1. MECANISME DE FIXARE CU PANĂ

Forţa de strângere Forţa de desfacere, autofrânarea, rezerva de autofrânare Cursa penei Randamentul

Construcţii de mecanisme de fixare cu pană

2. MECANISME DE FIXARE CU PANĂ-PLUNJER

Forţa de strângere Frecarea de rostogolire la mecanismele pană-plunjer Mecanisme de fixare cu pene multiple şi plunjere

Construcţii de mecanisme de fixare cu pană-plunjerPR

OIE

CT

AR

EA

D

ISP

OZ

ITIV

ELO

R-2

012

TU

DO

R

PĂ

UN

ES

CU

MECANISME DE FIXARE CU PANĂ, PANĂ-PLUNJER

1

FORŢA DE STRÂNGERE

Fig. 1

2211

ie tgtg

FF

2211

F tgtg

1i

21

0F tgtg

1i

(1) (2)

(3)2

FORŢA DE DESFACERE, AUTOFRÂNAREA, REZERVA DE AUTOFRÂNARE

Deoarece la încetarea acţiunii Fi şi la aplicarea Fd forţele de frecare îşi schimbă sensul, din relația 1 facând substituţiile rezultă relaţia de calcul a forţei de desfacere a penei cu autofrânare:

Impunându-se condiţia rezultă că din care se deduce:

Pentru μ1= μ2≈0.1 , pentru μ1= μ2≈0.15 Rezerva de autofrânare este raportul dintre suma componentelor reacţiunilor care reţin

pana în autofixare şi a celor care au tendinţa să o dezîmpăneze, proiectate pe direcţia forţei de desfacere(figura 1 b):

Într-un mediu fără vibraţii iar dacă dispozitivul este solicitat la şocuri şi vibraţii .

2,1i,,FF iidi

2211 tgtgFF ed (4)

0Fd 02211 tgtg

2121 (5)

2211

222111

sinNsinN

cosNcosNk

111

222

2

1

sincos

sincos

N

N

dar

21

21k

(6)

5.2...5.1k3k

021 11

021 17

3

Deoarece din 3 rezultă: sau

RANDAMENTUL PENEI

Din înlocuind iF (relaţia 2) şi (relaţia 3) rezultă :

(7)

Se observa că acesta nu depinde de cursa ci doar de parametrii geometrici şi funcţionali aipenei. Dacă se utilizează o pană simetrică şi relaţia 7 separticularizează:

Dacă pana are autofrânare din 6 rezultă :

Din relaţiile de mai sus, cu acceptarea aproximatie rezultă:

1ii 0Fc 21c tgtgi 21ie tgtgcc

0F

F

i

i 0Fi

2211

21

tgtg

tgtg

21 21

tg

tg

k

180tg 0r

1k

1

CURSA PENEI

4

Se observă că pentru o pană la limita autofrânării, când k=1, rezultă , pentru k=2, deci pentru o pană care lucrează într-un mediu fără vibraţii iar pentru k=3Datorită randamentului mic al mecanismului cu pană cu autofrânare pierderile prin frecare sunt relativ mari, deci la o frecvenţă mare de acţionare mecanismul se poate încălzi peste limita admisibilă.

5.033.0 25.0

Fig. 35

CONSTRUCŢII DE MECANISME DE FIXARE CU PANĂ

Mecanisme cu pană schiţate de Leonardo da Vinci.

a. Efectul de amplificare a forţei prin înserierea mai multor pene. Real soluţia este viabilă pentru un număr mic de pene datorită efectului de dezamplificare a cursei elementului de ieşire.

b. Mecanism bilateral pană-plunjer în consolă utilizat ca dispozitiv de presare. În a doua schiţă Leonardo a sesizat necesitatea ghidării plunjerului în consolă.

c. Dispozitiv de presare cu două posturi de lucru. Prin baterea unei pene se realizează forţa de presare, prin baterea celeilalte pene dezîmpănarea.

a

b

c

6

Fig.4. Modul de fixare cu pană şi două bacuri [AMF]

Modulul are înălţime mică şi este destinat fixării plăcilor. Poate fi instalat direct pe masa MU sau pe

o placă de bază cu canale T. La strângerea şurubului cele două bacuri exercită pe partea frontală o forţă

de împingere (F1< 50 kN) şi una de apăsare (F2< 7 kN) pe baza de aşezare.7

Fig.5 Modul de fixare cu pană şi un bac [AMF]

