ETAPA 5

PROIECTAREA SCHEMEI DE ACTIONARE SI PROIECTAREA ELEMENTELOR SI MECANISMELOR COMPONENTE

Elementele si mecanismele (instalatiile) au rolul de a realiza cursa de actionare Ca si forta de actionare Q a mecanismelor de strangere sau de centrare-strangere. Se pot intalni, in practica, situatii in care masina-unealta este echipata deja cu o instalatie de actionare care trebuie reglata pentru dispozitivul proiectat. In cadrul proiectului, instalatia de actionare se proiecteaza odata cu dispozitivul de prindere.

Pe parcursul acestei etape se vor si stabili modul, tipul si varianta de actionare, alegandu-se si dimensionandu-se elementele componente ale schemei de actionare adoptate.

F 5.1. Elaborarea schemei de actionare

Reprezentarea grafica a elementelor si mecanismelor de actionare se numeste schema de actionare. Aceasta contine schema optima de strangere la care se adauga mecanismul de strangere sau de centrare-strangere (reprezentat simbolizat, simplificat), precum si elementele si mecanismele de actionare (reperezantate, de asemenea, simplificat).

A.5.1.1. Alegerea modului de actionare

Ca mod de actionare se va alege actionarea mecanizata.

A.5.1.2. Alegerea tipului de actionare mecanizata [7]

Se va alege unul dintre tipurile de actionare mecanizata posibile: pneumatic (pneumostatica), hidraulica (hidrostatica), pneumohidraulica, mecanica, electromecanica, cu vacuum, magnetica, electromagnetic.

Pentru alegerea tipului de actionare se vor prezenta avantajele, dezavantajele si domeniile rationale de utilizare a fiecarui tip de actionare.

Actionarea mecanizata se utilizeaza, in general, in cazul dispozitivelor cu mai multe locuri de strangere, cand fortele de strangere sunt mari, cand frecventa strangerilor este ridicata, cand se impun precizii ridicate si cand se cere cresterea productivitatii prelucrarii. Actionarea mecanizata este specifica productiei de serie mare si de masa. In functie de natura energiei utilizate, actionarea mecanica poate fi: pneumatica, hidraulica, pneumohidraulica, mecanohidraulica, mecanica, electromecanica, cu vacuum, magnetica, electromagnetica.

Actionarea pneumatica (pneumostatica)

Reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata de aerul comprimat ce apasa asupra pistoanelor sau membranelor unor motoare pneumatice. De regula, aerul comprimat este furnizat de statii centrale de compresoare si este distribuit in retele la presiunea de 4...5 daN/cm2.

Avantaje. Principalele avantaje ale acestui mod de actionare sunt: greutate redusa; suporta supraancarcari fara pericol de avarii, alimentare comoda cu energie; posibilitati largi de reglare a vitezei si fortei dezvoltate, cu mijloace relativ simple; nu influenteaza deloc mediul in care functioneaza; intretinere usoara, chiar de catre operator; pericol redus de accidentare; aerul comprimat care a efectuat lucrul mecanic, nu necesita instalatii speciale de evacuare, fiid trimis direct in atmosfera si poate fi utilizat si in alte scopuri cum sunt: curatirea de aschii a dispozitivului si extragerea pieselor usoare, de gabarit redus din dispozitiv.

Dezavantaje. Dezavantajele acestui mod de actionare sunt: la viteze mari de deplasare a pistoanelor, la sfarsitul cursei acestora, apare o lovitura o puternica, ce poate deteriora motoarele sau dauna sanatatii operatorului; destinderea brusca a aerului comprimat in motoare duce la scaderea temperaturii, ce provoaca separarea si depunerea apei pe pereti, care favorizeaza

coroziunea elementelor instalatiei; randament relativ scazut, mai ales, in cazul utilizarii unor conducte lungi, cu multe coturi si schimbari de sectiune si in cazul unor etansari necorespunzatoare; gabarit mare la forte mari, din cauza presiunii economice limitate a aerului comprimat. In cea mai mare parte, aceste dezavantaje pot fi diminuate sau inlaturate, prin proiectarea, executia si exploatarea rationala a acestor instalatii.

