Capitolul 3

Capitolul 5Prese mecanice cu manivela,cu simpla aciuneCuprins

5.1. Aspecte generale i clasificare

5.2. Analiza cinematic a preselor cu manivel

5.3. Solicitarea mecanismului micrii principale a preselor mecanice cu manivel

Referine bibliografice5.1. Aspecte generale i clasificare

Presele mecanice cu manivel, cu simpl aciune, sunt mainile de prelucrat prin deformare cel mai frecvent cunoscute i ntlnite. Sunt maini de uz general, universale, utilizabile pentru o mare diversitate de operaii de deformare plastic la rece. Se construiesc ntr-o gam larg de tipodimensiuni i avnd o diversitate de valori ale forei disponibile la culisor.

Mecanismul micrii principale al preselor cu manivel (numit n mod curent "mecanism manivel-biel-culisor" sau "mecanism bielmanivel"), cu simpl aciune, este alctuit din:

unul sau doi arbori cotii, cu maneton sau cu excentric; una, dou sau patru biele; un organ executor numit culisor (sau "berbec").

Mecanismul manivel-biel-culisor este un mecanism cu bare articulate, cu autontoarcere, deplasarea culisorului realizndu-se ntre dou poziii extreme cunoscute sub numele de "punct mort superior" (PMS) i "punct mort inferior" (PMI). Mecanismul manivel-bielculisor poate fi de tip "sum" sau de tip "diferen", caz n care maina este antrenat din partea inferioar.

Dac antrenarea se face prin dou biele, atunci fie se utilizeaz un singur arbore principal cu dou zone excentrice identice, fie se utilizeaz doi arbori identici, fiecare cu cte o singur zon excentric, dispui paralel i cu legtur cinematic rigid.

Dac antrenarea se face prin patru biele, atunci se utilizeaz doi arbori identici, fiecare cu cte dou zone excentrice identice, dispui paralel i cu legtur cinematic rigid.

Arborele principal se poziioneaz fie paralel cu faa frontal a mainii, figura 5.1 a, fie perpendicular pe aceasta, figura 5.1 b.

a)

b)

Figura 5.1 Prese mecanice cu o manivel, cu simpl aciune (cu batiul deschis)

a) Pres mecanic cu o manivel, cu arborele principal paralel cu faa frontal, cu batiul deschis, nclinabil; b) Pres mecanic cu o manivel, cu arborele principal perpendicular pe faa frontal, cu batiul deschis, nenclinabil

Presele mecanice cu manivel, cu simpl aciune, pot fi cu batiul deschis, nclinabil (figura 5.1a) sau nu (figura 5.1b), sau cu batiul nchis, nenclinabil. Presele cu batiul deschis, cu spaiu de trecere n batiu, permit deservirea uoar din dou direcii, iar cele nclinabile permit evacuarea uoar din spaiul de lucru a pieselor i/sau deeurilor rezultate, prin cdere liber pe plan nclinat [136].Asigurarea traiectoriei rectilinii a micrii principale se realizeaz cu ajutorul a dou sau patru ghidaje fixate de batiu, n lungul crora se deplaseaz culisorul presei.

O clasificare a preselor mecanice cu manivel, cu simpl aciune, se d n tabelul 5.1, [136].

Tabelul 5.1.0 clasificare a preselor mecanice cu manivel, cu simpl aciune [136]Prese mecanice cu manivel, cu simpla aciuneCu batiu deschisCu o manivelCu consol simplCu mas fix

Cu mas reglabil

Cu consol dublnclinabile

Nenclinabile

Cu dou manivelenclinabile

Nenclinabile

Cu batiu nchisCu o manivel------

Cu dou maniveleCu doi arbori principali cu un maneton, perpendiculari pe faa frontal

Cu arbore principal cu dou manetoane, paralel cu faa frontal

Cu patru manivele

5.2. Analiza cinematic a preselor cu manivelMecanismul manivel-biel-culisor de tip sum, utilizat n marea majoritate a cazurilor, este reprezentat schematic n figura 5.2, n forma cea mai general. Cazul general este cel la care exist ''excentricitate'' (sau ''dezaxare"), adic atunci cnd axa lagrului O al arborelui antrenor al mecanismului i axa articulaiei B de legtur a bielei cu culisorul nu se afl pe aceeai vertical.

Prin excentricitate - notat cu "e" - se nelege n cazul de fa distana dintre planul vertical (pentru cazul general, "plan paralel cu direcia de deplasare a culisorului") ce conine axa arborelui principal (arborele cu excentric sau cu maneton) i planul vertical, paralel cu cel anterior, ce conine axa articulaiei de legtur a bielei cu culisorul. Dac fa de planul ce conine direcia de deplasare a culisorului planul ce conine axa arborelui principal se afl de partea nspre care aceste se rotete, atunci excentricitatea se consider pozitiv; n caz contrar excentricitatea se consider negativ.

La presele mecanice excentricitatea nu se regleaz. Posibilitatea poziionrii pe direcie orizontal a ghidajelor aplicate ce se ntlnete la unele prese mecanice cu batiu deschis, cu arbore principal pe faa frontal, nu urmrete reglarea excentricitii, ci reglarea jocului n ghidaje.

Figura 5.2 Schema de principiu a mecanismului manivel-biel-culisor de tip sum, cu acionare din partea superioar i micare pe vertical a culisorului

La presele mecanice cu manivel, cu simpl aciune, se regleaz lungimea Lj a bielei, dar la proiectare se ia n considerare valoarea medie Lmed a acestei lungimi.

La presele mecanice cu manivel, cu simpl aciune, cu batiul deschis, de regul se regleaz valoarea razei cinematice Rj a manivelei, dar la proiectare se ia n considerare valoarea maxim Rmax a acestei lungimi.

Afirmaiile anterioare se motiveaz prin aceea c la proiectare nu se opereaz cu o valoare oarecare a unei mrimi caracteristice, ci cu una reprezentativ, de valoare extrem indicat n cartea mainii, care determin solicitare i exploatare la nivel maxim limit. Cazul extrem de minim solicitare i cazurile intermediare se analizeaz i sunt luate n considerare la exploatarea mainii, pentru a cunoate posibilitile concrete de lucru i de utilizare a mainii respective.

Notaiile din figura 5.2 reprezint: O - lagrul arborelui principal (articulaia de legtur a manivelei cu baza fix); A - articulaia de legtur dintre manivel i biel, aflat ntr-o poziie oarecare; As, Ai - poziiile extreme ale articulaiei A, corespunztoare poziiilor PMS i respectiv PMI ale culisorului; B - articulaia de legtur dintre biel i culisor (acesta nefiind figurat), aflat ntr-o poziie oarecare; Bs, Bi - poziiile extreme ale articulaiei B, corespunztoare poziiilor de PMS i PMI ale culisorului; Rmax - raza maxim a manivelei; Lmed - lungimea medie a bielei; e - excentricitatea mecanismului; H - cursa maxim a culisorului; s() = h() - cota curent a poziiei culisorului fa de poziia sa de punct mort inferior; - unghiul de poziie curent al manivelei (unghiul dintre verticala ce trece prin O i direcia curent OA a manivelei); unghiul poziiei curente a bielei (unghiul dintre direcia de deplasare a culisorului i direcia curent AB a bielei).

Se utilizeaz notaiile:

= R/L - coeficientul de biel (0 = Rmax/Lmed - coeficient utilizat la proiectare; i = Ri /Lj, - coeficient corespunztor unor valori Ri i Lj oarecare, ntlnite n diferite situaii practice de exploatare a mainii).

n cazul preselor mecanice domeniul recomandat este 1/20 0 1/4;

k = e/R - coeficientul excentricitii (k0 = s/Rmax - coeficient utilizat la proiectare; ki = e/Ri - coeficient corespunztor unor valori Ri oarecare, ntlnite n diferite situaii practice de exploatare a mainii).

