33 (Proracun bregastih mehanizama)

Prora~un bregastih mehanizama _________________________________________________________________________________________________________

1-33Poglavlje 33

P oglavlj e 3 33 3

P R O R A U N BR EG AS T IHM EHAN IZAM A

Kompjutersko crtanje i konstruisanje _________________________________________________________________________________________________________

2-33

u Funkcija i podela mehanizama

ehanizmi su mehani~ki sistemi konstruisani za pretvaranje (transformaciju) jedne vrste kretanja u drugo. Pristup izu~avanju mehanizama moè biti dvojak:

p Analiza mehanizama, u kojoj se prou~ava struktura, kinematika i dinamika poznatog mehanizma u cilju njegovog usavr{avanja ili izbora za odre|eni zadatak.

p Sinteza mehanizama, u kojoj se prou~avaju na~ini konstruisanja novih mehanizama i tako omogu}uju konstruktoru da do|e do mehanizma za odre|enu vrstu kretanja.

Bregasti mehanizmi ~ine jednu veliku grupu vrlo ~esto primenjivanih mehanizama. Osnovni oblik bregastog mehanizma sastoji se od tri ~lana sa jednim kinematskim parom, pri ~emu bar jedan od komponenti vr{i oscilatorno kretanje. Osnovna tri ~lana bregastog mehanizma su: breg koji je obi~no pogonski ~lan, poluga koja je radni ~lan i postolje [78]. U mnogim slu~ajevima poluga je izvedena sa to~ki}em kao spre`nim ~lanom zbog smanjenja otpora trenja. Bregasti mehanizmi se prema vrsti dele na ravne i prostorne. U ravne mehanizme spadaju:

p Bregasti mehanizmi sa rotiraju}im bregom i transliraju}om tanjirastom polugom. p Sa rotiraju}im bregom i rotiraju}om polugom sa to~ki}em. p Sa rotiraju}im bregom i rotiraju}om polugom sa ravnom konturom. p Sa transliraju}im bregom i transliraju}om polugom sa to~ki}em. p Sa transliraju}im bregom i rotiraju}om polugom sa to~ki}em. p Sa transliraju}im bregom i rotiraju}om polugom sa ravnom konturom.

U prostorne bregaste mehanizme spadaju: p Mehanizmi sa rotiraju}im bregom i rotiraju}om polugom sa to~ki}em. p Mehanizmi sa rotiraju}im bregom i transliraju}om polugom.

Osnovni kriterijumi pri izboru zakona kretanja poluge su: veli~ina ubrzanja i brzine poluge, poloàj u kojem sa javlja maksimalno ubrzanje i trenutne skokovite promene ubrzanja, mase delova i sl. Op{irnije o mehanizmima videti u literaturi [24], [25], [78], [22]. u Komande za prora~un i konstruisanje mehanizama

p Meni: Content m Cams... m Cam Design and Calculation. p Paleta alata: AM:Content m Calculations m Cam Design and Calculation. p Komandna linija: amcam.

E Algoritam: prora~un kinematskih i dinami~kih karakteristika jednog

mehanizma ª Primer: Za Mehanizam prema sl. 33.1 izvr{iti prora~un i sintezu kinematskih i dinami~kih karakteristika bregastog mehanizma sa aksijalnim kretanjem kliza~a. 1 . Priprema za prora~un bregastog mehanizma.

M


3-33Poglavlje 33

p Otvoriti fajl PROTOTIP\SABLON.dwg (sl. 33.1). p Podesiti crnu boju radne povr{ine, postupcima iz menija: Assist m Options m

Colors... m Black m Apply&Close m OK. p Iz menija Content, postupkom Content m Cams... otvoriti dijalog Cam Design and

Calculation. p U ovom dijalogu podesiti broj obrtaja n = 260 min-1 i osnovni pre~nik bregaste

plo~e Db= 120 mm (sl. 33.2). Sl. 33.1 Izgled bregaste plo~e i kliza~a posle konstruisanja (SABLON.dwg)

Sl. 33.2 Osnovni dijalog za prora~un kinematskih veli~ina jednostavnih mehanizama

a) b)


4-33

2. Definisanje parametara malog to~ka.

p Kliknuti na el. taster Follower ili na Next>. p Podesiti vrednosti pre~nika to~ka (rolne) d= 12 mm i njegove {irine b= 8 mm

(sl. 33.3).

Sl. 33.3 Dijalog Cam Design and Calculation Sl. 33.4 Dijalog Type of Follower za izbor aksijalnog ili obrtnog kretanja 3. Definisanje parametara profila.

p Kliknuti na el. taster Profile ili na Next>. p U kartici Profile ne}e se menjati preporu~eni parametri (sl. 33.5).