Domeniul rational de utilizare al actionarii pneumatice il constituie dispozitivele din sectiile prevazute cu retele de aer comprimat, pentru prelucrari cu regimuri moderate de lucru, la productie de serie si de masa.

Actionarea hidraulica (hidrostatica)

Reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata de catre uleiul sub presiune care actioneaza asupra pistoanelor unor motoare hidraulice (hidrostatice).

Avantaje. In comparatie cu actionarea pneumatica, actionarea hidraulica are o serie de avantaje, dintre care mai importante sunt:

realizeaza presiuni de lucru ridicate (de la 20 pana la 100 daN/cm2) si deci forte de actionare mari, cu motoare usoare si cu gabarit redus, fapt ce permite utilizarea lor la strangerea simultana a unei piese in mai multe puncte sau a mai multor piese in acelasi dispozitiv, precum si reducerea gabaritelor dispozitivelor, ce duce la cresterea rigiditatii sistemului tehnologic, la eliminarea unor surse de vibratii si deci la cresterea preciziei si calitatii suprafetelor prelucrate; de asemenea, se usureaza transportul, prinderea si desprinderea pe si de pe masina-unealta si depozitarea;

durata de exploatare este mult mai mare, deoarece uzura este mult mia redusa, datorita faptului ca toate elementele instalatiilor sunt unse din abundenta;

fortele de actionare dezvoltate se transmit linistit, fara socuri, datorita faptului ca uleiul mineral utilizat in aceste instalatii (de turbina sau de transformator) este, practic, incompresibil; acest fapt permite realizarea de deplasari si opriri la cota, largind, astfel posibilitatile de mecanizare si automatizare a dispozitivelor.

Tinand seama de costul relativ ridicat al instalatiilor de actionare hidraulica, domeniul de utilizare cu maxima eficienta economica a acestui mod de actionare a dispozitivelor, il constituie productia de serie mare si de masa. Dar, avand in vedere ca marea majoritate a masinilor-unelte moderne poseda instalatii hidraulice propriipentru actionarea miscarilor, care permit racordarea motoarelor pentru actionarea dispozitivelor, precum si realizarea centralizata a subansamblurilor si ansamblurilor hidraulice normalizate, ofera posibilitatea utilizarii economice a actionarii hidraulice si in productia de serie mica si mijlocie. O larga raspandire a capatat utilizarea acestui mod de actionare in constructia dispozitivelor pentru masini-unelte agregat.

Actionarea pneumohidraulica (pneumohidrostatica)

Reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata cu ajutorul aerului comprimat si a uleiului sub presiune, ce lucreaza in niste motoare cunoscute sub denumirile de unitati pneumohidraulice si transformatoare pneunohidraulice. O mai larga utilizare, in actionarea dispozitivelor, o au transformatoarele pneumohidraulice de inalta presiune, cunoscute sub denumirea de multiplicatoare (amplificatoare,traductoare) pneumohidraulice. Energia aerului comprimat este utilizata pentru realizarea unui salt de la presiunea joasa a acestuia, la presiunea ridicata a uleiului. De cele mai multe ori, in circuitele hidraulice ale instalatiilor se interpun cilindri hidraulici de lucru (motori), care transmit, in cazul cel mai general, forta de actionare dezvoltata la mecanismele de strangere sau de centrare si strangere.

Avantaje. Principalele avantaje ale acestui mod de actionare sunt: posibilitatea realizarii unor forte de actionare mult mia mari decat la actionarea pneumatica cu instalatii mai simple, mai ieftine si care necesita un volum de ulei mult mia mic decat cele hidraulice. Astfel,la un volum de ulei de 2...3 l si la o presiune a aerului comprimat de 6...7 daN/cm2 se poate obtine o presiune a uleiului de pana la 200 daN/cm2. Trebuie, totusi, avut in vedere ca instalatiile pneumohidraulice sunt ceva mai complicate decat cele pneumatice.

