7/23/2019 cursSEM1

1/46

2009-2010 SEM- CURS 1 1

SISTEME ELECTROMECANICE

NOTIUNI INTRODUCTIVESTRUCTURA SISTEMELOR ELECTROMECANICE

SISTEME ELECTROMECANICE TIPICE

ELEMENTE DE PROIECTARE A SISTEMELOR ELECTROMECANICE

COMANDA, REGLAJUL SI CONTROLUL IN SISTEMELEELECTROMECANICE

MONITORIZARE, TESTARE SI DIAGNOZA IN SISTEMEELECTROMECANICE

7/23/2019 cursSEM1

2/46

2009-2010 SEM- CURS 1 2

NOTIUNI INTRODUCTIVE

ENERGIA este o mrime care definete capacitatea materiei de a efectualucru mecanic, fie ca rezultat al micrii, fie ca rezultat al modificriipoziiei, n relaie cu forele care acioneazasupra acesteia.

Energie cinetica Energie potentiala

Partea din energia totala unui sistem fizic

care depinde exclusiv de mrimile de stareinterne se numete energie intern.

7/23/2019 cursSEM1

3/46

2009-2010 SEM- CURS 1 3

CONVERSIA DE ENERGIE

forma intermediara de energie nepoluanta, usor de transportat si cu

multe posibilitati de conversie.

Energia electrica :

Energienucleara

Energiechimica

Energiemecanica

Energieelectrica

Energietermica

Energieluminoasa

Pile,baterii

Generatorelectric

Compresie,frecare

Efect

Joule Termocuple

Fotosinteza Motorelectric

Combustie

Reactiichimice

Fuziune

Iluminare

Electroliza

7/23/2019 cursSEM1

4/46

2009-2010 SEM- CURS 1 4

Trateaza ansamblul problemelor asociate conversiei

electro-mecanice sau mecano-electrice

ELECTROMECANICA

Conversia electro-mecanica saumecano-electrica

conversie de energie

conversie de energie sisemnal

Observatie.

99% din energia electrica se realizeaza prin conversie mecano-electrica

Conversia electromecanica are o gama larga de aplicatii, indomenii foarte variate.

7/23/2019 cursSEM1

5/46

2009-2010 SEM- CURS 1 5

Centrale electrice

Platformeindustriale

Intreprinderi mici si mijlociiSpitale

Scoli

Locuinte

Transport

7/23/2019 cursSEM1

6/46

2009-2010 SEM- CURS 1 6

CONVERSIA DE ENERGIE

Avantajele conversiei electromecanice :

- randament energetic ridicat- reversibilitate- fiabilitate si durata de viata- gama extinsa de puteri din domeniulW pana in domeniul GW

- posibilitatea asigurarii, pe langa conversia de energie, a unei conversii de semnal

Dezavantajele conversiei electromecanice :

- dependenta de o retea de alimentare- puterea pe unitatea de volum sau de masa este mai scazuta decat anumite sisteme

hidropneumatice, mecanice sau termice- sistemele electromecanice prezinta pericolul electrocutarii pentru operatorul uman

7/23/2019 cursSEM1

7/46

2009-2010 SEM- CURS 1 7

Sistem electromecanic Ansamblul de dispozitive care transformaenergia electrica in energie mecanica si asiguracontrolul energiei mecanice astfel obtinute

Studiul SEM va face deci apel la elemente de analiz acircuitelor electrice i magnetice i a conversieielectromecanice.

7/23/2019 cursSEM1

8/46

2009-2010 SEM- CURS 1 8

STRUCTURA SISTEMELOR ELECTROMECANICE

7/23/2019 cursSEM1

9/46

2009-2010 SEM- CURS 1 9

CIRCUIT DEMSUR,

COMANDASI CONTROL

BLOC DEACTIONARE

BLOCCINEMATIC

BLOC DELUCRU

BLOC DEALIMENTARE

BLOC DEUNGERE

FOR

COMANDICONTROL

Subsistem mecanic

7/23/2019 cursSEM1

10/46

2009-2010 SEM- CURS 1 10

CIRCUIT DEMSUR,

COMANDASI CONTROL

BLOC DEACTIONARE

BLOCCINEMATIC

BLOC DELUCRU

BLOC DEALIMENTARE

BLOC DEUNGERE

FOR

Subsistem mecanic

Flux de energie - determinpunerea n micare a elementelor blocului de lucru

bloc de alimentare bloc de acionare bloc cinematic bloc de lucru

7/23/2019 cursSEM1

11/46

2009-2010 SEM- CURS 1 11

CIRCUIT DEMSUR,

REGLARE,COMANDA

SI CONTROL

BLOC DEACTIONARE

BLOCCINEMATIC

BLOC DELUCRU

BLOC DEALIMENTARE

BLOC DEUNGERE

Subsistem mecanic

Flux de semnal -are rolul de a modela energie mecanic transmisblocului de lucru n