8

Fig.5b Module de fixare tip deget (toe clamps) , reazeme si distantieri zimtati [Kipp] 9

Fig.5 c. Închiderea corectă a forțelor de așchiere prin reazeme fixe [Kipp]10

Fig. 6. Dispozitiv de prindere a unui capacprelucrat pe o freză

Semifabricatul este un capac turnat din fontă care la prima operaţie este frezat plan. Acesta este aşezat pe trei cepuri 4 şi ghidat pe două cepuri 3 (schema de este suprabazată, ghidarea fiind necesară pentru închiderea forţelor de fixare generate de penele 1, nu pentru preluarea gradelor de libertate). La strângerea şuruburilor cu cap hexagonal 2 pana generează o forţă principală de fixare orizontală care se închide prin cele două cepuri de ghidare şi una verticală care se închide prin cele trei cepuri de aşezare.

11

a

Mandrinele autocentrante, expandabile cu pene multiple sunt simple şi robuste şi realizează

curent precizii de concentricitate de până la 0.01 mm pe toată plaja de strângere. Se utilizează 8 … 16

lamele, care realizează deplasări radiale precise şi cu o distribuţie uniformă a forţelor şi presiunilor. Se

aplică pentru prinderea pieselor cu Φ [25 … 120 mm], au un raport de transmitere a forţelo iF ≈ 2, şi

pot dezvolta forţe de fixare Fe [500 … 5500daN] [FOR].

Spre deosebire de mandrinele expandabile cu BE au curse mult mai mari (de exemplu pentru

Φ=25mm, Φ=3mm, pentru Φ=100mm, Φ=8mm), nu pot strânge diametre mici (Φ>25mm),

semifabricatul nu are tendinţa de deplasare axială.

b

Fig. 6p. Mandrine autocentrante cu pene multiple 12

În fig. 6’ a, b, c sunt reprezentate mandrine multipană cu acţionare pneumatică sau hidraulică care se montează pe axul strungului

sau al maşinii de rectificat rotund. Mandrinele care strâng pe suprafeţe prelucrate au ca elemente de contact lamele-pană, iar cele care iau

contact cu suprafeţe rugoase, care trebuie strânse cu forţe mai mari au pene plasate în alezaje înclinate (fig. 6’d). Pentru suprafeţe lungi se

utilizează două rânduri de lamele ca în fig. 6’c.

Fig. 6’. Mandrine autocentrante cu pene multiple (continuare)

c d1

2

3 4 5 6

7

8

1

23

4

5

1-tijă; 2-corp: 3-pană lamelară; 4-arcuri disc; 5-bucșă; 6-bucșă; 7-capac

13

MECANISME DE FIXARE CU PANĂ-PLUNJER

Spre deosebire de mecanismele cu pană, cele cu pană şi plunjer (MPP) ghidează şi

elementul cinematic de ieşire (plunjerul), care de cele mai multe ori are secţiune circulară.

MPP sunt mecanisme plane cu camă de translaţie (pana) şi tachet de translaţie (plunjerul).

SISTEMATIZAREA MECANISMELOR CU PANĂ ŞI PLUNJER

c1. Funcţie de modul de ghidare a plunjerului MPP pot fi împărţite în MPP având plunjerul

simplu ghidat (în consolă) MPPSG (figura 7 a, b, c) sau dublu ghidat MPPDG (figura 7’ a ,b,

c). Pentru micşorarea frecărilor pe feţele penei se utilizează role de contact (figura 7 b, c).

c2. Numarul forţelor de ieşire din MPP poate fi unu sau mai mare. MPP cu pană multiplă şi

trei sau mai multe plunjere plasate radial simetric se utilizează deseori în construcţia

sistemelor autocentrante (figura 8).

c3. Pana poate antrena plunjerul într-un sens, revenirea făcându-se prin intermediul unor

elemente elastice acumulatoare de energie (inelele 5 din figura 8) sau în ambele sensuri ca în

figura 9 în care pana şi plunjerul prezintă două suprafeţe înclinate cu unghiurile

corespunzatoare cursei rapide şi celei de lucru. 14

Fig. 7 MPPSG şi 7’ MPPDG 15

Fig 8. Mandrin autocentrant cu MPPC 16

Fig 9. MPPC dublu sens

Forţa de strângere dezvoltată de

mecanismul pană plunjer dublu ghidat cu

frecare de alunecare pe ambele feţe ale

penei

32313e1

32311

NNFF

NNP

Din echilibrul penei se cunosc :