Domeniile de utilizare. Actionarea pneumohidraulica se recomanda a se utiliza, in general, la dispozitivele stationare (pentru masini de gauti etc.) sau deplasabile (pentru masini de frezat etc.) in timpul prelucrarii, pentru sectiile de prelucrari prin aschiere in care exista retele de aer comprimat si cand prelucrarea in serie, cu regimuri intense de lucru a unor piese grele, cu gabarit mare, reclama forte de strangere mari, care trebuie aplicate in mai multe puncte. O larga utilizare a capatat-o acest mod de actionare in constructia menghinelor universale de masina.

Actionarea mecanohidraulica (mecanohidrostatica)

Reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata cu ajutorul uleiului sub presiune ce lucreaza in niste motoare cunoscute sub denumirea de multiplicatoare (amplificatoare, pompe) mecanohidraulice. In general, aceste multiplicatoare sunt actionate manual printr-un sistem de parghii, suruburi si plunjere, dar pot fi actionate si de anumite organe in miscare ale masinilor-unelte. Tijele multiplicatoare pot transmite forta de actionare dezvoltata direct la piesa de prelucrat sau prin intermediul unor cilindri hidraulici de lucru si a unor mecanisme de strangere sau de centrare si strangere.

Avantaje. Principalele avantaje ale acestui mod de actionare sunt: nu necesita retele de aer comprimat sau circuite hidraulice speciale; pot dezvolta presiuni de lucru ridicate (cca. 100daN/cm2) si deci forte de actionare mari cu eforturi mici, ce duc la micsorarea gabaritului dispozitivelor; pot realiza forte de strangere constante, a caror valoare poate fi reglata, cu suficienta precizie, fiind, deci, apte pentru strangerea pieselor cu rigiditate scazuta (bucse, inele etc.).

Dar, datorita actionarii manuale a acestor multiplicatoare, timpii de strangere si de slabire a pieselor sunt relativi ridicati.

Domenii de utilizare. Utilizarea acestui mod de actionare se recomanda la dispozitivele pentru masinile-unelte la care alimentarea motoarelor pneumatice sau hidraulice este dificila (strunguri carusel, masini de rabotat etc. ), precum si la productia individuala si de serie mica, la

prelucrarile cu prinderea pieselor direct pe masa masinii-unelte, cand se inlocuieste actionarea manuala a parghiilor de strangere cu suruburi, permitand reducerea eforturilor de actionare si a timpilor ajutatori de strangere si slabire. O larga raspandire a capatat-o, in ultimul timp, utilizarea acestui mod de actionare in cosntructia menghinelor universale de masina.

Actionarea mecanica

Actionarea mecaniza reprezita un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata prin intermediul unui lant cinematic al masinii-unelte.

Avantaje. Avantajele principale ale actionarii mecanice le constituie simplictatea constructiva si deci constul redus al acesteia si posibiliatatea utilizarii mai rationale a puterii dispozible a motoarelor de actionare ale masinilor-unelte. Dar, trebuie avut in vedere ca realizarea fortei de actionare, prin intermediul unui lant cinematic al masinii-unelte, solicita suplimentar elementele lantului, fapt ce implica necesitatea ca, la proiectarea acestor mecanisme de actionare, sa se efectueze verificarea elementelor respectivelor lanturi cinematice la solicitarile suplimentare la care sunt supuse. De asemenea, trebuie verificat daca puterea disponibila a masinii-unelte asiguta si actionarea dispozitivului.

Domenii de utilizare. Acest mod de actionare se utilizeaza, mai ales, in constructia dispozitivelor de gaurit cu ajutorul capetelor multiax, precum si in constructia dispozitivelor de tipul dornurilor si a mandrinelor pentru strunguri si masini de rectificat rotund.

