Dinamometru Pentru Verificat Arcuri de Ceas

DINAMOMETRU PENTRU VERIFICAT

ARCURI DE CEAS

INTRODUCERE

Organele de mașini care intră în componența mecanismelor aparatelor și mașinilor se împart în două mari grupe:

organe de mașini ale căror deformații în timpul funcționării mecanismului, aparatului sau mașinii sunt de nedorit; dintre acestea fac parte: pârghiile mecanismelor, roțile dințate, arborii unor mașini, șuruburi conducătoare ale strungurilor.

organe de mașini ale căror deformații sunt necesare pentru buna funcționare a mecanismului, aparatului sau mașinii respective; acestea se numesc elemente elastice, din care fac parte și arcurile.

Noțiunea de element elastic este mai largă decât cea de arc, arcurile fiind numai anumite tipuri de elemente elastice.

Prin elementele elastice se realizează legătura elastică dintre diferite părți sau piese ale unei mașini, ale unui mecanism, aparat sau dispozitiv. Datorită formei și proprietăților elastice ale materialelor din care sunt executate, acestea permit deformații elastice acceptabile sau corespunzătoare cerințelor, sub acțiunea forțelor exterioare.

Elementele elastice cu o largă utilizare în construcția de mașini și aparate ca:

amortizoare de șocuri la suspensia vehiculelor de orice fel, tampoane, cârlige de foraj, unele tipuri de cuplaje;

ca elemente motoare utilizate pentru a reda energia acumulată cum sunt: arcurile de ceasornic, arcurile supapelor motoarelor cu ardere internă, arcurile unor arme;

pentru realizarea forței de măsurare la instrumentele care lucrează prin palpare, în care scop se folosesc arcurile elicoidale de precizie;

ca traductoare, presiune-deplasare, în aparatele de măsurat presiuni în care scop se folosesc membranele, capsule, tuburi ondulate, tuburi manometrice;

ca suporturi pentru unele subansambluri cu mișcare de rotație, în care scop se folosesc benzi subțiri.

Pentru ca elementele elastice, utilizate în construcția aparatelor de măsurat și de reglaj automat să se comporte corespunzător este necesar să se asigure prin proiectare și execuție o serie de condiții:

liniaritate cât mai bună a caracteristicii funcționale, adică o proporționalitate directă între sarcină și deformație;

sensibilitate și fiabilitate mare, histerezis mic;

funcționare corespunzătoare într-un domeniu de temperaturi cât mai mare;

fiabilitate ridicată, gabarit redus.

Clasificarea elementelor elastice se poate face după mai multe criterii. Dintre acestea cel mai sugestiv este criteriul constructiv, după care, pentru mecanica fină, se pot menționa următoarele grupe:

arcuri lamelare formate din lamele sau foi și care, în funcție de forma pe care o au, pot fi simple și drepte, simple curbate-preformate, în foi multiple sau lamelare suprapuse;

arcuri spirale plan sau lamelare răsucite, formate din bare de secțiune dreptunghiulară sau circulară răsucite în formă de spirală;

arcuri bară de torsiune formată din bare drepte (de secțiune circulară sau dreptunghiulară);

arcuri elicoidale formate din bare de diferite secțiuni răsucite în formă de elice și care pot fi cilindrice de întindere-compresiune, cilindrice de torsiune, conice sau de altă formă;

arcuri bimetalice formate din două foi suprapuse și care pot fi lamelare, spirale plane, elicoidale;

membrane plane sau gofrate, care sunt plăci subțiri de formă circulară sprijinite pe contur;

tuburi ondulate care au formă cilindrică cu ondulații pe suprafața laterală;

tuburi manometrice care au formă circulară, spirală, elicoidală și își bazează funcționarea pe deplasarea capătului liber;

arcuri din cauciuc care au diferite forme și pot înmagazina energii mari de șoc.

Variația în timp a solicitării corespunde celor trei regiuni de solicitare cunoscute.

Alegerea materialelor pentru elementele elastice trebuie făcută ținând seama de: variația în timp a proprietăților elastice ale materialelor, după tratamentul termic, rezistența la rupere și rezistența la șoc, coeficient de dilatare lineară, conductivitatea electrică, rezistența la coroziune. Ca materiale pentru arcuri sunt folosite, în afara oțelurilor speciale pentru arcuri, metale neferoase, laminate la duritatea necesară sau trase dur, ca: bronzul fosforos, alama, aliajele cu beriliu.

Pentru arcurile de ceas se folosește oțel (0,8…1,0%C).

Pentru calculul și utlizarea elementelor elastice de o deosebită însemnătate sunt parametrii de bază:

Încărcarea arcului poate fi o forță P, o presiune p sau un moment M și care de cele mai multe ori are rol de semnal exteroir și în funcție de care se determină solicitarea lui.

Un al doilea parametru de bază este săgeata, care reprezintă cursa sau deformația arcului și care, în funcție de solicitare și forma constructivă, poate fi după o anumită direcție (f) sau unghiulară ().

Caracteristica arcului reprezintă dependența dintre deformație și semnalul care o provoacă. Se poate exprima prin una din ecuațiile:

și poate fi: crescătoare (b); descrescătoare (c); constantă (a), deci variație liniară pentru curba (a).

Rigiditatea elementului (c’) reprezintă raportul dintre creșterea valorii semnalului și creșterea deformației: .

Geometric, rigiditatea arcului poate fi reprezentatp prin tangenta unghiului α la curba caracteristică:

.

Inversul rigidității S’ se numește sensibilitatea arcului:

.

Lucrul mecanic acumulat sau lucrul mecanic de deformație este dat de mărimea suprafeței cuprinse între caracteristica arcului și acsa absciselor:

Pentru curba c, luctul mecanic va fi:

sau:

iar pentru: constant

.

Erorile caracteristice arcurilor:

Datorită fenomenului de relaxare elastică, după acțiunea semnalului, elementul continuă să se deformeze, iar datorită fenomenului de histerzis curba de încărcare nu coincide cu cea de descărcare eroarea:

de unde eroarea relativă:

unde:

fmax = deformația maximă în timpul exploatării.

Variația temperaturii mediului în care lucreză arcul introduce anumite erori, din cauza modificării modulului de elasticitate. Aceasta se poate lua în considerare prin relația:

unde:

E0 și Et sunt modulele de elasticitate la temperatura normală to și temperatura oarecare t;

– coeficientul termic al modulului de elasticitate;

– diferența de temperatură.

Eroarea absolută la semnal va fi:

unde P este valoarea semnalului la temperatura normală de lucru.

Eroarea relativă va fi:

.

Variația deformației elementului elastic, cauzată de modificarea temperaturii, pentru un arc cu o caracteristică constantă, se poate determina cu relația:

unde f este săgeata la temperatura normală, iar eroarea relativă va fi:

.

Pentru a compara diferite soluții constructive de arcuri sunt utilizați parametrii indicatori. Unul dintre aceștia se numește coeficient specific de utilizare sau de formă kf și arată influența formei constructive a arcului și felul solicitării asupra înmagazinării lucrului mecanic de deformație. Astfel pentru întindere-compresiune se poate scrie:

.

Un alt parametru îl reprezintă coeficientul de utilizare volumetrică kv:

.

Coeficientul de utilizare gravimetrică kG dă indicații asupra utilizării arcului din punc de vedere al înmagazinării lucrului mecanic.

unde:

G – greutatea arcului;

– greutatea specifică a materialului arcului.

Randamentul arcului η:

unde:

Lc – lucrul mecanic cedat de arc la descărcare;

L – lucrul mecanic absorbit de arc la încărcare.

Coeficientul de amortizare este un alt parametru care corespunde arcurilor, care lucrează în procesele vibratorii și de amortizare, considerat xa raportul dintre lucrul mecanic de frecare (interioară și exterioară) și totalul lucrului mecanic de încărcare și descărcare:

.

La alegerea arcului trebuie să se țină seama și de această caracteristică.

Dacă arcul este utilizat pentru amortizarea unei sarcini variabile sau de șoc, se va căuta ca să fie cât mai mare, deci Lc cât mai mic.

Un alt parametru important pentru arcuri este vibrația:

Pulsația: – fst – săgeata statică.

Perioada vibrației: .