211

i1

1111

tgtg

FF

tgFP

Fig. 10 Echilibrul plunjerului dublu ghidat

(9)

(10)

17

Prin eliminarea N31+N32 din ecuaţiile

de mai sus se obţin:

1

0F

211

113F

211

113ie

tg

1i

tgtg

tgtg1i

tgtg

tgtg1FF

(11)

Fig. 11 Echilibrul plunjerului in consola

Forţa de strângere dezvoltată de mecanismul

pană plunjer în consolă cu frecare de

alunecare pe ambele feţe ale penei

323133231

11

32313e1

32311

NNr3

NNllP

NNFF

NNP

Din 211

1133131

tgtg

tgtgl

rl

FF ie

18

Pentru o ghidare corectă a plunjerului ,

dacă este relativ mic rezultă că

şi în consecinţă fiind mult mai mare decât termenul

acesta din urmă poate fi neglijat:

r2l 1 l5.0l1

r3

1

0F

211

1131

i

eF

211

1131

ie

tg

1i

tgtg

tgtgl

l31

F

Fi

tgtg

tgtgl

l31

FF

(12)

FRECAREA DE ROSTOGOLIRE LA

MECANISMELE PANA PLUNJER

Fig. 12 Echilibrul rolei

D

dar sau

ar tgD

darctg

unde sunt: coeficientul frecării de

alunecare, respectiv de rostogolire.

ra ,

(13)

19

MECANISME DE FIXARE CU PENE MULTIPLE ŞI PLUNJERE

Pana multiplă are mai multe feţe înclinate cu aceeaşi pantă, plasate echidistant unghiular.De obicei se utilizeaza plunjere în consolă datorită gabaritului lor mai redus comparativ cu cele dublu ghidate (vezi fig. 8). O pană elementară nu are frecare de alunecare pe faţa dreaptă deoarece cele n pene formează corpul solid pană multiplă.

11

1131

ie tg

tgtgl

l31

FF

(14) CONSTRUCŢII DE MECANISME DE

FIXARE CU PANĂ

Datorită erorilor de formă, de poziţie relativă a suprafeţelor active ale MPP, deformaţiilor elastice, forţele de desfacere a MPP cu autofrânare sunt mult mai mari decât cele teoretice şi în consecinţă pentru dezînţepenirea acestora este necesară aplicarea unor forţe dinamice.

O astfel de soluţie, aplicabilă în cazul acţionarii pneumatice, este reprezentată în figura 14.

Furca 3 este solidarizată cu tija motorului pneumatic liniar. Ştiftul 2 este presat în coada penei. În momentul introducerii aerului comprimat în camera activă a motorului, tija acestuia se deplasează sub acţiunea unor forţe rezistente mici pe distanţa degajării din furca şi în consecinţă când capetele ştiftului ating furca se aplică o forţă dinamică pentru extragerea penei autofrânate.

Fig. 13 Soluţia de dezînţepenire a MPP.20

Dispozitivul din figura 14 bazează două

semifabricate tip arbore pe câte două prisme şi

un cep de sprijin, şi le strânge simultan cu o bridă

oscilantă 4 montată la capătul unui plunjer.

Pana are frecări de rostogolire pe faţa dreaptă

şi pe cea înclinată (rolele 3). Capătul tijei

pistonului este profilat ca pană cu două înclinări:

300 pentru apropiere rapidă şi 100 pentru

strângere.

Reglarea bridei se face prin intermediului

şurubului asamblat în capătul plunjerului. La

coborârea pistonului şi a tijei 2 arcul se destinde

şi îndepărtează brida de semifabricate.

Deoarece este necesar ca brida să se

autoorienteze la contactul cu cele două

semifabricate între ea şi piuliţele de la capătul

plunjerului s-a plasat un set de două şaibe

sferice.

Fig

. 1

4.

Dis

po

zitiv

pe

ntr

u f

reza

rea

sim

ulta

nă

a

do

uă

axe

21