Actionarea mecanica imbraca doua solutii constructiv-fuctionale de baza si anume: cu placa suspendata si centrifugala.

Actionarea electromecanica

Reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata cu ajutorul unor motoare electrice si a unor elemente de natura mecanica.

Avantaje. Principalele avantaje ale acestui mod de actionare sunt posibilitatea dezvoltarii unor forte si curse mari, precum si realizarea unor insemnate economii de energie, datorita decuplarii motoarelor electrice pe parcursul procesului de prelucrare. Insa, in general, aceste mecanisme de actionare au gabarit relativ mare si o rigiditate relativ scazuta. De aceea, actionarea electromecanica se utilizeaza, mai ales, in constructia dispozitivelor ce reclama necesitatea unor forte de fixare si a unor curse mari. Acest mod de actionare se utilizeaza in constructia dispozitivelor pentru masini de debitat, de centruit si frezat, etc. , iar in ultimul timp a capatat o extindere mai mare in constructia dispozitivelor pentru masini-unelte agregat.

Actionarea cu vacuum (vid)

Reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata de diferenta dintre presiunea atmosferica ce apasa asupra piesei si depresiunea creata sub piesa cu ajutorul unor instalatii speciale pentru producerea vidului (pompe de vid, cilindri speciali u aer comprimat pentru producerea vidului etc.).

Avantaje. Principalul avantaj al actionarii cu vacuum a dispozitivelor il constituie posibilitatea utilizarii la prinderea unor piese cu rigiditate scazuta, cum sunt: table si piese ambutisate, precum si a unor piese plane de tipul tablelor din materiale neferomagnetice. Dar, instalatiile pentru producera vidului inaintat sunt costisitoare si de aceea, utilizarea acestui mod de actionare este limitata la prelucrarile cu regimuri usoare de lucru.

Actionarea magnetica

Reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata cu ajutorul unor magneti permanenti, orientati in mod corespunzator si izolati intre ei cu ajutorul unor garnituri nemagnetice.

Avantaje. Principalele avantaje ale actionarii magnetice sunt: la dimensiuni apropiate, asigura forte de actionare (strangere) compatibile cu cele realizate de actionarea electromagnetica; permite realizarea comoda a unor dispozitive pentru prinderea pieselor cu alte suprafete de orientare decat cele plane; costul exploatarii este foarte redus (nu consuma energie). Insa, acest mod de actionare nu poate fi utilizat la dispozitivele pentru regimuri grele de lucru.

Domenii de utilizare. Dispozitivele actionate magnetic se construiesc, de regula, sub forma de platouri (mese) sau mandrine si se utilizeaza, in general, pentru prinderea pieselor din materiale feromagnetice, la prelucrari de finisare cu regimuri usoare de lucru, pe masini de rectificat plan, masini de rectificat rotund, masini de frezat, masini de gaurit, strunguri, masini pentru scularie si pentru mecanica fina. Se remarca o tendinta de extindere a utilizarii acestor tipuri de dipozitive cu actionare magnetica.

Actionarea electromagnetica

Reprezinta un mod de actionare mecanizata a dispozitivelor, caracterizat prin aceea ca forta de actionare este realizata de fluxul magnetic, creat de niste electromagneti, ce trece prin piesele de prelucrat, care face partedin circuitul magnetic.

Domenii de utilizare. Permit strangerea unei game largi de piese din materiale feromagnetice, cu suprafete de orientare plane, la operatii de finisare pe masini de rectificat plan, masini de rectificat rotund, strunguri etc. O utilizare mai recenta a acestui mod de actionare o constituie dispozitivele cu reazeme radiale fixe (,,papuci”, ,,suporti”) pentru strunguri si masini de rectificat fara centre, cu larga raspandire in productia de rulmenti.