ARCURI SPIRALE PLANE

Arcurile spirale plane se folosesc în marea majoritate a cazurilor ca motor de antrenare a mecanismelor relativ fine, cum sunt: mecanisme de orologerie, mecanisme de comandă, mecanismele aparatelor de măsură și mecanismele unor aparate electrotehnice. Arcurile spirale plane sau lamelare răsucite au forma unei panglici înfășurate după o spirală (de obicei spirala lui Arhimede) și pot acționa prin unul din cele două capete, fie un fus, fie carcasa arcului. Arcul spiralat folosit ca motor de angrenare se caracterizează prin faptul că solicitările pot fi considerate relativ constante în timp.

Arcurile spirale plane de rezistență se folosesc la mecanisme de mecanică fină din domeniul aparatelor de măsurat, ceasornicelor ca elemente pentru readucerea acelor indicatoare în poziția inițială.

De obice, modul de prindere al capetelor arcului este încastrarea, iar uneori capătul liber poate fi articulat.

Secțiunea acestor arcuri este dreptunghiulară și câteodată poate fi și circulară.

Arcul spiralat este solicitat la încovoiere, efectu practic al acestei solicitări traducându-se într-un moment de răsucire în fus.

Când arcul se armează, axul se rotește în raport de corp sau de casetă pină când spirele se strâng pe el. Arcul armat are o anumită energie potențială.

Dacă arcul este lăsat liber, el este capabil să execute un lucru mecanic rotind tamburul sau axul ansamblului.

Arcul spiral se caracterizează în primul rând prin faptul că acumulează o energie relativ mare într-un gabarit mic, are o rigiditate relativ mică, corespunzătoare modului său de funcționare. Fiind solicitat de forțe care acționează timp îndelungat, se poate considera că are practic un caracter static.

Datorită variației în timp relativ mic a valorii momentului de răsucire realizat, cum și posibilităților de a realiza o mișcare de rotație, aproape uniformă, dacă se folosesc anumite dispozitive auxiliare pentru uniformizarea acesteia, arcul spiral poate fi antrenat în mecanisme care nu necesită sarcini mari pentru punerea lor în mișcare.

Ecuația lui Arhimede în coordonate polare:

unde:

r – raza vectoare;

– unghiul polar;

h – grosima benzii.

La capete forma arcului se abate de la spirală.

La mecanismele de precizie, forma arcurilor la capete are o mare importanță.

Formele porțiunilor de capăt ale arcului spiral au primit numele de curbele lui Philips și satisfac anumite condiții, numite condițiile lui Philips. Acestea sunt:

centrul de greutate al curbei de capăt trebuie să se afle pe perpendiculara dusă din origine a curbei;

distanța de la centrul de greutate până la fus trebuie să fie egală cu:

unde:

– raza de curbură a spirei

l1 – lungimea curbei de capăt

D – diametrul mare al spirei.

Modul de fixare al capătului interior este mai puțin important decât al celui exterior, el trebuind să asigure numai o transmisie sigură a momentului de la arc până la ax. Trebuie acordată o atenție deosebită modului de prindere, deoarece o prindere incorectă a arcului poate produce ruperea arcului, întrucât în acest loc apar deformările cele mai mari, din arc.

După modul de funcționare, se deosebesc: arcuri cu număr mare de spire, cu frecare între spire, sau fără frecare între spire și arcuri cu număr mic de spire.

Un alt criteriu de clasificare îl constituie și materialul din care este executat arcul.

Din acest punct de vedere arcurile spirală pot fi din oțel sau din metale neferoase. De modul de prindere al capătului arcului se ține seama la calculul de dimensionare.

Pentru arcurile spirale cu un număr mare de spire, dimensionarea se face pe baza calculului de încovoiere. Se va considera mai întâi că spirele nu sunt în contact și nu există frecare între ele. Arcul este solicitat la încovoiere, iar momentul încovoietor din secțiunea de lângă fus este egal cu momentul de răsucire care solicită fusul. În cazul arcului cu capăt încastrat în carcasă, valoarea momentului încovoietot este constantă de-a lungul spirei arcului, iar în cazul arcului articulat această valoare este variabilă și maximă în secțiunea unde valoarea momontului încovoiilor de capăt ale arcului spiral au primit numele de curbele lui Philips și satisfac anumite condiții, numite condițiile lui Philips. Acestea sunt:

centrul de greutate al curbei de capăt trebuie să se afle pe perpendiculara dusă din origine a curbei;

distanța de la centrul de greutate până la fus trebuie să fie egală cu:

unde:

– raza de curbură a spirei

l1 – lungimea curbei de capăt

D – diametrul mare al spirei.

Modul de fixare al capătului interior este mai puțin important decât al celui exterior, el trebuind să asigure numai o transmisie sigură a momentului de la arc până la ax. Trebuie acordată o atenție deosebită modului de prindere, deoarece o prindere incorectă a arcului poate produce ruperea arcului, întrucât în acest loc apar deformările cele mai mari, din arc.

După modul de funcționare, se deosebesc: arcuri cu număr mare de spire, cu frecare între spire, sau fără frecare între spire și arcuri cu număr mic de spire.

Un alt criteriu de clasificare îl constituie și materialul din care este executat arcul.

Din acest punct de vedere arcurile spirală pot fi din oțel sau din metale neferoase. De modul de prindere al capătului arcului se ține seama la calculul de dimensionare.

Pentru arcurile spirale cu un număr mare de spire, dimensionarea se face pe baza calculului de încovoiere. Se va considera mai întâi că spirele nu sunt în contact și nu există frecare între ele. Arcul este solicitat la încovoiere, iar momentul încovoietor din secțiunea de lângă fus este egal cu momentul de răsucire care solicită fusul. În cazul arcului cu capăt încastrat în carcasă, valoarea momentului încovoietot este constantă de-a lungul spirei arcului, iar în cazul arcului articulat această valoare este variabilă și maximă în secțiunea unde valoarea momontului încovoietor egalează aproape dublul valorii momentului de răsucire din fus.

În cazul arcului cu ambele capete încastrate efectul unitar este dat de relația:

unde:

MI – este momentul încovoitor care solicită secțiunea;

W – modulul de rezistență al secțiunii;

Mt – momentul de răsucire la care este supus arcul.

Pentru secțiunea dreptunghiulară, relația devine:

unde:

b – este lățimea benzii arcului:

n – grosimea benzii arcului;

de unde: .

În cazul arcului cu capătul de la carcasă articulat, momentul încovoietor este variabil cu secțiunea, valoarea maximă fiind:

,

iar efortul unitar corespunzător:

unde:

R – este raza interioară a casetei sau raza maximă la capătul carcasei;

A – aria secțiunii benzii.

Termenul α se determină cu relația:

unde: = distanța dintre spirele arcului.

Deformația arcului spiral se caracterizează prin unghiul de rotire al fusului sau prin variația unghiului de înfășurare. Pentru a determina relațiile de deformare avem:

relația generală de încovoiere, corespunzătoare momentului într-o secțiune oarecare:

unde: P este forța care acționează în capătul arcului pentru a echilibra momentul de răsucire din arc; ρ – raza de curbură a elementului de arc după deformare; ρo – raza de curbură inițială a elementului de arc.

Pe baza relațiilor se obține:

și

de unde:

sau:

în care:

θ – este unghiul la centrul arcului de spirală de lungime x în secțiune după strângerea arcului.

θo – unghiul la centru al arcului de spirală de lungime x în poziția inițială desfăcută.

dθ – unghiul la centru al elementului de arc de lungime dx după strângerea arcului.

dθo – unghiul la centru al elementului de arc de lungime dx în poziția inițială desfășurată.

θ1 – unghiul cu care se înfășoară întreg arcul sub acțiunea momentului de răsucire M corespunzător unghiului de rotire al fusului.

l – lungimea spiralei arcului.

Pentru secțiunea dreptunghiulară, expresia devine:

; l = lungimea desfășurată.

răsucirea f: ;

lucrul mecanic de deformație: .

VARIANTE CONSTRUCTIVE

PENTRU APARATE DE CONTROL

ARCURI

Dinamometrul pentru verificat arcuri de ceas antrenat cu motor

Pentru a facilita utilizarea intensivă a dinamometrului pentru verificat arcuri de ceas ACA, a fost prevăzut cu motor de funcționare cu două viteze de armare și dezarmare, reglabil în mod individual.

Toate dinamometrele pot fi dotate cu acest motor fiind necesară trimiterea aparatului la uzină pentru o transformare simplă și avantajoasă.