concordancu necesitile i cerinele procesului tehnologic

bloc de lucru/bloc cinematic bloc de comand, reglare i control bloc de

acionare

COMAND,REGLARE I

CONTROL

7/23/2019 cursSEM1

12/46

2009-2010 SEM- CURS 1 12

BLOCUL DE LUCRU

este bloculprincipal

aici se executa operatiile pentrucare este construit sistemul

aici aparsolicitarile de baza

determina putereautila

dezvolta

cuplurile/fortele desarcinautilizeaza in procesul de productieenergia mecanica data de sistemul deantrenare sub parametrii transferati deorganul de transmisie

7/23/2019 cursSEM1

13/46

2009-2010 SEM- CURS 1 13

CARACTERISTICI FUNDAMENTALE ALE MASINII DE LUCRU

Caracteristica mecanica variatia in functie de viteza a cuplului static desarcina

Diagrama de sarcina variatia cuplului de sarcina in functie de timp

BLOCUL DE LUCRU

Cuplu desarcina

Cuplu

defrecarecu aerul

Cuplu

dat demasinade lucru

= + +

Cuplu de

datoratsistemului

detransmisie

7/23/2019 cursSEM1

14/46

2009-2010 SEM- CURS 1 14

Criterii declasificare acuplurilorde sarcina

Sensul miscarii

Variatia cu viteza, pozitia si timpul

BLOCUL DE LUCRU

7/23/2019 cursSEM1

15/46

2009-2010 SEM- CURS 1 15

In functie de sensulmiscarii

Cupluri de sarcina reactive sau rezistive sunt intotdeauna de semn contrar fata desensul miscarii

Cupluri de sarcina potentiale isi pastreazasemnul indiferent de sensul miscarii,putand avea un caracter oscilant fata desensul miscarii

Cuplu de frecareCuplu datorat deformrii plastice a pieselorprelucrate prin achiere, laminare

Cuplu datorat gravitaiei

Cuplu datorat deformrii elastice

7/23/2019 cursSEM1

16/46

2009-2010 SEM- CURS 1 16

BLOCUL DE LUCRU

In functie de variatia cu viteza, pozitia si timpul 5 grupe de masini de lucru

Exemple :carucioare si poduri rulante de viteza micamasini de hartie si calandremasini unelte cu viteza de taiereproportionala cu avansul de taiere

elevatoare la care greutatea sarcinii ramaneaceeasi atat la ridicare cat si la coborare

GRUPA 1 masini de lucru al caror cuplu de sarcina statica nu depinde de vitezaunghiulara si de pozitie

P

Ms

Ms, P

=PPuterea

7/23/2019 cursSEM1

17/46

2009-2010 SEM- CURS 1 17

GRUPA 2 masini de lucru al caror cuplu de sarcina variaza in functie de vitezaunghiulara

(((( ))))

++++====

N0N0 MMMM

BLOCUL DE LUCRU

cuplu de sarcina ce creste liniar cu turatiagenerator de c.c. cu excitatie

independenta, debitand pe o rezistentaconstanta,calandrele pentru prelucrarea hartiei,franele electromagnetice cu curentiturbionari

====

NNMM

2

NNPP

====

Ms, P

7/23/2019 cursSEM1

18/46

2009-2010 SEM- CURS 1 18

BLOCUL DE LUCRU

Ms

cuplu de sarcina ce variaza dupa o parabolapompe centrifuge,ventilatoare,suflante

2

NNMM

====

3

NNPP

====

Ms

cuplu de sarcina pentru masini de lucru la careforta de intindere si viteza materialului trebuiementinute constante, independent de diametrulde infasurare

masini de infasurat hartie, tabla, banda

====

NNMM M*k*P ========

7/23/2019 cursSEM1

19/46

2009-2010 SEM- CURS 1 19

BLOCUL DE LUCRU

GRUPA 3 masini de lucru care au cuplul rezistent variabil cu drumul

compresoare cu piston ;foarfeci mecanice ;razboaie de tesut ;pompe de adancime pentru petrol.