Avantaje. Cele mai importante avantaje ale actionarii electromagnetice sunt: prinderea si depsrinderea rapida a pieselor de prelucrat fara a le deteriora; posibilitatea prinderii simultane a mai multor piese; posibilitatea prinderii pieselor cu dimensiuni diferite; asigura repartizarea uniforma a fortei de strangere pe intreaga suprafata de orientare a pieselor; ofera o buna accesibilitate la suprafetele de prelucrat; folosesc pentru alimentare energie electrica, care este mai comoda decat alte forme de energie; permite utilizarea integrala a meselor masinilor-unelte,

deoarece nu au nici un subansamblu mecanic suplimentar sau mecanism de actionare, care exista la celelalte sisteme de actionare a dispozitivelor si care se amplaseaza, de cele mai multe ori, pe mesele masinilor; principiu constructiv si constructie simpla; pret de cost redus; exploatare simpla.

Dezavantaje. Singurele dezavantaje ale acestui mod de actionare sunt: nu permit prinderea directa a pieselor cu alte suprafete de orientare decat plane si a pieselor din materiale neferomagnetice; nu permit dezvoltarea unor forte de actionare (strangere) mari; au o durabilitate mia scazuta.

Din analiza avantajelor si dezavantajelor tipurilor de actionare mecanizata posibile, am ales actionarea pneumatica (pneumostatica).

In continuare se vor prezenta unele caracteristici ale acestui tip de actionare: [8]

realizeaza forte de strangere constante, strangere-desfacere rapida si comanda centralizata de la distanta;

presiune de lucru minima necesara, de regula, 4 daN/cm2 ; pastrarea unei presiuni constante in retea este strans legata de exploatarea in conditii

normale a retelei de aer comprimat si de evitarea accidentelor provocate de slabirea sau desprinderea semifabricatului din dispozitiv in timpul lucrului;

prin aparatajul de reglare cu care este inzestrata, permite realizarea unor forte de strangere constante in tot timpul prelucrarii;

realizarea unor forte de strangere constante, creeaza posibilitatea inlaturarii influentei erorilor de strangere asupra preciziei de prelucrare;

aparatajul si mecanismele de forta din instalatiile pneumatice sunt normalizate, ceea ce simplifica activitatea de proiectare si reduce costul acestora;

datorita existentei conductelor rigide sau flexibile, care servesc la transportul aerului comprimat si la imbinarea dupa necesitati a aparaturii pneumatice, robinetul de distributie poate fi plasat in mod corespunzator, realizandu-se comanda centralizata si de la distanta, sau automatizarea comenzii;

aerul comprimat care a lucrat in cilindrii pneumatici, poate fi folosit pentru diferite operatii, curatirea de aschii a dispozitivului, scoaterea semifabricatelor din dispozitiv (semifabricatele usoare de dimensiuni mici) etc.

evacuarea aerului din cilindrii pneumatici nu necesita conducte de retur, acesta fiid trimis direct in atmosfera, fara pericol de poluare.

Avantajele enumerate mai sus, explica extinderea folosirii aerului comprimat in constructia dispozitivelor si justifica cheltuielile initiale legate de inzestrarea sectiilor de prelucrare cu statii si retele de aer comprimat si a celor legate de costul dispozitivelor pneumatice.

A.5.1.3. Alegerea variantei de actionare [7][8]

Deoarece pentru fiecare tip de actionare s-au structurat mai multe variante de actionare, in continuare, se va alege una dintre acestea.

Motoarele pneumatice pot fi:

motoare pneumatice pentru dispozitive stationare sau deplasabile motoare pneumatice pentru dispozitive rotative

Dupa natura operatiei pentru care se proiecteaza dispozitivul, se alege un motor pneumatic stationar.

Aceste pot fi cu piston sau cu membrana.