CARACTERISTICILE TEHNICE:

Partea mecanică: se montează un cuplaj elastic între moto-reductor și dianmometru.

Partea elastică:

Motorul șuntat cu reductor de viteză este racordat la blocul de comandă, ce cuprinde comanda electronică a variației de viteză între 0 – 140 ture/min la antrenor;

Frâna electrodinamică de blocaj instantaneu a motorului;

Întrerupător principal cu lampă de control;

Alimentare directă la 220 – 50 Hz.

Dinamometrul se notează simbolic ACA M04.

Acest dispozitiv de motorizare cu 4 reglaje de viteză, permite prereglajul unei viteze lente și a unei viteze rapide atât pentru armare cât și pentru dezarmare.

Funcționarea este astfel mai regulată și mai puțin obositoare pentru operator.

GREUTATE ȘI DIMENSIUNI PENTRU DINAMOMETRUL ACA M04 CU MOTORIZARE PE PLACĂ:

Dimensinile aparatului (340 × 225 × 197 mm), iar greutatea maximă 12,4 kg, aparatul echipat pentru conexiune la înregistrator.

Dimensiunile blocului de comandă (21 × 150 × 115 mm) iar greutatea maximă 1,8 kg.

ÎNREGISTRAREA GRAFICĂ CU DINAMOMETRUL ACA M04

Gama accesoriilor dinamometrului ACA M04 poate fi lărgită permițând obținerea unei prezentări grafice a controlului efectuat.

Înregistrarea se referă la următorii parametrii:

armare;

dezarmare;

alunecarea bridei arcurilor pentru mișcările cu armare automată;

determinarea randamentului.

Dinamometrul motorizat poate fi dotat la alegere cu o interfață (bloc de ieșire), care permite transmiterea unei înregistrări în 2 coordonate (x – y).

Datorită unei tensiuni de ieșire standardizată, utilizatorul poate racorda un înregistrator (x-y) la alegerea sa.

În acord cu sensibilitatea ridicată a dinamometrului se recomandă totodată utilizarea unui înregistrator a cărui clasă de precizie se situează în jurul la 0,5%.

SPECIFICAȚII TEHNICE ALE BLOCULUI DE IEȘIRE

Sensibilitatea pe cele două axe: 0,5 mV/cm.

Aceasta poate fi modificată la cerere.

Totodată ea nu poate depăși valorile următoare:

în abscisă: max 0,2 V/cm;

în ordonată: max 0,55 V/cm;

impedanța de ieșire: max 2 kΩ;

alimentarea blocului: 220 V; 50 Hz; 25 VA.

Racordarea între interfață și înregistrator se realizează prin cablul dotat cu patru fișe tip banană.

Un cablu de lungime de 1 m este livrat cu interfața.

Hârtia de înregistrare se adaptează pe înregistratoare a căror capacitate este de: x = 250 mm; y = 180 mm.

Graficul este prezentat în fig. 1 și utilizabilă cu orice resort sau cadran din gama 12R – 7C.

OBSERVAȚII:

Aparatele în serviciu ACA pot fi completate cu interfață de înregistrare; transformarea efectuându-se în cadrul uzinei.

2. MAȘINA ELECTRICĂ PENTRU TESTAREA ARCURILOR

TORSIOMETRUL ET 1

TORSIOMETRUL ET 1MR

GENERALITĂȚI:

Mașina se folosește pentru testarea arcurilor elicoidale flexionale și a arcurilor spirale.

Domeniul de măsurare a momentelor de torsiune este între 0 ÷ 100 Nmm.

În general testarea arcurilor elicoidale se face dificil deoarece trebuiesc introduse pe știfturi.

Forțele ce iau naștere în arcuri pot da erori de măsurare între diferite momente de comprimare a acestora. Acestea pot apărea chiar dacă momentul de torsiune al arcului se încadrează între anumite valori.

Torsiometru ET 1 și ET 1MR au fost constituite în acest scop să stabilească aceste valori.

DESCRIEREA APARATULUI:

Torsiometru ET 1 se compune dintr-o instalație de măsurare a momentului de torsiune cu sistem de măsurare inductiv ce afișează momentul de torsiune și instalația de comprimare a arcului.

Eroarea afișată de acesta este aproximatv 3 minute unghiulare.

Aceasta permite testarea la torsiune unghiulară până la 340 o. Urmează apoi instalația de înregistrare reglabilă.

Măsurarea electrinică furnizează o tensiune electrică ce este proporțională cu momentul de torsiune al arcului.

Această valoare este redată pe un instrument de măsură cu abatere de 0,5. Pe scala grosieră se fac măsurători de la 0 la momentul determinat.

Pe scala fină este amplificat momentul de cinci ori, iar precizia este mai mare. Totodată domeniul total de măsurare este coordonat de 11 trepte calibrate ce acoperă o jumătate de scală.

Pe această scală eroarea de citire este de 1% din domeniul testării.

Aparatul poate fi fixat pentru momente de torsiune spre stânga sau spre dreapta.

De asemenea acul indică momentul de torsiune exact fără să vibreze.

Comprimarea acului se face manual.

Stabilirea exactă a momentului de torsiune se face printr-un grafic de coordonate x-y.

Tipul de aparat ET1 arată într-adevăr valorile de comprimare și decomprimare a arcului, dar necesită mult timp. S-a creat astfel un nou model ET 1MR ce dă măsurători exacte și accelerează procesul.

La acesta a fost prevăzut și coeficientul de frecare la capătul cursei arcului.

Înregistrarea grafică corespunzătoare aparatului ET 1MR.

Unde:

M1 – momentul de torsiune la comprimare;

M2 – momentul de torsiune la întindere;

M3 – momentul elastic al momentului de torsiune:

Torsiometru ET 1MR este dotat cu un motor ce realizează comprimarea și întinderea arcului și două indicatoare de momente de torsiune.

α3 este unghiul de torsiune la comprimare

α2 este unghiul de torsiune la întindere

α1 este unghiul de torsiune între cele două momente.

ET 1MR poate măsura unghiul de torsiune stânga-dreapta până la 10×360o.

Viteza motorului poate fi modificată după dorință.

Instalația de înregistrare este reglabilă.

Axul din interior trebuie adoptat după tipul arcului ce urmează a fi testat.

Cuplul de torsiune se citește pe scala gradată ce se află montată în bloocul de comandă.

3. MAȘINA DE ÎNCERCAT ARCURI ELICOIDALE

Mașina de încercat arcuri elicoidale este destinată pentru încercarea arcurilor cu forțe maxime de 100 N, atât la întindere cât și la compresiune.

Mașina este compusă din următoarele părți:

sistemul de încărcare manuală;

sistemul de măsurare a forței și deplasării – sistem electronic;

blocul de transmitere a datelor la computer.

MOD DE FUNCȚIONARE:

Arcul este prins între platanele mașinii și este comprimat sau întins până la forțele, respectiv săgețile prescrise.

Calculatorul, printr-un program specializat recepționează și stochează forțele și săgețile pe parcursul efectuării testelor, iar la sfârșitul acestora le prelucrează statistic.

CARACTERISTICI TEHNICE:

tipuri de încercări: fracțiune și compresiune pe arcuri mici;

forța maximă: 100 N;

clasa de precizie: 1%;

Lmax = 150 mm;

Calculator COMMODORE 32 Kb cu program specializat.

TEMA DE PROIECTARE

DINAMOMETRU PENTRU VERIFICAT

ARCURI DE CEAS

GENERALITĂȚI:

Dinamometrul pentru verificat arcuri de ceas este destinat controlării momentului de forță al resorturilor spirale utilizate ca organe motoare în ceasuri, pendule, anumite instrumente.

În lucrare este prezentată proiectarea dinamometrului pentru verificat arcuri de ceas antrenare manuală. O variantă mai eficientă poate fi dinamometrul pentru verificat arcuri de ceas antrenat cu motor.

Proiecatarea aparatului mecanic s-a făcut pentru două domenii de măsurare: 0 ÷ 1000 gfmm; 0 ÷ 1800 gfmm, dar utilizarea aparatului poate fi extinsă pentru alte domenii de măsurare, folosind arcuri etalon și cadrane adecvate.

Aparatul se va nota simbolic ACA – aparat pentru control arcuri de ceas, urmat de codul produsului.

