Download - Mecanisme Pt MM
2.3 Mâini mecanice cu mecanisme uzuale
Cel mai folosit tip de motor de acţionare al MM este cilindrul: pentru RI cu
acţionare electrică şi pneumatică- cilindrul pneumativ; pentru RI cu acţionare
ghidraulică- cilindrul hidraulic.
Mecanismele MM vor trebui să transforme mişcarea rectilinie a pistonului
cilindrului în rotaţia degetului. MM având 2 degete se vor folosi 2 mecanisme dispuse
simetric faţă de axa MM, pornind de la acelaşi cilindru.
Din punct de vedere cinetostatic, pentru aprecierea eficienţei, se utilizează
funcţia forţei de strângere:
,
Fc fiind forţa dezvoltată de cilindru. Interesează, deasemenea şi o variaţie cât mai
redusă a valorilor lui H pentru o gamă de dimensiuni (diametre) ale OL: .
Un alt parametru ce se va calcula este cursa pistonului pentru o gamă de
dimensiuni.
Pentru aceiaşi gamă de dimensiuni se va determina şi eroarea de prindere.
Mecanismele cele mai utilizate pentru MM cu două degete sunt:
- cu mecanism bielă-manivelă;
- cu mecanism cu camă;
- cu mecanism derivat din cel cu culisă oscilantă.
2.3.1 Mâini mecanice cu mecanism bielă-manivelă
Acest tip de MM asigură valori mari pentru H dar o variaţie relativ mare pe
domeniu. Se utilizează pentru OL grele cu o variaţie mică a dimensiunilor OL. Pentru
calculul cinetostatic (fig. 8) se face, iniţial, echilibrul elementului 1:
Multiplicarea cu 2 s-a făcut ţinând cont şi de mecanismul simetric
(nereprezentat).
Momentul Mt de la nivelul articulaţiei O a degetului este dat de forţa N din
biela 2:
Fig. 8
Se elimină N între relaţiile de mai sus, rezultând:
Funcţia forţei de strângere H se scrie considerând şi dependenţa (17); se
obţine:
(28)
Pentru calculul cursei şi a celorlalţi parametri se presupun cunoscute:
- diametrul nominal ;
- variaţia diametrului OL: , presupusă simetrică faţă de , adică:
; ;
- elementele geometrice ale mecanismului: şi unghiul
corespunzător stării nominale.
Unghuil se calculează din proiecţia pe OY a mecanismului pentru starea sa
nominală:
,
de unde se obţine:
Pentru calculul pe întregul domeniu de lucru trebuie determinate valorile
curente a diferiţilor parametri, care se înscriu într-un tabel:
Nr D VD H s
1 Dmax 0
... ... ... ... ... ... ... ... ...
n+1 D0 0 0 0 s0
... ... ... ... ... ... ... ... ...
2n+1 Dmin st
Valorile curente ale diferiţilor parametri se pot calcula funcţie de un contor
i = 1...2.n+1:
Valorile unghiului se calculează funcţie de VD cf. indicaţiilor din &2.2.1.
Funcţia - cu relaţia (18).
Unghiul curent :
Valoarea curentă pentru se obţine din proiecţia stării curente a
mecanismului pe axa OY:
Se verifică limitarea valorii maxime deoarece există riscul instabilităţii
mecanismului.
Funcţia H se determină cu relaţia (28).
Pentru calculul deplasării curente s a pistonului faţă de poziţia corespunzătoare
lui Dmax se proiectează mecanismul în această stare şi în starea curentă, rezultând:
Cursa teoretică a pistonului va fi:
(29)
Cursa reală se obţine adăugând cca 10 mm pentru a asigura obţinerea
capetelor:
Dacă se impune posibilitatea intrării transversale a MM faţă de OL se adaugă o
valoare suplimentară care nu este calculată aici.
Calculul forţei de stângere dezvoltate de MM se poate face numai după
dimensionarea cilindrului pneumatic:
- Se calculează greutatea celui mai mare OL:
Cu a fost notată lungimea OL de diametru maxim. Dacă se menţine
pentru toată gama de diametre un raport:
,
atunci greutatea OL maxim rezultă din:
- Forţa de strângere necesară Qnec rezultă aplicând (27).
- Se calculează forţa necesară ce trebuie dezvoltată de cilindru:
- Apreciind un randament se poate dimensiona cilindrul:
,
cu p s-a notat presiunea de lucru.
- Se adopta valoarea normalizată a diametrului cilindrului:
- Se calculează forţa efectivă dezvoltată de cilindru:
- Valorile curente ale forţei de strângere sunt date de relaţia:
Se poate trasa caracteristica MM, adică dependenţa Q (D). În fig. 9 este
reprezentată caracteristica unei MM cu mecanism bielă-manivelă. Caracteristica este
puternic variabilă cu variaţia diametrului OL. Teoretic (curba 2), caracteristica are
asimptotă ( la D = D* ), diametrul D* corespunde valorii = 900. Chiar dacă s-
ar lucra la această valoare a lui caracteristica reală e limitată (curba 1) datorită
deformaţiilor diferitelor elemente ale MM (în principal deformaţiile la încovoiere ale
degetelor).
Fig. 9
În cazul practic al unui domeniu de lucru Dmin ...Dmax se observă variaţia
sensibilă a forţei de strângere: Qmax ...Qmin. Pentru aprecierea gradului de variaţie a
forţei de strângere pe domeniul de lucru se poate calcula variaţia sa relativă:
Dacă valoarea lui este inacceptabilă aplicaţiei se poate acţiona, fie reducând gama
de dimensiuni , fie prin reducând valorea lui .