Motoare pneumatice cu piston :

motoare cu piston cu simpla actiune

[8] pg. 164

motoare cu piston cu dubla actiune

[8] pg.164

Motoare pneumatice cu membrana:

motoare cu membrana cu simpla actiune[8] pg. 166

motoare cu membrana cu dubla actiune [8] pg.166

Dintre variantele de actionare prezentate, se va alege, din cadrul motoarelor pneumatice cu piston, cel cu dubla actiune cu tija unilaterala.

A.5.1.4. Stabilirea schemei de actionare

Schema de actionare va cuprinde schema optima de strangere, mecanismul de strangere (centrare-strangere), varianta de actionare, celelalte elemente si mecanisme componente ale actionarii.

http://magnum.engineering.upm.ro/~mtero/Laboratoare/Referate/ [9]

Simboluri Denumire Cilindru pneumatic cu dubla actiune, cu

tija unilaterala Distribuitor pneumatic cu comanda

musculara Ungator de aer

Releu de presiune

Drosel

Manometru Regulator de presiune

Supapa cu sens unic cu arc

Robinet actionat manual

Filtru cu separator de apa

Rezervor de aer comprimat

Fig. 5.1. http://magnum.engineering.upm.ro/~mtero/Laboratoare/Referate/ [9]

Functionarea schemei din Fig. 1

Schema asigură mişcarea de avans şi de retragere, realizate cu viteze diferite, reglabile. Astfel la comanda M asupra distribuitorului DP se alimentează camera din stânga pistonului iar aerul comprimat va trece prin supapa de sens a droselului de cale DC1 punând în mişcare pistonul. Aerul din camera opusă va fi legat prin distribuitor la atmosferă, dar prin rezistenţa

reglabilă a droselului de cale DC2, ceea ce va asigura o viteză de avans reglabilă. Pentru mişcarea de revenire viteza poate fi reglată de la droselul de cale DC1.

Elemente componente ale schemei de actionare:

- acumulatoarele (rezervoarele) de aer comprimat, plasate intre statia de compresoare si locurile de lucru, care servesc la alimentarea neaintrerupta

a tuturor motoarelor pneumatice racordate la reteaua principala si la micsorarea variatiilor de presiune;

-robinet de trecere care serveste si la deconectarea instalatiilor in perioadele afectate reparatiilor capitale sau periodice ale masinilor-unelte si ale dispozitivelor;

- aparatele pentru pregatirea aerului comprimat si anume: filtrele separatoare, care asigura condensarea vaporilor de apa si acizi si retinerea impuritatilor;

- aparatele pentru pregatirea aerului comprimat si anume: ungatoarele, care asigura proprietati lubrifiante aerului comprimat;

-aparate pentru reglarea si controlul presiunii si anume: regulatoare de presiune, ce servesc la stabilirea presiunii normale de lucru;

-aparate pentru reglarea si controlul presiunii si anume: manometrele, ce servesc la controlul presiunii;

-aparate de siguranta si anume: releele de presiune, care asigura intreruperea alimentarii motoarelor electrice de actionare a masinilor-unelte in situatii in care intreruperea alimentarii cu aer sau caderea de presiune din retea sunt de lunga durata si ca urmare, pierderile de aer prin neetanseitati

duc la scaderea presiunii din camerele de lucru ale motoarelor, aparand pericolul desprinderii pieselor din dispozitiv;

- aparate de siguranta si anume: supapele de sens unic, care completeaza rolul releelor de presiune, permitand aerului comprimat sa circule numai de

la retea spre mototul pneumatic, mentinand presiunea de lucru in motor pana la oprirea completa a masinii unelte;

Utilizarea releelor de presiune si a supapelor de sens unic este absolut necesara, mai ales, cand mecanismele de strangere nu au proprietati de autofranare.