Permite fabricantului de resorturi să controleze calitatea producției sale. În cea ce privește fabricantul de ceasuri, pe lângă posibilitatea de a face recepția mărfurilor de la furnizor, el poate determina randamentul asamblului “resort-spiral” și să elimine înainte de montaj ansamblele defectuoase atât în cea ce privește mișcările de încărcare manuală ca și mițcările de încarcare automată (ansamblu arc spiral cu bridă fixă sau bridă glisantă).

Alte aplicații ale dinamometrului pot fi considerate acelea ca: contrlolul mișcării de fricțiune a unui cuplu coaxial de torsiune, controlul nedistructiv al unui ax de secțiune mică supus unui efort de torsiune, controlul momentului forței resorturilor industriale speciale.

DESCRIEREA ȘI FUNCȚIONAREA APARATULUI:

Dinamometrul pentru verificat arcurile de la ceasurile mecanice de mină, cu antrenare manuală se compune din următoarele subansamble principale:

batiu;

mecanism de armare;

mecanism de indicare a numărului de rotații la armare;

subansamblu indicator al momentului;

mecanism de corecție “la zero”;

ansamblul arc etalon;

dispozitiv de fixare a casetei arcului.

Funcționarea aparatului se bazează pe principiul echilibrării momentului arcului de măsurat cu momentul arcului etalon (M1 și M2).

M1 = M2 => M1 – M2 = 0

M1 – momentul forței de controlat;

M2 – momentul forței etalonului.

Arcul etalon este constituit dintr-un arc spiral liber, la care capătul interior se fixează la axa aparatului, iar capătul exterior la batiu prin intermediul mecanismului de reglare “la zero”. Prinderea celor două capete ale arcului etalon se face prin intermediul a două șuruburi ceea ce permite schimbarea arcului etalon corespunzător momentului arcului măsurat.

În funcție de intervalul de măsurare aparatul permiteși schimbarea cadranului prin tragerea unei piese suport cadran care glisează pe placa suport a aparatului.

Arcul de măsurat montat în casetă se fixează într-un dispozitiv adecvat și se armează manual prin intermediul mecanismului de armare. Dispozitivul prinde caseta arcului cu ajutorul unui inel elastic.

Aparatul este prevăzut cu un indicator de ture de armare compensat în raport cu deformarea arcului etalon.

Un ac indicator solidar cu axa dinamometrului indică în orice moment și fără calcul momentul de torsiune în grame-forță-milimetri. Aparatul permite controlul arcurilor cu sens de armare la stânga sau la dreapta. Resorturile etalon sunt interschimbabile; o gamă variată permite adaptarea capacității de citire a instrumentului la valoarea momentului de torsiune care se controlează în așa fel încât să obținem sensibilitatea cea mai favorabilă.

CAPACITĂȚI DE CITIRE:

Pentru a acoperi o gamă largă de utilizări aparatul a fost prevăzut cu un set de 12 resorturi etalon împreună cu 7 cadrane.

Se atinge astfel capacitatea maximă de 20000 gfmm.

În capacitățile până la 2500 gfm ar trebui să se prevadă resoarte etalon pentru sensul de rotație normal și altele pentru sensul inversat.

Cadranele sunt însă cu gradație dublăceea ce implicănumărul inferior al acestora.

Setul complet de resoarte etalon se compune din 12 resoarte: cod de referință 12R

Setul complet de cadrane se compune din 7 cadrane: cod de referință 7C.

INSTRUMENTE DE CONTROL

Pentru nevoile normale ale fabricanților de ceasuri, la fiecare ansamblu resort spiral corespunde un antrenor și un suport de arc; instrumente ușor de folosit.

Ele necesită în caz de comandă trimiterea câtorva ansamble resort spiral complete și montate pentru a facilita execuția și alegerea resorturilor etalon.

Pentru nevoile fabricanților de resorturi, școli tehnice și laboratoare, antrenoarele cu pătrat sunt disponibile în gama de la 0,5 la 1,5 mm din 0,05 mm în 0,05 mm și în gama de la 1,5 la 2 mm din 0,1 mm în 0,1 mm (la cerere specială până la 3 mm).

Suporturile de resorturi sunt înlocuite prin reducții și pensete concentrice, două serii fiind disponibile:

21 bucșe de reducție pentru 6 până la 16 mm din 0,5 în 0,5 mm. Cod de referință 16 D;

8 bucșe de reducție până la 16,5 mm la 20 mm, din 0,5 în 0,5 mm. Cod de referință D 20;

1 pensetă concentrică pentru 6 la 16 mm, cu diametrul de strângere de 22 mm. Cod de referință P 22;

1 pensetă concentrică pentru 16,5 la 20 mm, cu diametrul de strângere de 40 mm. Cod de referință P 40.

Pentru nevoi speciale pot fi studiate și alte instrumente.

Setul complet de resoarte etalon, cadrane, antrenoare, bucșe de reducție și pensete concentrice se găsesc în trusă.

DISPOZITIV DE ETALONARE

Când utilizatorul dorește verificarea și la nevoie corijarea etalonajului resorturilor etalon, el poate să o facă cu ajutorul dispozitivului de etalonare cu greutăți.

Ansamblul se compune dintr-o roată cu diametrul de 50 mm, 1 roată de curea, 1 suport de etalonare, 1 suport pentru greutăți și 7 greutăți.

Dispozitivul de etalonare se livrează în trusă.

Dimensiunile și greutățile pentru dinamometru și trusă:

(244 215 197 mm) și 9kg

(300 300 260 mm) și 3,8 kg.

CONDIȚII TEHNICE DE CALITATE

Materialele folosite pentru execuția produsului sunt conform standardelor în vigoare, fiind garantate de certificate de calitate pentru semifabricate, emise de furnizori.

Forma constructivă și dimensiunile de gabarit (244 215 197 mm) sunt prezentate în planșa numărul 1.

Precizia de măsurare este de 2% din valoarea maximă a intervalului de măsurare.

Masa aparatului este maxim 9 kg.

Durata de utilizare normată a aparatului este de 5 ani, respectiv maxim 50.000 de acționări cu un nivel mediu de solicitare de 30 act/zi.

Produsul este destinat să funcționeze în zone macroclimatice cu climat temperat.

Temeperatura în timpul utilizării poate fi între 10…40 oC. Temperatura în timpul transportului și depozitării: – 20oC…+40oC.

Umiditatea relativă: 80% la 25 oC.

Altitudinea maximă în timpul utilizării 2000 m.

Produsul este destinat să funcționeze în medii cu depuneri limitate de praf, fără agenți chimici activi, fără variații bruște de temperatură, care să conducă la conservarea vaporilor.

Eroarea relativă de fidelitate trebuie să fie maxim 2% din limita superioară a intervalului de măsurare.

Indicatorul de ture trebuie să indice o tură pentru o relație completă a axului antrenor.

Reperul de referință al indicatorului de ture trebuie să indice o rotație de ¼ tură pentru rotația axului principal cu 90o.

Mecanismul de corecție “la zero” trebuie să funcționeze ușor, fără blocări și să asigure o deplasare lină a acului indicator în sensul dorit.

Produsul trebuie să aibă un aspect îngrijit, să nu prezinte zgârieturi, lovituri, fisuri.

Produsul ambalat, trebuie să coresoundă încercării de rezistență la zdruncinături. Verificarea se face conform STAS 8393/18-70 în următoarele condiții: accelerația 10 g, durata impulsului 16 ms, numărul de zdruncinări 1000 10.

Acoperirile de protecție electrochimică prin cromare trebuie să fie conform STAS 7978-81 pentru condițiile normale de exploatare.

Acoperirile de protecție prin oxidare anodică trebuie să fie conform STAS 7043/1-76 pentru condiții normale de exploatare.

Acoperirile de protecție prin vopsire trebuie să aibă un aspect îngrijit, stratul de vopsea să fie uniform, să nu prezinte zgârieturi, fisuri.

Aparatul trebuie să-și păstreze precizia de măsurare după 800 de acționări, fiecare acționare fiind echivalentul unei măsurători.

MOD DE UTILIZARE

Se monteză în aparat arcul etalon cu sensul de armare corespunzător arcului de măsurat.

Arcul de măsurat montat în casetă se montează în dispozitiv strâns cu ajutorul inelului elastic.

Pe axul de armare se montează penseta cu pătratul adecvat axului casetei.

Se reglează poziția de “zero” a aparatului pe cadranul indicator și la indicatorul de ture.

Se armează arcul de măsurat cu o tură indicată la indicatorul de ture.