Literatura [136] precizeaz c se pot adopta valori n domeniul k= (0...1,3), dar c domeniul recomandat este k = (0 ... 0,5).

Expresia de spaiu a mecanismului manivel-biel-culisor se definete a fi expresia analitic a distanei dintre poziia curent a unui punct caracteristic al elementului executor (se ia, de regul, centrul B al articulaiei de legtur cfintre biel i culisor) i poziia extrem a aceluiai punct corespunztoare sfritului cursei active a culisorului:

(5.1)

Din triunghiul OO'BI rezult:

(5.2)Segmentul O'B este dat de suma proieciilor pe direcia de deplasare a culisorului (vertical n cazul de fa) a manivelei Rmax i a bielei Lmed:

(5.3)

Prin nlocuirea relaiilor (5.2) i (5.3) n (5.1) se obine expresia de spaiu, neliniarizat, ce descrie micarea culisorului unei prese mecanice cu manivel:

(5.4)

Se are n vedere faptul c unghiul este dependent de unghiul de poziie a conform relaiei:

(5.5)

care permite a scrie succesiv:

(5.6)

obinndu-se n final c

(5.7)

Relaia (5.4) coroborat cu relaia (5.7) permite calculul cu mare acuratee, utiliznd mijloace electronice de calcul, a valorilor de spaiu oarecare. Implicit se determin, de exemplu, valorile corespondente ale distanei dintre suprafaa inferioar a poansonului i o suprafa de referin a prii inferioare, fix, a sculei.

Operarea cu relaii neliniarizate i neomogene, dependente de mai muli parametri, este dificil i ori de cte ori este posibil se caut liniarizarea i simplificarea acestora, chiar dac forma obinut conine mici (dar acceptabile !) aproximaii. Se prezint n continuare forma liniarizat utilizat n mod tradiional pentru expresia de spaiu ce caracterizeaz presele mecanice cu manivel, precum i etapele de obinere a acesteia. Modul de liniarizare a expresiei de spaiu a mecanismului manivel-biel-culisor constituie un model de abordare pentru expresii similare determinate pentru alte mecanisme de transmitere i de transformare a micrii.

Radicalul din expresia (5.4) se liniarizeaz prin dezvoltare n serie Mac-Laurin (caz particular pentru serie-Taylor) [160]:

- serie Mac-Laurin;

(5.8)

- serie Taylor,

(5.9)

i reinerea doar a primilor doi termeni:

(5.10)

Pentru demonstraie se poate consulta, de exemplu, lucrarea [1].

Se poate uza i de faptul c, dac b a, atunci un termen de forma (b2/2a)2 0 i se poate neglija, deci se poate scrie c:

(5.11)

Ca urmare, deoarece e Rmax + Lmed, se poate scrie c:

(5.12)

expresie identic cu (5.10).

Termenul drept din relaia (5.12) se scrie, n mod tradiional, doar n funcie de Rmax i punnd n eviden coeficienii k0 i 0. Pentru aceasta se tine seama c

(5.13)

i c

(5.14)

astfel nct, n final, se obine

(5.15)

Liniarizarea expresiei (5.4) presupune i exprimarea lui cos n funcie de unghiul curent :

(5.16)

i liniarizarea radicalului (prin dezvoltare n serie Mac-Laurin, relaia (5.8), sau fcnd apel la aproximarea (5.11)):

(5.17)

Mai mult chiar, se liniarizeaz i sin2, utiliznd relaia trigonometric cunoscut:

(5.18)

nlocuind expresiile (5.10), (5.12), (5.15), (5.17) i (5.18) n relaia (5.4) se obine succesiv:

(5.19)

innd cont c:

(5.20)

prin nlocuire n (5.19) se obine expresia liniarizat final de spaiu a cursei culisorului preselor mecanice cu manivel:

(5.21)O reprezentare grafic a expresiei (5.21) se d n figura 5.4 (p. 221), mpreun cu graficele de vitez i acceleraie.

Dei este evident, trebuie precizat c poziiile extreme PMI i PMS ale culisorului, n cazul n care acesta este antrenat printr-un mecanism manivel-biel-culisor cu excentricitate, nu se obin pentru valorile 0 i respectiv 180 ale unghiului de poziie al manivelei. Aceste unghiuri au valorile (n radiani):

(5.22)

i respectiv

(5.23)

Lungimea total a cursei culisorului este i are valoarea:

(5.24)S-a utilizat pentru obinerea acestei expresii aproximarea precizat prin relaia (5.12), precum i relaia (5.15).

Concluzia este c, pentru valori Lmed i Rmax precizate, valoarea minim a cursei culisorului se obine dac excentricitatea mecanismului manivel-biel-culisor este nul (e = 0 => k0 = 0), caz n care H = 2Rmax.

ntr-o alt abordare, pentru determinarea expresiei de spaiu a culisorului se poate face apel la metoda conturului vectorial nchis.

Pentru o poziie oarecare a mecanismului manivel-biel-culisor, figura 5.3, mrimilor liniare Rmax, Lmed , X i Y= e li se asociaz vectorii unitari

i fiind vectorii unitari asociai ordonatei i abscisei.

Figura 5.3 Asocierea de vectori unitori mrimilor caracteristice ale mecanismului manivel-biel-culisor de tip suma, cu acionare din partea superioar i micare pe vertical a culisorului, n vederea determinrii expresiei de spaiu prin metoda conturului vectorial nchis

n form matriceal se poate scrie:

.

(5.26)

Ecuaia vectorial este:

.

(5.27)

nlocuind vectorii unitari , cu , se obine ecuaia

(5.28)din care rezult sistemul:

(5.29)

Necunoscuta este X. Pentru obinerea expresiei acesteia se procedeaz la separarea variabilei din sistemul anterior:

(5.30)

i nsumarea celor dou ecuaii:

(5.31)

ecuaia de gradul II n X fiind:

(5.32)

Evident, se ia n considerare doar soluia pozitiv:

(5.33)

Valorile extreme ale variabilei X se obin nlocuind n ecuaia anterioar soluiile derivatei

(5.34)Se obine, evident, c

(5.35)

n aceste condiii, expresia de spaiu se obine ca fiind

(5.36)Liniariznd radicalii prin utilizarea aproximrii (5.11) se obine succesiv:

(5.37)

forma final fiind identic cu cea "clasic", prezentat n (5.21).

n ipoteza rotirii uniforme a arborelui principal n jurul axei sale, expresia vitezei instantanee a culisorului presei se obine prin derivarea n raport cu timpul a expresiei de spaiu:

(5.38)

O reprezentare grafic a expresiei (5.38) se d n figura 5.4 (p. 219), mpreun cu graficele de spaiu i acceleraie.

Cunoaterea vitezei instantanee a deplasrii culisorului este necesar la exploatarea mainii, fiind cunoscut faptul c un anumit proces de deformare plastic la rece se desfoar n condiii optime dac viteza relativ dintre scul i pies (att cea "medie", dar mai ales cea "maxim" - cea corespunztoare momentului realizrii contactului dintre pies i partea mobil a sculei, denumit "vitez de nceput de presare") are o anumit valoare.