*

a)

b)


5-33Poglavlje 33

*

Sl. 33.5 Dijalog Cam Design and Calculation, sa opcijam Profile 4. Definisanje poloàja delova mehanizma.

p Kliknuti na el. taster Location ili na Next>. p Postupci za izbor poloàja delova mehanizma su slede}i:

Command: amcam (↵) Specify center of cam: 100,100 (↵) Specify start of movement [Undo]: @70<90 (↵) Specify angle of positive direction of movement [Undo]: 90 (↵) Specify origin of movement diagram [Undo/Window] <Window>: <Snap on> 330,200 (↵) Specify length of movement diagram [Undo]: @ <Polar on> 230<0 (↵)

p U kartici Cam Mechanism podesiti jedino radijus kinematskog polupre~nika na R = 66 mm (R = Db/2+d/2= 60+6= 66 mm) (sl. 33.6b). Ostali parametri ostaju nepromenjeni.

Sl. 33.6 Opcija Location

*


6-33

p Vrednosti koordinata i duìne postavljanja dijagrama, mogu se videti u kartici Diagrams teku}eg dijaloga (sl. 33.7).

Sl. 33.7 Kartica Diagrams teku}eg dijaloga 5. Definisanje parametara kretanja (veza izme|u translacije i rotacije).

p Kliknuti na el. taster za definisanje kretanja Motions (Design) (sl. 33.8). p Nakon otvaranja kartice Motion kliknuti na el. taster New..., nakon ~ega se otvara

dijalog Select Method to Add New Segment (sl. 33.9a). p Usvoji}e se opcija Append za sukcesivno formiranje krive putanje sa

odgovaraju}im odmicanjem u odnosu na konstantni pre~nik od Dd = 120 mm. p U dijalogu Motion - New mode definisa}e se pozicije ugla od 0o do 90o sa

vrednostima elevacije od 0 do 3 mm (sl. 33.9b). p Ostale veli~ine, kao {to su, npr. brzina i ubrzanje, ostaju nepromenjene.

Sl. 33.8 Faze uspostavljanja veze rotacije i translacije

*


7-33Poglavlje 33

p Dijagrami funkcija odstupanja, brzina i ubrzanja kliza~a u vertikalnom hodu bi}e interpolirane polinomnom funkcijom petog stepena.

Sl. 33.9 Faze formiranja pozicije i elevacije prve ~etvrtine putanje

p Promene u pogledu kretanja rolne sa izmenjenom brzinom i ubrzanjem mogu se

odabrati na osnovu raspoloìvih opcija predstavljenih na sl. 33.10.

Sl. 33.10 Skup mogu}ih odnosa brzine i ubrzanja kliza~a

p Posle utvr|ivanja odnosa kretanja za prvu ~etvrtinu kru`ne putanje kliknuti na el. taster OK.

*

a) b)

a) b)

*


8-33

Sl. 33.11 Formiranje odnosa ugaonog poloàja bregaste plo~e i pomeranja kliza~a

p Posle definisanja kretanja u ovom segmentu postupak se ponavlja za ostala tri segmenta.

p U dijalozima Cam Design and Calculation m New... m Select Method to Add New Segment m Append m Motion – New mode podesiti nove parametre: Position = 180o i Elevation = 6 mm (sl. 33.12).

p Posle toga kliknuti na el. taster OK.

Sl. 33.12 Formiranje veze ugaonog poloàja i pomeranja za drugu ~etvrtinu kru`ne putanje

p Posle definisanja poloàja za drugu ~etvrtinu putanje kliknuti na el. taster New... (sl. 33.13).

*

a) b)


9-33Poglavlje 33

Sl. 33.13 Rezultati formiranja odnosa ugaonog poloàja i pomeranja

p Dakle, postupkom u dijalozima New... m Select Method to Add New Segment m Append m Motion – New mode podesiti nove parametre tre}e ~etvrtine: Position = 270o i Elevation = -2 mm (sl. 33.14).

p Nakon uno{enja podataka kliknuti na el. taster OK.

Sl. 33.14 Formiranje veze ugaonog poloàja i pomeranja za tre}u ~etvrtinu kru`ne putanje

p Posle definisanja poloàja za tre}u ~etvrtinu putanje kliknuti na el. taster New... (sl. 33.15).

a) b)

*


10-33

Sl. 33.15 Rezultati formiranja odnosa ugaonog poloàja i pomeranja kliza~a

p U dijalozima Select Method to Add New Segment m Append m Motion – New mode podesiti nove parametre poslednje ~etvrtine: Position = 360o i Elevation = 0 mm (sl. 33.16).

p Nakon toga kliknuti na el. taster OK.