Se notează valoarea momentului indicator pe cadran.

Se repetă operațiile de armare a arcului de măsurat și de notare a valorii momentului indicat pe cadran pentru fiecare tură până la armarea completă.

Se procedează similar la dezarmare, notându-se valorile cuplului pentru fiecare tură până la valoarea zero.

Se compară valorile măsurate cu cele specificate pentru arcul măsurat.

Dacă se consideră necesar, cu valorile obținute se trasează diagrama arcului în coordonate x-y pentru armare și dezarmare.

Se obține astfel caracteristica de lucru a arcului spiral plan.

REGULI PENTRU VERIFICAREA CALITĂȚII

Verificările la care este supus aparatul se realizează în următoarele condiții de laborator: temperatura 18…22oC, presiunea 86…106kPa, umiditate 65…80%.

Produsul este acceptat dacă corespunde tuturor încercărilor și verificărilor ce urmează a fi prezentate:

Verificarea materialelor se efectuează conform documentației de execuție. Materialele sunt atestate prin certificate de calitate emise de furnizor. În caz de dubiu se pot efectua analize de specialitate conform standardelor în vigoare.

Condiția tehnocă de verificare a dimensiunilor de gabarit se efectueză cu șublerul (valoarea diviziunii 0,1 mm domeniu 0…300 mm). Sunt acceptate produsele care corespund dimensiunilor indicate (244 215 197 mm).

Verificarea masei se realizează prin cântărire (balanță cu precizia 10g și domeniul 0-10 kg).

Aspectul aparatului se verifică vizual și sunt acceptate produsele care îndeplinesc condițiile prevăzute.

Verificarea intervalului de măsurare și a preciziei de măsurare se efectuează cu ajutorul unei role pe care se înfășoară un fir de capătul căruia se agață o grutate etalon. Ea se fixează în locul casetei arcului de măsurat.

Pentru schimbarea direcției de acționare a forței se mai utilizează o rolă fixată pe corpul aparatului.

Greutățile cu care se etalonează se aleg corespunzător momentului de verificat ținând cont de următoarea relație:

unde:

M – momentul de verificat;

R – raza rolei pe care se înfășoară firul cu greutate;

r – raza firului;

G – greutatea conform STAS 4248-80.

Verificarea preciziei se face pentru 10 valori caracteristice ale intervalului 0-1000 gfmm și 9 valori caracteristice pentru intervalul 0-1800 gfmm.

Eroarea relativă de justețe, se calculează pentru fiecare valoare de încărcare, atât la succesiunea crescătoare, cât și la cea descrescătoare cu următoarea relație:

și

unde:

M1 – media aritmetică a indicațiilor la același cuplu în succesiunea crescătoare a treptelor de încărcare;

– media aritmetică a indicațiilor la același cuplu în succesiunea descrescătoare a treptelor de încărcare;

M – valoarea cuplului la care se face verificarea;

MS – cuplul maxim al intervalului de măsurare.

Aparatul se consideră corespunzător dacă eroarea de justețe (precizia de măsurare) nu depășește valoarea de 2% din valoarea maximă a intervalului de măsurare.

Eroarea relativă de fidelitate se verifică pentru fiecare treaptă de încărcare, în aceleași condiții ca mai sus. Eroarea relativă de fidelitate se calculează cu formula:

unde:

Mimax = indicația maximă din cele trei citiri efectuate la același cuplu efectiv;

Mimin = indicația minimîă din cele trei citiri efectuate la același cuplu efectiv;

MS = cuplul corespunzător limitei superioare de măsurare.

Verificarea valorii diviziunii se face cu următoarea relație:,

Unde:

MS = valoarea maximă a intervalului de măsurare;

CS = numărul total de diviziuni.

Cadranul se consideră corespunzător dacă valoarea diviziunii corespunde cu cea indicată.

Verificarea funcționării mecanismului indicator de ture se face în două etape:

Verificarea legăturii cinematice dintre axul antrenor și cadranul indicator de ture.

Verificarea legăturii cinematice dintre axul principal și reperul de referință al indicatorului de ture.

Verificarea se face vizual.

Verificarea funcționării mecanismului de corecție la “zero” se face prin acționare manuală.

Verificarea la zdruncinături se realizează pe un stand specializat. Încercarea se execută conform STAS 8393/18-70.

După înercare se verifică intervalul de măsurare și precizia de măsurare, mecanismul indicației de ture, mecanismul de corecție la “zero”.

Verificarea acoperirilor de protecție electrochimică prin cromare și acoperirilor de protecție prin oxidare anodică se realizează pe probă martor conform stnadardelor specifice determinându-se aspectul, aderența (conform STAS 7293-81), grosimea (conform STAS 6354-79).

Verificarea acoperirilor deprotecție prin vopsire se face pe probă martor vizual și sunt acceptate produsele care îndeplinesc condițiile prvăzute.

Verificarea la anduranță se face manual, cu un arc de măsurat montat pe aparat prin armare și dezarmare succesivă.

După încercare aparatul trebuie să corespundă la condiția prevăzută intervalului de măsurare, preciziei de măsurare, erori relative de fidelitate.

Verificarea marcării, ambalării, documentelor însoțitoare se efectuează prin comparare vizuală.

Verificarea inventarului de livrare se face vizual.

MARCAREA

Fiecare produs tip ACA trebuie să aibă insripționat pe carcasă următoarele:

marcarea intreprinderii producătoare;

simbolul ACA;

seria și data fabricației.

Pe ambalaj se aplică etichete care trebuie să conțină următoarele date:

marca intrpinderii producătoare;

simbolul ACA;

seria și data fabricației;

semnale avertizare conform STAS 5055-87.

AMBALARE

Produsul se amablează în cutii de lemn asigurat într-o poziție fixă.

TRANSPORT

Transportul produselor la beneficiar se face protejând suplimentar cutia de lemn cu hârtie de ambalaj sau cutii de carton, care trebuie să aibă același inscripții de pe cutia de lemn.

Temperatura admisă în timpul transportului este de –20…+40oC.

DEPOZITAREA

Depozitarea produselor se face în camere închise, la temperaturi cuprinse între –10…+35 oC și umiditate relativă max 80% pe structuri ce asigură depărtarea de sol la 12 mm.

DOCUMENTARE

Aparatul aparatul se livrează însoțit de următoarele documente:

inventarul de livrare a documentelor însoțitoare și a pieselor livrate;

certificat de calitate și garanție conform legii 7/1977;

instrucțiuni de montaj, întreținere, utilizare.

INVENTAR DE LIVRARE

Completul de livrare cuprinde următoarele:

1 bucată aparat pentru controlul arcurilor de ceas de mână mecanice tip ACA;

1 bucată arc spiral etalon 1800 gfmm;

1 bucată arc spiral etalon 1000 gfmm;

cadran 0 – 1000 gfmm;

cadran 0 – 1800 gfmm;

antrenor 1,2;

antrenor 0,9.

EXPLOATARE

Aparatul se va utiliza în laboratoare amenajate sau pe linia de fabricație asigurându-se condițiile de curățenie, temperatură și umiditate specifice atelierelor de orologerie.

Aparatul utilizat corect nu necesită operații de întreținere în exploatare. În caz de defecțiune aparatul va fi reparat, verificat, etalonat în ateliere de specialitate.

Atunci când nu este utilizat aparatul va fi ănchis în cutia de protecție sau va fi acoperit cu o husă.

GARANȚII

Termenul de garanție este de 12 luni de la punerea în funcțiune în cadrul a 18 luni de la livrare.

BREVIAR DE CALCUL

Schema cinematică a aparatului este prezentată în partea grafică a lucrării.

Principalele elemente constructive care compun aparatul “Dinamometrul pentru verificat arcuri de ceas de mână cu antrenare manuală” sunt angrenajele cu roți dințate cilindrice cu dinți drepți și angrenaje de tipul melc-roată melcată cu dinți înclinați.

Calculul angrenajelor s-a făcut cu formule uzuale din literatura de specialitate.

La angrenajele melcate este prevăzută posibilitatea prelucrării (corectării) distanței dintre axe cu o bucșă excentrică.

Toleranțele de execuție ale angrenajelor au fost indicate pentru clasa de precizie 9j/9ed conform DIN 58405.

Calculul arcului etalon se face cu formule indicate în literatura de specialitate, definitivarea caracteristicilor tehnice urmând să se realizeze pe cale experimentală.

