig.6), etc.

Fig.2. Angrenaj cremaliera - roata dintata

Fig.3. Angrenaj pinion - roata dintata

Fig.4. Transmisie cu curea                Fig.5. Surub conducator-piulita

Fig.6. Mecanism cu parghii

Sumatoare

Mecanisme diferentiale

Mecanisme cu clichet

Mecanisme cu cuplaj

Mecanisme hidraulice