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

ANALIZA MECANISMELOR CU CAME. DIAGRAME CINEMATICE (II)

Obiectivele lucrării

a. Crearea de abilităţi practice pentru realizări de montaje în vederea analizei cinematice şi dinamice a mecanismelor cu came, prelucrarea şi interpretarea rezultatelor.

b. Analiza cinematică a mecanismelor cu camă – tachet (diagrama deplasării tachetului în funcţie de unghiul de rotaţie al camei), pe cale experimentală, folosind tehnica de achiziţie numerică a datelor analogice cu ajutorul sistemului electronic SPIDER 8.

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), – sistem de achiziţie Spider 8, rezoluţie 12 biţi, – traductor diferenţial de cursă liniară WA100, – traductor potenţiometric unghiular tip CP5, – notebook IBM ThinkPad R51.

Montaje experimentale. Prelucrarea rezultatelor 1 Montaje experimentale S-a efectuat o analiză cinematică pentru un mecanism cu camă rotativă şi tachet axial translant, folosind măsurători ale deplasării tachetului şi unghiului de rotaţie al camei, obţinute cu tehnica de achiziţie numerică a datelor analogice cu ajutorul sistemului electronic Spider 8. Au rezultat diagramele cinematice pentru poziţii, prin puncte, experimental, pentru trei tipuri de tachet: cu vârf, cu taler şi cu rolă.

Montajul realizat este format dintr-un mecanism cu camă în mişcare de rotaţie şi tachet axial în mişcare de translaţie, conectate prin intermediul unui traductor potenţiometric rotativ, respectiv traductor inductiv de deplasare, la un sistem de achiziţie date Spider 8 (Fig. 1). 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. Succesiv, în montaj s-a introdus tachetul cu vârf (Fig.2), tachetul cu taler (Fig. 3) şi tachetul cu rolă (Fig. 4). La primul tip de experimentări (prezentate în lucrarea de laborator Analiza mecanismelor cu came. Diagrame cinematice (I)), tija ceasului comparator a funcţionat pe post de tachet al camei rotative. În această etapa, la extremitatea opusă a tijei ceasului comparator a fost fixată tija mobilă a traductorului inductiv de cursă. Ceasul comparator şi raportorul au fost menţinute în sistemul de măsurare pentru o vizualizare intuitivă şi explicită a concordanţei dintre datele indicate de sistemul de calcul numeric şi datele indicate de sistemele clasice de măsurare. Pentru măsurarea unghiului de rotaţie al camei, carcasa exterioară a traductorului potenţiometric unghiular a fost fixată pe camă, iar axul traductorului a fost fixat de bază, în centrul de rotaţie al camei. Traductorul inductiv de deplasare şi traductorul potenţiometric rotativ au fost conectate cu elementele lor mobile la două din intrările în sistemul de achiziţie date Spider 8.

Fig.1 Montaj experimental

Fig. 2 Camă rotativă – tachet cu vârf

Fig. 3 Camă rotativă – tachet cu taler

Fig. 4 Camă rotativă – tachet cu rolă

2 Prelucrarea rezultatelor În Fig. 5 - Fig. 10 se prezintă rezultatele experimentărilor. În timpul acestor experimentări, cama a fost rotită manual cu un unghi de până la 200, înregistrându-se simultan cursa tachetului şi unghiul de rotaţie al camei.

Frecvenţa de eşantionare a lui Spider 8 a fost de 2400 Hz. În primă fază, la fiecare montaj s-a trasat deplasarea camei în funcţie de timp şi deplasarea

tachetului în funcţie de timp; formele acestor diagrame au fost determinate de structura şi geometria reală a mecanismului (inclusiv profilul camei), dar şi de modul de acţionare a camei de către utilizator (viteza unghiulară a camei nu s-a păstrat constantă în timpul rotirii manuale a acesteia) (Fig. 5, Fig. 7, Fig. 9, pentru cazul tachetului cu vârf, taler, respectiv rolă).

Pentru a elimina influenţa mişcării neregulate a mâinii utilizatorului, şi pentru a crea posibilitatea obţinerii diagramelor vitezei şi acceleraţiei reduse, s-a eliminat timpul între diagrama deplasării camei în funcţie de timp şi diagrama deplasării tachetului în funcţie de timp, rezultând diagramele din Fig. 6, Fig.8 şi Fig. 10, în cazul tachetului cu vârf, cu taler, respectiv cu rolă.

Fig. 5 Înregistrarea unghiului de rotaţie al camei (roşu) şi a cursei liniare (negru) a tachetului cu vârf

în raport cu timpul

Fig. 6 Reprezentarea cursei liniare a tachetului cu vârf în funcţie de unghiului de rotaţie al camei

Fig. 7 Înregistrarea unghiului de rotaţie al camei (roşu) şi a cursei liniare (negru) a tachetului cu taler

în raport cu timpul

Fig. 8 Reprezentarea cursei liniare a tachetului cu taler în funcţie de unghiul de rotaţie al camei

Fig. 9 Înregistrarea unghiului de rotaţie al camei (roşu) şi a cursei liniare (negru)

a tachetului cu rolă în raport cu timpul

Fig. 10 Reprezentarea cursei liniare a tachetului cu rolă în funcţie de unghiul de rotaţie al camei

Concluzii Diagramele obţinute cu aparatura performantă înglobează erori de execuţie şi erori de montaj. Se pot face prelucrări acestor diagrame, de exemplu se derivează o dată şi de două ori cursa liniară a tachetului în funcţie de unghiul camei, pentru a se obţine viteza redusă, respectiv acceleraţia redusă a tachetului. Obs. La achiziţia şi prelucrarea datelor experimentale pentru prezenta lucrare a contribuit şi CS I Dr. Fiz. Ion Manea.