Etalonarea arcului etalon se face prin deplasarea în lungul spirei a piesei de cuplare aflate la capătul exterior.

Calculul geometric al angrenajului

melcI – roată melcată 28/0,5

PARTICULARITĂȚI GEOMETRICE ȘI CINEMATICE

Transmiterea mișcării de rotație între doi arbori, ale căror axe nu se intersectează în spațiu, se realizează cu ajutorul angrenajului cu melc-roată melcată.

De regulă, la acest angrenaj axele celor doi arbori sunt perpendiculare, fără să se excludă posibilitatea aplicării angrenajului la axe care închid un unghi diferit de 90o.

Angrenajul cu melc și roată melcată poate fi considerat un mecanism particular cu roți dințate elicoidale, la care diametrul unei din roți D1 este foarte mic, iar unghiul de înclinare 1 al dinților săi este foarte mare, astfel încât, dinții formează o elice completă, care poate înfășura de câteva ori cilindrul.

Roata mică s-a transformat astfel într-un șurub denumit șurub melc sau melc, iar roata elicoidală cu care antrenează, roată melcată. Diametrul roții D2 și unghiul de înclinare a dinților 2 sunt cele ale roții elicoidale.

Într-o secțiune axială a șurubului cu un plan perpendicular pe axa roții, melcul se prezintă ca o cremalieră cu dinți drepți, de obicei trapezoidali, iar roata are dinții elicoidali cu profil în evolventă.

La angrenajele nedeplasate, suprarfața cilindrică a melcului, tangentă la cilindrul de rostogolire al roții, este cilindrul de rostogolire sau de divizare al melcului.

Cilindrii de rostogolire sunt permanent tangenți în polul P al angrenajului.

Pentru a determina raportul de transmitere în secțiunea considerată este necesar să existe egalitatea:

unde:

Pfr = pasul frontal pe cercul de divizare;

Paxs = pasul axial al melcului.

Dacă se va alege un sistem de axe rectangulare cu originea în P, axa Py paralelă cu axa melcului, yPz paralelă cu planul frontal al roții și axa Px perpendiculară pe acest plan, vitezele periferice ale melcului și roții vor fi dirijate după axele Px respectiv Py. Dacă se unesc capetele vectorilor vitezelor, se va obține viteza relativă de alunecare dirijate după tangenta comună la direcțiile elicoidale ale dinților. Evident că, dacă punctul de contact al profilurilor nu coincide cu polul, va mai apărea viteza de alunecare de-a lungul liniei de angrenare și tangentă la profilurile dinților.

Existența acestei duble alunecări explică randamentul scăzut al angrenajului melcat față de angrenajele cilindrice.

Dacă se examinează în plan o spiră a melcului, aceasta face contact cu profilul roții în polul P. Din cele arătate anterior, rezultă că:

unde:

vr = este viteza roții;

vS = viteza melcului;

vrel = este îndreptată după tangenta la linia elicoidală a spirei și deci înclinată cu unghiul , de înclinare a elicei (complementul acestui unghi este 1, unghiul de înclinare al dinților melcului).

Din triunghiul vitezelor rezultă:

egalitate din care se poate determina raportul de transmitere, știin că:

, deci:

,

unde: este raza cercului de rostogolire a roții.

Relația arată că raportul de transmitere estecu atât mai mare, cucât unghiul de înclinare al spirelor melcului este mai mic.

Raza cercului de rostogolire al roții dacă numărul de dinți al acestuia se notează prin zz = z, va fi

,

iar raza melcului poate fi exprimată în funcție de numărul de dinți al melcului, adică de numărul de începuturi k = z1, înțelegându-se prin aceasta numărul elicelor pe înălțimea unui pas.

Dacă se desfășoară suprafața cilindrului de divizare a melcului se poate scrie:

și de aici reiese că:

,

deci raportul de transmitere, după înlocuirea lui R și rtg, va fi:

.

Rezultă că prin intermediul acestui angrenaj se pot obține rapoarte de transmitere foarte mari, deci angrenajul melcat poate fi utilizat ca mecanism reductor, deoarece, dacă, de exemplu, numărul de începuturi k = 1, raportul de transmitere este egal cu numărul de dinți al roții.

Uneori se utilizează și angrenaje cu melc deplasate, care se execută asemănător cu roțile cilindrice.

De obicei, se deplasează roata pentru a se putea obține la aceasta un numă de 3…4 dinți, la aceași distanțe între axe. Diametrul cilindrului de rostogolire a melcului va fi: Dsr = (k +2)mf.

CALCULUL GEOMETRIC

Melcul de referință tip ZA (arhimedic) este cel mai frecvent melc cilindric cu flancurile drpte în plan axial. Datorită unor cerințe funcționale, angrenajele melcate reale se realizează în mod frecvent cu anumite modificări față de cele teoretice, în vederea asigurării unui contact localizat, teoretic punctiform.

Simbolurile elementelor geometrice și cinematice ale angrenajelor sunt conform STAS 915/1-81.

Se iau:

unghiul profilului: o = 20o;

coeficientul înălțimii capului spirei melcului: fo = 1;

coeficientul jocului radial: wo = 0,25;

coeficientul înălțimii spirei: h = 2,25;

modulul normal: mn = 0,5;

sensul înclinării spiralei melcului: stânga;

numărul de începuturi: k = 3;

unghiul de înclinare al spirei: = 12o.

modulul axial:

;

MATERIAL ȘI TEHNOLOGIE

Contactul punctiform și vitezele mari de alunecare care duc la uzuri superficiale și chiar la gripaj, impun alegerea unor materiale cu bune proprietăți antifricțiune și durități mari la suprafață.

Melcul se execută din oțel carbon de calitate sau oțel slab aliat. Pentru reperul melc I s-a ales OL 60, STAS 580/2-80. Pentru scopuri secundare, adică transmitere de forțe mici la viteze mici, se poate utiliza fonta cenușie sau oțel turnat pentru melc și fontă cenușie la roată.

Pentru roată cel mai indicat material este bronzul pentru turnătorie CuZn 36, STAS 95-80. Fiind însă scump, la roțile cu gabarita mare se execută din acest material numai coroana dințată care se montează apoi prin presare sau cu șuruburi pe o roată din fontă sau din oțel turnat sau forjat. Se poate folosi și bronzul de aluminiu BzAl 9T (STAS 198-67) cu bună rezistență mecanică, dar mai puțin rezistent la gripaj, motiv pentru care nu se recomandă la viteze mai mari de 5 m/s. Se mai folosesc bronzuri cu stibiu (7-8%) și cu nichel (1,5-3%) fără staniu, aliaje dure din aluminiu.

CALCULUL TEHNOLOGIC

Pentru a ajunge în starea de produs finit, materialul suferă o serie de transformări, care în totalitatea lor, constituie procesul tehnologic de fabricare a produsului.

Procedeele de prelucrare a metalelor pentru fabricarea unui produs pot fi: procedee de prelucrare neașchiate (turnarea, deformărea plastică, îmbinarea, tăierea) și procedeee de prelucrare așchietoare ce se execută cu ajutorul diferitelor tipuri de mașini-unelte, concepute pentru o varietate mare de prelucrări prin așchiere, cum sunt: rabotarea, strunjirea, burghierea, frezarea, broșarea, rectificarea, găurirea, polizarea, etc.

Așchierea comportând pierderile de metal, acest procedeu trebuie aplicat numai atunci când o netezime a suprafețelor sau precizia necesară a pieselor finite nu se poate obșine prin substituirea cu un alt procedeu de prelucrare neașchietoare.

Forma semifabriactului prelucrat prin așchiere trebuie să se apropie foarte mult de forma finită, așa încât să rămână îndepărtat numai cantități reduse de metal.

Precizia impusă, ca și netezimea suprafețelor, concură la alegerea procedeului de prelucrare.

Având în vedere forma adoptată pentru o piesă putem stabili rolul funcțional al acestuia, folosind analiza morfofuncțională a suprafețelor.

Aceasta constă în analiza tuturor suprafețelor ce delimitează piesa în spațiu și constă în următoarele etape: numerotarea suprafețelor și caracterizarea fiecărei suprafețe în parte.

Suprafețele se caracterizează după: forma geometrică, dimensiunea de gabarit, precizia dimensională, precizia de poziție a suprafeței în raport cu alte suprafețe, precizia de formă, rugozitatea suprafeței, procedee de prelucrare.