x

7/23/2019 cursSEM1

20/46

2009-2010 SEM- CURS 1 20

BLOCUL DE LUCRU

GRUPA 4 masini de lucru care au cuplul rezistent variabil cu viteza si drumul parcurs

Datorita rezistenteiaerului Datorita:

-fortelor de frecare la rulare;

-modificarii fortei de tractiune din cauza pantei saulimitarii de viteza ;-micsorarii greutatii cablului

Vehicule electriceInstalatii de extractie miniera fara echilibrarea funiei

GRUPA 5 masini de lucru care au cuplul rezistent variabil in timp

laminoare ;

defibratorul din industria hartiei ;concasoare de piatra;escavatoare.

7/23/2019 cursSEM1

21/46

2009-2010 SEM- CURS 1 21

BLOCUL CINEMATIC - totalitatea mecanismelor si lanurilor cinematicecare asigurtransmiterea, transformarea sau reglarea micrilor principalei secundare impuse blocului de lucru, precum i valoarea mrimilorcaracteristice

BLOCUL CINEMATIC

Elemente:mecanice;pneumatice;hidraulice;electrice;

mixte.

SCHEMA CINEMATICA

7/23/2019 cursSEM1

22/46

2009-2010 SEM- CURS 1 22

Lanturi cinematice

Lanturi principale Lanturi secundare

Pentru miscari de rotatie

Pentru miscari rectilinii

Pentru miscari continue

Pentru miscari intermitente

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

23/46

2009-2010 SEM- CURS 1 23

Raport de transfer

i

e

y

yi ====

marime de intrare

Myi ye

Lant cinematic simplu(realizeaza o transmitere si o

transformare a unei marimi fizice date)

marime de iesire

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

24/46

2009-2010 SEM- CURS 1 24

BLOCUL CINEMATIC

M1 M2 Mkyi1 yi2 yikye1 ye2 yek

Lant cinematic complex

==k

1

k

1i

ektotal i

y

yiRaport de transfer

7/23/2019 cursSEM1

25/46

2009-2010 SEM- CURS 1 25

Raport de transfer

BLOCUL CINEMATIC

constant (transmisii prin curele sauroti dintate

dimensional (transmisii urub-piuli)

reglabil

cu reglarea marimii de iesire

min

max

e

e

yy

yR

e=

minmax eee yyy =

cu reglarea marimii de iesire si de intrare

yi

ye

RLR

RC =

raportul de variaie

cmpul de variaie

capacitatea de reglare a lanului

7/23/2019 cursSEM1

26/46

2009-2010 SEM- CURS 1 26

Asocierea lanturilor cinematice la realizarea a doua sau mai multor

miscari concomitente (exemplu:pod rulant)

BLOCUL CINEMATIC

EXEMPLU: miscarile la un pod rulantRidicare coborare carligDeplasare carucior dreapta stanga, transversalDeplasare pod inainte inapoi, longitudinal

Conditii de respectatFunctionala: vitezele miscarilor corelateTehnologica: calitatea operatiilor de ridicare si transportEconomica: cat mai putine mecanisme folosite

7/23/2019 cursSEM1

27/46

2009-2010 SEM- CURS 1 27

1. Serie legarea lanturilor componente se face prin intermediulunui mecanism de comutare, care poate fi cuplaj sau ambreiaj

M1 M2

yi1 yi2ye1

i1 i2

ye2

ic

7/23/2019 cursSEM1

28/46

2009-2010 SEM- CURS 1 28

2. Paralela

Conditionata lanturile suntactionate de acelasi mecanismde actionare

Neconditionata lanturile suntactionate de mecanisme de actionarediferite

M1Mactyi ye1

i1

i2

ye2

M2

M1Mact

yi1

ye1

i1

i2

ye2

M2Mact

yi2

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

29/46

2009-2010 SEM- CURS 1 29

3. Mixta urmareste obtinerea unei singure marimi de iesire sau amai multora

M1Mact

yi1 ye1

i1

i2

ye2M2Mact

yi2

isumator

Sumatoare

Mecanisme diferentiale

Mecanisme cu clichet

Mecanisme cu cuplaj

Mecanisme hidraulice

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

30/46

2009-2010 SEM- CURS 1 30

MECANISME DE TRANSMISIE

Parametriprincipali Raportul de transmisie : i raportul

dintre turatia de intrare si turatia deiesire

Turatia maxima : max

Randamentul : T raportul dintr putereade iesire si puterea de intrare in sensultransmiterii miscarii