Pentru un caz concret de exploatare a mainii se cunoate lungimea cursei sub sarcin, h. Pentru un anumit reglaj al mainii - caracterizat de lungimea Ri a manivelei i de lungimea Lj a bielei - se determin mai nti valorile coeficienilor ij, ki i apoi, pe baza relaiei (5.21) (sau (5.37) !), valoarea unghiului curent hi al manivelei ce corespunde momentului de nceput de presare. Apoi, utiliznd relaia (5.38), se calculeaz viteza de nceput de presare ce corespunde respectivelor condiii concrete, utiliznd relaia:

(5.39)

Este posibil ca valoarea obinut s nu fie suficient de apropiat de valoarea optim necesar. Dac maina este de tipul "cu batiul deschis" are, cel mai probabil, posibilitatea reglrii razei cinematice a manivelei, Ri, aceasta fiind singura modalitate de reglare a vitezei culisorului. ntr-un astfel de caz se adopt o alt valoare Ri a manivelei, se determin valoarea corespunztoare Lj a manivelei, se calculeaz coeficienii ij, ki valoarea unghiului ci/,, pentru aceast nou situaie i n final, utiliznd relaia (5.39), valoarea vitezei de nceput de presare. Calculele se pot relua, utiliznd acelai algoritm, pentru alte valori ale razei cinematice ale manivelei, pn la identificarea reglajului cel mai favorabil.

La proiectare se consider ntotdeauna c momentul de nceput de presare corespunde valorii nominale N a unghiului de poziie al manivelei i c reglajul mainii este caracterizat de mrimile Rmax, Lmed,X0 i k0. "Cursa nominal (maxim) sub sarcin" este determinabil cu relaia

(5.40)

aceasta fiind valoarea maxim teoretic a cursei sub sarcin.Observaie. Este interesant i util un studiu al variaiei valorilor "cursei nominale sub sarcin" n funcie de valorile Ri ale razei cinematice a manivelei, considernd constant nlimea sculei utilizat. Un astfel de studiu pune n eviden i variaia valorilor unghiului nominal al manivelei.

"Viteza nominal (maxim) de nceput de presare" are expresia

(5.41)

Se adopt la valoarea optim, iar pe baza relaiei anterioare se stabilete frecvena de lucru a mainii, deci turaia nAP a arborelui principal al acesteia.Observaie. Valorile lungimilor maxime Hmax = 2Rmax ale curselor culisoarelor preselor mecanice cu manivel valorile frecvenelor de lucru ale acestor maini se stabilesc, de regul, la valori normalizate, aparinnd irului normal cu raia = 1,25.

Micarea culisorului nu este una uniform, ci variabil, inclusiv ca sens, cu accelerri i decelerri. Expresia acceleraiei culisorului unei prese mecanice cu manivel este:

(5.42)

O reprezentare grafic a expresiei (5.42) se d n figura 5.4, mpreun cu graficele de spaiu i vitez.

Figura 5.4 Reprezentarea grafic o expresiilor de spoiu, viteza i acceleraie, pentru o pres mecanica cu manivel, cu excentricitate

Cunoaterea unei valori instantanee a acceleraiei culisorului este necesar pentru calculul forei de inerie instantanee i pentru determinarea energiei cinetice a culisorului, valori corespunztoare unei poziii anume a acestuia.

Cunoaterea acceleraiei culisorului este absolut necesar la proiectarea mainilor de prelucrat prin deformare, i anume la calculul energiei cinetice a culisorului i a bielei la momentul de nceput de frnare. Energia cinetic amintit este parte a energiei cinetice totale pe care frna mainii trebuie s o transforme n cldur, ntr-un timp limit dat. Dac f este valoarea instantanee a unghiului de poziie al manivelei la care ncepe aciunea frnei [42], f = 0F AP + S , atunci acceleraia din acel moment a culisorului este:

(5.43)

Expresiile (5.40), (5.41) i (5.42) corespund acelui reglaj al mainii caracterizat de lungime maxim Rmax a manivelei i lungime medie Lmed a bielei, situaie ce se ia n considerare la proiectare. Pentru reglaje oarecare ale mainii, caracterizate de Ri i Rj implicit de coeficienii ij, i kj, expresiile de spaiu, vitez i acceleraie sunt:

(5.44)

(5.45)

(5.46)

5.3. Solicitarea mecanismului micrii principale a preselor mecanice cu maniveln timpul funcionrii mainii, n mecanismul micrii principale se dezvolt fore i momente de torsiune. Valorile acestora sunt dependente, evident, de mrimea forei rezistente opus de semifabricat. Aceasta are valori semnificative doar n timpul cursei sub sarcin, ceea ce motiveaz studiul solicitrii mecanismului micrii principale doar pentru poziii particulare ale sale. Pentru o aceeai main fora rezistent este variabil n timpul unei curse sub sarcin i variabil de la un proces la altul. De aceea, la stabilirea nivelului de solicitare a mecanismului micrii principale este de preferat a se lua n considerare fora nominal FN, care reprezint valoarea maxim admis a forei rezistente, i poziia unghiular a mecanismului corespunztoare momentului teoretic de nceput de presare, adic unghiul nominal N, poziie care corespunde celei mai mari valori a momentului de torsiune rezistent. Pentru generalitate se ia n considerare, fora disponibil FD, care reprezint valoarea instantanee maxim admis a forei rezistente, i o poziie unghiular oarecare . A se reine totui c FD FN indiferent de valoarea unghiului de poziie al manivelei mecanismului.

Studiul solicitrii mecanismului micrii principale se face lund sau nu n considerare frecrile din cuplele acestuia. Neluarea n considerare a frecrilor este echivalent cu un studiu "n condiii ideale": ipotezele de lucru sunt simplificatoare, modelul de calcul este mai puin complex, relaiile cu care se opereaz sunt mai simple, dar abaterea fa de fenomenul real este deseori mare. Luarea n considerare a frecrilor nseamn un studiu n condiii reale" i determin un model de calcul i relaii mai complexe, dar care descriu mult mai bine realitatea.5.3.1. Solicitarea cu fore a mecanismului micrii principale a preselor mecanice cu manivel, n condiii ideale

n condiii ideale, forele ce solicit mecanismul manivel-biel-culisor se orienteaz n lungul barelor acestuia, figura 5.5.

Considernd pentru un unghi oarecare a, conform celor precizate anterior, c (Fr)max = (Ft)max = FD forele ideale ce se manifest n mecanismul manivel-biel-culisor sunt: Fb - fora din biel; Fn fora normal pe ghidajele culisorului; FT - fora tangent la manivel; FR- fora orientat n lungul manivelei, i au expresiile:

(5.47)

Forele Fb, Fn i FT sunt maxime atunci cnd FD FN:

(5.48)

Figura 5.5 Forele din monivel biel culisor, n condiii idealeFora FR este maxim cnd = 0 i are valoarea FR FN.5.3.2. Momentul ideal la manivel

Momentul de torsiune se exprim ca produs ntre for i braul acesteia. Avnd n vedere reprezentarea din figura 5.5, momentul ideal rezistent maxim la manivel are expresia

(5.49)

n mod curent se utilizeaz o expresie liniarizat a relaiei (5.49).

Pentru aceasta se face aproximarea cos = 1, iar termenul sin( + ), innd cont de relaia (5.6), se pune sub forma:

(5.50)

Avnd n vedere acestea, relaia (5.49) poate fi pus sub forma

(5.51)

n care bid este braul (ideal al) forei.

Expresia "nominal" a braului ideal al forei nominale este

(5.52)

Braul ideal al forei disponibile se poate exprima i sub forma

(5.53)innd cont i de relaia (5.38), care poate fi pus sub forma

(5.54)

expresia (5.51) a momentului ideal la manivel respect relaia teoretic general [159] dintre for, moment de torsiune, vitez de translaie i vitez unghiular:

(5.55)

n funcie de structura mecanismului utilizat la presele mecanice cu manivel pot apare situaiile:

- un element de intrare (o singur manivel) i un element de ieire (un singur culisor), caz care corespunde preselor comune cu o singur manivel;

- dou elemente de intrare (doi arbori principal) i un element de ieire (un singur culisor) (a se vedea i figurile 5.16 i 5.17);

- un element de intrare i mai multe elemente de ieire (culisoare) (prese cu un singur arbore principal i mai multe culisoare).