În funcție de rolul funcțional al fiecăei suprafețe putem avea:

suprafețe de asamblare – definesc corelația cu alte suprafețe în timpul funcționării și sunt caracterizate prin: precizia dimensională, rugozitate foarte mică, prescripții referitoare la abaterile de formă și de poziție;

suprafețe funcționale – sunt suprafețele ce participă direct la funcționarea piesei, asupra lor acționează direct fenomenele din timpul funcționării și se caracterizează prin: rugozitate mică, precizie dimensională ridicată, prescripții referitoare la abaterile de formă și de poziție;

suprafețele auxiliare sau de legătură ce fac legătura între suprafețele funcționale sau asamblate între ele și se caracterizează prin: rugozitate mare, cote libere, fără prescripții referitoare la poziție și formă;

suprafețe tehnologice se folosesc în timpul operașiilor de prelucrat pentru a face posibilă obținerea altor suprafețe și se caracterizează prin rugozitatea neprecizată, cote libere, fără prescripții referitoare la formă și poziție.

În urma analizie morfofuncționale a suprafețelor arborelui reprezentat în planșa nr. 1, tabelul 1 se obține rolul conducător al arborelui ce face parte din subansamblul de antrenare (partea grafică).

Arborele conducător primește mișcarea manuală de la mâner și o transmite melcului I ce angrenează cu roata melcată z = 28/0,5 din lanțul cinematic de armare a arcului spiral plan motor și cu pinion melacat z = 15/0,5 din lanțul cinematic al indicatorului de ture la armare.

Analiza morfofuncțională a suprafețelor arborelui este urmată de fișa film (partea grafică) de prelucrare urmată de calculu normei de timp și alegerea regimului de așchiere.

Calculul regimului de așchiere

Se pleacă de la semifabrcat laminat la cald 25112; OL 60.

Operația 1:

prelucrare gaură centrare dreaptă (prindere în universal) – strung normal SN 320.

Faza 1: strunjire frontală dreapta

Timpul de bază:

L – cursa parcursă de cuțit între adaosul de prelucrare și lungimile li și le de intrare și ieșire a cuțitului din șpan cu aceași viteză de avans de prelucrare.

i – reprezintă numărul de treceri cu adâncimea t prin care se îndepărteză tot adaosul de prelucrare.

t = 1 mm

i = 2

s – avansul [mm/rot] se alege tabelar funcție de materialul sculei și durabilitatea ei, materialul piesei (r = 60÷75 daN/mm2)

s = 0,4 mm/rot

v – viteza de așchiere;

v = 33 m/min;

n – turația [rot/min]

din cartea mașinii (SN 320 sau SN 400) se adoptă n = 425 rot/min.

introducând în formula timpului de bază:

Timpul auxiliar: ta

pentru prinderea și desprinderea piesei din universal: 0,15 min;

pentru comanda strungului: 0,04 min;

pentru poziționarea cuțitului: 0,1 min;

la cotă:

ta = 0,29 min.

Faza 2: prelucrare gaură centrare tip A4 STAS 1361-80

Se ia tb = 0,1 min (timpul de bază pentru o gaură de centrare forma A4 (STAS 1361-80)

timpul auxiliar ta = 2,7 min;

montat burghiu, apropiat păpușă mobilă, blocat: 1,3 min;

deblocar și retras păpușă mobilă: 1,1 min;

oprit mașină, desfăcut piesa din universal: 0,3 min.

Operația 2:

prelucrare gaură centrare stânga – se schimbă prinderea în universal; strung normal; SN 320

Faza 1: strunjit frontal stânga:

timpul de bază: , tb = 0,17 min;

timpul auxiliar: ta = 0,29 min.

Faza 2: prelucrat gaură centrare tip A4 (STAS 1361-80)

timpul de bază: tb = 0,1 min;

timpul auxiliar: ta = 2,7 min.

Operația 3:

strunjire (prindere între vârfuri) – strung normal SN 320

Faza 1: strunjire de degroșare (21108)

parametrii de așchiere:

t = 2 mm;

s = 0,5 mm/rot;

n = 425 rot/min;

timpul de bază:

timpul auxiliar: ta = 1,64 min;

pentru prinderea între vârfuri și montat antrenor: 1,3 min;

manevrare strung: 0,14 min;

poziționare cuțit la cotă: 0,1 min;

măsurare cu șublerul: 0,1 min.

Faza 2: strunjire de degroșare (1674)

– adoptăm aceași viteză de așchiere: v = 33 m/min;

– adoptăm aceași viteză de așchiere: v = 33 m/min;

turația: ;

din cartea mașinii se adoptă: n = 670 rot/min;

parametrii regimului de așchiere:

t = 2,5 mm;

s = 0,5 mm/rot;

n = 670 rot/min;

timpul de bază: , tb = 0,22 min;

timpul auxiliar: ta = 0,34 min;

pentru manevrare strung: 0,14 min;

pentru poziționare cuțit la cotă: 0,1 min;

măsurare cu șublerul: 0,1 min.â

Faza 3: – strunjire de degroșare (1630)

parametrii regimului de așchiere:

t = 2,5 mm;

s = 0,5 mm/rot;

n = 670 rot/min;

timpul de bază:

timpul auxiliar: ta = 0,34 min;

Faza 4: strunjire de degroșare (1019,5)

Pentru: v = 33 m/min;

din cartea mașinii SN 320 se alege: n = 1000 rot/min;

parametrii regimului de așchiere:

t = 3 mm;

s = 0,5 mm/rot;

n = 1000 rot/min;

timpul de bază:

timpul auxiliar: ta = 0,34 min.

Faza 5: strunjire de semifinisare (12,810)

viteza de așchiere recomandată pentru semifinisare la materialul ales: v = 70 m/min;

turația: ;

se alege: n = 1750 rot/min;

t = 1,6 mm;

s = 0,3 rot/min;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 1,14 min;

pentru schimbare cuțit: 0,8 min;

pentru manevrare strung: 0,14 min;

pentru poziționare cuțit: 0,1 min;

cotă:

măsurare cu șublerul: 0,1 min.

Faza 6: strunjire de semifinisare (14,464)

– parametrii regimului de așchiere: n = 1750 rot/min;

s = 0,3 mm/rot;

t = 0,8 mm;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 0, 34 min.

Faza 7: strunjire de semifinisare (184)

turația: ;

se alege n = 1200 rot/min;

s = 0,3 mm/rot;

t = 1,1 mm;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 0,34 min.

Faza 8: trunjire de semifinisare (14,210,5)

turația: n = 1750 rot/min;

v = 70 m/min;

s = 0,3 mm/rot

b = 0,5 mm;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 0,34 min.

Faza 9: strunjire de semifinisare (919,5)

pentru v = 70 m/min:

turația: ;

se alege: n = 2500 rot/min;

s = 0,3 mm/rot;

t = 0,5 mm;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 0,34 min.

Faza 10: strunjire de finisare (12-0,01410)

-pentru strunjirea de finisare, la materialul dat se alege viteza de așchiere, v = 100 m/min;

;

n = 2500 rot/min (din cartea mașinii);

s = 0,1 mm/rot;

t = 0,2 mm;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 1,24 min;

pentru: – schimbare cuțit: 0,8 min;

manevrare strung: 0,14 min;

poziționare cuțit la cotă: 0,1 min;

măsurarea cu micrometru: 0,2 min.

Faza 11: strunjire de semifinisare (13,530)

turația: n = 2500 rot/min;

s = 0,1 mm/rot;

t = 0,45 mm;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 0,44 min pentru:

manevrare strung: 0,14 min;

poziționare vuțit la cotă: 0,1 min;

măsurare cu micrometrul: 0,2 min.

Faza 12: strunjire de degajare (13,71,5)

parametrii regimului de așchiere:

n = 2500 rot/min;

s = 0,1 mm/rot;

t = 0,35 mm;

L = l = b = 0,35 mm;

Timpul de bază: ;

Timpul auxiliar (pentru schimbarea cuțitelor): ta = 1,24 min.

Faza 13: strunjire de finisare (14-0,01126)

n = 2500 rot/min;

s = 0,05 mm/rot;

t = 0,1 min;

i = 2;

ta = 1,34 min (pentru avansul rapid al căruciorului pe distanța dintre cele două praguri ale suprafeței).