-aparatele pentru comanda, distribuitoarele, ce servesc la comanda strangerii-slabirii pieselor, acestea permitand dirijarea succesiva a aerului comprimat in camerele de lucru ale motoarelor pneumatice;

-aparatele pentru reglarea vitezei de deplasare a tijei motoarelor sau pentru atenuarea socurilor la capetele de cursa ale acestora, droselele (regulatoare de debit sau viteza)

-conductele 1 si armaturile, ce servesc la legarea intre ele a celorlalte elemente ale instalatiei;

[7]

Ca etanşări se utilizează diferite variante de garnituri de etanşare, în fig.5.2. fiind prezentate câteva variante.

Este foarte importantă la fabricarea garniturilor de etanşare pentru echipamentele pneumatice şi cele hidraulice, utilizarea unor mase plastice

sau cauciucuri rezistente la substanţe petrolifere. În caz contrar, garniturile îşi pot modifica volumul (mărind forţele de ferecare), sau chiar se pot distruge la contactul cu fluidul sub presiune (uleiuri sintetice minerale).

Fig.5.2. Garnituri de etanşare [9]

Motorul pneumatic reprezinta elementul principal al instalatiilor pneumatice, cu ajutorul caruia se transforma energia aerului comprimat in lucru mecanic necesar actionarii dispozitivelor. Fortele la tijele motoarelor pneumatice se datoreaza presiunii aerului care apasa pe suprafata unui piston. Forta dezvoltata de motorul pneumatic este transmisa mecanismului de strangere al dispozitivului prin intermediul tijei pistonului. La motoarele cu piston cu dubla actiune aerul comprimta este folosit pentru realizarea cursei pistonului in ambele sensuri.

In felul acesta, cursa de lucru a acestor motoare poate fi oricat de mare, iar forta in tija poate fi considerata practic constanta pe toata lungimea cursei, deoarece fortele de frecare sunt relativ mici si constante pe toata lungimea cursei.

[8]

O problemă care apare la motoarele liniare, mai ales la cele pneumatice care dezvoltă viteze de deplasare mari, este legată de impactul pe care îl suferă pistonul la capătul cursei prin ciocnirea cu capacul. Pentru a evita şocul produs de impact se utilizează soluţia frânării pistonului la cap de cursă, cea mai frecvent utilizată soluţie fiind frânarea prin droselizare. Astfel, la deplasarea pistonului 1 (vezi figura 5.3.) spre stânga pentru a se evita şocul impactului cu capacul, tija are o prelungire care pătrunde în alezajul din capac obligând astfel fluidul sa treacă prin droselul 2 cu un debit mai mic ,reglabil.

Acest fapt va conduce la scăderea vitezei pistonului şi la micşorarea impactului cu capacul. Soluţia este utilizată la aproape toate motoarele pneumatice, fiind aplicată la ambele capete ale cursei sau numai la un singur capăt (capătul dinspre tijă sau capătul opus tijei). Unii

producători realizează chiar mai multe trepte de frânare prin droselizare pentru a micşora şi mai mult impactul final al pistonului cu capacele, dat fiind că de regulă pistoanele sunt legate prin intermediul tijelor la sarcini (sănii, pârghii etc.) care trebuiesc deplasate şi care prin masa lor ar produce şocuri mărite.

Forma pistoanelor motoarelor liniare, cât şi modul de etanşare cu cilindrul şi cu tija sunt prezentate în figura 5.4.

Fig. 5.3.

[9]

Fig. 5.4. [9]

F.5.2. Proiectarea componentelor schemei de actionare

Componentele schemei de actionare se proiecteaza sau, dupa caz, se aleg din standarde, norme etc. Elementul care are cea mai mare influenta asupra dimensiunii componentelor schemei de actionare este motorul (pneumatic sau hidraulic). Din acest motiv, motorul se va proiecta primul.

A.5.2.1. Proiectarea motoarelor

Motorul pneumatic sau hidraulic se dimensioneaza, sau se alege din standarde (norme), in functie de forta si cursa de actionare dezvoltate.