Pentru cazul general, cnd maina are ki elemente de intrare (ki arbori principali) i ke elemente de ieire (ke culisoare), cel puin pentru momentul ideal la manivel este valabil relaia:

(5.56)

Dac elementele de ieire au aceeai expresie a spaiului, atunci

(5.57)

Dac mecanismul manivel-biel-culisor al presei permite reglarea excentricitii Ri a manivelei i lungimea Lj a bielei, atunci relaia (5.51) se poate pune sub forma general

(5.58)

Momentul de torsiune rezistent maxim admis la arborele principal este o mrime constant i egal cu momentul de torsiune antrenor maxim admis. Momentul de torsiune rezistent maxim admis se exprim n funcie de un unghi curent oarecare al manivelei i de fora disponibil, indiferent de reglajul concret al mainii. Un caz particular - cum ar fi cel corespunztor unghiului nominal, forei nominale, razei maxime a manivelei i lungimii medii a bielei - nu modific caracterul constant al momentului de torsiune maxim admis. Mai mult chiar, noiunea de "for disponibil" exprim capacitatea mainii de a dezvolta la arborele o anumit valoare maxim limit constant a momentului de torsiune, (Mt) = ct., iar expresia analitic a forei disponibile rezult tocmai din aceast calitate. Dac referirea se face la momentul de torsiune ideal, atunci din egalitatea

(5.59)

rezult expresia forei disponibile n condiii ideale:

(5.60)

n expresia (5.60) numrtorul este constant, iar numitorul este variabil prin unghiul . Ca urmare graficul forei disponibile va avea forma unei parabole, care intersecteaz valoarea forei disponibile n punctul ce corespunde unghiului nominal N. O reprezentare grafic a forei disponibile ideale se d n figura 5.8.5.3.3. Solicitarea cu fore a mecanismului micrii principale a preselor mecanice cu manivel, n condiii reale

n condiii reale, forele ce solicit mecanismul manivel-biel-culisor se orienteaz nu n lungul barelor acestuia, ci tangent la "cercurile de frecare" aferente articulaiilor mecanismului, figura 5.6.

ntr-o articulaie, cilindric sau sferic, ca urmare a forei radiale Frad ce solicit articulaia apare o for de frecare F - orientat tangent la suprafaa de separaie a componentelor articulaiei, la raza R fa de axa de rotaie - care se opune micrii de rotaie n articulaia respectiv.

Fora de frecare are expresia F = .Frad, iar momentul de torsiune al acestei fore are expresia M = R. .Frad = Frad ( . R) = Frad . R unde R = . R este raza "cercului de frecare" sau braul forei radiale ce determin momentul de frecare n articulaie.

Fora rezistent la culisor, considerat la valoarea maxim Fr FD, determin n articulaia B cu biela o for normal pe ghidaje, Fn, i o

for "n biel" Fb, orientat tangent la cercurile de frecare de raze . RB i . RA corespunztoare articulaiilor A i B pe care biela le formeaz cu culisorul i, respectiv, cu manivela.

Unghiul dintre tangenta A'B' la cercurile de frecare amintite i axa AB a bielei se noteaz cu y, iar valoarea sa rezult din expresia

(5.61)

n aceste condiii forele Fn i Fb sunt determinabile cu expresiile

(5.62)

Figura 5.6 Forele din mecanismul manivel-biel-culisor, n condiii reale

Momentul de torsiune rezistent la manivel este dat de suma dintre momentul de frecare (Mt)0 ce se manifest n axa O i momentul forei Fb fa de aceeai ax, braul acesteia fiind segmentul OO":

(5.63)Momentul de torsiune de frecare fa de axa O are expresii diferite n funcie de tipul i de soluia constructiv a arborelui principal.

Dac acesta este de tipul "cu manivel", cu lagre identice dispuse simetric fa de punctul de aplicaie al forei Fb figura 5.7a (arbore de tip "paralel cu faa frontal a mainii"), atunci forele concentrate ce solicit fiecare lagr sunt egale ntre ele i egale cu jumtate din Fb, iar expresia momentului de frecare este

(5.64)

Dac arborele principal este de tipul "cu excentric", cu lagre diferite dispuse doar de o parte a punctului de aplicaie al forei Fb, figura 5.7 b (arbore de tip "perpendicular pe faa frontal a mainii"), atunci forele concentrate ce solicit fiecare lagr sunt diferite, se determin cu expresiile

(5.65)

iar expresia momentului de frecare este n acest caz

(5.66)

Figura 5.7 Reaciuni n lagrele celor dou tipuri de baz de arbori principali utilizai la prese mecanice cu manivel

Segmentul O'O" din relaia (5.63) este chiar raza cercului de frecare al articulaiei A,

(5.67)

iar expresia analitic a segmentului OO' este:

(5.68)

Pentru liniarizarea relaiei anterioare se expliciteaz funcia sin(++), se ine cont de relaiile (5.6) i (5.61) i se accept aproximrile cos = 1, cos = 1 i sin.sin.sin = 0. n aceste condiii expresia (5.68) capt forma:

(5.69)Numai n ultimul termen al relaiei anterioare, avnd n vedere valoarea mic a termenului n discuie i c expresia momentului de torsiune rezistent la manivel are cu adevrat relevan doar pentru unghiuri < N, s-a mai utilizat i aproximarea cos=1.

Expresia explicit a momentului de torsiune rezistent la manivel se obine prin nlocuirea n relaia (5.63) a expresiilor (5.67), (5.69) i, n funcie de situaie, (5.64) sau (5.66). De exemplu, pentru o pres cu arborele principal paralel cu faa frontal expresia momentului de torsiune rezistent la manivel este

(5.70)n relaia de mai sus se poate pune n eviden att braul ideal bid al forei Fb, a se revedea relaia -(5.51), dar i braul de frecare b al aceleiai fore:

(5.71)

Dac presa este de tip deschis i cu arborele principal perpendicular pe faa frontal a mainii, atunci expresia braului de frecare al forei este

(5.72)

Rezult c o form "generalizat" a momentului de torsiune rezistent la manivel se poate scrie sub forma

(5.73)

S-a menionat deja c momentul de torsiune rezistent maxim admis la arborele principal este o mrime constant i c se exprim n funcie de un unghi curent oarecare al manivelei i de fora disponibil, indiferent de reglajul concret al mainii. Un caz particular corespunde situaiei caracterizat de N, FD FN, Rmax i Lmed, aceasta fiind de altfel situaia luat ca referin atunci cnd se stabilete valoarea momentului de torsiune maxim capabil a fi transmis de ctre arborele principal al mainii. Dac se face referire la o main cu arbore e tip "paralel cu faa frontal", atunci aceast precizare este complet echivalent cu relaia

(5.74)din care se deduce expresia forei disponibile (pentru prese mecanice cu manivel, cu batiu deschis sau nchis, cu arbore principal de tip "paralel cu faa frontal"):

(5.75)

Ca i la expresia (5.60) a forei disponibile ideale, i la expresia anterioar numrtorul este constant i invariabil pentru o main anume, iar numitorul este variabil, dependent att de valoarea unghiului de poziie curent al manivelei ct i valorile reglate ale razei cinematice a manivelei i lungimii bielei.

innd cont de expresia (5.73), relaiile (5.74) i (5.75) pot fi scrise n form general (i sintetic):

(5.76)

(5.77)

* *ntr-o alt abordare, ncrcarea cu fore i momente a elementelor componente ale mecanismului manivel-biel-culisor corespunde cu cea reprezentat n figura 5.8.