Faza 14: strunjire de finisare (8,5-0.01519,5)

din cartea mașinii se adoptă turația maximă a arborelui principal:

n = 2800 rot/min;

s = 0,05 mm/rot;

b = 0,1 mm;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 0,44 min.

Operația 4:

Găurire și filetare M6 – prindere în universal, iar burghiul și apoi tarodul în pinda păpușii mobile.

Faza 1: găurile (4,840)- burghiu 4,8

adâncimea așchiei: t = d/2= 2,4 mm;

din cartea mașinii se aleg:

n = 1250 rot/min;

s = 0,19 mm/rot;

;

lI = 1- lungime intrare burghiu ;

ta = 0,6 min pentru:

montat – demontat piesă din universal: 0,3 min;

montat – demontat burghiu în prindă: 0,3 min.

Faza 2: filetare ( M611)- tarod M6

parametrii regimului de așchiere:

n = 1250 rot/min;

s = 0,2 mm/rot;

b = 0,6 mm;

;

ta = 0,3 min.

Operația 5:

Frezare canal de pană – mașina de frezat AF 85.

fixare pe prsme

Faza 1: frezare canal pană (21,614)

se execută cu o freză disc 632 STAS 1159-74 cu numărul de dinți z = 40 dinți; n = 160 rot/min;

Sd = 0,05 mm/dinte => S = 0,0540 = 2 mm/rot;

Timpul de bază: ;

Timpul auxiliar: ta = 2,5 min pentru:

prinderea pe prisme: 1,16 min;

prindere freză: 0,14 min;

poziționare cap de freză: 0,2 min.

Opeerația 6:

Găurit și alezat – mașina de frezat AF 85.

prinderea pe aceleași prisme, dar piesa se rotește cu 180o.

Faza 1: găurire (1,9) – burghiu 1,9 – STAS 574/2-80

parametrii regimului de așchiere:

t = d/2 = 0,95 mm;

n = 1250 rot/min;

s = 0,19 mm/rot:

timpul de bază:

și terminarea prelucrării unui lot de piese: citirea desenelor, primirea instrucțiunilor, pregătirea SDV, reglarea mașinii unelte, predarea lucrului executat;

top – timpul efectiv – are două componente principale: timpul de bază sau timpul de mașină tb – în cursul căreia piesa este prelucrată efectiv pe mașină și timpul auxiliar ta – necesar pentru fixarea pieselor în dispozitive,pentru pornirea și oprirea mașinii, apropierea și îndepărtarea sculelor, măsurarea dimensiunilor rezultate.

td – timpul de deservire tehnică și organizatorică a locului de muncă și cuprinde: înlocuirea sculelor, reglarea dispozitivelor, îndepărtarea așchiilor, curățirea și ungerea utilajului, curățirea sculelor la începutul și sfârșitul zilei de lucru.

tir – timpul de odihnă și necesități firești

tpi = 10 min;

top = ts + ta = 2,78 + 13,88 = 16,66 min;

td = tdt + tdo

tdt = 2,5% tb= 0,07 min;

tdo = 1% top = 0,16 min;

tir = 5,5% top = 5,5%16,66 = 0,916 min;

deci:

Nt = 10 + 16,66 + 0,167 + 0,916 = 27,74 min = 0,46h.

Norma de timp este elementul principal de comparație și obțiune între mai multe variante tehnologice care realizează aceleași performanțe tehnice.

li, le – lungimile de intrare, ieșire burghiu cu aceeași viteza avansului de prelucrare.

timpul auxiliar: ta = 0,6 min.

Faza 2: alezare (2+0,01)- alezor 2 – STAS 1264-80

se alege viteza de așchiere: v = 15 m/min;

turația: .

Se adoptă din cartea mașinii n = 2500 rot/min

S = 0,15 mm/rot;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 0,6 min.

Faza 3: găurire (1,5)- burghiu 1,5 – STAS 574/2-80

turația: n = 1250 rot/min;

adâncimea de așchiere: t = /2 = 0,75 mm;

s = 0,19 mm;

timpul de bază: ;

timpul auxiliar: ta = 0,6 min.

CALCULUL NORMEI DE TIMP

Pentru buna organizare a activității de atelier este necesar să se cunoască timpul cerut de fiecare operație, adică norma sa de timp:

Nt = tpi/n + top + td + tir

n – lotul optim; pentru producție individuală n = 1;

tpi – timp de pregătire încheiere – în care sunt excluse lucrările executate de muncitor pentru începerea.

Calculul economic

Costul piesei:

Cp = M + S + R

M – costul semifabricatului;

S – salariile muncitorilor productivi, ocupați direct cu executarea piesei;

R – cheltuieli generale ale secției de fabricație.

În cazul prelucrării piesei din material laminat:

M = cm – c1k(m – m1)

c – costul unui kilogram de material laminat [lei/kg];

m – masa semifabricatului [kg];

c1 – costul unui kg de deșeu recuperat [lei/kg];

k = 0,8 – coeficient de recuperare a deșeurilor;

m1 – masa piesei finite [kg]

Se ia: c = 18.500 lei/kg;

m = vf = (d2/4)lf = 0,43 Kg;

m1 = 80% m = 0,35 kg;

c1 = 11800 lei/kg;

M = 185000,43-118000,8(0,43-0,35) = 7199,8 lei;

S = Nt s

Nt – norma de timp;

s – retribuția orară corespunzătoare categoriei de încadrare;

s = 17500 lei/h;

Nt = 0,46;

S = 0,46 17500 = 8050 lei/min.

Cheltuieli generale de secție (regia de secție)

R = 10 % S = 10% 8050 = 805 lei;

Deci: Cp = M + S + R = 7199,8 + 8050 + 805 = 16 054,08 lei/buc.

CALCULUL ECONOMIC AL APARATURII

Cheltuieli de manoperă: număr de ore salariu mediu lei/h

620 ore 35000 lei/h = 21.700.000 lei.

C.A.S. 25% – cheltuieli asigurări sociale: = 5425000 lei

Șomaj 5% = 1350650 lei;

Regie secție 30% = 8137500 lei;

Materiale = 6750000 lei;

Colaborări = 14725000 lei

Regia generală 10% = 5980000 lei;

Beneficiu 10% = 6980000 lei;

I.C.M. 3% = 1978000 lei;

Costul total al aparatului:

M + C.A.S. + Șomaj + Regie secție + Materiale + Colaborări + regie generală + beneficiu + I.C.M. = 51333349,8 lei.

Partea grafică

Partea grafică cuprinde două formate Ao, șapte formate A1 și fișa film astfel:

Format Ao:

Ansamblul: DINAMOMETRUL CONTROL ARC MOTOR CEASURI DE MÂNĂ

Reper: ACA 100.00.00.00.

Format Ao:

Subansamblul: CAPAC II

Reper: 100.02.00.00

Format A1:

SCHEMA CINEMATICĂ ȘI SCHEMA BLOC

Format A1:

Subansamblul: TAMBUR – Reper 100.02.03.00

TAMBUR CITIRE NUMĂR – Reper 100.02.03.01

TURE

Subansamblul: SECTOR DINȚAT 100.02.06.00

SECTOR DINȚAT 100.02.06.02

Ansamblu: AX ARC ETALON 100.02.07.00

PINION 20/0,25 100.02.00.14

Format A1:

Subansamblu: PLATINĂ 100.02.05.00

AX 19/0,5-64/0,5 100.02.05.01.1

PINION z = 19/0,5 100.02.05.01.2

ROATĂ z = 72/0,5 100.02.05.00.4

Format A1:

PLACĂ SUPORT ASAMBLATĂ 100.01.00.00.

Format A1:

Format A1:

Format A1:

BIBLIOGRAFIE

TRAIAN DEMIAN – ELEMENTE CONSTRUCTIVE DE MECANICĂ FINĂ – Buc. 1980

SIMONA ANTONESCU – TEHNOLOGIA MECANICII FINE, I.P.B. – 1980

I. BUCȘA – ÎNDRUMĂTORUL TEHNICIANULUI PROIECTANT DE MAȘINI ȘI UTILAJE, Buc. – 1972

T. MLADINESCU – ORGANE DE MAȘINI ȘI MECANISME, Buc. 1972

SANDA VASII ROȘCULEȚ – PROIECTAREA DISPOZITIVELOR, Buc. 1982

S. GEORGESCU – ÎNDRUMĂTOR PENTRU ATELIERELE MECANICE

ANGRENAJE REDUCTOARE (Colecția STAS), Buc. 1984