Motorul se reprezinta detaliat, in sectiune, la scara 1:1, precizandu-se dimensiunile de gabarit, ajustajele, tolerantele, rugozitatile, materialele. In cazul in care se alege un motor standardizat a carui cursa este mult mai mare decat cea necesara, se pot opera modificari asupra lungimii acestuia.

Forţa teoretică pe care o poate dezvolta motorul la deplasarea spre dreapta (Q) sau la deplasarea spre stânga (Q1), prin alimentare cu aer comprimat la presiunea (Pa) este dată de relaţia:

Q – forta teoretica [daN]

Pa – presiunea aerului comprimat 4 daN/cm2

D – diamentrul pistonului [cm]

d – diametrul tijei pistonului [cm]

Forţa de ferecare depinde şi de tipul şi mărimea garniturii de etanşare, în sensul că prin creşterea suprafeţei de contact, creşte şi forţa de apăsare a garniturii pe suprafaţa interioară a cilindrului sub efectul presiunii. Această forţă de frecare se poate calcula cu relaţia:

F f=μπ Dhpz

unde:

Ff – forţa de frecare dintre piston şi cilindru [daN] ;

μ- coeficient de frecare dintre piston (garnituri) şi cilindru;

D – diametrul cilindrului [cm;

h – lăţimea garniturii de etanşare [cm];

p – presiunea fluidului de alimentare [bar≈daN/cm2];

z – numărul de garnituri de etanşare.

Aceste forţe de frecare dintre elementele mobile (piston, tijă) şi partea fixă (cilindru, capace), consumate cu precădere la nivelul garniturilor de etanşare, conduc la obţinerea unei forţe efective mult inferioare celei teoretice. Astfel forţa măsurată (Smăs) se obţine ca o diferenţă dintre forţa teoretică şi forţele de frecare, adică:

Qmas= Q- Ff = 172,84 – 2,34 =160,29 daN

Valoarea coeficientului µ = 0,2

Randamentul η =0,8

Grosimea corpului peretelui cilindrului ;

Pa-presiunea aerului comprimat;

- efortul unitar admisibil la intindere a materialului corpului cilindrului, daN/cm2 (pentru corpuri din otel, =200 daN/cm2);

Lungimea (bucsei) de ghidare a tijei lg = (1....1,2) d = 24 mm

Diametrul tirantilor M10; ; - efortul unitar admisibil la intindere a materialului tirantilor (pentru OL50, =1000 daN/cm2)

Diametrul bucsei de franare df = 0,5D =3,71 cm

Diametrul bucsei de franare lf = (07....08) D =5,1 cm

l = 82 mm

l1 = 7 mm

l2 = 9 mm

l3 = 7 mm

d1 = M12X1.5

dt = 20 mm

capac = 28 mm

d2 = 30 mm

l4 = 9 mm ; l5 = 45 mm

h = 9 mm

C = 8 mm

d3 = 80 mm

d4 =20.5 ajustaj: tija-capac (bucsa): H7/f8

Dn = 11 mm

Ajustaje – piston-cilindru: H8/e9

– tija-capac (bucsa): H7/f8

Rugozitati cilindri tije: Ra= 0,2-0,4 µm

Materiale:

- garnitura: clingherit- tija: OLC45- cilindru: Fc 200- capac spate: Fc 200- capac fata: Fc 200- surub cu locas: STAS 5144

[6]

[9]

A.5.2.2. Proiectarea celorlalte elemente ale schemei de actionare [6][8]

Celelalte elemete ale schemei de actionare se aleg in functie de diamentru gaurii de alimentare a motorului. Acest diamentru este elementul comun al tuturor componentelor schemei de actionare.

Componentele alese se reprezinta pe foi separate, la scara 1:1, fiind desenate numai la nivel de contur, cote de gabarit si gauri de alimentare.

Dn = 11 mm

Filtru

Regulator de presiune

Ungator

Supapa de sens unic

Elemente de imbinare: racord-teu