Sunt puse n eviden momentul de torsiune antrenor dezvoltat de arborele principal al mainii, MtAP = M t antrenor, momentul de frecare rezistent din articulaia O, cea a arborelui principal, momentele de frecare rezistente MA din articulaia A (unul acionnd asupra manivelei arborelui principal, iar cellalt asupra bielei mecanismului), momentele de frecare rezistente MB din articulaia B (unul acionnd asupra manivelei bielei, iar cellalt asupra culisorului), fora Fb din biel, fora Fn normal pe ghidaje ce se manifest n articulaia B a mecanismului, cea dintre biel i culisor, fora FB transmis e ctre biel ctre culisor pe direcia deplasrii acestuia, fora de greutate GC a culisorului, fora rezistent Frez. opus de semifabricat, forele normale Fng1 i F ng2 cu care ghidajele se opun rotirii culisorului fa de centrul su de micare, precum i forele de frecare Fg1 i F g2ce apar ntre ghidaje i culisor,

fore generate de forele normale Fng1 i F ng2.

Se pot lua n considerare i forele i momentele de inerie ale componentelor mecanismului.

O schem de ncrcare echivalent se obine nlocuind momentele de torsiune rezistente prin forele care le genereaz, prin deplasarea versorului lor paralel cu el nsui la o distan egal cu braul ce determin momentul de torsiune respectiv.

Figura 5.8 Forele i momentele de torsiune statice ce solicit mecanismul manivel-biel-culisor, n condiii reale

Relevant n acest sens poate fi modul de nlocuire a momentelor de torsiune ce solicit biela mecanismului studiat i de obinere a unei solicitri echivalente ce asigur starea de echilibru a corpului. n figura 5.9a biela este "extras" din mecanism i reprezentat solicitarea ei cu fore i momente statice n mod identic ca n figura 5.8.

Figura 5.9 Starea de echilibru static a bielei mecanismului manivel-biel-culisor, n condiii reale, cu punerea n eviden a forelor i momentelor de torsiune rezistente, i a strii echivalente caracterizat numai de ncrcare cu fore

Fora Fb din biel genereaz tangent la articulaiile A i B forele de frecare FA= FB= FB,, care determin la rndul lor momentele de frecare rezistente MA i MB, braele fiind chiar razele RA i RB ale articulaiilor:

(5.78)

Prin translaia forelor Fb, tar schimbarea orientrii lor, din centrele articulaiilor A i B la distane egale cu braul celor dou momente de frecare rezistente, RA i respectiv RB, se obine schema de solicitare din figura 5.9b, n care sunt prezente doar fore, dar care nu asigur bielei stare de echilibru static. Pentru aceasta trebuie ca cele dou fore Fb contrare s fie concurente. Aceast situaie se obine prin rotirea adecvat a celor dou fore, versorul lor comun fiind simultan tangent la "cercurile de frecare" de raze RA i RB, figura 5.9c.

Avnd n vedere cele de mai sus, schemele de solicitare static, n condiii de echilibru, ale culisorului i ale arborelui principal sunt cele din figura 5.10.

Figura 5.10 Strile de echilibru static echivalente ale culisorului i manivelei mecanismului manivel-biel-culisor, n condiii reale, fr momente de frecare rezistente

n ceea ce privete solicitarea culisorului, figura 5.10a, fa de centrul de micare Cc al acestuia versorii forelor Fng1 i Fng2 se afl la distanele l1 i respectiv l2, iar centrul articulaiei B de legtur cu biela se afla la distana l3. n aceste condiii, pentru un culisor cu limea (distana dintre ghidaje) bC, starea de echilibru static a culisorului este descris de ecuaiile

(5.79)

Valoarea maxim admis a forei rezistente Frez este fora disponibil la culisor, FD.

Starea de echilibru a arborelui principal este reprezentat n figura 5.10b. Tangent la cercul de frecare din articulaia A, de raz RA, este plasat fora Fb cu care biela se opune rotaiei manivelei. Fora Fb este orientat fa de manivel sub un unghi ++. Momentul dezvoltat de aceast for fa de articulaia O, prin intermediul braului b, i momentul de frecare din articulaia O, MO, trebuie nvins de momentul antrenor dezvoltat de arborele principal, MtAP = Mt antrenor.Momentul de frecare MO din articulaia O are expresii diferite n funcie de particulariti constructive i de amplasare ale arborelui principal (a se revedea expresiile (5.64) i (5.66)).

n aceste condiii, ecuaia de echilibru a momentelor de torsiune ce solicit arborele unui mecanism manivel-biel-culisor este

(5.80)

Relaia anterioar este n fapt identic cu relaia (5.59) i conduce, evident, pentru momentul real la manivel i pentru fora disponibil la culisor la aceleai relaii ca cele prezentate anterior (a se revedea relaiile (5.70) ... (5.77)). Se justific astfel de ce la studiul mecanismelor cu bare articulate, cu luarea n considerare a frecrilor, forele se dispun tangent la cercurile de frecare. Mai mult dect att, pe baza acestei abordri se poate explica de ce la un moment dat, pentru valoare mic a unghiului de poziie al manivelei, determinabil ca valoare, elementele mecanismului i schimb brusc orientarea, ceea ce determin un mic salt n graficul de spaiu al culisorului, n sensul retragerii lui fa de semifabricatul asupra cruia acioneaz.5.3.4. Suprasolicitarea preselor mecanice cu maniveln figura 5.11 se d un exemplu de grafic al forei disponibile, ideal i real, pentru o pres mecanic cu manivel. n aceeai figur sunt inserate i reprezentri ale forei tehnologice ce corespund cazurilor tipice de suprasolicitare (suprancrcare) a mainii.

Figura 5.11 Reprezentare grafic a forei disponibile, ideale i reale, pentru o pres mecanic cu manivel

Solicitarea corect, figura 5.1 l(a), a mecanismului unei prese cu manivel corespunde cazului n care graficul de for tehnologic se afl sub graficul de for disponibil, maximul forei tehnologice fiind mai mic dect fora nominal. Nu este o condiie ca lungimea cursei sub sarcin hs hp s fie mai mic dect lungimea nominal a cursei hN, adic unghiul la manivel corespunztor momentului de nceput de presare p s fie cel mult egal cu unghiul nominal N, fiind posibil i, de altfel, frecvent ntlnit situaia

(5.81)

hp fiind dependent de grosimea semifabricatului i de natura operaiei, iar hN fiind determinabil cu relaia (5.40).

Trebuie ns respectat strict condiia de consum energetic, cea care limiteaz aria de sub graficul de for tehnologic la valoarea FN . hN.

(5.82)

Dac relaia anterioar nu se respect, atunci cantitatea de energie absorbit de la volant este mai mare dect valoarea maxim admis pentru care acesta a fost proiectat, iar turaia minim a volantului scade sub limita admis, fr posibilitatea recuperrii integrale a energiei cedate pn la o nou curs sub sarcin. Repetarea de noi operaii n condiii similare determin o scdere gradual a turaiei volantului, ceea ce va avea ca efect final oprirea acestuia i a motorului.

Solicitarea incorect tehnic este cunoscut drept "suprasolicitare". "Subsolicitarea" (apreciabil a) unei maini este efectul managementului tehnic, poate fi rezultatul unui act deliberat dictat de o anumit realitate sau rezultatul unei erori de proiectare a procesului tehnologic i/sau de atribuire a lui ctre o main cu caracteristici tehnice mult superioare fa de ceea ce este necesar. Oricum, efectul "subsolicitrii" este exploatarea n condiii de eficien redus a mainii.