Sl. 33.16 Formiranje veze ugaonog poloàja i pomeranja za ~etvrtu ~etvrtinu kru`ne putanje

p Definicijom pozicije za poslednju ~etvrtinu zavr{ena je specifikacija pozicija i elevacija kru`ne putanje - pomeranja (sl. 33.17).

*

a) b)


11-33Poglavlje 33

Sl. 33.17 Zavr{na faza formiranja veze ugaonog poloàja i pomeranja kliza~a 6 . Pode{avanje parametara ~vrsto}e mehanizma.

p Kliknuti na el. taster za ~vrsto}u Strength, ~ime se pojavljuju pet kartica za definisanje potrebnih veli~ina za prora~un ~vrsto}e bregastog mehanizma (sl. 33.18).

Sl. 33.18 Otvaranje opcija za prora~un ~vrsto}e

p U prvoj kartici Loads podesiti vrednosti spoljne sile Fe = 15 N, redukovane pokretne mase mf = 0,3 kg i redukovane inercijalne mase mi = 0,15 kg (sl. 33.19).

*


12-33

Sl. 33.19 Kartica Load za definisanje optere}enja

p U drugoj kartici Friction podesiti vrednosti dimenzije rukavca lg = 12 mm i koeficijenta trenja miF = 0,13 (sl. 33.20).

Sl. 33.20 Kartica Friction za definisanje trenja izme|u delova

p U tre}oj kartici Spring podesiti parametre opruge: uneti silu prednaprezanja F0= 6 N, masu opruge ms= 0,6 kg i njenu krutost od R= 10 N/mm (sl. 33.21).

Sl. 33.21 Kartica Spring za uno{enje parametara opruge

p U ~etvrtoj kartici Material usvojiti materijal bregaste plo~e i kliza~a S235JR (po DIN-u) kao default vrednost (sl. 33.22).


13-33Poglavlje 33

Sl. 33.22 Kartica Material za izbor materijala bregaste plo~e i kliza~a

p U poslednjoj kartici Arm unosi se pre~nik dr{ke kliza~a - hodalice d= 6,5 mm. Njegova duìna iznosi L= 70 mm i mogu}i hod do rukavca je l1= 30 mm (sl. 33.23).

Sl. 33.23 Kartica Arm za definisanje gabarita kliza~a 7 . Dobijanje rezultata prora~una.

p Kliknuti na el. taster Results, posle ~ega se pojavljuje osam kartica (sl. 33.24).

Sl. 33.24 Otvaranje opcija za formiranje rezultata prora~una

*


14-33

p Kliknuti na el. taster Calculation, kako bi se izvr{io prora~un (sl. 33.25).

Sl. 33.25 Teku}i dijalog sa aktivnom karticom Geometry sa prora~unatim osnovnim geometrijskim veli~inama

p Otvoriti karticu za dobijene rezultate o pritiscima Pressure (sl. 33.26).

Sl. 33.26 Kartica Pressure sa osnovnim rezultatima

p Otvoriti karticu sa rezultatima o frekvencijama Frequency (sl. 33.27).

Sl. 33.27 Kartica Frequency sa osnovnim rezultatima


15-33Poglavlje 33

p Otvoriti karticu za rezultate o silama i momentima na pogonskom vratilu Shaft (sl. 33.28).

Sl. 33.28 Kartica Shaft sa osnovnim rezultatima

p Otvoriti karticu sa rezultatima o naponima Arm (sl. 33.29).

Sl. 33.29 Kartica Arm sa osnovnim rezultatima

p Otvoriti karticu sa rezultatom o srednjoj normalnoj sili na kliza~u Bearing (sl. 33.30).

Sl. 33.30 Kartica Bearing sa osnovnim rezultatom

p Otvoriti karticu Spring sa rezultatima o maksimalnoj sili u opruzi, deformacijama i krutosti opruge (sl. 33.31).


16-33

Sl. 33.31 Kartica Spring sa osnovnim rezultatima o opruzi

p Otvoriti karticu 3d Cam sa preporu~enom {irinom profila (sl. 33.32).

Sl. 33.32 Tab 3d Cam sa osnovnim rezultatima 8 . ûvanje i kori{}enje podataka nakon prora~una.

p Kliknuti na poslednji el. taster Export, ~ime se pojavljuju dve kartice (sl. 33.33). p U polju Data Type usvojiti ekstenziju *.dxf Export fajla. p Ostale vrednosti prihvatiti po default-u.