Puterea de transmisie

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

transmit si adapteaza miscarea la necesitatile blocului de lucru

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

31/46

2009-2010 SEM- CURS 1 31

BLOCUL CINEMATIC

MECANISMEFOLOSITE LA ALCTUIREA LANURILOR CINEMATICE

SIMPLE

PENTRU TRANSMITEREA INTERMITENTA MICRII

DE REGLAJ A TURATIEI

DE INVERSARE A SENSULUI DE ROTAIE

PENTRU TRANSFORMAREA MICRII

7/23/2019 cursSEM1

32/46

2009-2010 SEM- CURS 1 32

CUPLAJE DIRECTE

reprezinta cea mai simpla si mai ieftina solutie de cuplarese poate folosi numai in cazul cand vitezele de rotatie ale motorului simasinii de lucru sunt egale

Tipuri de cuplajedirecte

Cuplaj rigid, folosit intre doi arbori cu lagare dealunecare, daca piesele in miscare sunt

echilibrate static si dinamic

Cuplaj flexibil, care poate compensa anumite

erori unghiulare ale arborilor unul fata decelalalt, cat si mici erori laterale sau deinaltime. Este folosit intre doi arbori unul culagare cu rulmenti si altul cu alunecare.

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

33/46

2009-2010 SEM- CURS 1 33

Angrenaje cu roti dintate mecanisme simple, rigide

nN

N i

0

ii0 ====

====

BLOCUL CINEMATIC

intrare

iesire

intrare

iesire

Angrenare exterioara Angrenare interioara

7/23/2019 cursSEM1

34/46

2009-2010 SEM- CURS 1 34

Roti dintate cu dinti inclinatiRoti dintate cu dinti drepti

- forte axiale reduse - suprafata de contact mai mare

BLOCUL CINEMATIC

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

35/46

2009-2010 SEM- CURS 1 35

Angrenaje de tip planetarBLOCUL CINEMATIC

Inel exterior

Pinionul

principal (soare)

Arboreleconductor

Pinioanesecundare(planete)

principal_pinion

exterior_inel

conducator_iarboreexterior_inel

conducator_iarboreprincipal_pinion

N

N====

- Rigiditate ridicata

- structura compacta a sistemului in ansamblu

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

36/46

2009-2010 SEM- CURS 1 36

Roatdinatcircularfix

Roatdinatelipticflexibil

Ansamblu generator

Arbore conductor

Angrenaje de tip armonicBLOCUL CINEMATIC

Angrenaje de tip cicloid

Arbore de mare vitez

Disc cicloid

Arbore de vitezjoas

Excentric

RoleDisc condus

-rapoarte de transmisie ndomeniul 30:1 pnla 350:1,

-un grad mare de acoperire,

-zgomote i vibraii reduse

capacitate mare de rezistenla ocuri de sarcin, de pn500%

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

37/46

2009-2010 SEM- CURS 1 37

Sisteme de transmisie prin curele sau lanturi mecanism simplu, elastic

BLOCUL CINEMATIC

v

12

Pot fi utilizate ca :

- sisteme de actionare liniare

- sisteme de transmisie cumodificarea vitezei

D

v

====

d

Dn====

urub

Lagr liniar

Piulip

v

Mecanism surub-piulita mecanismrigid, cu modificarea tipului miscarii

Mecanism roata melcata-surub cu bilerigid, cu modificarea tipului miscarii

p

v=

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

38/46

2009-2010 SEM- CURS 1 38

BLOCUL CINEMATIC

- viteza de rotatiev viteza liniaraL pasul surubuluiL

v====

micri de translaie de precizie ridicat, msurabile cu exactitate,

raport de transfer cu valori n limite largi,

lipsa zgomotului n funcionare

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

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

39/46

2009-2010 SEM- CURS 1 39

Mecanism pinion-cremalier - rigid, cu modificarea tipului miscarii

Pinion

Cremalier

Mecanism cu culis oscilantrigid, cu modificarea tipului miscarii

si autoinversare a sensului miscarii

Culis

n

AB

Manivel

BLOCUL CINEMATIC

Mecanism biel-manivel rigid,cu modificarea tipului miscarii

n

Manivel

Biel

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

40/46

2009-2010 SEM- CURS 1 40

CUPLAJE ELECTROMAGNETICE - permit modelarea fluxului de energie mecanica de lamotorul electric spre masina de lucru prin semnale electrice de comanda de putere