Sunt cunoscute trei tipuri de suprasolicitare a unei prese mecanice cu bare articulate:

- suprasolicitare dup for;

- suprasolicitare dup moment;

- suprasolicitare (simultan) dup for i moment.

Suprasolicitarea dup for apare atunci cnd, pentru o anumit zon a cursei sub sarcin, fora tehnologic este mai mare dect fora disponibil, dar mai mic dect fora nominal, figura 5.1 l(b):

(5.83)

Suprasolicitarea dup for are ca efect intrarea n funciune a sistemului de protecie la suprasarcina dup for, n condiii corecte de dimensionare i/sau reglare a acestuia. Dac acest sistem este cu pies de distrugere, atunci aceasta se foarfec i determin ncetarea aciunii culisorului asupra semifabricatului supus prelucrrii (v. 4.2.5).

Suprasolicitarea dup moment apare atunci cnd, pentru o anumit zon a cursei nominal sub sarcin, fora tehnologic este mai mare dect fora nominal, dar mai mic dect fora disponibil, figura 5.11 (c):

.

(5.84)

Suprasolicitarea dup moment este echivalent un moment rezistent la arborele principal mai mare dect cel maxim disponibil i are ca efect patinarea cuplajului cu friciune al mainii, dac acesta este corect dimensionat.

Suprasolicitarea (simultan) dup for i moment apare atunci cnd, pentru o anumit zon a cursei nominal sub sarcin, fora tehnologic este simultan mai mare dect fora nominal i dect fora disponibil, figura 5.11 (d):

(5.85)

Suprasolicitarea (simultan) dup for i moment are ca efect fie patinarea cuplajului mainii, fie intrarea n funciune a sistemului de protecie la suprasarcina dup forf, fie ambele (simultan).

Ca urmare a suprasolicitrii, n anumite condiii poate apare fenomenul de blocare a mecanismului executor. Acest fenomen nedorit se manifest n timpul cursei de coborre a cuiisorului, ntr-o poziie imediat vecin cu punctul mort inferior, i se datoreaz unor fore de frecare mari n articulaiile mecanismului i n ghidajele cuiisorului, n condiiile unei solicitrii intense sub sarcin a mainii.

n timpul executrii operaiei de deformare, n paralel cu aciunea (deformare plastic i/sau tiere) asupra semifabricatului se produce i deformarea elastic a sistemului mecanic al presei, n structura mecanic a mainii acumulndu-se o anumit cantitate de energie. n mod curent, aceast energie se elibereaz n momentul n care nceteaz s mai acioneze fora tehnologic, structura mecanic a mainii relaxndu-se elastic.

n anumite condiii, datorit rezistenei opus de forele de frecare, cantitatea (mare) de energie acumulat n structura mecanic a presei sub form de deformaie elastic nu poate fi eliberat i apare fenomenul de blocare a culisorului i a ntregului mecanism care l antreneaz. Acest fenomen apare n urmtoarele condiii particulare:

suprancrcare dup moment, cnd maina (volantul) nu dispune de suficient energie pentru executarea complet operaiei de efectuat asupra semifabricatului;

suprancrcare dup for i ntreruperea legturii dintre biel i culisor ca urmare a forfecrii elementului activ al sistemului de siguran sau ca urmare a dezactivrii cuplajului mainii i intrrii n funciune a frnei.

Datorit suprancrcrii, pentru oricare dintre cele dou cazuri precizate mai sus, batiul continu s rmn sub sarcin, deformat elastic. Aceast stare de solicitare acioneaz asupra mecanismului executor i tinde s ntoarc culisorul, biela i manivela astfel nct s anuleze deformatia elastic a sistemului mecanic al mainii, dar aceast aciune este mpiedicat de momentul de frecare din articulaii. Pentru nvingerea forelor elastice este nevoie s se aplice un moment antrenor suplimentar. Fr aplicarea unui astfel de moment antrenor suplimentar, suficient ca valoare, mecanismul rmne n continuare blocat ntr-o poziie de echilibru.

Stabilirea poziiei de blocare const n determinarea unghiului de poziie al manivelei la care, n condiiile menionate anterior, are loc fenomenul de blocare a mecanismului executor. Pentru aceasta se pleac de la ecuaia de echilibru energetic dintre lucrul mecanic al forei (de blocare) cu care acioneaz culisorul i lucrul mecanic al momentului de frecare din articulaii:

n care : F blocare- fora la culisor corespunztor creia apare fenomenul de blocare a mecanismului executor; d(hij()) - derivata expresiei de spaiu a culisorului pentru poziia curent a culisorului, corespunztoare strii blocate;

(b)ij - braul de frecare din expresia momentului real la manivel (a se vedea relaiile (5.71) i (5.72));

d - derivata unghiului curent de poziie al manivelei, care corespunde strii blocate a mecanismului executor.

Scriind relaia (5.86) sub forma rezult expresia ce caracterizeaz, la limit, fenomenul de blocare:

(5.88)

n care (bid)ij este braul ideal al forei (v. i relaiile (5.75) i (5.77)).

Dac:

I. (bid)ij > (b)ij - blocarea nu se produce;

II. (bid)ij = (b)ij - blocarea este incert (limita condiiei de blocare);

III. (bid)ij < (b)ij blocarea este sigur.

Pentru determinarea unghiului de poziie bl ce caracterizeaz, la limit, starea blocat a mecanismului, se pleac de la condiia limit de blocare, (bid)ij = (b)ij, exprimat i prin relaia (5.88).

Deoarece blocarea mecanismului executor apare, de regul, la valori mici ale unghiului de poziie, se pot face aproximrile

; ;

(5.89)

astfel c relaia (5.88) poate fi scris succesiv sub formele

(5.90)

(5.91)

(5.92)

Pentru cazul mecanismelor manivel-biel-culisor fr excentricitate, la care ki= 0, ecuaia general (5.91) se scrie sub forma

(5.93)

din care rezult c unghiul de poziie al manivelei la care, la limit, poate apare fenomenul de blocare are expresia:

(5.94)

Momentul antrenor suplimentar ce trebuie aplicat la manivel pentru scoaterea mecanismului executor al presei din poziia de blocare cauzat de forele elastice ce solicit sistemul mecanic al mainii se determin din condiia

(5.95)

Valoarea maxim necesar pentru M, suplimentar apare cnd bl = 0, adic atunci cnd manivela i biela mecanismului sunt n prelungire, braul ideal (bid)ij este nul, iar culisorul se afl n poziia sa de punct mort inferior.5.3.5. Construcii de prese mecanice cu manivel, cu simpl aciuneClasa preselor mecanice cu manivel cuprinde toate mainile de prelucrat prin deformare, comune sau speciale, al cror mecanism de transformare pentru obinerea micrii principale de translaie rectiliniealternativ conine cel puin un mecanism manivel-biel-culisor (a se revedea figura 3.25). Sunt cuprinse n aceast clas presele mecanice cu manivel, cu simpl aciune, presele mecanice cu dubl aciune, presele cu genunchi, automatele de presare mecanice, foarfece mecanice cu cuite paralele, foarfece mecanice universale pentru pro fi le, diverse prese specializate i speciale. Prezentul capitol se refer ns strict la presele mecanice cu manivel, cu simpl aciune, frecvent ntlnite fiind:

- prese mecanice cu manivel, cu batiu deschis, cu una sau dou manivele, cu acionare din partea superioar;

- prese mecanice cu simpl aciune, cu batiu nchis, cu una, dou sau patru manivele, cu acionare din partea superioar;

- prese mecanice cu simpl aciune, cu batiu nchis, cu acionare din partea inferioar.5.3.5.1. Prese mecanice cu manivel, cu batiu deschis, cu una sau dou manivele, cu acionare din partea superioar

Presele mecanice cu o manivel, cu batiu deschis, nclinabil sau nu, sunt presele cel mai frecvent ntlnite, devenind din acest motiv emblematice pentru ntreaga clas a mainilor-unelte de prelucrat prin deformare plastic la rece.

