UNIVERSITATEA DIN CRAIOVA Student ... FACULTATEA DE MECANICĂ Specializarea/Grupa ... Laborator de Mecanisme Anul universitar ...

ANALIZA MECANISMELOR CU CAME. DIAGRAME CINEMATICE (I)

Obiectivele lucrării

a. Cunoaşterea mecanismelor cu came; clasificarea acestora. Analiza structurală. b. Realizarea teoretică şi experimentală a diagramelor cinematice la mecanismele cu camă - tachet.

Echipamente/instrumente utilizate:

– mecanisme cu camă - tachet (cu vârf, cu taler, cu rolă) existente în dotarea Laboratorului de Mecanisme, – ceas comparator (cursa maximă: S=30 mm, diviziunea=0,01 mm).

Montaje experimentale. Prelucrarea rezultatelor 1 Obţinerea unei diagrame cinematice pe cale experimentală În Fig. 1 se prezintă un mecanism axial cu camă rotativă şi tachet translant cu rolă, cu ajutorul căruia s-a trasat diagrama cinematică sT= )(f C (Fig. 2); C reprezintă unghiul de rotaţie al camei, iar sT reprezintă deplasarea tachetului.

Fig. 1 Mecanism pentru obţinerea experimentală a diagramelor cinematice

Pentru analiza numerică a curbei din Fig. 2, se pot alege anumite puncte pe curbă şi se vor

măsura coordonatele acestora; în Fig. 2 s-au indicat două astfel de puncte: ( 1 , s1), ( 2 , s2). Cu valorile măsurate se pot face diverse prelucrări, cum ar fi: obţinerea expresiei matematice aproximative a deplasării tachetului în funcţie de deplasarea camei ( )(fs CT = ), sau calculul valorilor vitezelor reduse şi ale acceleraţiilor reduse, pentru diverse poziţii ale camei.

Fig. 2 Diagrama cinematică )(fs CT = , obţinută experimental

2 Obţinerea diagramelor cinematice prin puncte, teoretic şi experimental, pentru două tipuri de

tachet: cu vârf şi cu taler S-a analizat mecanismul axial cu camă rotativă şi tachet translant din Fig. 3.

S-a trasat profilul camei folosind atât programul AUTOCAD (Fig. 4), cât şi instrumente geometrice (Fig. 5); profilul camei este format din două arce de cerc cu razele R = 37,5 mm, respectiv r = 18 mm, aflate la distanţa D = 45,5 mm, precum şi din două porţiuni rectilinii, reprezentând tangentele exterioare la cele două cercuri. Cupla de rotaţie a camei se află în centrul cercului de rază R.

Fig. 3 Mecanism axial cu camă rotativă şi tachet translant

r

R

D

Fig. 4 Profilul camei analizate (realizat cu programul AUTOCAD)

S-au realizat diagramele cinematice pentru două montaje diferite: tachet cu vârf şi tachet cu taler. Pentru obţinerea diagramei cinematice prin puncte, pe cale teoretică, s-a aplicat principiul suprapunerii mişcărilor (Fig. 5). În cazul tachetului cu vârf, profilul ideal al camei coincide cu cel real, iar în cazul tachetului cu taler, profilul ideal este podara profilului iniţial.

S-au măsurat supraînălţările camei reale (sV) şi supraînălţările camei „ideale” a mecanismului cu tachet cu taler (sT), pentru diverse unghiuri ale camei (Fig. 5) şi s-au trecut în Tab. 1.

Fig. 5 Aplicarea metodei suprapunerii mişcărilor pentru realizarea diagramelor cinematice

Tab. 1

cama

[0]

Staler teoretic

[mm]

Svarf teoretic

[mm]

Staler experimental

[mm]

Svarf experimental

[mm]

23 0 0 0 0

30 4 0,3 3,8 0,3

40 10,5 1,5 10 1,2

50 15,5 4 15,1 4,1

60 20 8,5 19,8 8,4

70 23,5 16,5 23,3 16,2

80 25,5 24 25,4 23,9

90 26 26 26 26

100 25,5 24 25,4 24,1

110 23,5 16,5 23,2 16,3

120 20 8,5 19,9 8,4

130 15,5 4 15,3 4,1

140 10,5 1,5 10,4 1,5

150 4 0,3 4 0,2

157 0 0 0 0

Experimental, cu ajutorul unui ceas comparator fixat pe plăcuţa de bază, cu tija funcţionând pe post de tachet (Fig. 3), s-au înregistrat deplasările tachetului cu vârf şi ale celui cu taler, corespunzătoare unghiurilor de rotaţie ale camei (s-au ales aceleaşi poziţii ale camei ca şi în metoda teoretică) şi s-au trecut valorile în Tab. 1.

S-au reprezentat grafic, cu valorile din Tab. 1, diagramele cinematice teoretice corespunzătoare deplasării tachetului cu taler şi cu vârf, în funcţie de unghiul de rotaţie al camei (Fig. 6).

Fig. 6 Curbele deplasării tachetului cu vârf şi cu taler

Din material uşor prelucrabil s-a confecţionat o camă (Fig. 7) având profilul identic cu profilul

ideal al camei iniţiale (Fig. 5). Această camă s-a introdus în montajul experimental şi s-a verificat faptul că deplasarea tachetului cu vârf, acţionat de cama „ideală”, este identică cu deplasarea tachetului cu taler, acţionat de cama reală (datele s-au citit cu ajutorul ceasului comparator pentru ambele montaje). S-a observat blocarea mişcării tachetului pe porţiunile camei „ideale” pe care unghiul de presiune depăşeşte valoarea critică.

Fig. 7 Camă cu profilul identic cu podara profilului camei iniţiale

Concluzii Deşi s-au obţinut aceleaşi diagrame cinematice pentru mecanismul cu camă reală - tachet cu taler şi pentru mecanismul cu camă „ideală” - tachet cu vârf, practic nu se poate utiliza ultimul mecanism menţionat, din cauza blocării mişcării tachetului când acesta ia contact cu puncte de pe profilul camei cu unghiul de presiune mai mare decât valoarea critică. S-au obţinut diferenţe între datele teoretice şi cele experimentale din următoarele cauze: erori de execuţie a profilului camei, erori de montaj, erori de citire a unghiului de rotire al camei, erori de citire la ceasul comparator şi utilizarea unei metode grafice pentru măsurătorile teoretice; acestea din urmă pot fi eliminate folosind pentru realizarea măsurătorilor programul AUTOCAD, sau folosind metode analitice.