redusa

BLOCUL CINEMATIC

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

41/46

2009-2010 SEM- CURS 1 41

Cuplaje electromagnetice cu frictiune

BLOCUL CINEMATIC

1

2

3

4

5

6

7

89

1 corp de forma inelara

2 bobina de excitatie3 inele de alimentare abobinei4 arborele condus5 suprafata de frecare (formade disc)

6 arborele conductor7 bucsa dintata8 armatura9 resort

SOLUTII CONSTRUCTIVE pentru partea de cuplare mecanica:- prin forta de frecare intre doua sau mai multe suprafete, supuse la o fortaaxiala;- prin forte tangentiale, rezultate din descompunerea unei forte pe planuriinclinate (cuplaje cu dinti).

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

42/46

2009-2010 SEM- CURS 1 42

AVANTAJE :

asigura protectia motorului electric la cupluri de sarcina periculos de mari,prin alunecarea partii conduse fata de cea conductoare ;

permite realizarea unor acceleratii mari de pornire ;

permite comanda de la distanta si automatizarea.

DEZAVANTAJE :

suprafetele de frecare trebuie curatate, pentru a impiedica scadereacoeficientului de frecare ;

datorita uzurii discurilor este necesara reglarea periodica a distantei dintrecele doua semicuple si dupa un timp inlocuirea discurilor de frecare ;

reglarea vitezei arborelui condus se poate realiza numai prin impulsuri, ceeace implica uzura suplimentara a discurilor de frecare.

BLOCUL CINEMATIC

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

43/46

2009-2010 SEM- CURS 1 43

Cuplaje electromagnetice cu pulbere - realizeaza legatura dintre arborele

conducator si condus prin intermediul unei suspensii de material feromagnetic in ulei- fier carbonil sau fier pulverizat- aliaj pulverizat de otel cu nichel sau crom amestecat cu oxid de magneziu,

sticla fin dispersata, etc.

1

7

32

6

4

5

8

1 arbore conductor2 bobina de excitaie;3 semicupla conductoare4 semicupla condus5 - arbore condus6 ntrefier7 inele de alimentare

8 lagr

BLOCUL CINEMATIC

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

44/46

2009-2010 SEM- CURS 1 44

AVANTAJE :

timp de actionare mai mic si datorita inertiei mai scazute a semicuplei conduse ;

uzura mai mica, in regim de alunecare ;

randament mai ridicat.

DEZAVANTAJE :

constructie relativ complicata, datorita etanseitatii superioare ;

la viteze mari, sub actiunea fortei centrifuge, apare o functionare nestabila saugriparea ;

- caracteristicile mecanice sunt determinate de imbatranirea amestecului,fenomen care impune si reimprospatarea amestecului la fiecare 1500 ore defunctionare

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

45/46

2009-2010 SEM- CURS 1 45

Cuplaje electromagnetice cu alunecare de tip:

- asincron, daca exista o infasurare in colivie pe semicupla conductoare ;-sincron, daca pe suprafata dinspre intrefier semicupla conducatoare esteprevazuta cu dinti ;- cu curenti turbionari, daca semicupla conducatoare se executa din otel masiv .

1 semicupla conductoare

2 semicupla condus3 nfurarea de excitaie alimentatn c.c.4 - inele de contact5 - arbore conductor6 arbore condus

1

2

3

4

5

6

BLOCUL CINEMATIC

7/23/2019 cursSEM1

46/46

2009-2010 SEM- CURS 1 46

AVANTAJE :

nu au piese supuse uzurii ;

nu necesita intretinere ;

permit modificarea turatiei ;

protejeaza mult mai bine motorul electric.

DEZAVANTAJE :

dimensiuni de gabarit si greutate mai mari ;

inertie mai mare ;

caracteristicile sunt influentate de incalzire.