Presele mecanice cu manivel sunt maini simple, rigide i foarte durabile. Durata mare de via a preselor mecanice face ca n exploatare s existe i s fie ntlnite maini de acest tip de generaii foarte diverse, dar totui foarte asemntoare ca structur i performane. n general presele mecanice cu o manivel, cu batiul deschis, sunt de precizie normal, dar se produc i se utilizeaz din ce n ce mai mult prese mecanice (cu o manivel) de precizie. Productorii de prese mecanice cu o manivel, cu batiul deschis, de precizie normal sau de precizie crescut, fabric cel mai adesea familii de astfel de maini.

Forele nominale ale preselor cu o manivel, cu simpl aciune, cu batiul deschis, sunt cuprinse n domeniul 6 - 100 tf (60 - 1000 kN). Se ntlnesc ns i prese de acest tip, chiar familii, cu fore nominale mai mari, de 160 - 400 tf, cum sunt presele din familia PEE produse de ERFURT, Germania. Caracteristici tehnice ale preselor acestei familii se dau n tabelul 5.2.

Tabelul 5.2. Caracteristici tehnice ale preselor mecanice cu o manivel, cu batiu deschis, din familia PEE produse de compania ERFURT, Germania [207]

Pentru presele mecanice de precizie poate fi dat ca exemplu familia preselor PMCP (Pres mecanic cu Manivel, cu batiu deschis n form de C, de Precizie), maini produse de S.C. SIMEROM S.A. Sibiu.

n figura 5.12 se prezint o vedere a presei PMCP63, iar n tabelul 5.3 cteva dintre caracteristicile mainilor ce compun aceast familie de prese mecanice cu manivel. Mainile mici ale familiei au batiul nclinabil, fapt care se reflect n codul lor (Pres mecanic cu Manivel, cu batiu deschis n form de C, nclinabil, de precizie).

Figura 5.12 Presa mecanic (cu manivel, cu batiul deschis,) de precizie PMCP 63. Vedere [233]Tabelul 5.3. Caracteristici tehnice ale preselor mecanice de precizie din familia PMCP produse de S.C. SIMEROM S.A. Sibiu

Presele mecanice cu batiul deschis, cu dou manivele, sunt maini mai rar ntlnite. Au caracteristic culisorul lung n comparaie cu limea, ceea ce impune, pentru o bun conducere a acestuia, antrenarea prin dou mecanisme manivel-biel-culisor identice. Mainile de acest tip au un singur arborele principal, cu dou manetoane, amplasat paralel cu faa frontal a mainii.

Dou exemple de astfel de maini se prezint n figura 5.13; n stnga o main modern, iar n dreapta una ce ine de "istoria tehnicii". Este de remarcat, totui, c nu se identific diferene semnificative de structur, ci doar de aspect, calitate i performane tehnice.

Figura 5.13 Prese mecanice cu dou manivele, cu batiu deschis, cu simpl aciune, cu

arbore principal paralel cu faa frontalPresele mecanice cu batiul deschis, cu una sau dou manivele, sunt prese cu for nominal mic sau medie, cu caracter universal, posibil de utilizat pentru o diversitatejie operaii de prelucrare prin deformare plastic.

5.3.5.2. Prese mecanice cu manivel, cu simpl aciune, cu batiu nchis, cu una, dou sau patru manivele, cu acionare din partea superioar

Presele mecanice cu manivel, cu simpl aciune, cu batiul nchis, sunt utilizate pentru prelucrri prin deformare plastic diverse, dar care necesit fore medii sau mari. Presele mecanice cu manivel (cu simpl aciune) cu batiul nchis sunt prese rigide, de gabarite medii i mari.

Semnificativ este nlimea acestor maini, deseori de peste 4 metri. Necesit adesea fundaii speciale, mai ales c o parte a acestor maini se plaseaz sub nivelul solului.

n figura 5.14 se prezint imaginea unei prese mecanice cu o manivel, cu batiul nchis.

Figura 5.14 Pres mecanic cu o manivel, cu batiu nchis, cu simpl aciune, cu arbore principal perpendicular pe faa frontal. Vedere

Semifabricatele supuse prelucrrii, n general table, sunt de grosimi medii, iar aria asupra creia se acioneaz este cel mai adesea de mrime medie. Ca urmare mainile de acest tip necesit o suprafa util a mesei medie sau mare, deci i un culisor cu gabarit adecvat al suprafeei sale inferioare. Iar cum un culisor de gabarit mediu sau mare nu poate fi bine condus prin antrenarea de la un singur mecanism manivel-biel-culisor, rezult c mai des ntlnite sunt presele mecanice cu batiul nchis, cu dou sau cu patru manivele. Dintre acestea pot fi date ca exemplu presele din familiile PKZZ i PKZV produse de ERFURT [207].

n figura 5.15a se prezint, n vedere, presa mecanic PKZZ IV 500 TS, cu dou manivele, cu batiul nchis, iar n tabelul 5.4 se dau unele date tehnice ale preselor mecanice cu dou manivele, cu batiul nchis, din familia PKZZ.

Tabelul 5.4. Caracteristici tehnice ale preselor mecanice cu dou manivele, cu batiul nchis, din familia PKZZ produse de ERFURT

a) b)Figura 5.15 Prese mecanice cu simpl aciune, cu dou i cu patru manivele, cu batiul nchis. Vederi

a) Presa mecanic cu simpl aciune, cu dou manivele, cu batiul nchis, PKZZ IV 500 TS

b) Presa mecanic cu simpl aciune, cu patru manivele, cu batiul nchis, PKZV IV 500 TS

Fie i numai pentru comparaie, n figura 5.15b se prezint, n vedere, presa mecanic PKZV IV 500 TS, cu patru manivele, cu batiul nchis, iar n tabelul 5.5 se dau unele date tehnice ale preselor mecanice cu dou manivele, cu batiul nchis, din familia PKZV.

Tabelul 5.5. Caracteristici tehnice ale preselor mecanice cu patru manivele, cu batiul nchis, din familia PKYV produse de ERFURT

Presele mecanice cu dou. manivele, cu batiul deschis, cu simpl aciune, pot avea un singur arbore principal cu dou manetoane, amplasat n planul median al culisorului de-a lungul acestuia, n mod similar cu presele mecanice cu dou manivele, cu batiul deschis (a se revedea figura 5.13), sau doi arbori principali identici, fiecare cu cte un singur maneton, antrenai sincron, paraleli, axele lor fiind perpendiculare pe direcia lungimii culisorului.

La presele mecanice cu patru manivele, cu batiul nchis, se identific ntotdeauna doi arbori principali identici, paraleli, cu axe perpendiculare pe direcia lungimii culisorului, antrenai sincron n acelai sens, figura 5.16, sau n sensuri contrare. Aceast a doua situaie este mai favorabil deoarece forele normale pe ghidaje care se dezvolt n mecanismele manivel-biel-culisor se anuleaz reciproc.

Lungimea celor patru manivele se regleaz simultan i n mod egal, culisorul deplasndu-se n timpul acestei operaii paralel cu el nsui.

La multe prese mecanice cu batiul nchis, cu dou sau patru manivele, se identific biele scurtate i cu tije translatabile ghidate n batiu, particularitate de construcie care permite reducerea gabaritul pe nlime a mainii i care contribuie semnificativ la creterea bunei conduceri (ghidri) a culisorului. Aceste dou aspecte se identific cu uurin n figura 5.17.