Sl. 33.33 Faze eksportovanja fajla *.dxf ili *.txt formata

*


17-33Poglavlje 33

p Kliknuti na el. taster Generate File ~ime se pojavljuju dijalog Save As (sl. 33.34). p U polju File name: imenovati fajl kao NCData_1.dxf i sa~uvati ga u omotnici

ZAPISI. p Postupak fini{iranja prora~una izvr{iti el. tasterom Finish.

Sl. 33.34 Postupak zapisivanja *.dxf fajla i zavr{etka prora~una 9 . Generisanje tabele sa rezultatima prora~una kinematskih veli~ina bregastog

mehanizma.

p Postupak dobijanja tabele sa rezultatima prora~una (sl. 33.35 – 33.36) daje se u komandnoj liniji kao: Specify insertion point of result table: 40,-15 (↵) Command: '_zoom

p Snimiti fajl kao SABLON.dwg u omotnici KONSTRUKCIJE.

Sl. 33.35 Tabela zadatih i prora~unatih veli~ina bregastog mehanizma

*


18-33

Sl. 33.36 Bregasti mehanizam –a), sa kotama izra~unatih veli~ina –b) (SABLON.dwg)

p Na slici sl. 33.37 nalaze se grafi~ki prikazi veli~ina pomeranja, brzine kliza~a i ubrzanja u zavisnosti od ugaonog poloàja.

¥ Napomena: Primeri sa re{enjima raznih jednostavnijih mehanizama mogu se videti i analizirati u fajlovima omotnice MEHANIZMI MASINA, odnosno na sl. 33.38 i 33.39.

a) b)


19-33Poglavlje 33

Sl. 33.37 Zavisnost pomeranja, brzine i ubrzanja kliza~a od ugaonog poloàja bregaste plo~e 360o (SABLON.dwg)

a) Dijagram pomeranja kliza~a

b) Dijagram brzine

c) Dijagram ubrzanja


20-33

& Referentni pojmovnik: mehanizmi ma{ina Cam design and calculation – Konstruisanje i prora~un mehanizma. Follower – Pratilac (~lan koji prati kretanje). Profile – Profil (u preseku). Cam mechanism – Bregasti mehanizam. Motion (Design) – Kinematika kretanja (mehanizma). Motion – New mode – Hod (kretanje) – novi mod. Position [deg] – Pozicija u stepenima. Elevation [mm] – Podizanje, visina izdizanja (udubljenja), nagib. Loads – Optere}enja. Friction – Trenje. Spring – Opruga. Arm – Mehanizam, ru~ica. Mechanization – Mehanizacija. Material – Materijal. Pressure – Pritisak. Frequency resonance – Rezonancijska u~estanost. First minimum of Fourier transformation – Prvi minimum u Furijeovoj transformaciji. Acceleration – Ubrzanje, zalet. Cam frequency – Frekvencija delova mehanizma. Export file – Eksport fajl. Minimum radius of curvature – Minimalni polupre~nik krivine. Min/Max acceleration – Minimalno/maksimalno ubrzanje. 5-Th Polynomial – Polinom petog stepena. Min/Max velocity – Minimalna/maksimalna brzina. Maxime pressure angle – Najve}i ugao pritiska. Maxime radius of curvature – Najve}i polupre~nik krivine. Reverse – Suprotan, obrnut. At a uniform rate – Ravnomeran, jednoliko; s jednakom brzinom. At full speed – Punim hodom, punom brzinom. Mechanical strength – Mehani~ka ~vrsto}a. Mechanical properties – Mehani~ka svojstva. Knuckle joint – Mehanizam krivaje sa dve poluge. Spring mechanism – Mehanizam na oprugu. Mechanism surfacing gear – Mehanizam popre~nog pomeranja. Manual feed mechanism – Mehanizam ru~nog pomeranja. Mechanism gear unit – Mehanizam za pogon. Feed mechanism – Mehanizam za pomo}no kretanje. Length feed gear – Mehanizam za uzdu`no pomeranje. Trailing mechanism – Mehanizam za fu~u. Feed change mechanism – Mehanizam za promene posmaka. Brake mechanism – Mehanizam za ko~enje. Curvature – Krivina, zakrivljenost. Vibration – Vibracija, treptaj. Vibratory movement – Njihalo, oscilovanje.


21-33Poglavlje 33

Sl. 33.38 Bregasti mehanizam sa radijalnim odmicawem irezultatima prora~una (MEHAN1.dwg)

Sl. 33.39 Bregasti mehanizam sa rezultatima prora~una (MEHAN5.dwg)

Documents

33 (Proracun bregastih mehanizama)