Cteva detalii privind construcia mecanismului cu biel scurtat i ghidat suplimentar n batiu se identific n figura 5.18. Biela este monocorp, foarte rigid. Arborele principal este chiar corpul ultimei roi dinate (n V") a reductorului, micarea de rotaie realizndu-se n jurul unui ax (poziia 2 n figura 5.16) ce strbate roata n discuie i care este solidar cu batiul mainii. Cele dou coroane ale roii sunt deprtate ntre ele pentru a face loc lagrului bielei. Roata n discuie este compus din dou pri identice, asamblate la montajul mainii, planul de separaie dintre cele dou i planul median al bielei suprapunndu-se.

Figura 5.16 Schema cinematic a unei prese mecanice cu dou manivele, cu batiu nchis, cu reductor n dou trepte, cu rotaie sincron a bielelor n acelai sens

Figura 5.17 Calitatea conducerii culisorului la [135]:

a) prese cu biel normal; b) prese cu biel scurtat i tij ghidat n batiu

Figura 5.18 Detalii de construcie ale mecanismului cu biel scurtat i tij ghidat n batiu [128]

Legtura bielei scurtate cu tija ghidat suplimentar se face printr-o articulaie cilindric caracterizat de un detaliu de construcie i de funcionare interesant: dac n timpul cursei de retragere a culisorului (cnd sarcina din mecanism este redus) legtura dintre biela scurtat i tij se realizeaz prin intermediul bolului cilindric al acestei articulaii, n timpul cursei active (de coborre) sub sarcin a culisorului, cnd forele ce solicit articulaia sunt mult mai mari, biela mpinge n tij prin contact ntre suprafaa cilindric exterioar a ochiului su mic i suprafaa cilindric cav, deschis, coaxial cu bolul, practicat n tij.

Prin aceasta se evit supradimensionarea bolului, pentru a rezista sarcinilor mari ce se manifest n timpul cursei sub sarcin a mainii.

Toate presele mecanice cu manivel, cu batiu nchis, precum i foarte multe dintre cele cu batiu deschis, dispun de sisteme fluidice (pneumantice sau hidraulice) de echilibrare a greutii culisorului i de eliminare a pieselor sau deeurilor din partea inferioar a sculei, sisteme reprezentate n mod explicit n figura 5.16.

5.3.5.3. Prese mecanice cu manivel, cu batiu nchis, cu acionare din partea inferioarPresele mecanice cu manivel, cu antrenare din partea superioar, au nlime mare, ceea ce face necesar amplasarea lor n spaii de producie cu nlime mare, iar accesul la multe dintre mecanisme este dificil. n plus, centrul de greutate al mainii este implicit plasat mult deasupra solului, ceea ce reduce stabilitatea mainii i impune o bun fixare a acesteia n fundaie. Pentru a elimina aceste dezavantaje se construiesc prese (cu manivel) cu antrenare din partea superioar, un exemplu fiind cea prezentat n figura 5.19.

Figura 5.19 Pres mecanic cu patru manivele, cu batiu nchis, cu antrenare din partea inferioarLa acestea marea majoritate a mecanismelor sunt plasate sub masa mainii. Parte a prii inferioare a mainilor n discuie se afl deseori chiar sub nivelul solului, ceea ce face ca i n acest caz accesul la mecanisme este dificil, dar centrul de greutate al mainilor este foarte cobort, stabilitatea lor fiind mult mbuntit.

Presele mecanice (cu manivel) cu acionare din partea inferioar maini robuste, cu batiu nchis, de regul cu culisor lung. Se utilizeaz cel mai adesea ca prese mecanice multipost automate, cu transfer, aspect care le plaseaz ntr-o alt subclas de prese mecanice dect cea abordat n acest capitol. Sunt prese cu dou sau, mai ales, patru manivele, solicitarea acestora n timpul cursei sub sarcin fiind una de traciune, mai favorabil dect solicitarea de compresiune a bielelor preselor cu acionare din partea superioar.

Bielele preselor mecanice cu acionare din partea inferioar sunt monocorp i scurte, legtura cu culisorul realizndu-se prin tije lungi, aflate n micare de translaie, ghidate suplimentar n batiu.

Referine bibliografice

1. Aram, Lia, Morozan, T.: Probleme de calcul diferenial i integral. Editura Tehnic, Bucureti, 1978, p. 225-228

42. Cioar, R.: Cuplaje i frne pentru maini-unelte de prelucrat prin deformare. Calcul proiectare, construcie. Editura Matrix Rom, Bucureti, 2005, ISBN 973-685-857-X

128. Rovinskii, G.N.: Listotampovocine mehaniceskie press. Izdatelistvo "Mainostroienie", Moskva, 1968

135. 41. Tabr, V., Catrina, D., Ganea, V.: Calculul, proiectarea i reglarea preselor. Editura Tehnic, Bucureti, 1976

136. 10. Tabr, V., Tureac, I.: Maini pentru prelucrri prin deformare. Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1984

159. * * *: Manualul inginerului mecanic. Voi. I. Editura Tehnic, Bucureti, 1976

160. * * *: Mic enciclopedie matematic. Editura Tehnic, Bucureti, 1980, p. 609-622

207. * * *: Prospecte ERFURT, Germania

233. * * *: Prospecte SIMEROM S.A., Romnia

_1333547936.unknown

_1333783481.unknown

_1333792789.unknown

_1333792827.unknown

_1333792865.unknown

_1333792880.unknown

_1333792886.unknown

_1333792893.unknown

_1333792896.unknown

_1333792889.unknown

_1333792883.unknown

_1333792871.unknown

_1333792877.unknown

_1333792868.unknown

_1333792855.unknown

_1333792859.unknown

_1333792835.unknown

_1333792808.unknown

_1333792819.unknown

_1333792823.unknown

_1333792813.unknown

_1333792798.unknown

_1333792803.unknown

_1333792793.unknown

_1333792753.unknown

_1333792767.unknown

_1333792777.unknown

_1333792783.unknown

_1333792775.unknown

_1333792761.unknown

_1333792764.unknown

_1333792758.unknown

_1333792728.unknown

_1333792739.unknown

_1333792747.unknown

_1333792735.unknown

_1333792722.unknown

_1333792725.unknown

_1333783499.unknown

_1333549809.unknown

_1333553578.unknown

_1333555422.unknown

_1333557389.unknown

_1333559912.unknown

_1333560929.unknown

_1333561284.unknown

_1333561460.unknown

_1333560758.unknown

_1333559610.unknown

_1333556989.unknown

_1333557295.unknown

_1333556765.unknown

_1333554950.unknown

_1333554998.unknown

_1333554238.unknown

_1333552862.unknown

_1333552984.unknown

_1333553242.unknown

_1333552869.unknown

_1333550900.unknown

_1333552754.unknown

_1333550744.unknown

_1333548621.unknown

_1333548968.unknown

_1333549443.unknown

_1333548666.unknown

_1333548750.unknown

_1333548153.unknown

_1333548562.unknown

_1333547975.unknown

_1333545743.unknown

_1333547039.unknown

_1333547550.unknown

_1333547651.unknown

_1333547826.unknown

_1333547584.unknown

_1333547059.unknown

_1333547341.unknown

_1333547052.unknown

_1333546449.unknown

_1333546560.unknown

_1333546686.unknown

_1333546477.unknown

_1333546092.unknown

_1333546100.unknown

_1333545757.unknown

_1333543958.unknown

_1333544785.unknown

_1333545122.unknown

_1333545584.unknown

_1333545060.unknown

_1333544349.unknown

_1333544494.unknown

_1333544032.unknown

_1333543265.unknown

_1333543611.unknown

_1333543862.unknown

_1333543605.unknown

_1333543207.unknown

_1333543213.unknown

_1333543094.unknown